Pumpschleuse Die in Scltiftailirtsstraßen zur Überbrückung von Höhenunterschieden
erforderlichen Schleusen werden normalerweise aus dein Oberwasser aufgefüllt und
nach dem Unterwasser entleert. Um die Leistungsfähigkeit der Schleusen möglichst
groß zu machen, wird eine hohe Steige- bzw. FalIgeschwindigkeit des Wassers in der
Schleuse angestrebt. Dabei ist es allerdings erforderlich, d'ie Energie des anfangs
unter dem vollen Druck des Schleusengefälles eint- oder ausströmenden Wassers in
irgend, einer Weise zu vernichten, um eine ruhige Lage der Schiffe in der Schleusenkammer
und der in den Vorhäfen wartenden Schiffe zu gewährleisten. Ein anderes Problem
bestecht bei Su4hitfl:ssc@lileusen darin, den bei den Schleusungen auftretenden
Wasserverlust möglichst gering zu halten. Besonders in Sti,llwasscrkanälen, wo in
der Regel nicht genügend Wasser zur Verfügung steht, muß das bei jeder Schleusung
abfließende Wasser jeweils wieder auf die obere Wasserhaltung zurückgepumpt werden.
Um Energie zu sparen, werden dabei. Vorkehrungen getroffen, die es ermöglichen;
unnötige Wasserverluste zu vermeüden. So werden bei,spielswei-se besondere Einrichtungen
verwendet, durch diie wenigstens ein Teid des bei der Entleerung dle.r Schleuse
ablaufenden Wassers für die nächste Füllung aufgespart wird. Für diesen Zweck hat
man bei@spielsweise Zwillingsschleusen oder auch, Schleusen mit mehreren Sparbecken
ausgeführt. Letztere wurden besonders bei hohen Gefällen verwendet, weil durch die
Einschaltung der -Spar- oder Speicherbecken beim Füllen und Entleeren eine Unterteilung
der Faulhöhe und damit eine Vermindierung der Energie des strömenden Wassers erzielt
%vird. Sofern auch
hierbei der Wasserverlust noch untragbar groß
ist, werden neben den Spaisdhieusen :bzw. Sparbaken noch zusätzliche Pumpwerke aufgestellt,
die das verbrauchte Wasser und notfalls noch zusätzliche Wassermengen zum Decken
der Verluste durch Verdunstung und Versickerung aus der unteren in die obere Haltung
fördern.The pump sluice in Scltiftailirtsstraßen to bridge height differences
required locks are usually filled in from your headwater and
emptied after the underwater. To improve the performance of the locks as much as possible
To make it large, a high rate of rise or fall of the water in the
Aimed at lock. However, it is necessary to have the energy from the beginning
water flowing in or out under the full pressure of the lock slope
somehow to destroy a way to calm the ships in the lock chamber
and the ships waiting in the outer harbors. Another problem
at Su4hitfl: ssc @ lileusen is impressive in that it occurs during the sluices
To keep water loss as low as possible. Especially in stylized water canals, where in
As a rule, there is not enough water available, this has to be the case with every lock
draining water can be pumped back to the upper drainage system.
To save energy, be there. Precautions have been taken to enable;
avoid unnecessary water loss. For example, special facilities are created
used, through which at least one part of the sluice was emptied
draining water is saved for the next filling. Has for this purpose
for example, twin locks or locks with several saving basins
executed. The latter were especially used on steep slopes because of the
Activation of the -saving or storage basins when filling and emptying a subdivision
the silt height and thus a reduction in the energy of the flowing water achieved
% vird. Unless also
here the water loss is still unacceptably large
is, next to the Spaisdhieusen: or. Sparbaken set up additional pumping stations,
the used water and, if necessary, additional amounts of water for covering
losses through evaporation and seepage from the lower to the upper section
support financially.
