JPH0699897B2 - ゲートの水密装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ダムの導水管などに設けたゲートの水密装置
に関する。

［従来の技術］ 従来の水密ゴム圧着装置は第３図に示すごとく、ダム１
の導水管２に設けられたラジアルゲート等の主ゲート３
と、導水管２の内周面に設けて、閉状態においてゲート
３の前面全周部を圧着する環状の水密ゴム４とからな
り、図示省略したが該水密ゴム４の背部にダム１の水圧
を導入して該水密ゴム４内に充填されている不凍液を加
圧するとともに、さらにこの不凍液を別途設けたポンプ
により、さらに加圧して水密ゴム４を前進させ、ダム１
の水圧より大きい圧着力をゲート３に作用させて水密を
保つようにしたものが知られている。

ところが、この装置の場合、ポンプにより一定量の清水
を水密ゴム４内に送って不凍液を余分に加圧しているだ
けであるから、水密ゴム４の加圧力すなわちゲート３の
圧着力を所望の値に維持できるとは限らない。何故なら
ば、細かい単位の加圧制御は不可能であるからである。

これは、ダムの水頭が最大でも100m前後で、これを水圧
で換算すると10kg/cm²であり、このときの水密ゴム４の
加圧力は前記水圧より若干高い12〜13kg/cm²に設定され
る。この加圧力をポンプで低水頭から上記水頭迄の間に
細かく加圧制御することは、その（ポンプの）特性上よ
り無理であることに起因する。

そこで、これを改良するものとして、特開昭62−242005
号公報を挙げることができる。

この水密装置は、閉状態のゲートに圧着させられる水密
ゴム内に送られてこれを加圧する水密ゴム加圧用の不凍
液と不凍液を加圧して水密ゴム内に送る不凍液加圧用の
空気が入れられた気密圧力タンク、空気溜めを有し、こ
の空気溜めから気密圧力タンク内に空気を供給して不凍
液を加圧する空気供給手段、気密圧力タンクから空気を
排出する空気排出手段などを備えたものである。

この方式は、不凍液を空気加圧手段によって加圧するも
のであるから、水密ゴムの細かい制御ができるという利
点がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、気密圧力タンク内の不凍液とこれを加圧
するために導入した空気との間に何の分離隔壁がないの
で、このことにより空気が不凍液中に混入することとな
り、制御が不安定（不規則）となる、例えば所定の位置
に設定しにくいなど今一歩制御の信頼性に欠けるという
問題がある。

本発明は、前記従来の欠点を改良するためになしたもの
であり、液体加圧手段を採用することによって、制御の
安定性と細かい制御が可能なゲートの水密装置を提供す
ることを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明のゲートの水密装置は、ダムに設けたゲートに、
液体加圧手段を介して水密ゴムを圧着するようにしたも
のであって、該液体加圧手段は、水密ゴムの背部と液体
貯蔵タンクとを、該液体貯蔵タンク側から順にポンプ、
三方向切換弁及び第１切換弁を具備する液体供給管を介
して接続し、該液体供給管に、シリンダ内に嵌装したピ
ストンにより形成したダム水室と加圧室の２室からなる
差圧シリンダの加圧室を第２切換弁を具備する液体連通
管を介して接続すると共に該差圧シリンダのダム水室と
ダムとをダム水導管を介して接続し、さらに前記ピスト
ンのロッドを前記シリンダ外に突出させ、この突出端
に、一対のスプロケットにＵ字状態に掛け渡したチェー
ンの一端を連結すると共に他端にウエイトを取付け、か
つ前記スプロケットに駆動手段を設けたものからなるこ
とである。

