NL1010851C2 - Inrichting en werkwijze voor besturing van een waterstroom. - Google Patents

Description

INRICHTING EN WERKWIJZE VOOR BESTURING VAN EEN WATERSTROOM

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting en werkwijze voor besturing van een waterstroom in het bijzonder in een waterloop, rioolleiding, sloot of kanaal.

Voor het tegenhouden of doorlaten van een waterstroom in een waterloop en dergelijke zijn inrichtingen bekend die een in de waterstroom aangebracht stuwlichaam omvatten, welk stuwlichaam voorzien is van 5 minimaal één doorstroomopening. Deze doorstroomopening is af te sluiten of vrij te geven met behulp van een klep. Bekend is om deze klep met scharnieren aan het stuwlichaam aan te brengen, zodat het kleporgaan scharnierbaar is tussen een de doorstroomopening afsluitende stand en 10 een de doorstroomopening vrijgevende stand. Aan de klep zijn tandheugels aangebracht terwijl aan het stuwlichaam in de tandheugel aangrijpbare rondselmiddelen voorzien zijn. Door bediening van de rondselmiddelen wordt de klep naar boven of naar beneden gedraaid voor het respectieve-15 lijk afsluiten of vrijgeven van de doorstroomopening.

Dergelijke bekende inrichtingen hebben als voordeel de gemakkelijke bedienbaarheid en de eenvoud van constructie. Aan de bekende inrichting kleven echter een aantal bezwaren.

20 De stuwkracht van de waterstroom wordt in de bekende inrichting geheel opgevangen door de tanden van de rondselmiddelen en de tandheugelmiddelen. Teneinde de stuwkracht op te vangen zonder beschadiging van de (uiteinden van de) tanden dient de speling tussen de tandheu-25 gelmiddelen en de rondselmiddelen minimaal te zijn. Als gevolg van in de omgeving optredende temperatuurwisselingen zet het materiaal van de inrichting echter uit of krimpt in. Om bediening van de inrichting onder alle in 1010351 2 de omgeving optredende temperaturen mogelijk te maken dient derhalve de speling tussen de rondselmiddelen en de tandheugelmiddelen vrij groot te zijn, waardoor variaties als gevolg van uitzetten of inkrimpen van de inrichting 5 en met name de klep kunnen worden opgevangen. Een bezwaar van de bekende inrichting is dat er verschillende eisen gesteld worden aan de benodigde hoeveelheid speling tussen de rondselmiddelen en de tandheugelmiddelen.

Het doel van de onderhavige uitvinding is dit 10 bezwaar te ondervangen. Verschaft wordt derhalve een inrichting waarbij in de doorstroomopening afsluitende stand de speling tussen de rondselmiddelen en de tandheugelmiddelen bij in hoofdzaak gelijk blijvende temperatuur kleiner is dan in de doorstroomopening vrijgevende stand. 15 In de doorstroomopening afsluitende stand is de stuwkracht van het water tegen de klep het grootst, zodat de speling, om beschadigingen van de tanden te vermijden, zo klein mogelijk dient te zijn. In de doorstroomopening vrijgevende stand is de stuwdruk van de waterstroom 20 kleiner, waardoor volstaan kan worden met een grotere speling. Bovendien zal in de afsluitende stand de temperatuur van de klep als gevolg van de grotere hoogte van de waterstroom over het algemeen lager zijn dan in de vrijgevende stand, bij welke de waterstroom een lager 25 hoogteniveau kent. Volgens de uitvinding wordt derhalve een inrichting verschaft die enerzijds beschadigingen door de hoge stuwdruk van het water in de afsluitende stand voorkomt, en bovendien beschadiging als gevolg van uitzetting van het materiaal van de klep, dan met name in 30 de de doorstroomopening vrijgevende stand voorkomt.