Für solche Schleusenanlagen reift Pumpwerk ist bereits der Vorschlag
gemacht worden, das Pumpwerk mit der Energie dies in die Schleuse einströmenden
bzw. des,aus ihr ausströmenden Wassers zu betreiben. Infolge des bei der Schleusung
stark wechselnden Gefälles und der konstanten Färderhöhe der Pumpe ergibt sich jedoch
für eine solche Einrichtung ein so schlechter Wirkungsgrad, daß man bisher auf eine
Verwirklichung dieses Vorschlages verzichten rußte.For such lock systems, a maturing pumping station is already the suggestion
been made, the pumping station with the energy flowing into the sluice
or the water flowing out of it to operate. As a result of the smuggling
However, there is a strongly changing gradient and the constant conveying height of the pump
for such a device such a poor efficiency that one has hitherto been on one
To refrain from realizing this proposal.
Gemäß der Erfindung läßt sich nun der Nachteil eines unibrauchbaren
WirIgungsgrads bei einer solchen Anlage dadurch vermeiden, daß man durch entsprechende
Anordnung des Pumpwerks dessen A rlreit möglichst gering hält. Dies wird gemäß der
Erfindung dadurch erreicht, daß das mit der Energie des in die Sc'hleusen'kammer
einströmenden oder aus dieser ausströmenden Wassers betriebene Pumpwerk zwischen
der unteren Schleusen 1raltung und der Schleusenkammer bzw. zwischen Schleusenkammer
und oberer Schleusenhaltung angeordnet wird. Besonders günstig gestaltet sich die
Ausführung, wenn man zwei rhiteinander gekuppelte Maschinen verwendet, die beide
sowohl als Pumpe als auch als Turbine betrieben werden können. Die eine der beiden
M aseh!i.nen wird in eine von der oberen Wasserhaltung in die Schleusenkammer führende
Leitung und die andere in die von der Schleusenkammer zur unteren Wasserhaltung
führende Leitung eingebaut. Zweckmäßig werden beide Maschinen übereinander mit senkrechter
Welle angeordnet. Beim Füllen der Schleusenkammer ist dann die obere auf Turbinenbetrieb
und die untere auf Pumpenbetrieb und beim Entleeren der Sehleusenka@rnmer die obere
auf Pumpenbetrieb und die untere auf Turbinenbetrieb einzustellen.According to the invention, the disadvantage of an unusable
Avoid efficiency in such a system by using appropriate
Arrangement of the pumping station, which keeps the rain as low as possible. This is done according to the
Invention achieved by the fact that with the energy of the in the locker chamber
Inflowing or from this outflowing water operated pumping station between
the lower lock 1raltung and the lock chamber or between the lock chamber
and upper lock posture is arranged. The
Execution when using two machines coupled together, both of them
can be operated both as a pump and as a turbine. One of the two
M aseh! I.nen is in one of the upper dewatering in the lock chamber
Line and the other in the one from the lock chamber to the lower water holding
Leading line installed. Appropriately, both machines are stacked one above the other with vertical
Arranged shaft. When the lock chamber is filled, the upper one is in turbine mode
and the lower one to pump operation and the upper one when emptying the Sehleusenka @ rnmer
to be set to pump operation and the lower one to turbine operation.
Beim Füllen der Schleuse treibt das aus der oberen Schleusenhaltung
in die Schleusenkammer einströmende Wasser die , obere der beiden Maschinen als
Turbine an, die ihrerseits die unmittelbar mit ihr gekuppelte untere Maschine als
Pumpenlaufrad antreibt, das dabei Wasser aus der unteren Schleusenhaltung in die
Schleusenkammer fördert. Bevor die Schleuse wieder entleert wird, werden die Laufräder
der beiden Maschinen umgestellt, also die Atll)-eitSWelse der beiden vertauscht.
Die untere arbeitet dann als Turbine und wird von dem aus der Schleusenkammer in
die untere Schleusenhaltung abfließenden Wasser betrieben. Die obere dagegen arbeitet
als Pumpe und fördert Wasser aus der Schleusenkammer in die obere Schleusenhaltung.