そして、前記液体としては水、不凍液および油を用いる
ことができる。

［作用］ ゲートの開状態において、差圧シリンダの加圧室に液体
が入っていない場合、ピストンはダム水室の水圧によっ
て押されてシリンダの側壁に当たっている。この状態か
ら加圧室に液体を供給するには、第１切換弁を閉、第２
切換弁を開及び三方向切換弁を供給方向に切換えた後、
モータを起動し、ポンプを作動すると、タンクの液体は
液体供給管→液体連通管を経て加圧室に入る。これによ
って、ピストンはダム水室の水圧及びチェーンの自重に
よる牽引力に抗して移動し、シリンダの中間位置に付近
で、第２切換弁を閉にすると停止する。かくして加圧室
内は所定の水圧が保持された状態となる。

このときの加圧室の圧力は、ダム水室の圧力に比べて加
圧室にロッドを有することから、常に高い。一方、チュ
ーブ内の水圧はほぼ零である。

上記の状態からゲートが下降して停止すると、まず、第
２切換弁を閉のまま、三方向切換弁を供給方向に切換
え、続いてモータを起動してポンプを作動する。する
と、液体貯蔵タンクの液体が、液体供給管を経てチュー
ブ内に供給される。

引き続き、ポンプの作動によって、液体を水密ゴムの背
部に供給すると、水密ゴムは加圧されて前進し、ゲート
を圧着する。そしてポンプをダムの水頭による静水圧に
対応した水圧になったところで停止し、三方向切換弁を
閉に切換える。

次いで、前記加圧室の圧力が水密ゴムの加圧力が同じで
あれば、第２切換弁を開にすればよい。異なるときは、
モータを駆動してスプロケットを回転させ、チェーンの
垂下量を調節してロッドを介してピストンに加わる牽引
力を増減し、両値が一致したところで、停止するのであ
る。その後、第２切換弁を開にして加圧室を液体連通管
を経て液体供給管に連通させる。

このことによって、水密ゴムの背部に供給された液体は
三方向切換弁の閉と加圧室の加圧作用により、加圧状態
で閉じこめられることとなり、これによって水密ゴムは
押圧されて前進し、ゲートに適正な加圧力で圧着し、水
密を保つのである。

この状態から、ダムの水位が上昇又は下降すると、これ
につれて、ダム水室の水圧も増大又は減小することか
ら、ピストンは押され又は押し戻される。

そして、この水位の変動巾が小さいときは、加圧室側の
液体は非圧縮性で圧力の変化による体積の変化が殆どな
いことから、ピストンは殆ど移動しない。従ってチェー
ンの垂下量も殆ど変わらないため、止水に必要なダム水
圧＋一定圧力の状態が保たれる。

しかし、ダム水位の大巾な変動時は止水に必要な一定圧
力を変える必要がある。

そこで、前記水位の変動が一定値を超えると、ポンプの
起動により、スプロケットが回転し、この回転によって
チェーンが巻き上げられ、又は巻き下げれて、垂下量が
増減する。これによってピストンの牽引力が増減するこ
とから、ピストンが左右に移動し、ひいては加圧室内の
圧力が増大又は減小することとなる。そして、この水圧
が目標値に達したとき、モータを停止し、ダムの上昇水
位に対応した水密ゴムの加圧を行う。

以上のように差圧シリンダの加圧室の実圧は、チェーン
駆動用モータによって回転するスプロケットによりチェ
ーンの垂下量を調節することによって、細かい単位で昇
圧することができ、ダムの水頭の増減による水密ゴムの
加圧制御が容易となる。

ゲートを閉から開状態にするには、第２切換弁を閉に
し、三方向切換弁を排出方向に切換えると、水密ゴムの
背部の供給されている液体は液体供給管→三方向切換弁
を経てタンクに戻り、水密ゴムの背部の圧力はほぼ零と
なり、ゲートの開時における水密ゴムの摩擦力が僅少と
なり、ゲートの開閉を容易にする。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

前記第３図で示した基本構造は、同一につき説明を省略
する。第１図〜第２図において、10は液体（以下不凍液
という）貯蔵タンクで、このタンクと前述した水密ゴム
４の背部に設けた膨脹・収縮自在なチューブ５とを不凍
液供給管11を介して接続する。