Volgens een voorkeursvorm van de uitvinding is het kleporgaan opgebouwd uit een afsluitplaat en één of meer aan weerszijden daarvan aangebrachte opstaande zijplaten, waarbij ten minste één van de zijplaten een in 35 hoofdzaak kwartcirkelboogvormige uiteinde heeft waaraan de tandheugelmiddelen zijn aangebracht en waarbij de scharniermiddelen buiten het cirkelmiddelpunt zijn aange-j bracht. Door de scharniermiddelen buiten het cirkelmid- 1 Π j Π 'r i • ν’ I ^ V,.' i ! \ 3 '* delpunt aan te brengen, zal bij het scharnieren van het kleporgaan de speling tussen de rondselmiddelen en de tandheugelmiddelen variëren. Volgens een voorkeursvorm van de uitvinding zijn de rondselmiddelen aan het stuwli-5 chaam bevestigd op een positie in hoofdzaak boven de tandheugelmiddelen en zijn de scharniermiddelen aan het kleporgaan bevestigd op een positie in hoofdzaak boven het cirkelmiddelpunt. Door deze positionering van de rondselmiddelen en de scharniermiddelen wordt verzekerd 10 dat de speling tussen de rondselmiddelen en de tandheugelmiddelen in de de doorstroomopening afsluitende stand kleiner is dan in de de doorstroomopening vrijgevende stand.

Volgens een andere uitvoeringsvorm van de 15 uitvinding is het kleporgaan opgebouwd uit een afsluit-plaat en één of meer aan weerszijden daarvan aangebrachte opstaande zijplaten, waarbij ten minste één van de zij-platen een boogvormig uiteinde heeft waaraan de tandheugelmiddelen zijn aangebracht en waarbij het boogvormig 20 uiteinde zodanig gebogen is, dat in de doorstroomopening vrijgevende stand de afstand tussen de tandheugelmiddelen en de rondselmiddelen groter is dan in de de doorstroomopening afsluitende stand.

In een verdere voorkeursvorm van de uitvinding 25 neemt vanaf de afstand tussen enerzijds het boogvormig uiteinde of de tandheugelmiddelen en anderzijds de scharniermiddelen oftewel de kromtestraal van het boogvormig uiteinde vanaf de zijde van de afsluitplaat tot aan de tegenoverliggende zijde af.

30 Volgens een verdere voorkeursvorm van de uit vinding is het verschil in speling in hoofdzaak gelijk aan de uitzettingsafstand waarover het kleporgaan bij toenemende temperatuur uitzet. Volgens een verdere voorkeursvorm is het verschil in speling ongeveer 1% van de 35 hoogte van het kleporgaan. Bij in de praktijk voorkomende temperatuurverschillen van circa 50eC bedraagt de uitzet-tingscoëfficiënt bij veel gebruikte materialen ongeveer 1%.

1010851.

4 i

Volgens een verdere voorkeursvorm van de uitvinding zijn aan de rondselmiddelen aandrijfmiddelen aangebracht voor het aandrijven van de rondselmiddelen, welke aandrijfmiddelen bij voorkeur een elektromotor 5 omvatten. Hier kan op eenvoudige wijze en eventueel op afstand de waterstroom bestuurd worden.

Volgens een voorkeursvorm zijn de zijplaten, de afdekplaat, de heugeleinden en/of de rondselmiddelen vervaardigd van kunststof, bij voorkeur polyethyleen van 10 hoge dichtheid. Deze materialen zijn zeer duurzaam en licht van gewicht.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de uitvinding zullen worden verduidelijkt aan de hand van de figuren, waarin tonen: 15 - figuur 1 een aanzicht in perspectief van een voorkeursvorm van een klepstuw volgens de uitvinding; - figuur 2 een dwarsdoorsnede A-A van een klepstuw in geopende stand; en - figuur 3 een dwarsdoorsnede A-A van een 20 klepstuw in gesloten stand.

