NL8702118A - Mechanische automatische tuimelstuw met zelfinstellende verlaging van het stuwpeil tijdens grotere afvoeren. - Google Patents

Description

? - I -

Mechanische automatische tuimelstuw met zelfInstellende verlaging van het stuwpeil tijdens grotere afvoeren.

De uitvinding betreft een om een horizontale as draaibare stuwklep (1) die geheel op mechanische wijze automatisch een vooraf ingesteld stuwpeil handhaaft, doch zodanig afgeregeld kan worden, dat tijdens een grotere watertoevoer zelfs een verlaging van het ingestelde stuwpeil 5· optreedt.

De werking berust op een uitgebalanceerd evenwicht van de op de stuwklep uitgeoefende hydraulische krachten met de door 2 vlotters/contragewichten (4) uitgeoefende weerstands-krachten.

De horizontale as (2) is iets onder het midden van de stuwklep 10. gemonteerd.

De krachten worden overgebracht door middel van een verstelbare evenaar (13), een staaldraad (14), een verstelbare trommel (11), een schijf (10) die op de as (7) is gelast en een staaldraad (6).

Een rooster (15) dient om te voorkomen dat meestromende takken tussen 15. de onderkant van de stuwklep en de onderaanslagbalk (20) kunnen geraken.

Stuwklep (1) en rooster (15) hangen in een spindel-konstruktie (16) waarmee verschillende hoogten van het stuwpeil kunnen worden ingesteld.

20. De meeste momenteel in gebruik zijnde stuwen die het stuwpeil volledig automatisch op de gewenste hoogte houden behoeven allen een door elektriciteit of oliedruk aangedreven mechanisme. Het nadeel van deze stuwen is dat ze duur in aanleg zijn, vooral indien in de nabijheid geen elektriciteitsvoorziening aanwezig is.

25. In de loop der jaren zijn er stuwen ontwikkeld die zijn voorzien van een automatische peil-regeling op basis van de hydraulische krachten uitgeoefend op de stuwklep met of zonder contragewichten.

Bij een aantal van deze ontwerpen is, evenals bij de voorliggende uitvinding, het principe toegepast waarbij de stuwklep draait om een 30. horizontale, even onder het midden van de klep gelegen as. Zie hiervoor de Franse octrooien nr's 430.623, 645-345 en 81 04753, de Duitse octrooien nr’s 53732 en 162443 en het Amerikaanse octrooi nr.

2.966.777.

De in deze octrooien beschreven ontwerpen hebben echter allen minimaal 35. 2 van de volgende belangrijke nadelen:

V

8702118 « - II - 1. een konstante stuwpeil-regeling met relatief geringe afwijkingen is niet mogelijk; 2. instelling van een variabel stuwpeil is niet mogelijk; 3. door het water meegevoerde takken en dergelijke kunnen aan de 5. onderkant van de klep vasthaken, waardoor het goed funktioneren van de stuwklep belemmerd word.

Een afzonderlijk vertikaal v66r de stuw te plaatsen rooster zou dit laatste nadeel op kunnen heffen, doch introduceert een ander belangrijk nadeel van het in zo'n geval regelmatig dichtslibben van het rooster 10. door waterplanten e.d. waardoor de afvoer wordt gestagneerd.

Bij andere ontwerpen is uitgegaan van een horizontale draailngs-as onder aan de klep of boven het waterpeil. Deze hebben eveneens de hiervoor onder punt 1 en 2 genoemde nadelen, terwijl bovendien een relatief groot en zwaar vlotter/contragewicht benodigd is, hetgeen de 15. totale stuwkonstruktie duur maakt.

De voorliggende uitvinding (zie FIG. 1 en FIG. 2) heeft de genoemde nadelen niet en is aanzienlijk goedkoper te realiseren dan de eerder genoemde moderne geëlektrificeerde stuwen. De ontworpen stuw bestaat 20. uit 5 hoofd-onderdelen, n.1. een draaibare stuwklep, 2 vlotters/ contragewichten, een spindelkonstruktie, een rooster en een onderaanslagbalk. De stuwklep (1) draait met een horizontale vaste as (2) in een aan weerszijden naast de stuwklep aangebracht lager (3).

Deze horizontale as is op ca. 0,4 van de klephoogte, gerekend vanaf de 25. onderkant, gemonteerd. Uitgangspunt hierbij is dat het stuwpeil gelijk is aan of iets hoger is dan de bovenkant van de stuwklep en het benedenpeil gelijk is aan of iets hoger dan de hoogte van de draailngsas van de stuwklep. Deze uitgangspunten hebben tot gevolg, dat de stuwklep, enkel en alleen door de op de stuwklep uitgeoefende 30. krachten van het water, bijna in evenwicht wordt gehouden.

