DE180139C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schachtschleuse ohne Wasserverbrauch zur Überwindung großer Höhenunterschiede zwischen Wasserstraßen unter Benutzung des Grundsatzes sich einspiegelnder Röhren.

Die einfache Kammerschleuse, die bei geringen Höhenunterschieden die zweckmäßigste Verbindung zweier Wasserstraßen in verschiedener Höhenlage bildet, hat bei großen Schleusengefällen den Nachteil des starken Wasserverbrauchs, der auch bei Anwendung der offenen Sparbecken hoch recht erheblich bleibt. Diesen Nachteil vermeidet eine andere, bereits in Vorschlag gebrachte Einrichtung fast vollständig, die, auf dem Gedanken der sich ausspiegelnden Röhren aufgebaut, durch Heben und Senken einer in einer Seitenkammer befindlichen Plattform -das Wasser der Schleusenkammer heberartig absaugt und zurückführt. Bei Gefällen aber, welche die Druckhöhe der Atmosphäre überschreiten, muß eine solche Einrichtung versagen.

Das Erfinderische der vorliegenden Anlage bildet nun die mehrfache Anwendung dieser Plattform bei den bekannten Schachtschleusen mit mehreren übereinander liegenden Seitenkammern. Hierdurch sind die Vorteile der verschieden hoch liegenden Sparbecken, die ihr Wasser nacheinander an die Schleusenkammer abgeben, mit der vollkommenen Wasserersparnis der Einrichtung der Plattformkammer vereinigt, und es wird ermöglicht, das Gesetz der sich ausspiegelnden Röhren auch für Schachtschleusen von beliebiger Höhe zu verwenden, andererseits den den offenen Sparbecken anhaftenden starken Wasserverbrauch zu vermeiden. Außerdem ist in der vorliegenden Anordnung nicht mehr immer der volle, je nach dem Barometerstande schwankende Luftdruck zum Betriebe der zwischen Seitenkammer und Schleusenkammer vorgesehenen Heber benutzt, sondern es ist ein bestimmter Druckunterschied gegen die Außenluft in den einzelnen Hebern angewendet.

Dieser Druckunterschied in den Hebern wird durch sogenannte Leerkammern (d. s. größere Hohlräume, die durch ein selbsttätig eingeschaltetes Pumpwerk bis auf den erforderlichen Luftdruckunterschied gegen die Außenluft leergepumpt werden) geschaffen und zum Teil erhalten. In dem zur zeichnerischen Klarlegung der Erfindung gewählten Beispiele sind die Leerkammern über den Seitenkammern angeordnet.

Eine Geradführung der Plattformen und eine Vorrichtung für die selbsttätige Inbetrieb-Setzung und Ausschaltung der .Luftpumpen vervollständigen die Anlage und machen sie für größere Gefälle brauchbar.

In der beiliegenden Zeichnung ist die neue Anlage dargestellt.

Fig. ι zeigt einen Querschnitt der Schleuse nach der Linie A-B (Fig. 3) bei gesenktem Wasserspiegel der Schleusenkammer.

Fig. 2 zeigt denselben Querschnitt wie Fig. 1 bei gefüllter Schleusenkammer.

Fig. 3 stellt den Grundriß der Schachtschleuse dar, und

Fig. 4a bis # zeigt die Zusammenstellung der zum Zweck der Geradführung gewählten Druckzylinder und ihr Zusammenspiel mit den Druckzylindern der Bewegung.

Fig. 5 stellt die Vorrichtung für die selbsttätige Inbetriebsetzung und Ausschaltung der Pumpen dar.

Es sind vier seitliche, in verschiedener Höhe liegende Wasserkammern a, b, c, d (Fig. 3) vorgesehen, die ihr Wasser nacheinander an die Schleusenkammer W abgeben und von dort wieder entnehmen und dadurch den Wasserspiegel in der Schleusenkammer z. B. etwa 36 m im ganzen heben und senken.

Die Wasserkammern haben rechteckige Form mit senkrechten Wänden und eine Grundfläche, die in der oberen Seitenkammer ungefähr gleich der Grundfläche der Schleusenkammer, in den unteren Kammern aber entsprechend größer sein muß, je nach der Größe der gleichzeitig mit der Schleusenkammer sich entleerenden * und wieder füllenden Heber der oberen Seitenkammern. Eine geringe Verkleinerung der Grundflächen der Seitenkammern und damit eine geringe Störung des Gleichgewichtszustandes kann gegebenenfalls für die Sicherheit des Betriebes vorteilhaft sein. In jeder dieser Kammern bewegt sich eine wagerechte Plattform ft, die den ganzen Querschnitt der Wasserkammern überspannt und mit ihren Rändern die Kammerwände berührt.

