AT509377B1 - Vorrichtung und Verfahren zum Öffnen eines Wehres - Google Patents

Abstract

Schnellöffnungseinrichtung für ein Wasserwehr, integriert in den üblichen Öffnungsmechanismus, bei der bei Stromlosigkeit z.B. an einem Pneumatikzylinder eine Verriegelung geöffnet wird, die die Schnellöffnung des Wehrs mittels Fallgewichten ohne äußere Energiezufuhr bewirkt, wodurch der weitere Zufluss von Wasser z.B. in eine Druckrohrleitung verhindert und deren Belüftung sicherstellt wird.Kennzeichnend ist eine raumfeste Grundplatte, die an der Oberseite vertikale Führungsstangen für Fallgewichte und eine vertikal bewegliche Montageplatte sowie Seil-Umlenkrollen trägt und auf der sich horizontal beweglich ein Verriegelungsschlitten befindet, der z.B. durch einen Pneumatikzylinder betätigt wird. Auf der Montageplatte ist ein Motor mit Spindel für den ersten Betätigungsmechanismus befestigt und sind die Seile des Notbetätigungsmechanismus angelenkt. An der Unterseite der Montageplatte befinden sich Kuben mit Ausfräsungen und vertikalen Führungsbohrungen für die Führungsstangen an der Grundplatte, wobei die Ausfräsungen in Stellung „Verriegelt" des Notöffnungsmechanismus die Stümpfe des Verriegelungsschlittens an der Grundplatte aufnehmen.Über Seile und die genannten Umlenkrollen sind Fallgewichte befestigt, die bei Entriegelung der Montageplatte dieselbe samt Motor und Wehr anzuheben imstande sind.

Description

österreichisches Patentamt AT509 377B1 2012-06-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Öffnung eines Wehrs, bei der in den regelmäßig z.B. für Spülzwecke vorhandenen Betätigungsmechanismus ein zweiter, unabhängiger und ohne Energiezufuhr von außen schnell öffnender Betätigungsmechanismus zur Notöffnung des Wehrs integriert ist.

[0002] Im Rohrleitungsbau, insbesondere im Druckrohrleitungsbau in der Kraftwerkstechnik, werden zur Vermeidung von Folgeschäden eines Rohrbruchs oder anderer Betriebsstörungen unmittelbar im ersten Abschnitt des Druckrohrs angeordnete im Fall von Betriebsstörungen automatisch schließende Drosselklappen verwendet, die den Rohrquerschnitt gegebenenfalls verschließen. Diese Klappen erzeugen einerseits im geöffneten Zustand beträchtlichen Strömungswiderstand, andererseits bedürfen sie zusätzlicher Einrichtungen, damit gewährleistet ist, dass bei Schließen der Klappe kein hydraulischer Schlag mit weiterem Schädigungspotenzial auftritt und dass das Rohr belüftet wird und hinter der Klappe kein Vakuum entsteht. Diese Einrichtungen verursachen hohe Kosten in der Anschaffung und Instandhaltung.

[0003] Bekannt ist eine Schnellöffnungseinrichtung für ein Wasserwehr, deren Bremse ab einem gewissen Wasserspiegel öffnet, sodass das Wehr durch ein Gewicht, welches schwerer ist als das Wehr, geöffnet wird (JP 57 - 033 610 A). Diese Schnellöffnungseinrichtung eignet sich jedoch nur für die Regulierung des Wasserspiegels hinter dem Wehr innerhalb vorgegebener Grenzen.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, außerhalb des Druckrohrs am Wehr eine Vorrichtung zu schaffen, die im Fall von Betriebsstörungen aller Art (Rohrbruch, Undefinierter Betriebszustand der Wasserkraftanlage, Ausfall der für die Steuerung erforderlichen elektrischen Versorgungsspannung, Fehler in der Steuerung u.a.) über Ansprache mittels bekannter Technik (Abfall einer elektrischen Haltespannung) den weiteren Zufluss von Wasser verhindert und die Belüftung des Druckrohrs ermöglicht, ohne die genannten Nachteile aufzuweisen.

