DEP0041658DA - Hydrostatisches Wehr oder Sperrvorrichtung - Google Patents

Description

Es ist eine Reihe von Konstruktionen von hydrostatischen Wehren oder Sperrvorrichtungen bekannt, die ein Paar von Sperrwänden verwenden, die um eine gemeinsame waagerechte Achse drehbar gelagert sind und in einer Ebene oder unter einem von 180° nicht viel abweichenden Winkel angeordnet sind. Wehre ähnlicher Konstruktion sind wiederholt gebaut worden.

Beide Sperrwände können in der Regel um einen Winkel von ungefähr 90° gedreht werden. Der hydrostatische Druck des oberen Wasserbeckens wirkt dauernd von einer Seite auf beide Sperrwände. Die untere Sperrwand greift in eine Kammer von zylindrischem Querschnitt ein, die ein gemeinsames Merkmal der Wehre dieser Art ist. Durch Verbindung dieser Kammer mit dem oberen Wasserbecken kann derselbe Wasserdruck auf beide Seiten der unteren Sperrwand einwirken, sodass ihre Wirkung ausgeglichen wird, und der Druck auf die obere Sperrwand dreht beide Sperrwände in die waagerechte Lage. Durch Schliessen der Verbindung der Kammer mit dem oberen Wasserbecken und Oeffnen des die Kammer mit dem untere Wasserbecken verbindenden Kanals wird wieder die ausgleichende Wirkung des Druckes auf die untere Sperrwand aufgehoben und durch das Drehmoment, das auf die untere Sperrwand durch den Druck des oberen Wasserbeckens ausgeübt wird und das grösser ist als das Drehmoment der oberen Sperrwand, werden beide Sperrwände in ihre Sperrlage gedreht.

Die Kammer von zylindrischem Querschnitt, die in der Regel entweder mit Wasser vom oberen oder unteren Wasserbecken gefüllt ist, bringt eine reihe von Schwierigkeiten mit sich, insbesondere im Winter, wo das Einfrieren von Teilen, die mit stillstehendem Wasser in Berührung kommen, ein schwerwiegender Nachteil dieser Wehre ist. Eine weitere Schwierigkeit ist der Bau der zylindrischen Kammer, in welche die untere Sperrwand mit wenig Spiel eingreifen soll. Falls irgendwelche Reparaturen oder Unterhaltungsarbeiten an der unteren Sperrwand gemacht werden sollen, ist es nötig, einen Notdamm zu errichten.

Das Wehr oder die Sperrvorrichtung gemäss der Erfindung benötigt keine zylindrische Kammer und es können Vorkehrungen getroffen werden, die eine Unterhaltung und Reparaturen ohne Gebrauch von Notdämmen ermöglichen. Gemäss einer weiteren Ausbildung des Erfindungsgegenstandes werden Wehre oder Sperrvorrichtungen dieser Art zur selbsttätigen Aufrechterhaltung der Höhe des oberen Wasserspiegels verwendet.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der beiliegenden Zeichnung dargeboten, und zwar zeigt Abb. 1 einen schematischen Schnitt eines hydrostatischen Wehres mit den Sperrwänden in einer Lage, die den maximalen Wasserdurchfluss erlauben, Abb. 3 eine andere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes mit einer Hilfskammer und Abb. 3 einen schematischen Schnitt durch einen Kanal mit erfindungsgemäss gestalteten Sperrwänden.

Das hydrostatische Wehr gemäss Abb. 1 besitzt eine obere Sperrwand 1 und eine mit ihr fest verbundene untere Sperrwand 2, die um eine gemeinsame waagerechte Achse 3 drehbar gelagert sind.

An der unteren Seite der unteren Sperrwand 2 ist ein Schild 4 angegliedert, der die Form eines Zylindersegmentes besitzt mit einer mit der Drehachse der Sperrwände zusammenfallenden Achse. Dieser Schild 4 greift in eine Kammer 7 ein, die im Mauerwerk 8 des Wehres ausgebildet ist, und welche an der unteren Stirnseite eine Schwelle 13 der ganzen Länge entlang besitzt, die dicht an dem Zylindersegment 4 anliegt und so die Kammer 7 gegenüber dem oberen Wasserbecken abschliesst. Ein Kanal 9 mit dem Eintritt oberhalb des normalen oberen Wasserspiegels mündet in die Kammer 7 und ein weiterer Kanal 10 verbindet diese Kammer mit dem Unterwasser. In dem dargestellten Beispiel, wo das Wehr selbsttätig die Höhe des oberen Wasserspiegels aufrechterhalten soll, sind keine Sperrvorrichtungen in den Kanälen 9 und 10 vorgesehen und der Querschnitt des Kanals 9 ist grösser als der des Kanals 10.

Die Sperrwände werden in der dargestellten Sperrlage durch Wasserdruck auf die Sperrwand 2 gehalten, deren Drehmoment das Drehmoment der Sperrwand 1 überwiegt. Dabei ist die Kammer 7 leer, sofern der untere Wasserspiegel nicht oberhalb des Bodens der Kammer 7 gelegen ist. Die Höhen beider Sperrwände sind so bemessen, dass eine sichere Betätigung der Sperrwände gewährleistet wird.

