PL248604B1 - Labiryntowe koryto do zasuw, zwłaszcza do zasuw jazów melioracyjnych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest labiryntowe koryto do zasuw zawierające dwie ściany przelewowe boczne do których zamocowana jest ściana przelewowa czołowa, gdzie do ścian przelewowych bocznych oraz ściany przelewowej czołowej od dołu zamocowana jest płyta denna, zaś szerokość koryta zwęża się dwustronnie w kierunku ściany przelewowej czołowej, a płyta denna koryta wznosi się w kierunku ściany przelewowej czołowej, zaś górne krawędzie ścian przelewowych bocznych obniżają się w kierunku ściany przelewowej czołowej (2).

Description

Przedmiotem wynalazku jest labiryntowe koryto do zasuw, zwłaszcza do zasuw jazów melioracyjnych. Wynalazek dotyczy dziedziny hydrotechniki.

Z europejskiego opisu patentowego EP0434521B1 znany jest uchylny przelew dla konstrukcji takich jak zapora, zawierający ruchome środki do podnoszenia poziomu wody na progu przelewu, które to środki zawierają co najmniej jeden sztywny element opierający się na progu i mający określoną wysokość. Element ma postać litego lub wydrążonego równoległościanu. Element ten składa się z zespołu płyt zawierającego co najmniej jedną zasadniczo poziomą płytę podstawy i co najmniej jedną zasadniczo prostokątną płytę wznoszącą się z płyty poziomej. Zespół płyt zawiera wiele pionowych płyt, których dolne krawędzie połączone są z płytą podstawy, a pionowe sąsiednie krawędzie połączone są ze sobą tworząc ekran. Podczas normalnej pracy woda przepływa przez zespół, który jest przystosowany do przechylania się pod wpływem naporu wody, przy czym wielkość przechyłu jest regulowana.

Z międzynarodowego zgłoszenia patentowego WO2021064302A1 znane jest uchylne zamknięcie typu bezpiecznikowego przeznaczone do wyposażenia konstrukcji hydrotechnicznej, takiej jak próg rzeki, jaz lub przelew. Zamknięcie zawiera koryto obejmujące ścianki mocowane na określonej wysokości, komorę ciśnieniową, utworzoną pomiędzy podstawą zamknięcia a górną powierzchnią jazu, środki do zwiększania ciśnienia w komorze zgodnie z maksymalną określoną wysokością poziomu wody przed zamknięciem oraz dodatkowo środki do kruszenia tafli lodu.

Dotychczasowe utrzymanie i regulacja poziomu wody w ciekach otwartych takich jak kanały, rowy, rzeki realizowana była poprzez wykorzystywanie urządzeń piętrzących zaopatrzonych w stałe przelewy i/lub ruchome zamknięcia. W piętrzących obiektach melioracyjnych jako zamknięcia stosowane są zazwyczaj zasuwy. Dotychczas spotykane rozwiązania zasuw jazowych cechują się zastosowaniem prostoliniowego kształtu, który powoduje, że przy dużych przepływach występują duże wysokości warstwy wody przelewającej się nad przelewem, co przy małych szerokościach koryta cieku powoduje szybki wzrost poziomu wody górnej, a w efekcie wylewanie się wody ponad brzegami na tereny przyległe. Prowadzi to do niekontrolowanego zalewania doliny i terenów uprawowych. W celu zapobiegania takim sytuacjom można prowadzić regulację poziomu wody górnej przy zwiększaniu przepływu poprzez zmianę ustawienia zasuw, co ogranicza wzrostu poziomu wody. W tym celu wykorzystuje się mechanizmy napędowe zasuw uruchamiane ręczne lub z udziałem silników elektrycznych, co wymusza stały nadzór nad obiektem lub stosowanie mechanizmów napędowych sterowanych elektronicznie poprzez systemy regulacyjne. Wymaga to nakładów na oprzyrządowanie napędów i systemu regulacyjnego, nieodzowne jest też doprowadzenie energii elektrycznej lub inwestycja w fotowoltaiczne źródło energii elektrycznej, co w przypadku budowli hydrotechnicznych sprawia wiele problemów technologicznych.

