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Einschwimmbarer Notverschluß für wasserbauliche Anlagen Notverschlüsse
für Schleusen, Wehre und sonstige wasserbauliche Anlagen sind vielfach als schwimmfähige
Körper ausgebildet, die .auf dem Wasserwege an ihre Verwendungsstelle gebracht und
dort durch Fluten von Zellen in die Verschlußlage gebracht werden. Dabei werden
die betreffenden Körper im allgemeinen zunächst an ihrem einen Ende auf beiden Seiten
im Mauerwerk mittels Riegel festgelegt und darauf durch Schwenken um die Riegelachse
abgesenkt. Das Absenken geschieht durch Fluten von Zellen, die gewöhnlich über eine
unverschließbare Öffnung ständig mit dem Außenwasser in Verbindung stehen, um Druckdifferenzen
auf die Haut der Zellen auszugleichen. Die zunächst in einer Zelle befindliche Luft
läßt man über eine Entlüftungsleitung entweichen, wobei durch ein in der betreffenden
Leitung angeordnetes Absperrorgan die Menge der entweichenden Luft geregelt werden
kann. Trotzdem ist mit einer solchen Einrichtung keine einwandfreie Regelung der
Wasserfüllung der Zellen in dein Sinne möglich, daß in jeder Trimmlage Stabilität
in bezug auf die trimmenden Momente besteht. Diese durch die bisher gemachten Erfahrungen
bestätigte Tatsache erklärt sich wie folgt: Da die in einer Trimmzelle befindliche
Luft unter dem statischen Gegendruck der jeweiligen Wassertiefe steht, ändert sich
auch bei gleichbleibender Luftmenge, d. h. geschlossenem Entlüftungsorgan, das Volumen
der betreffenden Luftmenge in Abhängigkeit vom Wasserdruck. Bei jeder Änderung des
Luftvolumens ändert sich gleichzeitig auch die Wasserfüllung der Zelle im gleichen
Maße und umgekehrten Sinne. Erfolgt nun eine solche, wenn auch zunächst nuz geringe,
aber praktisch nicht ganz vermeidbare Änderung des Luftvolumens und damit der Wasserfüllung,
so wird damit eine, selbsttätige Bewegung des Verschlußkörpers eingeleitet,
die
mit zunehmender Geschwindigkeit verläuft und den Verschlußkörper .entweder mit großer
Kraft an den Anschlag prallen oder wieder auftauchen läßt.
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Die Grenze des unstabilen Zustandsbereiches ist mit derjenigen Schwimmlage
des Verschlußkörpers identisch, in der seine Auftriebskörper soeben untertauchen.
Wenn Auftriccbskörper in der Nähe der Riegelachse liegen, kann der unstabile Grenzzustand
bereits dann eintreten, wenn noch ein Teil dieser Auftriegbbskörper ,aus dem Wasser
herausragt. Der Grund hierfür ist, daß infolge der Verriegelung des Verschlußkörpers
nicht die im Sinne des Auftriebes oder Abtriebes wirkenden Kräfte, sondern die von
diesen bewirkten Momente, bezogen ,auf die Riegelachse, für die Schwenkbewegungen
des Verschlußkörpers maßgebend sind.
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Zur Vermeidung der bei den bisherigen Notverschlüssen bestehenden
Mängel wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß zum Erreichen bewegungsstabiler
Verhältnisse in jedem Zustand während des Absenkers (Trimmers) des Verschlüßkörpers
mindestens ein besonderer schwimmfähiger Auftriebskörper (Stabilisator) getrennt
vom Verschlußkörper angeordnet und mit dem den Riegeln entgegengesetzten Ende desselben
frei einstellbar verbunden ist. Dabei haben die betreffenden Auftriebskörper einen
solchen Querschnitt, daß das beim Absenken entstehende zusätzliche Auftriebsmoment
eine größere Zunahme der Trimmzellen.-füllung erforderlich macht, als sie durch
die Verdichtung einer gleichbleibenden Luftmenge über der Trimmzellenfüllung selbsttätig
entstehen kann.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Auftriebskörper
vorzugsweise zylindrisch ausgebildet, .an ihrem einen Ende mit dem Verschlußkörper
gelenkig verbunden und so lang, daß sie .auch in der Schließlage desselben, nicht
ganz untertauchen. Ferner ,ist es zweckmäßig, paarweise gleiche Auftriebskörper
symmetrisch zur Mittellängsachse des Verschlußkörpers um eine in Querrichtung desselben
verlaufende Achse schwenkbar anzuordnen.