不凍液供給管11には、タンク10側から不凍液供給用モー
タ12により作動するポンプ13、逆止弁14、三方向切換弁
15及び第１切換弁16を設ける。

20は差圧シリンダで、シリンダ21内に嵌装されたピスト
ン22によってダム水室ａと加圧室ｂとに区画され、ピス
トン22のロッド23はシリンダ21を貫通している。

そして、差圧シリンダ20のダム水室ａにダム１からの水
を導入するダム水導入管24を接続する。また、加圧室ｂ
と不凍液供給管11とを第２切換弁26を具備する不凍液連
通管25で接続する。

30は鋼製等のチェーンで、一対のスプロケット31,32に
Ｕ字状態となように掛け渡し、一端をロッド23に連結
し、他端にウエイト33を固定する。また、スプロケット
32は駆動手段（ブレーキ内蔵型チェーン駆動用モータ）
により回転させる。

このチェーン30のＵ字状部分の自重によって、ピストン
22はロッド23を介して牽引される。

そして、ピストン22の牽引力は、チェーン30のＵ字状部
分の垂下量ｈを調節することによって、増減される。す
なわち、モータ34の起動によるスプロケット32の回転に
より、垂下量ｈを大きくすると、ピストン22の牽引力が
大きくなって加圧室ｂ内の圧力は増大し、一方、垂下量
ｈを小さくすると、ピストン22の牽引力は減小し、加圧
室ｂの圧力は減小する。このように加圧室ｂの圧力は、
ダム水室ａの水圧にピストン22に作用するチェーン30の
牽引力による圧力が付加されてたものとなる。

35,36,37はそれぞれ不凍液供給管11、ダム水導入管24及
び不凍液連通管25に設けた圧力検出器、38はスプロケッ
ト31に設けた位置測定検出器で、チェーン30の垂下量ｈ
を検出するものであり、各検出器35,36,37,38で検出さ
れた結果を、制御盤39を経てコンピュータ40に入力する
ようになっている。

41は制御盤39からの信号を入力する駆動制御部であり、
この制御部から不凍液供給用モータ12及びチェーン駆動
用モータ34に駆動指令を出すようになっている。

なお、42はリリーフ弁、43は不凍液連通管25から分岐し
てタンク10に接続した弁44を具備する不凍液戻し管であ
る。

次に実施例の作用を説明する。

まず、ゲート３の開状態において、差圧シリンダ20の加
圧室ｂに不凍液が入っていない場合、ピストン22はダム
水室ａの水圧によって図示の右方の位置にある。この状
態から加圧室ｂに不凍液を供給するには、第１切換弁16
を閉、第２切換弁26を開及び三方向切換弁15を供給方向
（図示の右方）に切換えた後、モータ12を起動し、ポン
プ13を作動すると、タンク10の不凍液は不凍液供給管11
→不凍液連通管25を経て加圧室ｂに入る。これによっ
て、ピストン22はダム水室ａの水圧及びチェーン30の自
重による牽引力に抗して図示の左方に移動し、シリンダ
21の中間位置に付近で、第２切換弁26を閉にすると停止
する。かくして加圧室ｂ内は所定の水圧が保持された状
態となる。

このときの加圧室ｂの圧力は、ダム水室ａの断面積に対
して加圧室ｂの断面積はロッド23の断面積を引いた分だ
け小さいことから、ダム水室ａの圧力に比べて常に高
い。勿論、ダム１の静水頭に基づくダム水室ａの圧力が
変動した場合でも、加圧室ｂの圧力は、その変動に応じ
て比例的に増大するするので、水密ゴム４の圧力はダム
１の静水頭より高いものとなる。

そして、加圧室ｂ内の圧力を圧力検出器37にて検出し、
その検出値が電気信号に変換されて制御盤39に入力さ
れ、さらにコンピュータ40に入力される。

一方、チューブ５内の水圧はほぼ零である。ただ、タン
ク10は水密ゴム４の位置より上部に設置されていること
から、その水頭分だけチューブ５内に圧力が発生する
が、その圧力はごく僅かである。