Celem według wynalazku było zapobieganie szybkim i niekontrolowanym wzrostom poziomu wody górnej prowadzącym do zalewania doliny i terenów uprawowych, poprzez umożliwienie samoczynnej regulacji poziomu wody górnej bez wykorzystywania mechanizmów napędowych zasuw uruchamianych ręczne lub z udziałem silników elektrycznych bądź systemów automatycznych. Kolejnym celem była redukcja czynnika ludzkiego przy regulacji poziomu wody górnej poprzez wprowadzenie bezobsługowego koryta zasuwy jazu melioracyjnego oraz całkowita eliminacja konieczności stosowania specjalistycznych urządzeń elektrycznych. Innym celem według wynalazku było opracowanie i wprowadzenie urządzenia tj. koryta do jazu, które mogłoby być montowane na zasuwach jazu o dowolnych rozmiarach i w dowolnej lokalizacji, poprzez modułową konstrukcję labiryntowego koryta mocowanego do zasuwy jazu.

Nieoczekiwanie wszystkie wskazane problemy techniczne zostały rozwiązane dzięki niniejszemu wynalazkowi.

Przedmiotem wynalazku jest labiryntowe koryto do zasuw zawierające dwie ściany przelewowe boczne do których zamocowana jest ściana przelewowa czołowa, gdzie do ścian przelewowych bocznych oraz ściany przelewowej czołowej od dołu zamocowana jest płyta denna, charakteryzujące się tym, że szerokość koryta zwęża się dwustronnie w kierunku ściany przelewowej czołowej, a płyta denna koryta wznosi się w kierunku ściany przelewowej czołowej, zaś górne krawędzie ścian przelewowych bocznych obniżają się w kierunku ściany przelewowej czołowej.

Korzystnie, labiryntowe koryto charakteryzuje się tym, że ściany przelewowe boczne są symetryczne względem osi koryta.

Korzystnie, labiryntowe koryto charakteryzuje się tym, że szerokość koryta zwęża się w jednostronnym stosunku 1:10.

Korzystnie, labiryntowe koryto charakteryzuje się tym, że płyta denna wznosi się w stosunku 1:5.

Korzystnie, labiryntowe koryto charakteryzuje się tym, że górne krawędzie ścian przelewowych bocznych obniżają się na długości koryta w stosunku od 1:10 do 1:6.

Korzystnie, labiryntowe koryto charakteryzuje się tym, że górne krawędzie ścian przelewowych bocznych obniżają się na długości koryta w stosunku 1:10 albo 1:8 albo 1:6.

Korzystnie, labiryntowe koryto charakteryzuje się tym, że po stronie mocowania do zasuwy koryto jest otwarte.

Korzystnie, labiryntowe koryto charakteryzuje się tym, że ściany przelewowe boczne na szerokości dźwigara nośnego zasuwy są wyprofilowane poziomo.

Korzystnie, labiryntowe koryto charakteryzuje się tym, że jest wykonane z blachy stalowej o grubości nie mniejszej niż 6 mm.

Korzystnie, labiryntowe koryto charakteryzuje się tym, że jest mocowane do blachy opierzającej zasuwy wzdłuż krawędzi poprzecznych ścian przelewowych bocznych i płyty dennej.

Korzystnie, labiryntowe koryto charakteryzuje się tym, że jest mocowane za pomocą jednostronnego albo dwustronnego szwu spawalniczego.

