DE76981C - Steuerung von Wehrklappen mit horizontaler Drehachse - Google Patents

Description

!KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 84: Wasserbau.

g.|. J. HEYN in STETTIN.

Die bisher bekannten Klappenwehre, wie z. B. das in Fig. 1 dargestellte Trommelwehr, können ausschliefslich nur durch den Einflufs des durch andere Wehre ;bereits angestauten Oberwasserspiegels, bewegt; werden. Ein Anstau A^e B⁶ nach Fig. Ί ist in der Lage, die Wehrklappe umzulegen, sobald man das Oberwasser mit Kammer C⁶ verbindet und das Unterwasser mit Kammer Z)⁶. Beim Aufrichten der Wehrklappe ist dagegen Kammer C⁶ mit dem Unterwasser und Z)⁶ mit dem Oberwasser zu verbinden.

Fig. 2 zeigt ein Trommelwehr in ein nicht angestautes Wasser eingebaut, wo also der ifJlpbe^wiasserspiegel E⁶ F⁶ in gleicher Höhe steht ^JIm Unterwasserspiegel G⁶ if⁶, daher hier jlctifrkeine Kraft vorhanden ist, welche die , ^&fgerichtete Wehrklappe umlegen und die ·■%%, '/umgelegte aufrichten könnte.
* *ί ,ν ΤΓ.ϊτι weiterer Uebelstand der Trommelwehre er, dafs der untere Wehrklappenschenkel itlich langer sein mufs als der obere, was ielige Fundirungen beim Bau solcher ^ verursacht.

■'•jöUDie vorliegende Erfindung bringt nun im ~ Gegensatz zu den alten Klappenwehren solche Einrichtungen, welche unter allen Umständen ein zwanglaufiges Aufrichten und Umlegen der Wehrklappen ermöglichen. Aufserdem sind die neuen Wehre befähigt, beim Eintritt irgend welcher Wasserspiegel, die nicht überschritten werden sollen, sich, selbstthätig umzulegen bezw. aufzurichten, und erfordern, nach Art der Trommelwehre eingerichtet, eine wenig tiefe Fundirung, da der untere. Wehrklappenschenkel nur etwa Y₈ der Länge des oberen beträgt.

Die Fig. 3, 4 und 5 stellen ein derartiges Wehr, nach Art der Trommelwehre gebaut, im Querschnitt, Längsschnitt und Grundrifsdar.

Die Theile a, b, c und d bilden die um Welle α drehbare Wehrklappe. An den beider* verticalen Seiten, ebenso an der unteren Seite der Wehrklappe ist die Abdichtung nach D. R. P. Nr. 61871 angeordnet und die Rohre e dienen zur Einführung des Wassers für das Anpressen des Dichtkörpers nach demselben Patent.

Die Achse α reicht durch die Wehrmauern f und g, in denen auch die DJ^fölngen h und i für die Welle angeordnet "lm^i^Darnit die U-förmigen Dichtungen i noch zuverlässiger schliefsen, kann man denselben mittelst Röhren k, Fig. 4, eine Flüssigkeit unter Druck zuführen.

Die Achse α ist durch die Lager P I² I^s . . . unterstützt, deren Zahl siSh-ganz nach der Gröfse des Wehres richtet;l;3iese Lager sind entweder als gewöhnliche Gleitlager (Fig. 6, und /¹Z³, Fig. 4 und 5) oder als.-^:RolIenlageE-_:.2u. bilden (Fig. 7, und Z², Fig. 4 und ^J. ;;V\;:v<;§--

In Fig. 4, 5 und 7 sind .die ;Ri)llen .der Rollenlager mit m bezeichnet. -■. ■ -_:Ä \ ^ivV;-'. ·.:.·:

Die Gleitlagerschalen und die Rö1len."';..sind, wie die Fig. 4, 5, 6 und 7 erkenne'nv;.lässenjvon Gehäusen η umgeben, welche am;;t|iijfange der Achse α durch Dichtungen 0 'alge^itnfef sind. Diese Gehäuse « sind unter sich durch Röhren ρ verbunden, welche durch die Wehr-r mauern f und g reichen und so ermöglichen, durch etwa bei p¹ eingeleitetes Wasser oder Dampf eine Spülung, Reinigung oder auch Aufthauen der Lager, sowie durch Fett, welches dem Dampf beigemischt, wird, die Lager schmieren zu können. ,' ;^:

kann auch nicht erfolgen, da sich in diesem Falle oberhalb des um d¹ vergröfserten Wasserraumes ein luftleerer Raum e¹ (in Fig. io kreuzschraffirt) bilden müfste, was aber durch das Zurückdrängen der Wehrklappe in Stellung II infolge des äufseren Atmosphärendruckes verhindert wird. Aufserdem ist erforderlich, das Ventil P, Fig. 4, durch ein entsprechendes Gewicht Q so zu belasten, dafs es sich nicht selbstthätig öffnen kann.