In figuur 1 is een kanaal weergegeven, welk is gevuld met water W. Dwars op de lengterichting van het kanaal is een klepstuw 1 aangebracht. De klepstuw 1 heeft als functie de stroming van het water W door het kanaal 25 te regelen. Door regeling van de stroming van het water W door de klepstuw 1 is het waterniveau ter weerszijden van de klepstuw te beïnvloeden.

De klepstuw 1 omvat een betonnen stuwlichaam 2 waarin een rechthoekige doorstroomopening is aangebracht. 30 Teneinde de waterstroom door deze doorstroomopening te besturen is een klep voorzien die tussen een eerste, de doorstroomopening afsluitende stand en een tweede, de doorstroomopening vrijgevende stand scharnierbaar is. De klep omvat een afsluitplaat 3 die ter weerszijden voor-35 zien is van zijplaten of sectoren 5 en 6. De sectoren 5 en 6 en/of de afdekplaat 3 zijn voorzien van scharnieren 4, welke scharnieren 4 zijn bevestigd aan het stuwlichaam 2. Hierdoor is het mogelijk om de twee sectoren 5, 6 en 1010851 - 5 de afsluitplaat 3 tussen de twee eerdergenoemde standen te scharnieren.

De beide sectoren 5 en 6 zijn circa 3 cm dikke platen, die in hoofdzaak de vorm van een kwart cirkel 5 hebben. De afsluitplaat 3 is aangebracht langs telkens één van de rechte uiteinden van een sector 5, 6 en heeft een willekeurige breedte. In dit uitvoeringsvoorbeeld bedraagt de breedte 50-200 cm. De straal van de cirkel is kleiner gekozen dan de hoogte van de doorstroomopening in 10 het stuwlichaam 2. Door de afdekplaat 3 omhoog of omlaag te bewegen, waarbij de sectoren langs de wanden van de doorstroomopening schuiven, is de doorstroomopening in het stuwlichaam 2 respectievelijk af te sluiten en vrij te geven.

15 Bediening van de klep geschiedt als volgt. Aan de uiteinden van de sectoren 5 en 6 zijn circa 3 cm hoge tanden 7 gevormd, bijvoorbeeld door op eenvoudige wijze het basismateriaal van de sectoren 5, 6 in te frezen.

Deze tanden 7 kunnen uit een geheel met de sectoren 5 en 20 6 zijn gevormd. Ook kan tegen het boogvormig uiteinde van een sector een tandheugel zijn aangebracht, waarbij het materiaal van de tandheugel identiek is aan het materiaal van de sector of daarvan kan verschillen. Aan het stuwlichaam 2 is voorts met behulp van schroeven een bevesti-25 gingsonderdeel 11 bevestigd. In het bevestigingsonderdeel 11 is een as 10 draaibaar gelagerd, aan welke as 10 twee rondsels 8 en 9 zijn aangebracht. De tanden 12 van de rondsels 8 en 9 grijpen in de tanden 7 van respectievelijk de rechtersector 5 en de linkersector 6. Draaiing 30 van de as 10 veroorzaakt een rotatiebeweging van de rondsels 8 en 9, welke rotatiebeweging via de tanden 7 aan de sectoren 5 en 6 wordt omgezet in een scharnierbe-weging van de klep. Draaiing van de as 9 kan tot stand worden gebracht met behulp van een elektromotor 13 die 35 aangrijpt op de as 9. Als alternatief hiervoor kan de as 9 ook handmatig worden aangedreven, bijvoorbeeld met behulp van een (niet-weergegeven) zwengelmechanisme.

1 ü i 0<j o 1 \ 6

Bij bekende klepstuwen zijn de scharniermidde-len 4 voorzien in het cirkelmiddelpunt van de sectoren 5 en 6. Hierdoor is de speling tussen (de tanden 12 van) de rondsels 8 en 9 en (de tanden 7 van) de sectoren 5 en 6 5 tijdens scharnieren van de klep in hoofdzaak constant.

