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Segmentverschluß für Wasserdurchlässe an doppelwandigen Schleusentoren
- - und für ähnliche Durchlässe Die Erfindung bezieht sich auf den Verschluß der
Wasserdurchlässe doppelwandiger Schleusentore u. dgl., insbesondere solcher von
großen Abmessungen, und hat den Zweck, beim Öffnen des Verschlusses die schnelle
Freigabe großer Durchlaßquerschnitte, also in kurzer Zeit den Durchfluß großer Wassermengen
ohne Energievernichtung zu ermöglichen, einen möglichst günstigen Abflußbeiwert
zu erreichen, dabei aber die durchströmenden Wassermengen in ihrer Strömungsrichtung
wirksam zu beeinflussen.
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Die bei solchen Anlagen auftretenden, mit hohen Geschwindigkeiten
strömenden großen Wassermassen müssen nämlich so gelenkt werden, daß sie beim Einströmen
in die Schleusenkammer dort befindliche Schiffe nicht zu stark beeinflussen, weil
sonst unzulässige Spannungen in den Haltetauen hervorgerufen werden. Zu diesem Zweck
müssen die Wassermassen beim Einströmen in die Schleusenkammer gegen deren befestigten
Boden gelenkt werden. Bei der umgekehrten Strömungsrichtung hingegen würden die
Wassermengen, wenn sie gegen den Boden gerichtet wären, dort in kürzester Zeit in
der unbefestigten Kanalsohle starke Kolkwirkungen hervorrufen.
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Bisher verwendet man zum Verschluß derartiger Durchlässe entweder
Gleit- oder Rollschützen, die in der Mitte zwischen den Torwandungen angeordnet
sind, oder Drosselklappen in den Durchlaßkanälen. Die Gleitschützen erfordern allseitig
umschlossene Durchlaufkanäle und große Antriebskräfte. Letztere werden bei den Rollschützen-
weitgehend verringert, doch erfordern auch diese allseitig umschlossene Durchlaufkanäle
und haben außerdem den Nachteil, daß die zahlreichen Rollen mit ihren Lagern während
der Betriebspausen dauernd in unbewegtem Wasser ruhen; besonders bei Seeschleusen
sind sie daher rascher Zerstörung ausgesetzt. Die Schützen haben ferner den großen
Nachteil, daß Nischen zur seitlichen Führung und zur Aufnahme der Schützen in der
Öffnungsstellung notwendig sind, welche sowohl die Strömung stören als auch -die
konstruktive Durchbildung des ganzen Bauwerkes erschweren. Alle diese Vorrichtungen
sind außerdem nicht geeignet, dem durchströmenden Wasser je nach Bedarf eine wechselnde
Strömungsrichtung zu geben.
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Soweit bisher bei Schleusentoren Vorrichtungen vorgeschlagen waren,
welche die Richtung des durchströmenden Wassers beeinflussen konnten, waren diese
Vorrichtungen getrennt von den eigentlichen Verschlüssen noch besonders vorgesehen.
Nach der Erfindung aber sollen die Verschlußorgane gleichzeitig
auch
den Zweck erfüllen, die durchströmenden Wassermassen in -nach Bedarf wechselnder
Richtung zu lenken.
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Die erwähnten Vorteile der Erfindung wer=' den dadurch erreicht, daß
der an der Au"
strömseite befindliche Segmentkörper -i bogenförmiger Stauwand
nahe an der unter-° wasserseitigen Schleusentorwand angeordnet ist und zusammen
mit der Wandung der Ausströmöffnung eine durch Änderung der Öffnungsweite des Verschlusses
regelbare Führung für die ausströmenden Wassermassen bildet. Die Beeinflussung der
Strömungsrichtung der Wassermassen ist, insbesondere in der Zeit unmittelbar nach
Öffnung der Verschlüsse, von Wichtigkeit. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß
durch nur teilweise Öffnung, also Schrägstellung des Segmentkörpers, in diesen Zeitperioden
die durchströmenden Wassermengen in ihrer Richtung beeinflußt werden können, und
zwar kann ihnen je nach der Einstellung des Segments eine nach oben oder nach unten
gehende Richtung gegeben werden.
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Diese Verschlüsse haben weiter den Vorteil, daß die Segmentkörper
im Eigengewicht völlig ausgeglichen sein können und bei der Bewegung im wesentlichen
nur die Zapfenreibung und hydraulische Druckunterschiede zu überwinden haben. Die
Öffnung der Wasserdurchlässe kann dabei sehr schnell erfolgen, und der Durchfluß
kann, wenn eine Lenkung des Wasserstrahles nicht mehr erforderlich ist, völlig freigegeben
werden. Irgendwelche Leit- oder Seitenwände oder allseitig umschlossene Durchlaufkanäle
sind dabei nicht erforderlich.