Das Aufrichten der Wehrklappe aus Stellung III in Stellung I wird dadurch erreicht, dafs aus der Steuerungskammer A¹ Wasser herausgepumpt wird, was durch Einstellung der Ventile J¹ J² J³ und J⁴ in die punktirt gezeichneten Lagen geschieht.

Man kann auch zum Zwecke des Aufrichtens andere Wasserhaltungsmaschinen als die Pumpe anwenden und z. B. das Wasser aus der Steuerungskammer A¹ in irgend einen luftleeren Raum einlassen, oder aber nach Fig. 10 ein Abflufsrohr k¹ anordnen, das in ein tief liegendes Wasser i¹ eintaucht, in welches das Wasser der Steuerungskammer abgelassen wird, wodurch bekanntlich auch eine saugende Wirkung erreicht wird.

Die unvermeidlichen Undichtigkeiten in den Dichtungen sind durch die Wirkung des Pumpwerkes oder der Wasserhaltung zu überwinden.

In der Zeichnung Fig. 3, 4 -und 5 ist eine Wehrklappe von aufserordentlich grofsen Dimensionen angenommen, um zu zeigen, dafs es möglich ist, so grofse Stauhöhen durch das neue Verfahren an Wehrklappen zu überwinden, wie solche z. B. durch Nadelwehre nicht zu überwinden sind.

Das Wehr soll daher besonders dazu bestimmt sein, einen Ersatz für die complicirten Nadelwehre zu liefern.

Bei kleineren Wehrklappen, wo die Reibungswiderstände gering ausfallen, ist es nicht nöthig, die Steuerungskammer ganz mit Wasser oder gar mit Druckwasser zu füllen, um dieselbe zum Umlegen zu bringen; vielmehr wird das Umlegen schon erfolgen, wenn nach Fig. 11 die Steuerungskammer A¹ bis zur Linie m¹ n¹ mit Wasser gefüllt ist und oberhalb dieser Linie im Theil o¹ sich Luft von Atmosphä'rendruck befindet. Sobald nun die Wehrklappe zum Umlegen in Bewegung kommt, würde. sie wegen der geringeren Reibungswiderstände und unter dem Einflufs des Moments des überfliefsenden Wasserstrahles ^¹C¹, Fig. 3, plötzlich so weit umschlagen (etwa bis zur punktirt gezeichneten Stellung Ha, Fig. 11), bis der oberhalb der Linie m¹«¹ verbleibende Raum o¹ durch die Senkung des Wasserspiegels von Wi¹K¹ nach m²n² so grofs geworden ist, dafs die entstandene Luftspannung ein weiteres Sinken nicht zuläfst.

Soll verhindert werden, dafs die Wehrklappe etwa plötzlich bis zur ganz umgelegten Stellung III (Fig. 11) herunterfällt, so mufs dafür gesorgt sein, dafs der Raum o¹ eine entsprechende Gröfse hat, sobald das Umlegen der Wehrklappe beginnt; man kann zu diesem Zwecke den festen, in Fig. 12 kreuzschraffirten Körper p^x anbringen.

In Bezug auf die Lage zum Mittelpunkt der Achse α kann erwünscht sein, den unteren Wehrklappenschenkel gröfser oder kleiner als V₃ der ganzen Wehrklappenhöhe wy, Fig. 3, zu machen.

Man kann auch die Abdeckplatte, anstatt nach B, Fig. 3, durchlöchert herzustellen, als Platte ohne Löcher fertigen (Fig. 13), um auch Ablagerungen von feineren S'inkstoffen in Kammer A² zu verhindern, dann mufs aber nach Fig. 13 ein Kanal q¹ angeordnet werden, welcher das Oberwasser mit der Kammer A² verbindet, so dafs das Wasser aus derselben ungehindert entweichen kann, sobald die Wehrklappe· sich umlegt, und wieder zuströmen kann, sobald sie sich aufrichtet.

Hierbei ist es auch möglich, die Steuerungskammer A¹ an die dem Oberwasser zugekehrte Seite des unteren Klappenschenkels zu verlegen (Fig. 14). Diese Anordnung erfordert die Zu- oder Abführung von Druckwasser zum Aufrichten oder Umlegen der Wehrklappe.

