NL8702118A - Adjustable water weir - has hatch tilting on horizontal axis below centre and coupled to upstream floats with counterweights - Google Patents

Abstract

The weir is adjusted dependent on the water supply, having a hatch tilting on a horizontal axis. This axis (2) is below the centre of the hatch (1), whose position is determined by the equilibrium the hydraulic pressure acting on it and a system of floats (4) with counterweights coupled to it. This is accommodated in a space openly connected to the upstream side of the weir.

Description

? - I -? - I -

Mechanische automatische tuimelstuw met zelfInstellende verlaging van het stuwpeil tijdens grotere afvoeren.Mechanical automatic tilting weir with self-adjusting reduction of the weir level during larger discharges.

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.The invention relates to a thrust valve (1) rotatable about a horizontal axis, which automatically maintains a preset thrust level mechanically, but can be adjusted in such a way that during a greater water supply even a decrease of the set thrust level occurs.

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.The operation is based on a balanced balance of the hydraulic forces exerted on the damper with the resistance forces exerted by 2 floats / counterweights (4).

De horizontale as (2) is iets onder het midden van de stuwklep 10. gemonteerd.The horizontal axis (2) is mounted slightly below the center of the thrust valve 10..

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).The forces are transmitted by means of an adjustable equator (13), a steel wire (14), an adjustable drum (11), a disk (10) welded to the shaft (7) and a steel wire (6).

Een rooster (15) dient om te voorkomen dat meestromende takken tussen 15. de onderkant van de stuwklep en de onderaanslagbalk (20) kunnen geraken.A grille (15) serves to prevent co-flowing branches from getting between the bottom 15. of the damper and the bottom stop beam (20).

Stuwklep (1) en rooster (15) hangen in een spindel-konstruktie (16) waarmee verschillende hoogten van het stuwpeil kunnen worden ingesteld.Weir valve (1) and grille (15) are suspended in a spindle construction (16) with which different heights of the weir level can be set.

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.20. Most barrages currently in use that fully automatically maintain the bar level at the desired height all require an electrical or oil pressure driven mechanism. The disadvantage of these barrages is that they are expensive to construct, especially if there is no electricity supply nearby.

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.25. Over the years, weirs have been developed that have an automatic level control based on the hydraulic forces exerted on the weir valve with or without counterweights.

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.In a number of these designs, as in the present invention, the principle has been applied whereby the damper rotates about a horizontal axis located just below the center of the valve. See French Patents Nos 430,623, 645-345 and 81 04753, German Patents Nos 53732 and 162443 and United States Patent No.

2.966.777.2,966,777.

De in deze octrooien beschreven ontwerpen hebben echter allen minimaal 35. 2 van de volgende belangrijke nadelen:However, the designs described in these patents all have at least 35.2 of the following major drawbacks:

VV

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.8702118 «- II - 1. a constant thrust level control with relatively small deviations is not possible; 2. setting a variable thrust level is not possible; 3. branches and the like carried along by the water can hook onto the 5. bottom of the valve, which hinders the proper functioning of the weir valve.

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.A separate vertical grate to be placed in front of the weir could overcome this last drawback, but introduces another important drawback of the regular silting up of the grate 10 in such a case by aquatic plants and the like, whereby the discharge is stagnated.

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.Other designs assume a horizontal axis of rotation at the bottom of the valve or above the water level. These also have the disadvantages mentioned above under points 1 and 2, while moreover a relatively large and heavy float / counterweight is required, which makes the total thrust construction expensive.

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).The present invention (see FIG. 1 and FIG. 2) does not have the above-mentioned drawbacks and is considerably cheaper to realize than the aforementioned modern electrified barrages. The designed weir consists of 20. main parts, n.1. a rotatable damper, 2 floats / counterweights, a spindle construction, a grille and a bottom stop bar. The damper (1) rotates with a horizontal fixed axis (2) in a bearing (3) mounted on either side next to the damper.

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.This horizontal axis is mounted at approx. 0.4 of the valve height, calculated from the bottom 25. The starting point is that the thrust level is equal to or slightly higher than the top of the dam valve and the lower level is equal to or slightly higher than the height of the rotary axis of the dam valve. As a result of these principles, the damper is almost balanced solely by the forces of the water exerted on the damper.

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.A second essential part of the design is the use of 2 floats / counterweights (4) upstream of the weir, on either side of the weir valve one. These consist of a welded hollow steel box construction, with an attachment point on top exactly in the middle.

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.These floating counterweights each hang in a concrete shielding bin (5) by means of a steel wire (6) on a horizontal steel shaft (7) located above the water. This shaft rotates on both sides in a bearing (8) mounted in the wall of the concrete shielding box adjacent to the 87021 18% - Ill weir valve.

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.In this same wall there is an opening (9) well below the weir level, so that the water in the protection box always has the same level as the weir level.

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.5. A hard disk (10) is welded to the shaft (7) in the middle and a drum (11) with a raised edge rotatable around the shaft is mounted. this edge is clamped to the disk (10) by means of a few clamping bolts and plates (12) and is therefore adjustable.

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).Disc and drum both serve to set the correct 10. counterweight after changing the damper height by means of the spindle construction (16).

De stuwklep is d.m.v» een verstelbare evenaar-konstruktie (13) en een staaldraad (14) aan de trommel (11) bevestigd.The damper is attached to the drum (11) by an adjustable equator construction (13) and a steel wire (14).

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.Floats / counterweights and weir valve are thus indirectly coupled to each other, the float valve being held closed by the floating but also hanging floats / counterweights until the water level rises.