Man kann damit rechnen, @daß sowohl beim Füllvorgang als auch beim Entleervorgang
wenigstens je '/a der Schleusenfüllung, also zus"amm"en °/s der Schleusiung@swassermenge
eingespart werden. Um die gleiche. Ersparnis an
Schleusungswasser mit Sparbecken zu erreiclwn
müssen mindestens vier Sparbecken angeordne-
werden, deren Anlagekosten bedeutend höher'-:sind
als die einer Ausführung gemäß der Erfindung.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindtüme
können auch beide- Maschinen gleichzeitig aul
Pumpbetrieb umgeschaltet werden, so daß, au-
getrieben durch einen besonderen Motor, die unte
Purcnpe Wasser aus der unteren Haltung in die
Schileusenkammer und die obere Pumpe Wasser aue
der Schleusenkammer in die obere Haltung fördert.
Auf diese Weise kann ein besonderes Pumpwerk
`zum Ersatz der Verlustwassermenge gpart
werden. Bei einem gesamten Gefälle von io m würdle
bei diesem Betrieb der Wasserspiegel in der Schleuse
5 m stehen, so"daß beide Pumpen je 5 m Förderhaxe
zu überwinden hätten.
Außer durch Kreiselmaschinen läßt sich "de Auf-
gab- nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung
beispielsweise auch mit Wasserstrahlpumpen lösen.
Der Gesamtwirrkungsgrad einer solchen Ausführung
wirdzwar rk@leiter sein als hei der oben besch"riehenen
Anordnung, dafür sind aber auch die Anlagekosten
erheblich geringer, besonders wenn die Einrichtung
so getroffen wird, daß nur beim Füllen der
Schleusenkammer durch die Energie des aus der
oberen Schleusenhaltung zufließenden Wassers "aus
der unteren Schleusenfhaltung Wasser in die
Kammer gefördert wird.
Die Erfindung ist in der Zeichnung in" zwei Aus-
führungsbeispielen dargestellt.
Fig. i zeigt eine Ausführung mit zwei senkrecht
übereinander angeordneten Turbinenpumpen, wäh-
rend in den
Fig. 2 und 3 eine Ausführung mit Wasserst:ra'h,l-
pumpen gezeigt ist.
Nach Fig. i, ist die mit i bezeichnete obere
Schleusenhaltung mit der Schleusenkammer 2 durch
eine Leitung verbunden, in die eine sowohl 'als
Pumpe als auch als Turbine einstellbare Kreet-
masdhine3eingebaut ist. Auf der gleichenWelle wie
dieses Laufrad sitzt ein weiteres Laufrad 4, das in
der Verbindungsleitung zwischen Schleusenkammer
und unterer Schleusenhaltung 5 liegt.
Zum Füllen der Schleusenkammer 2 werden die
entsprechenden nicht dargestellten Verschlußorgane
geöffnet, so daß Wasser durch die Leitung aus der
oberen Schleusenhaltung in die Schleusenkammer 2
zufließt. Dabei wird die auf Turbinenbetrieb ein
gestellte Maschine 3 vom Wasser angetrieben und
so die Energie dies einströmenden WasIsers auf-
gezehrt. Die Tuzbine treibt die mit ihr gekuppelte
auf Pumpenbetrieb eingestellte Maschine 4, diie aus
der unteren Schleuisemhaltung 5 Wasser ansaugt und
in die Schleusenkammer fördert.
Vor dem Entleeren der Schleuse werden die bei4en
Maschinen umgestellt, so daß nunmehr die untere
von dem aus 4er Schleusenkammer 2 nach der
unteren Schleunhaltung ausströmenden Wasser
als Turbine angetrieben wird, die ihrerseits 'dk obere
der beiden Maschinen als Pumpe antreibt und so
Wasser aus der Schleusenkammer 2 in die obere
Schleusenhaltung fördert. Mittels eines auf,; dir
gemcittsan i,lt Welle der lxiden 'Maschinen a11-
geordneten Motors 6 können die beiden Maschinen
als Pumpen angetrieben werden, um das Verlust-
wasser aus der unteren Schleusenhaltung mittels der
Pumpe a in die Schleusenkammer und' mittels der
Pumpe 3 aus der Schleusenkaniiner in die obere
Schleusenhaltung zu fördern.