Nach Fig. 15 ist der Angriffspunkt des Wasserdruckes von dem normalen Oberwasserspiegel T¹S¹ auf die Wehrklappe bei Pfeil S angenommen, so dafs dieselbe sich im labilen Gleichgewicht befindet. Der vom Wasser freibleibende Theil o¹ der Kammer A¹ ist mit Luft gefüllt und das Ventil P am Rohr O geschlossen; sobald nun der Oberwasserspiegel um das geringste Mafs steigt (etwa nach t¹ u\ Fig. 1 5), wird der Druck der Wasserschicht b^x c¹ (siehe auch Fig. 3), welcher bei Pfeil S¹ angreift, die Wehrklappe selbstthätig umlegen.

Wie weit dies geschehen kann, wird, wie oben erwähnt, von der Gröfse des mit Luft gefüllten Theiles o¹ abhängen; denn sobald sich diese genügend weit ausgedehnt hat, wirkt der Atmosphärendruck von der Oberwasserseite her auf den unteren Klappenschenkel ein und hemmt das weitere Umlegen der Wehrklappe.

Die Einstellung der Gröfse des Luftraumes o\ Fig. 15, läfst sich auf mannigfache Weise erreichen.

In Fig. 16 ist zu diesem Zwecke dicht oberhalb des Wasserspiegels m' η' (anstatt des festen Körpers ρ^l in Fig. 12) ein offener Kasten v^l eingebaut; läfst man in diesen Wasser (z. B. bis zur Linie W¹X¹, Fig. 16), so wird der Luftraum o¹ entsprechend verringert.

Ferner ist in Fig. 17 neben der Steuerungskammer A¹ eine Luftkammer A³ angeordnet, welche mit dem oberen Theil o¹ von A¹ durch

einen Schlitzj^¹ in Verbindung steht; je nachdem man in Luftkammer A³ Wasser einläfst, etwa wieder bis zur Linie J^¹X¹, wird der Luftraum o¹ bezw. die Luft in A³ entsprechend verringert. Man kann also ein beliebig grofses Luftquantum oberhalb bezw. nebenan vom Wasserspiegel m¹ n¹ schaffen, um ein entsprechend weites Umlegen der Wehrklappe zu erreichen.

Soll bei einer Wehrklappe das labile Gleichgewicht durch Druckwasser in der Steuerungskammer erreicht werden, so erfahren die Einrichtungen folgende Erweiterungen:

Bringt man mit der Steuerungskammer A¹, Fig. 18, ein Rohr A³ in Verbindung und füllt dasselbe bis zur Linie jw³rc³, welche 1,267 m oberhalb des Mittelpunktes der Achse α liegt, mit Wasser, so ist also das Wasser in Steuerungskammer ^i¹ mit 1,267 m = 0,123 Atmosphärendruck gespannt und demnach die Wehrklappe labil eingestellt. Sowie nun z. B. der Oberwasserspiegel von r¹ s¹ nach t¹ u^l ansteigt, beginnt das Umlegen der Wehrklappe und letztere würde, trotzdem der Wasserspiegel m³ n³ sofort sich senkt und der gespannte Zustand des Wassers in Steuerungskammer A¹ aufhört, sich ganz umlegen, wenn das Ventil P³ geöffnet wäre und atmosphärische Luft in die Steuerüngskammer A¹ zuströmen könnte; sobald aber Ventil P³ geschlossen ist, wird das Umlegen der Wehrklappe nur so weit stattfinden können, als die Luftverdünnung im Rohr A³ dies zuläfst.

Es ist klar, dafs man Rohr A³, anstatt an die untere Fläche der Steuerungskammer A¹ anzuschliefsen, auch, wie die punktirte Abzweigung.4⁴ zeigt, an die obere Seite derselben anschliefsen kann.

Erscheint das im Rohr A³ oberhalb Linie Ot³ w³ eingeschlossene Luftquantum nicht grofs genug, so kann man entweder einen Luftbehälter B³, Fig. 18, mit Rohr A³ durch Rohr C³ in Verbindung bringen, in welchem wieder jedes Luftquantum von Atmosphärenspannung durch Einlassen von Wasser oder durch Anbringen eines Kolbens .B⁴ eingestellt werden kann.; oder man kann auch die Luft oberhalb der Linie m³ n³ im Rohr A³ bezw. Behälter JB³ verdichten, um ein Mittel zu haben, die Wehrklappe weiter umlegen zu können. :

Ist es erforderlich, dafs der Wasserspiegel von Linie.wz³.η³' bei der geringsten Umlegung der Wehrklappe sich nicht so schnell senkt, so ist dies auf einfache Art dadurch zu erreichen, dafs man einen gröfseren Wasserbehälter Χ)³ mit Rohr A³ durch Rohr E³ verbindet.