Die Bewegung der Plattformen geschieht durch mehrere, in der vorliegenden Anordnung je fünf, Wasserdruckkolben, und zwar einen größeren Hauptkolben k und vier kleine Nebenoder Führungskolben I, n, m, 0 (Fig. 3). Die Druckzylinder sind bei der geringen für die Bewegung erforderlichen Kraft, die sie zu leisten haben, über der Decke angeordnet (Fig. ι und 2),. wodurch größere Gründungskosten erspart werden.

Zur Ausgleichung ihres eigenen Gewichtes müssen die Plattformen etwas höher liegen als der durch sie beeinflußte Wasserspiegel in der Schleusenkammer, damit sie sich jederzeit vollkommen im Gleichgewicht befinden. An ihren Rändern sind sie heruntergebogen und in geeigneter Weise abgedichtet, um hier den Wasserdruck zur Sicherheit gegen den Eintritt der äußeren Luft etwas zu erhöhen.

Das Maß »der größten Hebung jeder Plattform ist abhängig von der zu erzielenden Dichtigkeit der Leerkammern und von der Höhe der Schleuse über dem Meeresspiegel. Unterhalb dieses Höchstmaßes wird die Größe der Einzelhebung durch Teilung des Gefälles in annähernd gleiche Teile fast beliebig gewählt werden können. Zweckmäßig werden aber die Hebungen der unteren Plattformen um ein geringes größer angenommen als die der oberen Plattformen. ' "

Die Geradführung der Plattform ft während der kurzen Zeit der Bewegung erfolgt dadurch, daß das Abwasser aus den die Plattform bewegenden Druckzylindern k, I, m, η, ο nicht unmittelbar ins Freie mündet, sondern zuerst in entsprechende nebeneinander liegende Druckzylinder k', V', m', n', 0' geleitet wird (Fig. 4a), deren Querschnitt in demselben Verhältnis steht wie die Querschnitte der Bewegungszylinder k, I, m, n, 0 und deren Kolben fest miteinander verbunden und geführt sind.

Das Zusammenspiel der Zylinder k, I, m . . . und k', V, m'. . . ist in den Fig. \a. bis b schematisch dargestellt. Alle Druckzylinder für die Bewegung k, I, m . . . sind mit ihren entsprechenden, Zur Geradführung der Plattform dienenden Zylindern k', V, mf . . . durch Rohrleitungen verbunden, wie es in der Fig. 4ß an den Zylindern I und V gezeigt ist. In diese Leitungen ist bei r ein Zweiweghahn eingeschaltet, der entweder (für die Aufwärtsbewegung) die Stellung wie in Fig. 4$, oder (für die Abwärtsbewegung) die Stellung wie in Fig. 4/ hat.

Bei der Aufwärtsbewegung der Plattform wird das Druckwässer gleichzeitig in allen Bewegungszylindern einer Plattform unter den Kolben gelassen,. während alle Hähne in den zugehörigen Verbindungsleitungen die Stellung nach Fig. 4 ο' erhalten. ■ Das Abwasser aus den oberen Teüen der Bewegungszylinder gelangt dann durch den Zweiweghahn auf die linke Seite des Kolbens (Fig. 4ß) der Geradführungszylinder und wird hier, da die fest miteinander verbundenen Kolben der Geradführung eine vollkommen gleichmäßige Bewegung bedingen, einen Gegendruck erfahren, falls irgend ein Kolben der Bewegungszylinder das Bestreben haben sollte, vorzueilen. Das Wasser der rechten Seite der Geradführungszylinder gelangt durch den Zweiweghahn ins Freie (Fig. 4 β bis 4<3). Für die Abwärtsbewegung ist der Vorgang bei Stellung der Hähne nach Fig. 47 entsprechend.

Die Lage der Geradführungszylinder ist beliebig; in dem gewählten Beispiele sind sie wagerecht auf der Decke der Leerkammern angeordnet (s. Fig. 2 bei u).

Oberhalb der in ihrer höchsten Lage befindlichen Plattformen sind die Seiten kammern durch heberartige Kanäle s mit der Schleusenkammer W in Verbindung gesetzt. Die Kanäle münden unterhalb des niedrigsten Wasserstandes in die Schleusenkammer. Bei den drei unteren Kammern a, b, c können die Mündungen nach der Schleusenkammer durch am Kammerboden liegende Schieber ta, tb (Fig. 2) geschlossen werden, zur Sicherung gegen schädlichen Überdruck auf die Plattformen in a, b und c beim höchsten Wasserstande in der Schleusenkammer. Bei entleerter Schleusenkammer ist ein Abschluß der Kanäle nicht erforderlich, da die Verbindung selbsttätig unterbrochen wird, sobald der Höhenunterschied zwischen Schleusenkammerwasserspiegel und Heberüberlauf größer wird als der bestimmte in den Leerkammern gehaltene Druckunterschied gegenüber der Außenluft.