Bij temperatuurverschillen van de omgeving zullen de sectoren 5 en 6 echter uitzetten, waardoor de klep bij hoge temperaturen in de rondsels 8 en 9 kan vastlopen.

Bij andere bekende klepstuwen wordt daarom de 10 speling tussen de rondsels 8 en 9 en de sectoren 5 en 6 vergroot, zodat zelfs bij uitzetting van de sectoren 5 en 6 de klep bij bediening daarvan niet vastloopt. In dit geval echter zal bij een gesloten stand van de klep de gehele stuwdruk van het water W via de afsluitplaat 3 15 overgebracht worden op de uiteinden van de tanden 7 van de sectoren 5 en 6 en de uiteinden van de tanden 12 van de rondsels 8 en 9. Bij toenemende speling tussen de rondsels 8 en 9 en de sectoren 5 en 6 zal de kracht op de tanden 12 en 7 daarvan over een steeds kleiner tandopper-20 vlak verdeeld worden en zal het aangrijpingspunt van deze kracht zich steeds verder verplaatsen naar de uiteinden van de tanden 12 en 7. In veel gevallen treedt dan beschadiging van één of meer tanden op, waardoor de werking van de klepstuw nadelig beïnvloed wordt. Zelfs is het 25 mogelijk dat tanden afbreken, waardoor de klep ongewenst in een de doorstroomopening vrijgevende stand terechtkomt, met alle gevolgen van dien.

Zoals blijkt uit de figuren zijn volgens een voorkeursvorm van de uitvinding de scharnieren 4 niet in 30 het cirkelmiddelpunt van de sectoren 5 of 6 geplaatst, maar in de vrijgevende stand daarboven. Door het verplaatsen van het scharnierpunt van de sectoren 5 en 6 wordt het probleem grotendeels verholpen.

In de in figuur 2 weergegeven geopende stand 35 van de klep, waarbij de afsluitplaat 3 zich in een horizontale toestand bevindt, is dan de situatie als volgt.

De hoogte H van het water W aan de stroomopwaartse zijde van de klepstuw 1 is klein. In de getekende situatie is 1010851 .

7 f bijvoorbeeld de waterhoogte slechts enigszins hoger dan de onderzijde van de doorstroomopening. De kracht op de tanden 7 van de sectoren en de tanden 12 van de rondsels 8 en 9 is dienovereenkomstig klein. Aange2ien de sectoren 5 5 en 6 zich voor een groot deel boven het benedenstroomse water W bevinden, worden de sectoren 5 en 6 maximaal blootgesteld aan zonnestraling, waarbij een maximale uitzetting van de sectoren 5 en 6 is te verwachten.

De afstand tussen de scharnieren 4 en de zich 10 direct daarboven bevindende uiteinden van de sectoren 5 en 6 is gelijk aan de straal van de cirkel van de sectoren 5 en 6 minus de excentriciteit van de scharnieren 4, dat wil zeggen minus de afstand waarover de scharnier vanuit het cirkelmiddelpunt is verplaatst. In het in 15 figuur 2 weergegeven uitvoeringsvoorbeeld bedraagt de genoemde afstand 0,99 R, waarbij R de straal van de cirkel is. De tussenruimte of speling tussen enerzijds de rondsels 8 en 9 anderzijds respectievelijk de sectoren 5 en 6 is zodanig gekozen dat een uitzetting van circa 1%, 20 dus van 0,99 R tot aan ongeveer 1,0 R, als gevolg van een optredende temperatuurtoename mogelijk is zonder de tanden 12 en 7 van de respectievelijk de rondsels 8, 9 en de sectoren 5, 6 te beschadigen. Als er geen temperatuurtoename optreedt, vindt geen uitzetting van de sectoren 5 25 en 6 plaats en bedraagt de speling dus ongeveer 0,01 R. Alhoewel in dit geval de speling vrij groot is, levert dit geen problemen op aangezien de krachten op de tanden 12 en 7 van respectievelijk de rondsels 8, 9 en sectoren 5, 6 klein zijn als gevolg van de kleine waterhoogte.