Wird nach Fig. 19 die Steuerungskammer Ĺ an die dem Oberwasser zugekehrte Seite des unteren Klappenschenkels gelegt, so ist das Verfahren der selbstthätigen Einstellung folgendes:

Wenn die labile Einstellung der Wehrklappe durch einen Wasserstand m¹ n¹ unterhalb des Mittelpunktes der Achse a, also innerhalb der Höhe der Steuerungskammer A¹ erfolgen kann, so wird die Umlegung nur so weit geschehen können, als der Wasserspiegel m¹«¹ sich heben läfst und die Luft im Raumo¹ bezw. Rohr ^L⁵ sich zusammenpressen wird; sobald beide Kräfte gleich grofs sind, wird die Wehrklappe stillstehen.

Will man den Druck der Luft im Rohr ^l⁵ aufheben, so kann die Luft durch ein Ventil P⁴ abgelassen werden, das auch zum Ablassen des Wassers benutzt werden kann.

Ebenso wird in Fig. 20 das selbstthätige Umlegen der Wehrklappe wieder so weit erfolgen, bis Wasserspiegel ?w² ra² sich etwa bis zur Linie m³ n³ hebt und die Luft oberhalb m³ n³ eine genügende Spannung erreicht hat.

Aus der Stellung Ha in Fig. 18 wird die Wehrklappe sich wieder aufrichten, sobald der Oberwasserspiegel t¹ u¹ bis zur Höhe i² m² oder t³ u³ gesunken ist.

Aus Vorstehendem geht hervor, dafs es sich bei der entweder zwangläufigen oder selbstthätigen Steuerung der Wehrklappe stets darum handelt, das richtige Mafs des Wasserstandes, oder des Wasserdruckes oder der Luftspannung zu bestimmen und in richtiger Art und Weise auf den Klappenschenkel wirken zu lassen.

Die Fig. 3 bis 20 und die Beschreibungen veranschaulichen nur die Anwendung des erläuterten Verfahrens auf die Klappenwehre, welche nach Art der Trommelwehre gebaut sind; das Verfahren kann aber auch ohne Abweichung auf alle anderen Klappenwehre, wie oben bereits gesagt, vortheilhaft Anwendung finden, wie z. B. Fig. 21 ein Klappenwehr in aufgerichteter' Lage darstellt. Wenn man nun durch Rohr A⁵, Fig. 21, einen Wasserspiegel Wi¹K¹ in Steuerungskammer A¹ fördert, welcher die Wehrklappe beim normalen Oberwasserspiegel T¹S¹ im labilen Gleichgewicht zu halten im Stande ist, so wird die Wehrklappe, sobald der Oberwasserspiegel nach iVw¹ um ^¹C¹ ansteigt, sich sofort selbsttätig so weit heruntersenken, als die im Raum o¹ und Rohr A^b zusammengeprefste Luft, sowie das etwa bis zur Linie m? ή¹ geprefste Wasser es zulassen.

An Stelle der gewöhnlichen Füllungsmittel für die Steuerungsräume (Wasser und Luft) können auch Gase oder Dämpfe irgend welcher Art eingeführt werden.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Zur Steuerung von Wehrklappen, welche nach Art der Trommelwehre sich um eine horizontale Achse drehen, die Anbringung einer oder mehrerer Steuerungskammern,

   welche je nach der beabsichtigten Drehrichtung der Klappen mit Wasser, Luft, Gas oder Dampf unter angemessenem Druck abwechselnd gefüllt und demnächst durch Erzeugung einer entsprechenden Luftverdünnung vom Druck entlastet werden, wodurch es ermöglicht wird, die Wehrklappen unabhängig von der Stauhöhe zwangläufig oder selbstthätig aufzurichten oder niederzulegen.

   An Steuerungskammern der im Anspruch ι. gekennzeichneten Art

   a) die Verbindung der Steuerungskammern mit einer Pumpe E, Fig. 4 oder 5, oder gleichartigen Maschine;

   b) die Verbindung der Steuerungskammern mit einer Druckwasserleitung oder einer
   Fig. 10;

   Saugewasserleitung

   c) die Anbringung, eines Luftrohres O, Fig. 4 u. s. w., mit Ventil (P) bezw. Rohr X und X¹ mit Stopfbüchse y, Fig. 8 und 9, an der Steuerungskammer A¹;

   d) die Anbringung eines festen Körpers ρ \ Fig. 12, in der Steuerungskammer A¹;

   e) die Anbringung einer Luftkammer v¹, Fig. 16, oberhalb des Wasserspiegels m¹ n^l bezw. einer Luftkammer A³, Fig. 17;

   f) die Anbringung eines Standrohres A³, sowie die event. Verbindung dieses Standrohres mit Wasserbehälter D³, Fig. 18, bezw. Luftbehälter J3^S, Fig. 18;

   g) die Anbringung eines Steigerohres A⁵, Fig. 19, 20 und 21, mit oder ohne Abflufsventil P⁴.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.