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In Fällen, in denen es erwünscht erscheint, den Raum zwischen den
beiden Torwänden gegen das durchströmende Wasser allseitig abzugrenzen, z. B. um
das Einströmen von Treibzeug o. dgl. zu verhüten und dasselbe durch den Durchlaß
glatt mitreißen zu lassen, kann die Ausführung auch so erfolgen, daß der Segmentverschluß
aus zwei miteinander verbundenen, sich diametral gegenüberliegenden Segmentkörpern
besteht, die um eine gemeinsame Achse nach einer oder beiden Richtungen drehbar
sind und deren Stauwände nahe an den Schleusentorwänden angeordnet sind. Bei nur
teilweise geöffnetem Verschluß liegen die durch die Stauwände freigegebenen Durchflußöffnungen
einander in verschiedener Höhenlage gegenüber, derart, daß die durchströmenden Wassermassen
im Innern des Schleusentores abgelenkt werden. Die Segmentkörper werden dabei in
einfacher Weise dazu benutzt, der oberen und unteren Führungswand die hydraulisch
günstigste Form zu geben und sie dem Verlauf der Zu- und Abflußführung anzupassen.
Bei Verwendung nur eines Segmentkörpers kann dieser bei voller Öffnung des Verschlusses
nur oben oder unten liegen. Diejenige Seite, die bei Verwendung von zwei ygegmentkörpern
von dem zweiten Segment ,'enommen wird, bleibt in diesem Fall na-"-t`ürlich frei.
Um zu verhindern, daß infolgedessen auf dieser Seite eine nachteilige Wirkung auf
das durchströmende Wasser ausgeübt wird, werden die in Frage kommenden Leitwände
der Ein- und Ausströmöffnungen zweckmäßig durch einen festen Wandteil miteinander
verbunden. Auch ist es zweckmäßig, bei Verwendung eines einfachen Segmentkörpers
dessen Gewicht durch Gegengewichte auszugleichen, die außerhalb des Durchflußkanals
liegen.
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Um besonders günstige Durchflußverhältnisse zu schaffen, wird der
bogenförmigen Stauwand des Segmentkörpers auf der hohlen Seite zweckmäßig eine gerade
oder gekrümmte Leitwand gegeben, welche bei voller Offenstellung des Verschlusses
einen Teil der Führungswandung des Durchflußkanals und bei Zwischenstellungen eine
Ablenkwand für die durchströmenden Wassermassen bildet. Zweckmäßig wird die Drehachse
des Segmentkörpers in halber Höhe des Durchflußkanals angeordnet.
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In besonderen Fällen ist es vorteilhaft, die Ausströmöffnung des Wasserdurchlasses
auf der Unterwasserseite unterhalb der Einströmöffnung auf der Oberwasserseite derart
anzuordnen, daß die miteinander verbundenen Segmentkörper in der Schließstellung
in schräger Richtung einander diametral gegenüberliegen und in der Offenstellung
lotrecht oder annähernd lotrecht übereinanderstehen. In allen Fällen ist es möglich,
die Ausströmverhältnisse durch eine entsprechende Formgebung der Leitwände der Ein-
und Ausströmöffnungen vorteilhaft zu beeinflussen, z. B. dadurch, daß die oberen
und unteren Leitwände der Ein- und Ausströmöffnungen in gleicher oder entgegengesetzter
Richtung gekrümmt sind.
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Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele von Durchlaßverschlüssen
nach der Erfindung im Schema dargestellt. Abb. i zeigt einen senkrechten Axialsclmitt
durch einen Durchlaßverschluß ohne besondere Wasserführung im Torraum, bei dem die
Zuflußöffnung in gleicher Höhe liegt wie die Ablauföffnung, Abb. a einen Schnitt
nach Linie A-B der Abb. r, Abb. 3 einen senkrechten Schnitt durch einen im Torraum
ebenfalls führungslosen Durchlaßverschluß, bei dem die Ablauföffnung auf der Unterwasserseite
unmittelbar unter der Zuflußöffnung auf der Oberwasserseite liegt. Abb. 4. ist ein
Schnitt nach Linie C-D der Abb. 3.