30 In figuur 3 is de klep in gesloten toestand weergegeven, in deze situatie, waarbij de afsluitplaat 3 zich in een in hoofdzaak verticale toestand bevindt, is de hoogte H van het water W aan de stroomopwaartse zijde van de klepstuw 1 groot, dat wil zeggen dat de kerende 35 hoogte van de stuwklep maximaal is. Daardoor is de kracht op de tanden 12 en 7 maximaal, In deze situatie bevinden de sectoren 5, 6 zich echter nagenoeg geheel in het stroomopwaartse water W, waardoor de uitzetting van de 1010351.· t 8 · sectoren 5, 6 minimaal is. In dit geval hoeft derhalve dus minder rekening te worden gehouden met uitzetting van de sectoren 5 en 6. Door de excentrische plaatsing van de scharnieren 4 is in de gesloten stand van de klep de 5 afstand tussen de scharnieren 4 en het zich direct daarboven bevindende uiteinde van de sectoren 5 en 6 gelijk aan de straal van de cirkel R. Hierdoor is er een optimale passing tussen enerzijds de tanden 7 van de sectoren 5 en 6 en de tanden 12 van de rondsels 8 en 9. Dit heeft 10 als gevolg dat de stuwkracht van het water maximaal opgevangen kan worden, terwijl toch beschadigingen van de tanden 12 en 7 worden vermeden.

In een andere niet-weergegeven uitvoeringsvorm van de uitvinding vormen de sectoren 5 en 6 niet een 15 kwart sector van een cirkel, maar een kwart sector van een afgeplatte cirkel, terwijl de scharnieren in hoofdzaak in het cirkelmiddelpunt zijn voorzien. Anders gezegd zijn de uiteinden van de sectoren zodanig gebogen, dat de kromtestraal daarvan niet constant is, maar afneemt vanaf 20 de zijde van de afdekplaat tot aan de tegenoverliggende zijde. Door deze bijzondere vorm van de uiteinden van de sectoren wordt, op soortgelijke wijze als boven is verklaard, verzekerd dat bij gelijkblijvende temperatuur de speling in gesloten toestand minimaal is en in geopende 25 toestand maximaal. Hierdoor is in geopende stand van de klep ruimte ontstaan voor een uitzetting van de sectoren zonder dat de sectoren vast kunnen lopen.

In de weergegeven uitvoeringsvoorbeelden zijn de afsluitplaat 3, de sectoren 5 en 6 (inclusief de 30 tanden 7 daarvan) en de rondsels 8 (inclusief de tanden 12 daarvan) vervaardigd van kunststof, bijvoorbeeld polyethyleen van hoge dichtheid. Voor dit materiaal bedraagt de uitzettingscoëfficiënt bij een temperatuurverschil van 50°, hetgeen een in de praktijk voorkomende 35 waarde is, ongeveer 1%. In dit geval dient de excentriciteit van de scharnieren 4 ongeveer 1% van de cirkelstraal te bedragen om een juiste werking van de klepstuw te verzekeren.

10 10.- , . ! .

9 ’ί

In het algemeen geldt dat bij een uitzetting van x%, de excentriciteit van de scharnieren x/100 maal de straal van de cirkel dient te bedragen, teneinde een optimale werking van de klepstuw te verkrijgen.

5 De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot de boven beschreven voorkeursvormen uitvoeringsvormen daarvan; de gevraagde rechten worden bepaald door de navolgende conclusies, binnen de strekking waarvan velerlei modificaties denkbaar zijn.