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.As a result of a slight increase in water level, 2 effects arise: a. The downward force exerted by the floats / counterweights 20. decreases as the water level rises as a result of an increase in the upward force of the water exerted on the floats / counterweights, and b. as a result of the increase in the hydraulic forces on the thrust valve, a greater torque is created relative to the pivot point 25. in the bearing (3), as a result of which the thrust valve wants to tilt forward.

Dit zijn dus 2 elkaar aanvullende invloeden om de klep bij een stijgende waterstand te laten reageren.These are therefore two additional influences to make the valve react when the water level rises.

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).In order to obtain a sufficient tilting of the weir valve at a slight level rise, an increase in the transmission of floats / 30. counterweights to the weir valve is built in by means of the relatively large diameter of the drum (11) and the small diameter of the shaft (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.This is made possible by the chosen starting point that the damper is almost in balance due to the hydraulic forces. It is even possible to opt for relatively small and light 35 * floats / counterweights.

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.During the rotation of the weir valve, as a result of the resulting change in the hydraulic forces on the weir valve, an additional increase in torque occurs, with the result that the weir valve tilts further. This tilting of the damper, as a result of% 8702118 * - IV - whose floats / counterweights are lifted more out of the water, continues until these floats / counterweights provide sufficient counterbalance and set a new balance.

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.The consequence of this is an automatically adjusting temporary decrease of the thrust level during larger feeds. This creates an extra slope in the watercourse, resulting in accelerated water drainage. The automatically setting level reduction can be regulated by changing the adjustment of the equator construction (13) on the weir valve.

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.10. When the water supply decreases, the hydraulic forces and thus also the torque will decrease again, so that the valve will gradually close again under the influence of the floats / counterweights, depending on the decrease speed of the water supply.

Als gevolg van de tuimel-konstruktie van de stuwklep gaat tijdens het 15. kantelen van de klep ook water önder de stuwklep door stromen.As a result of the tumbler construction of the weir valve, water also flows under the weir valve during tilting of the valve.

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.Co-flowing dirt such as e.g. branches, could hang on the valve, so that it would no longer close properly when the supply decreased. To overcome this problem, an almost horizontal, submerged and movable vertical grille (15) is provided near the weir valve, approximately at the pivot point of the weir valve. The almost horizontal location and the direction of the grate bars parallel to the flow direction of the water means that the grate hardly or not clogs up with water plants and other floating dirt, but that practically all the dirt over the valve becomes with the water. carried away.

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.For the adjustment of different summer, winter and intermediate levels, a spindle construction (16) with guide sleeves (17) is included on and in the sides of the fixed weir section, which can be centrally operated with a crank. In each guide sleeve of the spindle-30. construction includes the bearing (3) in which the damper rotates, a fixed bolt (18) from which the grille (15) is suspended and a fixed bolt (19) with the bottom stop (20) by means of a pendant (21) is attached. This bottom stop rotates around a hinge (22) when the guide sleeves (17) are the spindle construction is turned up or down 35.. This ensures that the distance from the bottom stop point (23) to the rotary axis of the weir valve is slightly greater instead of smaller. This is desirable in order to maintain the necessary initial equilibrium, since the influence of the dead weight at another level setting also changes due to the change of the angle of inclination of the 8702118% - V - »? weir valve.

Het scharnier (22) is op haar beurt bevestigd aan de stuwdrempel (24).The hinge (22) is in turn attached to the thrust threshold (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.To seal the flat thrust valve, a plate (25) is mounted on each side above the pivot point of the valve, which rotates 5-way with the thrust valve, and a plate (26) below the pivot point of the valve on the sides of the fixed weir section is attached to the upstream side. The seams between the damper and the sides of the fixed damper section are sealed with rubber strips · The following 10 * construction is possible instead of a rotatable bottom stop. (See FIG. 3). A plate (27) is welded to each guide tube * The bottom stop (28) is attached between these 2 plates. When the guide sleeves are the spindle construction is turned up or down, the bottom stop slides along the thrust threshold (29). With this solution, the damper remains at the same slope angle when adjusting a different damper height.

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.In order to simplify the manual adjustment of a different thrust valve height, a support beam (30) is mounted at the top against the fixed thrust section, on which a pin (31) is fixed in the middle above the thrust valve. With the help of a flat iron rod, provided with a 20. handle, various holes and a hook at the bottom, the damper can be fixed during the adjustment.

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.For the adjustment of the disc (10) and the drum (11), a wide concrete gangway (32) is fitted between the 2 concrete screening boxes in the middle below.

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.25. If the lower level can drop below the level of the shaft (2), a simple but wide threshold construction (33), possibly with some removable bulkheads (34), must be fitted.

87021188702118

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 *10. Claim 2: Weir according to claim 1, characterized in that the transmission between floats / counterweights and valve is effected by means of cable pulleys with mutual diameter differences, whereby the valve movement is increased compared to the float movement. Claim 3: Weir according to claims 1 and 2, characterized in that the point of engagement of the adjustment cable (14) at equator (13) is located above and outside the plane of the weir valve, whereby an adjustment possibility is present. Claim 4: Weir according to claims 1 to 3, characterized in that the bottom seal is realized by means of a bottom stop beam (20) hinged in a hinge (22) and coupled to the vertically movable side guides (17) of the weir valve. Claim 6: Weir according to Claims 1 to 4, characterized in that an almost horizontal grid is arranged which extends up to the weir flap and is coupled to the vertically movable side guides (17) of the flap. 30. Claim 6: Weir according to claims 1 to 5, characterized in that the weir valve is adjustable in height. Conclusion 7: Weir according to claims 1 to 6, characterized in that the control operates independently of external energy sources. 87021 18 *