上記の状態からゲート３が下降して停止すると、まず、
第２切換弁26を閉のまま、三方向切換弁15を供給方向
（図示の右方）に切換え、続いてゲート３の停止信号に
より、制御部34から指令が出され、モータ12が起動して
ポンプ13が作動する。すると、不凍液貯蔵タンク10の不
凍液が、不凍液供給管11を経てチューブ５内に供給され
る。

引き続き、ポンプ13の作動によって、不凍液をチューブ
５に供給すると、チューブ５は次第に加圧・膨脹し、こ
の膨脹によって、水密ゴム４は加圧されて前進し、ゲー
ト３のスキンプレートを圧着する。そしてポンプ13をダ
ム１の水頭による静水圧に対応した水圧になったところ
で、停止し、三方向切換弁15を閉（図示の中間位置）に
切換える。そして、チューブ５内の圧力を圧力検出器35
にて検出し、その検出値が電気信号に変換されて制御盤
39に入力され、さらにコンピュータ40に入力される。

次いで、前記加圧室ｂ内の圧力（検出値）と水密ゴム４
の加圧力（目標値）がコンピュータ40で比較演算され、
両値が同じであれば、第２切換弁26を開にすればよい。
異なるときは、コンピュータ40→制御盤39→制御部41制
御部41からの指令によりモータ34を駆動してスプロケッ
ト32を回転させ、チェーン30の垂下量ｈを調節してロッ
ド23を介してピストン22に加わる牽引力を増減し、両値
が一致したところで、停止するのである。その後、第２
切換弁26を開にして加圧室ｂを不凍液連通管25を経て不
凍液供給管11に連通させる。

このことによって、チューブ５内の不凍液は三方向切換
弁15の閉と加圧室ｂの加圧作用により、加圧状態で閉じ
こめられることとなり、このチューブ５によって水密ゴ
ム４は押圧されて前進し、ゲート３に適正な加圧力で圧
着し、水密を保つのである。

そして、ダム１の水位の変動は圧力検出器36により常時
検出し、制御盤39を介してコンピュータ40に入力され
る。

この状態から、例えば、ダム１の水位が上がると、これ
につれて、ダム水室ａの水圧が上昇することから、ピス
トン22は押され又は押し戻される。

そして、この水位の変動巾が小さいときは、加圧室ｂの
液体は非圧縮性で圧力の変化による体積の変化が殆どな
いことから、ピストン22は殆ど移動しない。従ってチェ
ーン30の垂下量ｈも殆ど変わらないため、止水に必要な
ダム水圧＋一定圧力の状態が保たれる。

しかし、ダム水位の大巾な変動時は止水に必要な一定圧
力を変える必要がある。

そこで、前記水位の上昇値が一定値を超え、上昇水位の
目標値と異なるときは、コンピュータ40→制御盤39→制
御部41から指令が出され、ポンプ34の起動により、スプ
ロケット32が回転し、この回転によってチェーン30が巻
き上げられ、垂下量ｈが減ずる。これによってピストン
22の牽引力が減ずることから、ピストン22が右方に移動
し、ひいては加圧室ｂ内の圧力が減小することとなる。
そして、この水圧が目標値に達したとき、モータ34を停
止し、ダム１の上昇水位に対応した水密ゴム４の加圧を
行う。逆に、 逆に、ダム水位が下がると、これにつれてダム水室ａの
水圧が下がることから、加圧室ｂの水圧によって、ピス
トン22が若干押し戻されるが、水位の変動巾が所定範囲
内であるときは、止水に必要なダム水圧＋一定圧力の状
態が保たれる。しかし、水位の下降が大巾であると、止
水に必要な一定圧力も変動させる必要がある。

そこで、前記水位の下降による水圧が低下し、圧力検出
器36の検出値が一定値以下となり、下降水位の目標値と
異なるときは、前記と同様に制御部41を経てモータ34の
起動によりスプロケット32を回転させてチェーン30の垂
下量ｈを増やし、これによって、ピストン22の牽引力が
増えることから、ピストン22は右方向に移動し、加圧室
ｂ内の水圧が増大する。そして、この水圧が目標設定値
になったところで、制御部41からの指令により、モータ
34は停止する。