Labiryntowe koryto do zasuw według wynalazku stanowi rozwiązanie służące do piętrzenia wody w celu jej skierowania do rowów rozprowadzających lub wprowadzenia bezpośrednio na nawadniane poletka/kwatery uprawowe. Wydłużona krawędź przelewowa labiryntowego koryta wynikająca z korzystnego jej rozwinięcia w planie zapewnia też bezpieczne przeprowadzanie przepływów wielkich. Koryto labiryntowe do zasuw jazów to rozwiązanie działające samoczynnie, które może być montowane na typowych rozwiązaniach zasuw. Urządzenie tego typu nie wymaga nadzoru, doprowadzania energii elektrycznej, stosowania skomplikowanych systemów pomiaru poziomu wody i sterowania silnikami napędzającymi mechanizmy wyciągowe zasuw. Wymiary labiryntowego koryta zostały dobrane w taki sposób, że stanowi ono modułowy element, który montowany jest na zasuwach w liczbie zależnej od długości zasuwy. Wyprofilowane boczne ściany koryta labiryntowego obniżające się w kierunku czołowej ściany przelewowej, zapewniają sukcesywny wzrost przepływu obciążającego nieckę wypadową. Daje to większą gwarancję zatopienia odskoku hydraulicznego w niecce, gdyż wzrostowi przepływu towarzyszy też wzrost głębokości wody w stanowisku dolnym. Koryto labiryntowe poprzez większą stabilizację położenia zwierciadła wody górnej zapewnia także stabilizację i częściową redukcję wysokości energii przy zwiększonych przepływach w porównaniu budowli z zamknięciami płaskimi. Zastosowanie zasuw wyposażonych w labiryntowe koryta powoduje zwiększenie stopnia rozproszenia energii w niecce wypadowej wskutek jej korzystnego obciążenia wodą wzdłuż krawędzi przelewowej koryta. Obniżenie ścian bocznych labiryntowego koryta w kierunku ściany czołowej daje gwarancję przepływu przez zamknięcie drobnych zanieczyszczeń pływających: rumoszu roślinnego, rumoszu budowlanego. Podnoszące się dno koryta w kierunku ściany wpływa na zwiększanie się prędkości przepływu, co gwarantuje przepływ rumowiska unoszonego. Utworzony spadek dna koryta daje efekt samooczyszczania się koryta z rumowiska wleczonego, poprzez zsuwanie się rumowiska na próg przelewu tuż przy zasuwie. Nagromadzone rumowisko na progu przelewu jazowego może być łatwo usuwane wodnym prądem płuczącym powstającym przy podniesieniu zasuwy. Koryto labiryntowe do zasuw powoduje zwiększone w stosunku do dotychczasowych prostoliniowych konstrukcji zasuw, napowietrzanie się strumienia wody przepływającego nad krawędzią ścian przelewowych. Ponadto, rozwiązanie modułowe labiryntowego koryta pozwala na wykorzystanie jednego kształtu koryta w zasuwach o module 0,5 m szerokości, wskazanych w normie zamknięć. Wymiary koryta są dostosowane do katalogowych konstrukcji zasuw jazowych. Mocowanie koryta z zachowaniem dźwigarów ustroju nośnego zasuwy nie zmienia sztywności konstrukcji zasuwy oraz miejsc mocowania łączników palczatek mechanizmów wyciągowych. Koryto labiryntowe do zasuw przeznaczone jest do utrzymania i regulacji poziomu wody na istniejących obiektach piętrzących lub nowoprojektowanych.

Montaż koryta labiryntowego na zasuwie piętrzącej prowadzi się zależnie od miejsca występowania kładki służbowej wykorzystywanej do obsługi mechanizmów wyciągowych zasuw i ich napędów, przy czym można wyróżnić trzy główne typy montażu tj. montaż dolny, montaż górny oraz montaż klawiszowy. Montaż dolny (MD; fig. 4) prowadzi się wówczas, gdy kładka służbowa znajduje się od strony wody górnej powyżej wnęk zamknięć głównych, wtedy koryta labiryntowe montuje się od strony wody dolnej. Woda wpływa przez otwór wlotowy do wnętrza koryta i wypływa na zewnątrz ponad krawędzią ściany czołowej i czynnych części ścian bocznych. Po przelaniu się woda wpada do niecki wypadowej. Zamontowane koryta przemieszczają się wtedy ponad niecką wypadową. Taki montaż umożliwia podniesienie zasuwy w czasie przejścia wezbrań. Umożliwia też dogodny montaż zasuwy w prowadnicach i zainstalowanie mechanizmów wyciągowych. Montaż górny (MG; fig. 5) prowadzi się wówczas, gdy kładka służbowa, z której odbywa się obsługa mechanizmów napędowych, znajduje się od strony wody dolnej czyli jest ona położona poniżej wnęk zamknięć głównych. Koryta labiryntowe montuje się wtedy od strony wody górnej. W takiej sytuacji woda dopływa do środka koryta z zewnątrz. Po przelaniu się ponad koroną ściany czołowej i ścian bocznych, woda swobodnie odpływa do stanowiska dolnego przez otwór wylotowy koryta. Montaż klawiszowy (MK; fig. 6) prowadzi się wówczas, gdy na szerokości przęsła jazowego w obszarze zamknięć nie ma kładki służbowej, a napędy mechanizmów wyciągowych zasuw znajdują się na przyczółkach lub filarach jazowych. Dostęp do mechanizmów odbywa się wtedy z mostu drogowego. Koryta montuje się naprzemiennie zachowując symetryczność ustawienia względem osi podłużnej otworu jazowego. Przy czym koryta skrajne instaluje się parami, zachowując jednakowy dla obu koryt montaż górny lub dolny. Montaż klawiszowy dotyczy sytuacji, gdy wymagana jest długa krawędź przelewowa, przy czym mocowania koryt w ustawieniu klawiszowym nie mogą ingerować w ustrój dźwigarów nośnych zasuwy.