Falls das Wasser im oberen Becken über die festgesetzte Höhe steigt, beginnt es durch den Kanal 9 in die Kammer 7 und durch den Kanal 10 in das untere Becken zu fliessen. Falls der Kanal 10 nicht imstande ist, alles Wasser abzuführen, das durch den Kanal 9 zugeführt wird, beginnt sich die Kammer 7 zu füllen. Wenn sie voll ist, beginnt das in ihr sich befindende Wasser einen Druck auf die hintere Seite der Sperrwand 2 auszuüben. Sobald dieser Druck soweit steigt, dass das in der Uhrzeigerdrehrichtung einwirkende Drehmoment das entgegengesetzte Drehmoment überwiegt, beginnen sich die Sperrwände zu drehen und erlauben einer gewissen Wassermenge überzufliessen. Sobald das Gleichgewicht zwischen beiden Drehmomenten eingetreten ist, verbleiben die Sperrwände in einer Zwischenlage, die dem augenblicklichen Wasserfluss entspricht. Falls die Wassermenge ein gewisses Maximum überschreitet, verbleiben die Sperrwände in der in Abb. 1 mit strichlierten Linien dargestellten voll geöffneten Lage 1', 2', 4'.

Falls der Wasserdurchfluss abnimmt, nimmt der Wasserdruck in der Kammer 7 gleichfalls ab und die Sperrwände kommen allmählich in ihre Sperrlage je nach dem augenblicklichen Wasserdurchfluss. Die untere Sperrwand wird manchmal mit einem Belastungskörper 5 versehen, der das Gewicht dieser Sperrwand und dadurch auch das Drehmoment vergrössert, das diese Sperrwand in die Sperrlage zu bringen trachtet. Dies ermöglicht die untere Sperrwand 2 niedriger zu gestalten, als es mit Rücksicht auf die Höhe der Sperrwand 1 nötig wäre. Eine andere Möglichkeit ist in Abb. 2 dargestellt, wo die untere Sperrwand 2, der Schild 4 und eine Hilfswand 11 zusammen mit Seitenwänden eine geschlossene Kammer bilden, die entweder dauernd, oder wahlweise mit Wasser gefüllt werden kann. Durch Anwendung des Schildes 4 ist es ermöglicht, den Sperrwänden die für den Wasserdurchfluss vorteilhafteste Form zu geben, die Lagerung der Sperrwände besser zu gestalten und die Ueberwachung des Standes der Sperrwände und etwaige Reparaturen durch leichten Zutritt zur hinteren Seite der Sperrwände und in die Kammer 7 zu ermöglichen.

Die in Abb. 1 und 2 dargestellten Anordnungen sind insbesondere als Ansätze für Dammkronen zur Aufrechterhaltung der Höhe des Wasserspiegels des oberen Beckens geeignet. Sie können allerdings für Sperrvorrichtungen verschiedener Art Verwendung finden.

Das in Abb. 3 dargestellte Beispiel ist in erster Reihe für Wehre geeignet. Die Anordnung der Sperrwände 1 und 2 mit dem Schild 4 und der Kammer 7 ist ähnlich der gemäss Abb. 1. Es ist hier jedoch eine zweite Hilfskammer 14 vorgesehen, die sich vor der Kammer 7 befindet und mit dem oberen Wasserbecken durch Kanal 17 verbunden ist. Diese Kammer besitzt oben eine oder mehrere Deckplatten 15, die um die waagerechte Achse 16 drehbar gelagert sind. Ihre freien Enden lehnen sich gegen die Sperrwände 1 und 2, vorteilhaft gegen ein Zylindersegment, dessen Achse mit der Drehachse 3 der Sperrwände zusammenfällt, sodass diese Deckplatte auf die Kammer 14 in jeder Lage der Sperrwände 1 und 2 gegenüber dem oberen Wasserbecken verschliesst. Diese Deckplatte verhütet Schutt und anderen festen Körpern Zutritt zur Kammer 14. Die Kammer 14 ist unter normalen Verhältnissen mit dem oberen Wasserbecken mittels des Kanals 17 verbunden, der nur gesperrt wird, falls Unterhaltungsarbeiten am Wehr vorgenommen werden. Die Kanäle 9 und 10 münden wieder in die Kammer 7 und haben dieselbe Aufgabe, wie früher beschrieben. Falls sich die Sperrwände in der Sperrlage befinden, ist die Kammer 7 leer. Falls das Wasser im oberen Wasserbecken steigt und den Eingang des Kanals 9 erreicht, fliesst das Wasser in die Kammer 7 und falls der Kanal 10 nicht im Stande ist, alles Wasser abzuführen, steigt der Druck in der Kammer 7, bis er eine Drehung der Sperrwände 1 und 2 bewirkt. Das Wasser in der Kammer 14 wird dabei durch die Sperrwand 2 teilweise durch den Kanal 7 in das obere Wasserbecken verdrängt. Falls Unterhaltungsarbeiten am Wehr vorgenommen werden müssen, werden vorerst die Deckplatten 15 mittels von Ketten 10' in die in Abb. 3 strichliert dargestellte Lage 15' gehoben. Dieses Heben geschieht mit geringem Kraftaufwand, da der Druck des oberen Wasserbeckens von den Sperrwänden 1, 2 aufgenommen wird. Die Deckplatten stellen jetzt einen Notdamm vor. Nach Entleerung des Raumes hinter diesen Deckplatten können die Arbeiten bequem durchgeführt werden.