Nach Fig. 2 sind im Boden der oberen Schleusen-
haltung i mehrere Schieber 7 angeordnet, mit denen
der Einlauf in die Fallrohre 8 gesteuert werden
kann. Die Fallrohre führen durch die Schleusvi-
mauer in einen horizontalen Rohrkanal io, der vom
Schleus nunterhaupt zum Schlcusenoherhaupt führt
und dort bei 2 in die Schleusenkammer einmündet.
An ihrem unteren l?ude 9 sind die Fallrohre 8 in die
Horizontale, und zwar gegen die Sch=leu,senkammer
zu umgebogen und diisenförmig ausgebildet. Der
Rohrkanal to liegt tiefer als der Unterwasser-
spiegel 5 und ist deshalb ständig mit Wasser gefüllt.
Durch das :in den 1)iiseii 9 unter starkem Druck
ausströmende bVasser wird die im Rolirkanäl to vor-
handene Wassermenge nach der Schleusenkammer
zu in I3ew-egung gesetzt. Es strömt also \Vasser.aus
der unteren Haltung nach. hin Siclierli,eitsversclil,uß
i i (etwa eine Rückschlagklappe oder eiui St-°mmtor)
verhindert, claß sich in unigekehrter Michtungeine'
Strömung Bilden kann.
Eine
für die Düsen nach
Fig. 2 ist in der (-iru@ttdri@13kizze Fig. 3 gezeigt. Die
senkrechten Fallrohre 8 in der Sc'lileuseiimatier
verteilen sich über denn horizontalen Rohrkanal io
in zwei Äste 8' und 8", die dann seitlich in den Rohr-
kanal eitunündun. 1)er Rohrkanal io ist unmittel'liar
hinter der l,.inniiiii<lttngsstelle liei 1 2
verengt und
anschließend diffusorartig erweitert.
1)urcli besondere I)rosselklappeit 13 kann die in
dieser Weise ausgebildete Strahlpumpe beliebig
eingestellt werdeli. Durch die Klappen kann der
l:i,ul;tttf der Fallschächte in den Rolurkanal völlig
abgeschlossen oder in der anderen Endstellung der
Rohrkanal selbst geschlossen werden. Zur Inbetrieli-
na!lime der 1\'asserstralilliunilyen werden diie Drossel-
klapl>en aus der Stellung, in der sie die Zw-eig-
rdhre 8' und 8" abschließen, zunächst nur wenig
geöftiret, so da13 beiderseits ein schmaler Strahl in
den mit «'asser gefüllten Rohrkanal einströmt. Das
Wasser des Kanals wird dadurch nach der
Schleusenkammer zu in Bewegung gesetzt. Darauf-
hin können die Drosselklappen weiter geöffnet werden.When the lock is filled, the water flowing into the lock chamber from the upper lock position drives the upper of the two machines as a turbine, which in turn drives the directly coupled lower machine as a pump impeller, which conveys water from the lower lock position into the lock chamber. Before the sluice is emptied again, the running wheels of the two machines are switched over, i.e. the atll) sides of the two are swapped. The lower one then works as a turbine and is operated by the water flowing out of the lock chamber into the lower lock position. The upper one, on the other hand, works as a pump and conveys water from the lock chamber into the upper lock position. One can count on the fact that both during the filling process and during the emptying process at least 1 / a of the lock filling, that is to say in total "amm" / s of the lock @ water volume, will be saved. To the same. Saving on Locking water to be reached with a saving basin
at least four savings basins must be arranged
whose investment costs are significantly higher '-: are
than that of an embodiment according to the invention.
After another suggestion of inventions
can also both machines at the same time
Pump operation can be switched so that,
driven by a special motor, the below
Purcnpe water from the lower posture into the
Cabinet and the upper water pump
the lock chamber promotes to the upper section.
In this way a special pumping station can be created
`to replace the lost water amount gpart
will. With a total gradient of io m worthy
in this operation the water level in the lock
5 m so that both pumps have a 5 m delivery leg
had to overcome.