Een 2e wezenlijk onderdeel van het ontwerp is de toepassing van 2 vlotters/contra-gewichten (4) bovenstrooms van de stuw, aan weerszijden van de stuwklep één. Deze bestaan uit een dichtgelaste holle stalen dooskonstruktie, met bovenop een bevestigingspunt exact in 35. het midden.

Deze drijvende contra-gewichten hangen ieder in een betonnen afscherm-bak (5) d.m.v. een staaldraad (6) aan een boven het water gelegen horizontale stalen as (7). Deze as draait aan weerskanten in een lager (8) dat in de wand van de betonnen afschermbak, grenzende aan de 87021 18 % - Ill - stuwklep, is aangebracht.

In deze zelfde wand bevindt zich ruim onder het stuwpeil een opening (9) waardoor het water in de afschermbak altijd hetzelfde niveau heeft als het stuwpeil.

5. Op de as (7) is in het midden een vaste schijf (10) gelast en is een om de as draaibare trommel (11) met verhoogde rand aangebracht· De trommel wordt d.m.v. deze rand met behulp van enkele klembouten en -platen (12) op de schijf (10) geklemd en is daardoor verstelbaar.

Schijf en trommel dienen beiden voor het instellen van het juiste 10. contra-gewicht na het wijzigen van de stuwklephoogte d.m.v· de spindelkonstruktie (16).

De stuwklep is d.m.v» een verstelbare evenaar-konstruktie (13) en een staaldraad (14) aan de trommel (11) bevestigd.

Vlotters/contra-gewichten en stuwklep zijn dus indirekt aan elkaar 15. gekoppeld, waarbij de stuwklep door de drijvende doch tevens hangende vlotters/contra-gewichten in gesloten toestand gehouden wordt, totdat het waterpeil stijgt.

Ten gevolge van een geringe peilstijging ontstaan nl. 2 effekten: a. de door de vlotters/contra-gewichten uitgeoefende neerwaartse kracht 20. vermindert bij het stijgen van het waterpeil ten gevolge van een toename van de opwaartse kracht van het water uitgeoefend op de vlotters/contra-gewichten, en b. ten gevolge van de toename van de hydraulische krachten op de stuwklep, ontstaat een groter koppel ten opzichte van het draaipunt 25. in lager (3), als gevolg waarvan de stuwklep voorover wil kantelen.

Dit zijn dus 2 elkaar aanvullende invloeden om de klep bij een stijgende waterstand te laten reageren.

Om bij een geringe peilstijging een voldoende kanteling van de stuwklep te verkrijgen is een vergroting van de overbrenging van vlotters/ 30. contra-gewichten naar de stuwklep ingebouwd door middel van de relatief grote diameter van de trommel (11) en de kleine diameter van de as (7).

Dit is mogelijk door het gekozen uitgangspunt dat de stuwklep ten gevolge van de hydraulische krachten bijna in evenwicht is. Zelfs is het hierdoor mogelijk te kiezen voor relatief kleine en lichte 35* vlotters/contra-gewichten.

Tijdens de draaiing van de stuwklep ontstaat ten gevolge van de daardoor ontstane wijziging van de hydraulische krachten op de stuwklep een extra vergroting van het koppel met als gevolg dat de stuwklep verder kantelt. Dit kantelen van de stuwklep, ten gevolge % 8702118 * - IV - waarvan de vlotters/contra-gewichten meer uit het water getild worden, gaat door totdat deze vlotters/contra-gewichten voldoende tegenwicht bieden en een nieuw evenwicht instellen.

Het gevolg hiervan is een zich automatisch instellende tijdelijke 5. verlaging van het stuwpeil tijdens grotere toevoeren. Daardoor ontstaat een extra verhang in de watergang met als gevolg een versnelde waterafvoer. De zich automatisch instellende peilverlaging is te reguleren d.m.v. het wijzigen van de afstelling van de evenaar-konstruktie (13) op de stuwklep.

10. Bij afname van de watertoevoer zullen de hydraulische krachten en daarmee tevens het koppel weer verminderen, waardoor de klep zich weer onder invloed van de vlotters/contra-gewichten geleidelijk zal sluiten, afhankelijk van de afnamesnelheid van de watertoevoer.

Als gevolg van de tuimel-konstruktie van de stuwklep gaat tijdens het 15. kantelen van de klep ook water önder de stuwklep door stromen.

Meestromend vuil als b.v. takken, zouden aan de klep kunnen blijven hangen, waardoor deze niet meer goed zou sluiten bij afname van de toevoer. Om dit probleem te ondervangen is een bijna horizontaal, onder water liggend en nabij de stuwklep in vertikale richting beweegbaar 20. rooster (15) aangebracht, ongeveer ter hoogte van het draaipunt van de stuwklep. De bijna horizontale ligging en de richting van de roosterstaven evenwijdig met de stroomrichting van het water, heeft tot gevolg dat het rooster nauwelijks of niet dichtslibt met waterplanten en ander zwevend vuil, doch dat praktisch al het vuil over de klep met 25. het water wordt meegevoerd.