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Für Notverschlüsse, die bei stark wechselnden Wasserständen eingesetzt
werden müssen, wird der Erfindungsgedanke in der Weise durchgeführt, daß verschieden
lange Auftriebskörper vorgesehen werden, von denen der eine für den höchsten und
der andere für den niedrigsten vorkommenden Wasserstand bemessen ist.
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Wenn in solchen Fällen das Verriegeln des Notverschlusses bei einem
Wasserstand verfolgen soll, der unterhalb. der im :Mauerwerk befindlichen Riegellager
liegt, so ist es zunächst erforderlich, das betreffende Ende des Verschlußkörpers
so weit aus dem Wasser herauszuheben, daß die Riegel ohne Schwierigkeiten in die
Lager reingeführt werden können. Zu diesem Zweck ist etwa in der Mitte des Verschlußkörpers
eine vorzugsweise über die ganze Breite durchlaufende Zelle vorgesehen, die im luftgefüllten
Zustand infolge ihres Auftriebes als Schwenkachse des noch nicht verriegelten Notverschlusses
dient. Diese Zelle muß allerdings auch eine Einrichtung zum Fluten besitzen, da
es sonst, insbesondere bei höheren Wasserständen, nicht möglich ist, den Notverschluß
nach dem Verriegeln in die Schließlage abzusenken.
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Für Notverschlüsse, die in strömenden Gewässern eingesetzt werden
sollen, bewirken die am Verschlußkörper angreifenden Strömungskräfte ein Moment,
das zusätzlich in Richtung der Absenkbewegung wirkt. Um zunächst die Strömungskräfte
während des Albsenkens möglichst klein zu halten, ist an dem Verschlußkörper eine
öffnung vorgesehen. Da. diese Öffnung in der Schließstellung geschlossen sein muß,
besteht ein weiteres Merkmal der Erfindung darin, daß das ohnehin notwendige Verschlußorgan
für die öffnung als Tragflügel ausgebildet wird, der in der Lage ist, den, Strömungskräften
entgegenzuwirken.
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Schließlich läßt sich die Anordnung von Stabilisatoren auch bei Notverschlüssen
verwenden, die für unter dem Wasserspiegel liegende Stollenmündungen vorgesehen
werden. In diesem Zusammenhang wird der zusätzliche Auftriebskörper etwa, ,als Ponton
ausgebildet, der stets seine normale Schwimmlage beibehält und mit einer Winde für
eine Kette od. dgl. ausgerüstet ist, durch die er in. veränderlichem Abstand mit
dem auf einer längs geneigten Führungsbahn für seine Riegel in die Schließlage absenkbaren
Verschlußkörperverbunden ist. Dabei 'besitzt der Verschlußkörper Auftriebszellen,
die entsprechend der größten Tauchtiefe druckfest ausgebildet sind und keinerlei
Flut- oder Lenzeinrichtung besitzen. Die druckfesten Zellen sind in ihrer Größe
so bemessen, daß der gesamte Körper einen geringen Untertrieb hat.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen
dargestellt. Es zeigen in. schematischer Darstellung Abb. i bis q. einen Notverschluß
für einen im wesentlichen gleichbleibenden Wasserstand, Abb. 5 bis 9 einen Notverschluß
für stark wechselnde Wasserstände, Abb. i o bis 14 einen Notverschluß für strömende
Gewässer und Abb. 15 einen Notverschluß für Unterwasserstollenmün:dungen.
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Bei .allen Ausführungen ist der Verschlußkörper mit den zugehörigen
Einrichtungen in verschiedenen Ansichten bzw. Lagen erkennbar.
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Der ka.stenförmige Notverschluß gemäß den, Abb. i -bis q. besteht
aus einem offenen 'Mittelteil i und zwei seitlichen Trimmzellen 2. An dem in der
Schließlage oberen Ende des Verschlußkörpers befinden sich beiderseits Riege13,
während mit dem entgegengesetzten Ende desselben in der Längsmittelebene der Zellen
2 zylindrische, vollkommen verschlossene und mit Luft gefüllte Hohlkörper q. gelenkig
verbunden sind.