Apart from using gyroscopes, "de-
gab- according to a further proposal of the invention
for example, also solve with water jet pumps.
The overall degree of confusion of such an implementation
will indeed be rk @ conductor than the one described above
Arrangement, but there are also the investment costs
considerably less, especially if the establishment
is taken so that only when filling the
Lock chamber by the energy of the
upper lock position of inflowing water "
the lower lock hold water into the
Chamber is funded.
The invention is shown in the drawing in "two forms
examples shown.
Fig. I shows an embodiment with two perpendicular
turbine pumps arranged one above the other, while
rend in the
Fig. 2 and 3 an embodiment with water supply: ra'h, l-
pumping is shown.
According to Fig. I, the one labeled i is the upper one
Lock maintenance with lock chamber 2
connected a line into which both 'as
Pump and turbine adjustable creep
masdhine3 is built in. On the same wave as
this impeller sits another impeller 4, which is in
the connecting line between the lock chamber
and lower lock position 5 is located.
To fill the lock chamber 2, the
corresponding closure organs, not shown
opened so that water through the pipe from the
upper lock position in the lock chamber 2
flows in. Thereby the on turbine operation one
Asked machine 3 powered by water and
so the energy of this inflowing WasIser
consumed. The tuzbine drives the one coupled with it
Machine 4 set to pump operation, which is off
the lower Schleuisemhaltung 5 sucks in water and
promotes in the lock chamber.
Before emptying the sluice, the two
Machines rearranged so that now the lower one
from the 4 lock chamber 2 to the
lower sluice stance flowing out of water
is driven as a turbine, which in turn 'dk upper
that drives two machines as a pump and so on
Water from lock chamber 2 into the upper one
Lock maintenance promotes. Means of one on; to you
gemcittsan i, lt wave of the oxide 'machines a11-
orderly motor 6 can control the two machines
are driven as pumps to reduce the
water from the lower lock position by means of the
Pump a into the lock chamber and 'by means of the
Pump 3 from the lock canal into the upper one
Promote lock keeping.
According to Fig. 2 are in the bottom of the upper lock
attitude i several slide 7 arranged with which
the inlet into the downpipes 8 can be controlled
can. The downpipes lead through the Schleusvi
wall into a horizontal pipe duct io, which runs from the
Schleus nunterhaupt leads to Schlcusenoherhaupt
and there opens at 2 in the lock chamber.
At its lower shutter 9 , the downpipes 8 are in the
Horizontal, namely against the locker chamber
too bent and diisen-shaped. Of the
Pipe canal to is deeper than the underwater
mirror 5 and is therefore constantly filled with water.
By: in the 1) iiseii 9 under heavy pressure
outflowing water is the forward in the Rolirkanäl to
amount of water available after the lock chamber
too set in motion. So \ Vasser. Is flowing out
following the lower posture. hin Siclierli, eitsversclil, uß
ii (such as a non-return valve or eiui st- ° mmtor)
prevents one
Flow can form.
One
for the nozzles
Fig. 2 is shown in the (-iru @ ttdri @ 13 sketch Fig. 3. The
vertical downspouts 8 in the Sc'lileuseiimatier
are distributed over the horizontal pipe channel io
in two branches 8 'and 8 ", which then laterally in the tube
channel eitunündun. 1) The pipe duct is immediate
behind the l, .inniiiii <lttngsstelle liei 1 2 narrowed and
then expanded like a diffuser.
1) urcli special I) rosselklappeit 13 can the in
jet pump designed in this way as desired
be set. The
l: i, ul; tttf the drop shafts into the Rolur canal completely
completed or in the other end position of the
Pipe channel to be closed itself. For commissioning
na! lime the 1 \ 'asserstralilliunilyen are the throttle
clap from the position in which they
Complete the 8 'and 8 ", at first only a little
opened, so that on both sides a narrow beam in
flows into the pipe channel filled with water. That
Water of the canal is thereby after the
Lock chamber set in motion. Thereon-
the throttle valves can then be opened further.