Voor de instelling van verschillende zomer-, winter- en tussenpeilen is een spindel-konstruktie (16) met geleide-kokers (17) op en in de zijkanten van het vaste stuwgedeelte opgenomen, die met een slinger centraal bediend kan worden. In elke geleide-koker van de spindel-30. konstruktie is opgenomen het lager (3) waarin de stuwklep draait, een vaste bout (18) waaraan het rooster (15) is opgehangen en een vaste bout (19) waaraan de onderaanslag (20) d.m.v. een pendel (21) is bevestigd. Deze onderaanslag draait om een scharnier (22) wanneer de geleidekokers (17) d.m.v. de spindel-konstruktie op of neer gedraaid 35. worden. Hiermee wordt bereikt dat de afstand van het onderaanslagpunt (23) tot de draailngs-as van de stuwklep iets groter i.p.v. kleiner wordt. Dit is gewenst om het noodzakelijk begin-evenwicht te behouden, aangezien de invloed van het eigen-gewicht bij een andere peil-instelling ook verandert i.v.m. de wijziging van de hellingshoek van de 8702118 % - V - » ? stuwklep.

Het scharnier (22) is op haar beurt bevestigd aan de stuwdrempel (24).

Ter afdichting van de vlakke stuwklep is op de zijkanten ervan boven het draaipunt van de klep aan elke kant een plaat (25) bevestigd, die 5- dus met de stuwklep meedraait en onder het draaipunt van de klep een plaat (26) die op de zijkanten van het vaste stuwgedeelte aan de bovenstroomse zijde is bevestigd. De naden tussen de stuwklep en de zijkanten van het vaste stuwgedeelte, zijn afgedicht met rubber-strippen· In plaats van een draaibare onderaanslag is ook de volgende 10* konstruktie mogelijk. (Zie FIG. 3). Aan elke geleidekoker wordt een plaat (27) gelast* Tussen deze 2 platen wordt de onderaanslag (28) bevestigd. Wanneer de geleidekokers d.m.v. de spindel-konstruktie op of neer worden gedraaid, schuift de onderaanslag v66r langs de stuwdrempel (29). Bij deze oplossing blijft de stuwklep onder dezelfde 15. hellings-hoek staan bij het instellen van een andere stuwklep-hoogte.

Om het met de hand instellen van een andere stuwklephoogte te vereenvoudigen is boven tegen het vaste stuw-gedeelte een steunbalk (30) aangebracht waarop midden boven de stuwklep een pen (31) is bevestigd. Met behulp van een platte staaf ijzer, voorzien van een 20. handgreep, diverse gaten en een haak aan de onderkant, kan de stuwklep tijdens dé instelling vastgezet worden.

Ten behoeve van het afstellen van de schijf (10) en de trommel (11) is er midden onder, tussen de 2 betonnen afschermbakken een brede betonnen loopplank (32) aangebracht.

25. Indien het benedenpeil onder het niveau van de as (2) kan zakken dient een eenvoudige, doch brede drempelkonstruktie (33), eventueel voorzien van enkele uitneembare schotbalken (34) te worden aangebracht.

8702118

Claims (1)

10. Conclusie 2: Stuw volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de overbrenging tussen vlotters/contragewichten en klep door middel van kabelschijven met onderlinge diameterverschillen, waarbij de klepbeweging vergroot wordt in vergelijking met de vlotterbeweging, teweeg gebracht wordt. 15. Conclusie 3: Stuw volgens conclusie 1 en 2 met het kenmerk dat het aangrijppunt van de verstelkabel (14) aan evenaar (13) boven en buiten het vlak van de stuwklep is gelegen waarbij een verstelmogelijkheid aanwezig is. 20. Conclusie 4: Stuw volgens conclusie 1 t/m 3 met het kenmerk dat de onderafdichting gerealiseerd wordt door middel van een onderaanslagbalk (20) die scharniert in een scharnier (22) en gekoppeld is aan de vertikaal beweegbare zijgeleiders (17) van de stuwklep. 25. Conclusie 6: Stuw volgens conclusie 1 t/m 4 met het kenmerk dat een vrijwel horizontaal rooster is aangebracht dat tot aan de stuwklep reikt en gekoppeld is aan de vertikaal beweegbare zijgeleiders (17) van de klep. 30. Conclusie 6: Stuw volgens conclusie 1 t/m 5 met het kenmerk dat de stuwklep in hoogte verstelbaar is. Conclusie 7: Stuw volgens conclösie 1 t/m 6 met het kenmerk dat de 35. regeling onafhankelijk van externe energiebronnen werkt. 87021 18 *