Zaletą według wynalazku jest możliwość szybkiego i łatwego montażu modułowej konstrukcji koryta labiryntowego na zasuwach obiektów piętrzących, zwłaszcza jazów melioracyjnych. Zamontowana konstrukcja koryta labiryntowego w zasuwie niezależnie od ilości wody dopływającej do budowli piętrzącej (zmiennego natężenia przepływu) utrzymuje położenie zwierciadła wody górnej w niewielkim zakresie zmienności, związanym z wysokością warstwy przelewającej się wody nad krawędzią ścian koryta, co zapewnia oszczędne, bardziej precyzyjne i bezpieczne gospodarowanie dostępnymi zasobami wody oraz korzystne warunki przepływu rumoszu roślinnego i segregację rumowiska rzecznego w przekroju jazu. Kolejną zaletą jest brak konieczności zasilania koryta labiryntowego energią elektryczną. Istotną zaletą jest również szerokość modułu koryta, która jest dopasowana do szerokości typowego zamknięcia zasuwowego, co umożliwia instalowanie koryta niemalże na każdej zasuwie. Szczególną korzyścią według niniejszego wynalazku jest umożliwienie przepływu rumoszu roślinnego i innych ciał pływających oraz możliwość zsuwania się rumowiska na próg jazu, skąd okresowo może być ono hydraulicznie spłukiwane poprzez podniesienie zasuwy. Zaletą zasuw z zamontowanymi labiryntowymi korytami jest płaska krzywa przepustowości, umożliwiająca utrzymanie niewielkich wahań poziomu wody górnej przy dużych wzrostach przepływu.

Przedmiot według wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ogólny schemat labiryntowego koryta do zasuwy, fig. 2 przedstawia przekrój pionowy podłużny labiryntowego koryta w osi, fig. 3 przedstawia koryto labiryntowe w widoku z góry, fig. 4 przedstawia moduły konstrukcyjne koryta labiryntowego, fig. 5 przedstawia schemat dolnego montażu koryta labiryntowego, fig. 6 przedstawia schemat górnego montażu koryta labiryntowego, fig. 7 przedstawia schemat klawiszowego montażu koryta labiryntowego, gdzie na fig. 1-7 Lk oznacza długość koryta mierzona wzdłuż osi podłużnej, Hp oznacza wysokość koryta w przekroju montażowym, Hk oznacza wysokość koryta w przekroju ściany czołowej, Bp oznacza szerokość koryta w przekroju montażowym, Bk oznacza szerokość koryta w przekroju ściany czołowej, Dd oznacza spad płaszczyzny dna koryta na jego długości, Dg oznacza obniżenie krawędzi ścian bocznych koryta na jego długości, Db oznacza jednostronne zwężenie koryta na jego długości, Ld oznacza odległość krawędzi otworów montażowych sąsiednich koryt i zależy od położenia otworów montażowych sąsiednich koryt oraz rozmieszczenia środkowych pionowych dźwigarów nośnych zasuwy.

Przykład 1

Koryto labiryntowe zawiera dwie symetryczne względem osi koryta ściany przelewowe boczne 1 o kształcie trapezu, do których zamocowana jest ściana przelewowa czołowa 2. Do ścian przelewowych bocznych 1 oraz ściany przelewowej czołowej 2 od dołu zamocowana jest płyta denna 3. Koryto wzdłuż otwartych krawędzi bocznych (poprzecznych) ścian przelewowych bocznych 1 i płyty dennej 3 przytwierdzone jest do blachy opierzającej 4 zasuwy zamknięcia głównego metodą spawalniczą za pomocą szwu 6 jednostronnego lub dwustronnego. Szerokość koryta zwęża się dwustronnie w kierunku śc iany przelewowej czołowej 2 z jednostronnym stosunkiem wynoszącym 1:10, przy czym jest to stosunek odcinka zwężenia prostopadłego do osi podłużnej koryta do odcinka zwężenia równoległego do osi podłużnej koryta. Dno koryta wznosi się w kierunku ściany przelewowej czołowej 2 w stosunku 1:5, przy czym jest to stosunek odcinka pionowego wzniesienia (spad płyty dennej 3) do odcinka poziomego na długości wzniesienia. Górne krawędzie ścian przelewowych bocznych 1 koryta obniżają się na długości koryta w stosunku od 1:10 do 1:6.

Konstrukcja ścian przelewowych bocznych 1, ściany czołowej 2 i płyty dennej 3 stanowią płyty z blachy stalowej, korzystnie blachy nierdzewnej o grubości opierzenia zasuwy, w typowych zamknię

PL 248604 Β1 ciach jazowych jest to 6 mm, przy czym grubość ścian koryta nie jest ograniczona do przykładu wykonania. Ściana przelewowa czołowa 2 zamyka koryto łącząc ściany przelewowe boczne 1 koryta, natomiast po stronie montażowej koryto pozostaje otwarte.