1 0 1 0 ü 5 1 ,

Claims (14)

1. Inrichting voor besturing van een waterstroom in het bijzonder in een waterloop, rioolleiding, sloot of kanaal, omvattende: - een in de waterstroom aan te brengen stuwli-5 chaam, dat voorzien is van ten minste één doorstroomopening ; - ten minste een met scharniermiddelen aan het stuwlichaam aangebracht kleporgaan, waarbij het klepor-gaan scharnierbaar is tussen een de doorstroomopening 10 afsluitende stand en een de doorstroomopening vrijgevende stand en waarbij aan het kleporgaan tandheugelmiddelen zijn aangebracht; - aan het stuwlichaam bevestigde rondselmidde-len die aangrijpen op de tandheugelmiddelen van het 15 kleporgaan en die de scharnierbeweging van het kleporgaan aandrijven; waarbij in de de doorstroomopening afsluitende stand de speling tussen de rondselmiddelen en tandheugelmiddelen bij in hoofdzaak gelijkblijvende temperatuur kleiner is 20 dan in de de doorstroomopening vrijgevende stand.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij het kleporgaan is opgebouwd uit een afsluitplaat en één of meer aan weerszijden daarvan aangebrachte opstaande zijplaten, waarbij ten minste één van de zijplaten een 25 kwartcirkelboogvormige uiteinde heeft waaraan de tandheugelmiddelen zijn aangebracht, en waarbij de scharniermiddelen buiten het cirkelmiddelpunt zijn aangebracht.

3. Inrichting volgens conclusie 2, waarbij de rondselmiddelen aan het stuwlichaam zijn bevestigd op een 30 positie in hoofdzaak boven de tandheugelmiddelen en de scharniermiddelen aan het kleporgaan zijn bevestigd op een positie boven het cirkelmiddelpunt. ; 1 0 1 08 5 1 , . 11 ;

4. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij het kleporgaan is opgebouwd uit een plaatonderdeel en één of meer aan weerszijden daarvan aangebrachte opstaande wangen, waarbij ten minste één van de wangen een boogvor- 5 mig uiteinde heeft waaraan de tandheugelmiddelen zijn aangebracht, en waarbij het boogvormige uiteinde zodanig gebogen is, dat in de de doorstroomopening vrijgevende stand de afstand tussen de tandheugelmiddelen en de rondselmiddelen groter is dan in de de doorstroomopening 10 afsluitende stand.

5. Inrichting volgens conclusie 4, waarbij de kromtestraal van het boogvormig uiteinde vanaf de zijde van het plaatonderdeel tot aan de tegenoverliggende zijde afneemt.

6. Inrichting volgens één der voorgaande con clusies, waarbij het verschil in speling in hoofdzaak gelijk is aan de uitzettingsafstand waarover het kleporgaan bij toenemende temperatuur uitzet.

7. Inrichting volgens conclusie 6, waarbij het 20 verschil in speling ongeveer 1% van de hoogte van het kleporgaan bedraagt.

8. Inrichting volgens ten minste één der voorgaande conclusies, waarbij aan de rondselmiddelen aandrijf middelen zijn aangebracht voor het aandrijven van de 25 rondselmiddelen.

9. Inrichting volgens conclusie 8, waarbij de aandrijfmiddelen een elektromotor omvatten.

10. Inrichting volgens ten minste één der voorgaande conclusies, waarbij de wangen, de tandheugelmidde- 30 len en/of de rondselmiddelen vervaardigd zijn van kunststof.

10 :

11. Inrichting volgens conclusie 10, waarbij de kunststof polyethyleen van hoge dichtheid is.

12. Kleporgaan voor besturing van een water-35 stroom in het bijzonder in een waterloop, rioolleiding, sloot of kanaal, kennelijk bestemd voor een inrichting volgens één der voorgaande conclusies. 1010351 , 12 '

13. Stuwlichaam welke voorzien is van een door-stroomopening en kennelijk bestemd is voor een inrichting volgens één der conclusies 1-11.

14. Werkwijze voor besturing van een water- 5 stroom in het bijzonder in een waterloop, rioolleiding, sloot of kanaal, waarbij de inrichting volgens één der conclusies 1-11 gebruikt wordt. 1 0 1 08 5 1. ,