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Im Boden des Mittelteiles i des Verschlußkörpers sind an dem in der
Schließlage unteren Ende zwei Flutventile 5 angeordnet, während die Zellen 2 am
gleichen Ende in der sie gegen den Mittelteil begrenzenden Wand urverschließbare
öffnungen 6 haben. Am entgegengesetzten Ende, in der Nähe
der Riegel,
sind. die Zellen 2 an nicht dargestellte Leitungen angeschlossen, die mittels eines
geeigneten Regelorgans wechselweise mit einer ins Freie führenden Leitung oder einer
Druckluftleitung verbunden oder auch ganz abgesperrt werden können.
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Beim Einschwimmen des Verschlußkörpers liegen die Zylinderkörper 4.
parallel zu den dann ebenfalls waagerechten und ganz mit Luft gefüllten Zellen 2,
auf deren ,Oberseite Büge17 zum Abstützen der Zylinderkörper vorgesehen sind. Sobald
der Verschlußkörper mittels seiner Riegel3 im Mauerwerk verankert ist, in dem sich
zu diesem Zweck geeignete Lagerstellen für die Riegel befinden, beginnt das Fluten
des Mittelteiles i und der Zellen 2 durch öffnen der Ventile 5 bzw. der Entlüftungsleitung.
Dadurch wird der Verschlußkörper mit einer Schwenkbewegung um die Riegelachse abgesenkt.
Bei dieser Bewegung tauchen auch die Zylinderkörper 4. zu einem immer größeren Teil
unter und beginnen sich von den Bügeln 7 abzuheben und in die senkrechte Lage einzustellen,
sobald das auf ihre Gelenkachse 8 bezogene Auftriebsmoment größer wird als das entgegengesetzte
Gewichtsm,oment. In der Schließlage des Verschlußkörpers ragen die Zylinderkörper
mit ihrem oberen Ende noch gerade etwas über den Wasserspiegel hinaus.
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Der Auftrieb .der Zylinderkörper, die entsprechend ihrer Zweckbestimmung
auch als Stabilisatoren bezeichnet werden können, wirkt sich auf den ganzen Verschlußkörper
aus und muß durch ständig zunehmendes Fluten der Zellen 2 überwunden werden, um
den Verschlußkörper bis in die aus Abb. q. ersichtliche Schließlage abzusenken.
Durch einen genügend großen Querschnitt der Stabilisatoren ist dafür zu sorgen,
daß die zu einer Trimmlagenänderungerforderliche Änderung der Flutwassermenge größer
ist als die durch eine Verdichtung oder Ausdehnung der in den Zellen eingeschlossenen,
gleichbleibenden Luftmenge selbsttätig eintretende Änderung derselben.
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Die Trimmzellen sind in an sich bekannter Weise so bemessen, daß sie
auch dann, wenn der Verschlußkörperdiese Lage erreicht hat, noch nicht ganz mit
Wasser gefüllt sind, damit durch weiteres Fluten ein gewisser Dichtungsdruck zwischen
der Anschlagleiste 9 des Verschlußkörpers und der Drempelkante i o erzeugt werden,
kann.
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Bei der nächsten Ausführung gemäß den Abb. 5 bis 9 sind zwei
Paar Zylinderkörper i i, 12 von verschiedener Länge vorhanden, von denen jedes Paar
symmetrisch zur Längsmittelebene des ganzen Verschlußkörpersangeordnet und mit diesem
in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführung gelenkig verbunden ist. Außerdem
ist zusätzlich zu den beiden seitlichen Trimmzellen 2 noch eine dritte flutbare
Zelle 13 vorgesehen, die sich im mittleren Bereich des Verschlußkörpers über dessen
ganze Breite erstreckt, wobei ,aber die beiderseits dieser Zelle liegendem Abschnitte
des Mittelteiles i und der Zellen 2 miteinander in Verbindung stehen.
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Diese Ausführung wird bei wechselnden Wasserständen. verwendet. .
Die für den höchsten Wasserstand NW bemessenen, längeren Stabilisatoren io ragen,
wie aus Abb. 9 ersichtlich ist, beim niedrigsten `VasserstamdNW auch in der Schließlage
des Verschlußkörpers noch :so weit über den Wasserspi,egel hinaus, daß sie sich
nicht ganz senkrecht einstellen und deshalb kein genügendes Auftriebsmoment auf
den Verschlußkörper übertragen. Die kürzeren Stabilisatoren ii dagegen tauchen bei
einem über NW hinausgehenden Wasserstand ganz unter und haben in diesem Zustand
keinen veränderlichen Auftrieb mehr.