以上のように差圧シリンダ20の加圧室ｂの実圧は、チェ
ーン駆動用モータ34によって回転するスプロケット32に
よりチェーン30の垂下量ｈを調節することによって、細
かい単位で昇圧することができ、ダム１の水頭の増減に
よる水密ゴム４の加圧制御が容易となる。

ゲート３を閉から開状態にするには、まず第２切換弁26
を閉にし、三方向切換弁15を排出方向（図示の左方）に
切換えると、チューブ５内の不凍液は不凍液供給管11→
三方向切換弁15を経てタンク10に戻り、チューブ５内の
圧力はほぼ零となり、ゲート３の開時における水密ゴム
４の摩擦力が僅少となり、ゲート３の開閉を容易にす
る。

なお、何等かの理由によって、チューブ５内の圧力が異
常に高圧になったときは、リリーフ弁42を介して、タン
ク10内に戻し、過圧を回避する。

また、前記実施例では、水密ゴム４の背部にチューブ５
を加圧・押圧するようにしたが、水密ゴム４の移動量が
比較的少ない場合には、チューブ５を省略し、直接水密
ゴム４に水圧を作用させることができる。

［発明の効果］ 本発明は、上述のように構成されているので、次に記載
する効果を奏する。

水密ゴムの背部と液体貯蔵タンクとを、該液体貯蔵タン
ク側から順にポンプ、三方向切換弁及び第１切換弁を具
備する液体供給管を介して接続し、該液体供給管に、シ
リンダ内に嵌装したピストンにより形成したゴム水室と
加圧室の２室からなる差圧シリンダの加圧室を第２切換
弁を具備する液体連通管を介して接続すると共に該差圧
シリンダのダム水室とダムとをダム水導管を介して接続
したから、従来のような空気が液体中に混ざり合うこと
による制御の不安定さが解消される。

また、ピストンのロッドを前記シリンダ外に突出させ、
この突出端に、一対のスプロケットにＵ字状態に掛け渡
したチェーンの一端を連結すると共に他端にウエイトを
取付け、かつ前記スプロケットに駆動手段を設けたか
ら、特別なポンプを用いること無く、通常のポンプによ
る水密ゴムのきめ細かい加圧制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す概略図、第２図は同要部
の断面図、第３図は従来のダムの導水管とゲートを示す
断面図である。 ３……ゲート、４……水密ゴム 10……液体（不凍液）貯蔵タンク 11……液体（不凍液）供給管 13……ポンプ、15……三方向切換弁 16……第１切換弁、20……差圧シリンダ 21……シリンダ、22……ピストン 23……ロッド 25……液体（不凍液）連通管 26……第２切換弁、30……チェーン 31、32……スプロケット、33……ウエイト 34……チェーン駆動用モータ ａ……ダム水室、ｂ……加圧室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ダムに設けたゲートに、液体加圧手段を介
   して水密ゴムを圧着するようにしたものであって、該液
   体加圧手段は、水密ゴムの背部と液体貯蔵タンクとを、
   該液体貯蔵タンク側から順にポンプ、三方向切換弁及び
   第１切換弁を具備する液体供給管を介して接続し、該液
   体供給管に、シリンダ内に嵌装したピストンにより形成
   したダム水室と加圧室の２室からなる差圧シリンダの加
   圧室を第２切換弁を具備する液体連通管を介して接続す
   ると共に該差圧シリンダのダム水室とダムとをダム水導
   管を介して接続し、さらに前記ピストンのロッドを前記
   シリンダ外に突出させ、この突出端に、一対のスプロケ
   ットにＵ字状態に掛け渡したチェーンの一端を連結する
   と共に他端にウエイトを取付け、かつ前記スプロケット
   に駆動手段を設けたものからなることを特徴とするゲー
   トの水密装置。