Ściany przelewowe boczne 1 koryta na szerokości dźwigara nośnego 5 zasuwy są wyprofilowane poziomo i w sposób stały mocowane są do dolnej płaszczyzny dźwigara nośnego 5. W konstrukcjach typowych zasuwowych zamknięć jazowych przy szerokości kładki służbowej 1,0 m i uwzględnionych zapasach, koryto labiryntowe mieści się na odcinku progu pomiędzy zamknięciami głównymi i remontowymi. Koryto labiryntowe może być wykonane w modułach o różnych standaryzowanych długościach oznaczonych: K100, K080, K060 (Tab. 1). Oznaczenie modułu wskazuje na długość koryta mierzoną wzdłuż osi podłużnej Lk i stanowi odległość ściany przelewowej czołowej 2 od płaszczyzny otwartej części koryta (fig. 3). Stosunek 1:Mg oznacza nachylenia górnych krawędzi przelewowych ścian bocznych mierzone wzdłuż osi podłużnej koryta (górne krawędzie ścian przelewowych ścian bocznych obniżają się na długości koryta w kierunku ściany czołowej), gdzie wartość 1 oznacza odcinek pionowy nachylenia (wartość Dg), a współczynnik Mg oznacza odcinek poziomy na długości, którego występuje to nachylenie (długość modułu).

Tabela 1. Wymiary wewnętrzne koryta labiryntowego według modułów.

Lp.	Moduł	Lk (cm)	Hp (m)	Hk (m)	BP (m)	Bk (m)	Db (m)	Dd (m)	Dg (m)	l:Mg
1.	K100	100	0,50	0,20	0,50	0,30	0,10	0,20	0,10	1:10
2.	K080	80	0,50	0,24	0,50	0,34	0,08	0,16	0,10	1:8
3.	K060	60	0,50	0,28	0,50	0,38	0,06	0,12	0,10	1:6

Claims (13)

1. Labiryntowe koryto do zasuw zawierające dwie ściany przelewowe boczne do których zamocowana jest ściana przelewowa czołowa, gdzie do ścian przelewowych bocznych oraz ściany przelewowej czołowej od dołu zamocowana jest płyta denna, znamienne tym, że, szerokość koryta zwęża się dwustronnie w kierunku ściany przelewowej czołowej (2), a płyta denna (3) koryta wznosi się w kierunku ściany przelewowej czołowej (2), zaś górne krawędzie ścian przelewowych bocznych (1) obniżają się w kierunku ściany przelewowej czołowej (2).

2. Labiryntowe koryto według zastrz. 1 znamienne tym, że ściany przelewowe boczne (1) są symetryczne względem osi koryta.

3. Labiryntowe koryto według zastrz. 1 znamienne tym, że szerokość koryta zwęża się w jednostronnym stosunku 1:10.

4. Labiryntowe koryto według zastrz. 1 znamienne tym, że płyta denna (3) wznosi się w stosunku 1:5.

5. Labiryntowe koryto według zastrz. 1 znamienne tym, że górne krawędzie ścian przelewowych bocznych (1) obniżają się na długości koryta w stosunku od 1:10 do 1:6.

6. Labiryntowe koryto według zastrz. 1 znamienne tym, że górne krawędzie ścian przelewowych bocznych (1) obniżają się na długości koryta w stosunku 1:10.

7. Labiryntowe koryto według zastrz. 1 znamienne tym, że górne krawędzie ścian przelewowych bocznych (1) obniżają się na długości koryta w stosunku 1:8.

8. Labiryntowe koryto według zastrz. 1 znamienne tym, że górne krawędzie ścian przelewowych bocznych (1) obniżają się na długości koryta w stosunku 1:6.

9. Labiryntowe koryto według zastrz. 1 znamienne tym, że po stronie mocowania do zasuwy koryto jest otwarte.

10. Labiryntowe koryto według zastrz. 1 znamienne tym, że ściany przelewowe boczne (1) na szerokości dźwigara nośnego (5) zasuwy są wyprofilowane poziomo.

PL 248604 Β1

11. Labiryntowe koryto według zastrz. 1 znamienne tym, że jest wykonane z blachy stalowej o grubości nie mniejszej niż 6 mm.

12. Labiryntowe koryto według zastrz. 1 znamienne tym, że jest mocowane do blachy opierzającej (4) zasuwy wzdłuż krawędzi poprzecznych ścian przelewowych bocznych (1) i płyty dennej (3).

13. Labiryntowe koryto według zastrz. 12 znamienne tym, że jest mocowane za pomocą jednostronnego albo dwustronnego szwu spawalniczego (6).