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Die Querzelle 13 dient gewissermaßen als eine Achse, um die der bei
einem unter NW liegenden Wasserstand eingeschwommene Verschlußkörper durch beginnendes
Fluten der Zellen 2 geschwenkt wird, um mit seinem einen Ende so weit über den Wasserspiegel
gehoben zu werden, daß die Riegel 3 in ihre etwa in der NW-Linie liegenden Auflager
eingeführt werden können (Abb. 8). Nachdem dies geschehen ist, wird zum Schwenken
des Verschlußkörpers um die Riegelachse mit dem weiteren Fluten der seitlichen Zellen
2 zugleich auch die Querzelle 13 geflutet, bis die Schließlage nach Abb.9 erreicht
ist.
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Die dritte Ausführung nach den Abb. i o bis 1 ¢ kommt in Betracht,
wenn es sich um strömende Gewässer handelt. In diesem Fall hat der Verschlußkörper
eine große mittlere öffnung 14, die durch eine tragflügelförmige Klappe 15 verschlossen
werden kann. Im übrigen ist er wieder mit zwei seitlichen Trimmzellen 2 und zwei
gelenkig mit ihm verbundenen Zylinderkörpern q. ausgerüstet.
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Nach dem Einriegeln wird die Klappe 15 beim Schwenken des Verschlußkörpers
in die Offenstellung gebracht, wobei sie zweckmäßig im Sinne der Abb. 13 iri einem
kleinen Winkel gegen die Strömungsrichtung angestellt ist. Dadurch kann einerseits
das Wasser durch den Verschlußkörper vorerst noch hindurchströmen, ohne auf denselben
einen übermäßigen Dzuck im Schließsinne auszuüben. Das Moment des restlichen, nicht
vermeidbaren Strömungsdruckes wird durch die Klappe 15 ausgeglichen, die in der
erwähnten Stellung der Ab-senkbewegung des Verschlußkörpers entgegenwirkt. Nach
dem vollständigen Absenken des Verschlußkörpers in die Lage gemäß Abb. 14 wird die
Öffnung i q. mittels der Klappei 5 wieder verschlossen. Die jeweilige Einstellung
der Klappe wird zeckmäßig in Abhängigkeit von der Trimmlage des Verschlußkörpers
mittels geeigneter Organe selbsttätig gesteuert.
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Schließlich läßt sich in ähnlicher Weise auch die Absenkbewegung eines
für Stollenmündungen, z. B. eines Unterwasserkraftwerkes, bestimmten Notverschlusses
beeinflussen. Dabei wird, wie sich aus Abb. 15 ergibt, der Verschlußkörper im mittleren
Bereich mit einer ganz geschlossenen, luftgefüllten und entsprechend der größten
Wassertiefe druckfest ausgebildeten. Zelle 16 versehen, die ebenso wie die Zelle
13 bei der Ausführung nach den Abb. 5 bis 9 im Bereich der beiden seitlichen Trimmzellen
2 einen Verbindungsquerschnitt zwischen den von ihr gebildeten Teilen derselben
frei läßt. Die Lagerkörper 17 für seine Riegel 3 sind mit Laufrollen
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versehen und in Schienen 19 geführt, die ein Abheben des Verschlußkörpers von der
schrägen Führungsbahn verhindern. An Stelle der unmittelbar am Verschlußkörper angelenkten
Zylinderkörper dient ein pontonartiger Sch-,vimmk.örper 2o als Stabilisator, der
durch eine Kette--, i od. dgl. mit dem den Riegeln entgegengesetzten Ende
des Verschlußkörpers verbunden ist.
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Der Verschlußkörper ist so ausbalanciert, daß er beim vollständigen
Fluten seiner seitlichen Zellen 2 einen geringen Untertrieb, hat. Während des Absenkens
wird er einerseits durch die Riegelführungen, andererseits durch den Kettenzug in
senkrechter Lage gehalten, wobei der Schwimmponton sich .entsprechend weiterbewegt
und gleichzeitig die Kette mittels einer Winde 22 nachgelassen wird.
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Wenn die Lagerkörper der Riegel in der unteren Endlage angekommen
sind, wird die Kette vom Ponton aus so weit gefiert, daß der Verschlußkörper um
die Riegelachse schwenkt und sich vor die Mündung des betreffenden Stollens 23 legt.
Ein unbeabsichtigtes Schwenken nach der anderen Seite wird dadurch vermieden, daß
der Schwerpunkt des Vgrschlußkörpers außerhalb der Verbindungsgeraden zwischen dem
Kettenangriffspunkt und der Riegelachs,-- liegt, und zwar auf der Seite, nach welcher
die Schwenkung erfolgen soll.