[0005] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass in den ersten Betätigungsmechanismus, der für die betriebliche, z.B. für die Spülung des Sandfangs notwendige Öffnung des Wehrs, vorhanden ist und einen Motor und eine vom Motor angetriebene Spindel umfasst, ein zweiter, vom ersten Betätigungsmechanismus unabhängig das Wehr im Notfall schnell öffnender Betätigungsmechanismus integriert ist, bei dem ein Verriegelungsschlitten bei Abfall der Haltespannung an einem Pneumatikzylinder die Verriegelung von Gewichten freigibt, die, schwerer als das Wehr, dasselbe öffnen, sodass im Einlaufbauwerk der Wasserspiegel unter das Niveau des Rohreinlaufs absinkt und Luft in das Druckrohr nachströmt.

[0006] Bei der Gestaltung des Verriegelungsmechanismus und des eigentlichen Betätigungsmechanismus für das Wehr ist den Umwelteinflüssen (Temperaturunterschiede, Frost, Eis, Schmutz und Fremdkörper durch Windverfrachtung) Rechnung zu tragen und dafür zu sorgen, dass einerseits die Verriegelungskräfte niedrig gehalten werden und dass andererseits die Betätigungskraft für die Schnellöffnung des Wehrs symmetrisch aufgebracht wird, um Klemmen oder Stecken des Wehrs zu vermeiden. Die Erfindung trägt diesen Erfordernissen Rechnung, indem die Verriegelungskräfte auf mehrere Punkte (im Ausführungsbeispiel vier) symmetrisch aufgeteilt und durch Verriegelung über Rollen die Reibungskräfte minimiert werden. Weiters kann die Symmetrie der Öffnungskräfte auf das Wehr durch Aufteilung der Kraft auf zwei Gewichte und deren mechanische Koppelung (Ausführungsbeispiel durch miteinander kämmende Verzahnungen an den Umlenkrollen der Seile, an denen die Fallgewichte hängen) sichergestellt werden.

[0007] Die Erfindung umfasst folgende Komponenten: eine raumfeste Grundplatte, die auf ihrer Oberseite einen Verriegelungsschlitten und vertikale Führungsstangen trägt, eine Montageplatte, an deren Oberseite der Motor (des ersten Betätigungsmechanismus über eine Spindel) befestigt ist, einen mit der Montageplatte verbundenen Seilzug, weiters Umlenkrollen und Gegengewichte, wobei die Montageplatte samt Motor, Spindel und Wehr durch den Seilzug und die mit diesen über die Umlenkrollen verbundenen Gegengewichte vertikal verschiebbar und 1 /6

Claims (5)