In Abb. 5 und 6 sind im senkrechten
Schnitt bzw. Teilschnitt zwei Ausführungen mit oben und unten begrenzter Wasserführung
durch das Tor in größerem Maßstab gezeigt, und Abb.7 zeigt einen dazu passenden
waagerechten Schnitt nach den Linien E-F der Abb. 5 und 6. Die Abb. 8 zeigt ferner
in senkrechtem Teilschnitt eine Ausführungsform mit oberer und unterer Wasserführung
durch das Tor, bei der nur ein einfacher, zum Öffnen nach oben bewegbarer Segmentkörper
verwendet wird, der durch außerhalb des Durchflußkanals liegende Gegengewichte ausgeglichen
ist. In Abb.9 ist der zugehörige waagerechte Schnitt nach Linie G-H der Abb. 8 gezeigt.
In den Abb. r bis q. bedeuten a bzw. a1 -die doppelwandigen Schleusentore, b, b1
die Zuflußöffnungen und c, cl die Ablauföffnungen der Wasserdurchlässe sowie d,
dl die zum Verschluß der Durchlässe dienenden Doppelsegmentkörper. Dieselben sind
jeweils auf einem gemeinsamen Drehzapfene bzw. e' gelagert.
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Bei den übrigen Ausführungen ist das durch das Tor durchgehende Wasser
oben und unten geführt. Die Zu- und Abflußöffnungen liegen dabei in gleicher Höhe,
und gemäß Abb. 5 bis 7 sind ihre oberen und unteren Führungswände f, g bzw.
f l, g1 durch ausgebauchte mittlere Wände h bzw. hl miteinander verbunden.
Gemäß Abb.5 sind die Stauwände der Segmentkörper mit einer ebenen hinteren Abschlußwand
i versehen und gemäß Abb.6 mit einer bogenförmig verlaufenden hinteren Abschlußwand
k. In der in den Abb. 5 und 6 gestrichelt dargestellten Offenstellung der Verschlußkörper
bilden also die hinteren AbschluBwände i bzw. k die geradlinig bzw. kurvenförmig
verlaufenden Mittleren Verbindungen, der Wasserführung, so daß die Führungen in
beiden Fällen in stetiger und hydraulisch günstiger Weise verlaufen.
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In Abb. 6 ist durch punktierte Linien noch ein Ausführungsbeispiel
angedeutet, bei dem die unteren Leitwände der Zu- und Abflußführungen f
l, g1 nach außen zu kurvenförmig aufwärts gebogen sind. Es wird dadurch erreicht,
daß das Wasser auf der Außenseite nach oben abgelenkt wird. Dies ergibt den Vorteil,
daß die beim Durchströmen des Wassers sich bildende Wasserwalze, in der die Strömungsenergie
vernichtet wird, weiter von der Ausströmstelle wegverlegt wird. Dies ist insofern
günstig, als erfahrungsgemäß der Angriff des bewegten Wassers auf die Sohle desto
geringer wird, je weiter entfernt an der Ausströmstelle die Wasserwalze entsteht
und je größer sie sich entwickeln kann.
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Bei der Ausführung nach Abb. 8 und 9 sind die unteren Führungswände
f2, g2 der Zu- und Ablauföffnungen durch eine geradlinig verlaufende mittlere Wand
h2 miteinander verbunden, während die oberenFührungswände f, g durch eine ausgebauchte
mittlere Strecke h miteinander verbunden sind. Die Stauwand des einfachen Segmentkörpers
ist wieder mit einer ebenen hinteren Abschlußwand i versehen, während der andere
Segmentkörper weggelassen und durch Gegengewichte L ersetzt ist. Diese werden an
den die Verbindung mit dem Segmentkörper bildenden, außerhalb des Durchflußkanals
liegenden Gliedern m und an parallel dazu verlaufenden Stützarmen n (Abt. 9) angebracht,
die auf dem Drehzapfen a gelagert sind.
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Die Schließlage der Segmentkörper ist in den Abb. 1, 3, 5, 6 und 8
in ausgezogenen Linien, dargestellt, während die Offnungsstellung fein gestrichelt
angedeutet ist. Die Wirkungsweise der Verschlüsse ist aus den Zeichnungen also ohne
weiteres ersichtlich.
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Zweckmäßig ist der Antrieb der Segmentkörper so auszubilden, daß sie
in die öffnungs- und Schließstellung in dem einen oder anderen Drehsinn bewegt werden
können. Auch dadurch ist es möglich, den Wasserstrahl in der einen oder anderen
Strömungsrichtung, an der Austrittsstelle je nach Bedarf nach oben oder unten zu
leiten und so zu verhüten, daß .der nach unten austretende Strahl die Schleusensohle
oder den Vorboden angreift bzw. auf in der Schleusenkammer befindliche Schiffe unerwünschte
Kräfte ausübt.