In Abb. 4 ist die erfindungsgemässe Anordnung als Sperrvorrichtung eines Kanals 19 dargestellt, der zum Beispiel ein Umlaufkanal einer Schleusenkammer, eines Dammes, o.dgl. sein kann. Es sind hier wieder Sperrwände 1 und 2 vorgesehen, die um die waagerechte Achse 3 drehbar gelagert sind, mit dem zur Sperrwand 2 angegliederten Schild 4, der in die Kammer 7 eingreift. Soll dieser Kanal als Reguliervorrichtung zur Erhaltung der Höhe des Wasserspiegels des oberen Wasserbeckens Verwendung finden, münden die Kanäle 9 und 10 wieder in die Kammer 7 und wirken ähnlich, wie im Falle, der an Hand der Abb. 1 beschrieben wurde.

Falls keine selbsttätige Regulation der Höhe des oberen Wasserspiegels erfordert wird, ist der Eintritt des Kanals 9 unterhalb des oberen Wasserspiegels. Ferner ist ein nicht dargestelltes Ventil vorgesehen, da den Eintritt des Wassers in die Kammer 7 beherrscht.

Da die Form der Sperrwände den örtlichen Verhältnissen angepasst werden kann, sind Sperrvorrichtungen dieser Art insbesondere dort geeignet, wo die Eisverhältnisse schwerwiegend sind und eine leichte Abführung des Eises über die Sperrwände ermöglicht werden soll. Da die wesentlichen Teile entweder dauernd im Wasser sind, oder an Stellen, wohin das Wasser nur bei freiem Durchfluss Zutritt hat, was bei Hochwasser der Fall ist, werden diese Sperrvorrichtungen vom Frost nicht beeinträchtigt.

Claims (6)

1. Hydrostatisches Wehr oder Sperrvorrichtung zwischen zwei Stellen von verschiedenem hydrostatischem Druck mit zwei biegungsfest miteinander verbundenen Sperrwänden, die um eine gemeinsame waagerechte Achse drehbar gelagert sind, wobei die untere Sperrwand in eine Kammer eingreift, die wahlweise mit der Stelle von höherem oder niedrigerem hydrostatischem Druck in Verbindung gebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die untere, in die Kammer /7/ eingreifende Sperrwand /2/ mit einem Ansatz /4/ in Form eines Zylindersegmentes versehen ist, dessen Achse mit der Drehachse /3/ der Sperrwände /1, 2/ zusammenfällt und das die Kammer /7/ gegenüber dem oberen, die druckausübende Flüssigkeit enthaltenden Wasserbecken abschliesst.

2. Wehr oder Sperrvorrichtung gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kammer /7/ ein Kanal /9/ mündet, dessen Eintritt sich oberhalb des normalen oberen Wasserspiegels befi9ndet, und ein zweiter Kanal /10/ die Kammer /7/ mit dem unteren Wasserbecken verbunden, wobei der Durchflusswiderstand des zweiten Kanals /10/ grösser ist als der des ersten Kanals /9/.

3. Wehr oder Sperrvorrichtung gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der unteren Sperrwand /2/ ein, die Verstellung der Sperrwände /1, 2/ in die Sperrlage erleichterndes Gewicht /5/ vorgesehen ist.

4. Wehr oder Sperrvorrichtung gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Gewicht durch eine Kammer gebildet wird, die entweder dauernd, oder wahlweise mit Wasser gefüllt wird.

5. Wehr oder Sperrvorrichtung gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Kammer /7/, in welche die untere Sperrwand /2/ eingreift, eine zweite Kammer /14/ angeordnet ist, die durch eine Platte /15/ verdeckt ist, die um eine waagerechte Achse /16/ drehbar ist und sich mit einer Seite gegen die Sperrwände /1, 2/ in der Nähe ihrer Drehachse /3/ lehnt und so diese Kammer /14/ gegenüber der Stelle des höheren hydrostatischen Druckes abschliesst, wobei ein Kanal /17/ vorgesehen ist, der diese Kammer /14/ mit der Seite des höheren Druckes zu verbinden erlaubt.

6. Wehr oder Sperrvorrichtung gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel /Ketten, Ziehstangen u.dgl./ vorgesehen sind, die die Platten /15/ gegen die Richtung des ankommenden Wassers zu heben erlauben.