1. österreichisches Patentamt AT509 377B1 2012-06-15 oberhalb der Grundplatte angeordnet ist, Kuben, die an der Unterseite der Montageplatte fest mit dieser verbunden sind, wobei die Kuben vertikale Bohrungen zur gleitenden Aufnahme der Führungsstangen und seitliche Ausfräsungen aufweisen, in die bei geschlossenem zweitem Betätigungsmechanismus Stümpfe des Verriegelungsschlittens eingreifen. [0008] Die beiliegenden Zeichnungen stellen dar: [0009] Darstellung 1: Die Spindel zur elektrischen Betätigung des Wehrs befindet sich in der unteren „geschlossen" Position. Der Ausrückmechanismus an der Grundplatte, der durch Fallgewichte den Motor samt Spindel im Fall der Auslösung anhebt, ist eingerastet und verbindet die Grundplatte des Ausrückmechanismus mit dem oberen Teil, auf dem der Spindelantrieb montiert ist. - Normalstellung im Betrieb! [0010] Darstellung 2: Die Spindel zur elektrischen Betätigung des Wehrs befindet sich nach wie vor in der unteren „geschlossen" Position. Der Öffnungsmechanismus hat jedoch ausgelöst, sodass die Verbindung des oberen Teils der Konstruktion samt Motor und Spindel gelöst ist und mittels der Fallgewichte angehoben wurde. Das Wehr ist somit offen. [0011] Darstellung 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Verriegelungsmechanismus: Ein Schlitten wird von einem Pneumatikzylinder in der Position „verriegelt" gehalten. Bei stromlosem Zustand des Systems, sei es durch Ansprechen der Rohrbruchsicherung (Überwachung der Zu-und Abflussvolumina), sei es durch Stromausfall, löst der Pneumatikzylinder aus, sodass sich die Verbindung des oberen Teils der Konstruktion löst und von den Fallgewichten angehoben werden kann wie in Darstellung 2. [0012] Die Grundplatte des für die routinemäßigen Spülvorgänge des Entsanders vorgesehenen Motors zur Öffnung des Wehrs (mittels Spindel) wird zweiteilig ausgeführt. Die beiden Teile sind durch einen Verriegelungsmechanismus verbunden. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht der Verriegelungsmechanismus aus mit dem oberen Teil der Konstruktion (Montageplatte für den Spindelmotor) fest verbundenen Kuben, die vertikal eine Bohrung für die Führungsstangen aufweisen. Einseitig zur Mitte hin besitzen diese Kuben Ausfräsungen, in die zur Minimierung der Reibung mit Kugellagern versehene Stümpfe des Verriegelungsschlittens eingreifen. Wird der Verriegelungsschlitten durch den Pneumatikzylinder seitlich aus den Ausfräsungen der Kuben geschoben, wird die obere Montageplatte, mit der der Spindelmotor verbunden ist, mittels zweier Fallgewichte samt Spindel und daran befestigtem Wehr angehoben. [0013] Bei der Auslösung des Pneumatikzylinders findet konventionelle Technik Anwendung (elektrische Schaltlogik, Stickstoff-Druckspeicher). Die Umlenkrollen für die Seile der Fallgewichte kämmen miteinander über eine Verzahnung, um Gleichlauf sicherzustellen und um die Rückstellung des Systems über eine Handkurbel nach einer Auslösung der Rohrbruchsicherung zu ermöglichen. Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Öffnen eines Wehrs mit einem ersten Betätigungsmechanismus umfassend einen Motor und eine vom Motor angetriebene Spindel, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter, vom ersten Betätigungsmechanismus unabhängig das Wehr im Notfall schnell öffnender Betätigungsmechanismus vorgesehen ist, der folgende Komponenten umfasst: eine raumfeste Grundplatte, die auf ihrer Oberseite einen Verriegelungsschlitten und vertikale Führungsstangen trägt, eine Montageplatte, an deren Oberseite der Motor befestigt ist, einen mit der Montageplatte verbundenen Seilzug, weiters Umlenkrollen und Gegengewichte, wobei die Montageplatte samt Motor, Spindel und Wehr durch den Seilzug und die mit diesem über die Umlenkrollen verbundenen Gegengewichte vertikal verschiebbar und oberhalb der Grundplatte angeordnet ist, Kuben, die an der Unterseite der Montageplatte fest mit dieser verbunden sind, wobei die Kuben vertikale Bohrungen zur gleitenden Aufnahme der Führungsstangen und seitliche Ausfräsungen aufweisen, in die bei geschlossenem zweiten Betätigungsmechanismus Stümpfe des Verriegelungsschlittens eingreifen. 2/6 österreichisches Patentamt AT509 377B1 2012-06-15
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitszylinder, vorzugsweise ein Pneumatikzylinder, auf der Grundplatte angeordnet ist, dessen Kolbenstange zur Betätigung des Verriegelungsschlittens mit diesem verbunden ist.
3. 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stümpfe des Verriegelungsschlittens mit Kugellagern versehen sind.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkrollen über eine Verzahnung miteinander kämmen.
5. 5. Verfahren zum Schnellöffnen einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch Ausfahren der Kolbenstange des Arbeitszylinders, vorzugsweise des Pneumatikzylinders, der Verriegelungsschlitten gegenüber der Grundplatte verschoben wird, sodass die Stümpfe des Verriegelungsschlittens außer Eingriff mit den seitlichen Ausfräsungen der Kuben geraten, wodurch die Montageplatte samt Motor, Spindel und Wehr durch die Gegengewichte vertikal angehoben und somit das Wehr geöffnet wird. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 3/6