Eine Störung der Heberwirkung infolge etwa eintretender Luft wird durch die Anordnung von Leerkammern ζ (Fig. 1 und 2) vermieden.

Diese Leerkammern dienen gleichzeitig zur Ausgleichung des Druckes auf die Plattform bei wechselndem Barometerstände.

Die Leerkammern sollen nicht vollkommen luftleer gehalten werden sondern müssen nur so weit abgesogen sein, daß die in ihnen enthaltene, sehr verdünnte Luft gegen die Außenluft einen bestimmten Spannungsunterschied aufweist, der durch ein selbsttätig sich einschaltendes Luftpumpwerk aufrecht erhalten wird.

Eine Vorrichtung für die selbsttätige In- und Außerbetriebsetzung der Luftpumpen ist in Fig. 5 angedeutet. Es ist ein U-förmig gebogenes Glasrohr, dessen oberes Ende mit den Leerkammern verbunden ist, während das untere Ende offen ist. In dem offenen Schenkel sind an der unteren Krümmung und in einer gewissen Höhe Platindrähte als Enden einer elek-

ao frischen Leitung eingeschmolzen. In die U-förmige Glasröhre soll Quecksilber eingefüllt sein, das sich je nach dem in den Leerkammern vorhandenen Drucke in den beiden Schenkeln verschieden hoch einstellen wird. Bemißt man nun die Menge des Quecksilbers so, daß bei dem für die Leerkammern erforderlichen Druckunterschied gegen die Außenluft der untere Quecksilberspiegel gerade den oberen eingeschmolzenen Platindraht berührt, so wird in dem Falle, daß dieser Unterschied unter den gewöhnlichen sinkt, das in dem offenen Schenkel ansteigende Quecksilber den oberen Platindraht berühren und so einen Stromschluß herbeiführen. Durch die Schließung und Unterbrechung des Stromes kann dann ein die Luftpumpe betreibender Elektromotor ein- und ausgeschaltet werden. Die zweckmäßig unter sich verbundenen Leerkammern sind mit den Wasserkammern (oberhalb der Plattform) an den höchsten Stellen der Heberkanäle (bei ν in Fig. 1 und 2) in Verbindung gebracht, und zwar in der Weise, daß die Verbindung jedesmal sofort selbsttätig (Schwimmerventil) oder z.wangläufig geöffnet wird, sobald der Wasserspiegel in den Heberkanälen um ■ ein geringes sinkt, andererseits durch den steigenden Wasserspiegel wieder geschlossen wird. Etwaige aus dem Wasser freiwerdende oder durch Undichtigkeiten eindringende Luft wird dadurch in die Leerkammern gesaugt und bis zur nächsten Senkung der Plattform durch das selbsttätig eingeschaltete Pumpwerk aus diesen entfernt. Zufälligdabei mit in die Leerkammern eingedrungenes Wasser fließt ohne weiteres durch ein genügend langes, unter Wasser mündendes Rohr (in Fig. 2 bei y) wieder ab. In dem gewählten. Beispiele sind die Leerkammem ζ durch einfache dichte Blechverkleidung der über den Wasserkammern liegenden Träger gewonnen. Dies kann in der Weise· geschehen, daß einerseits in Höhe der Obergurte, andererseits in Höhe der Untergurte der über den Wasserkammern liegenden Fachwerkträger Trägerdecken eingespannt sind, bestehend aus den erforderlichen eisernen Längs- und Querträgern, deren Felder in der oberen Decke durch Buckelplatten und Tonnenbleche, in der unteren Decke durch gerade Bleche geschlossen sind. Die obere Trägerdecke hat den ganzen Druckunterschied zwischen der Luft der Leerkammern und der Außenluft zu tragen; die untere Trägerdecke erhält nur zuweilen einen geringen Druck von unten.

Der Betrieb der Schleuse gestaltet sich in folgender Weise:

1. Für die Bewegung zur oberen Haltung

(Fig. i).

Sobald das Untertor geschlossen ist, wird die Plattform in Kammer α gehoben. Die etwa im oberen Teile des zugehörigen Hebers s enthaltene Luft entweicht in die Leerkammern z, und das (Schwimmer-) Ventil bei[v schließt sich. In der Schleusenkammer W ist, wenn die Plattform p in der oberen Stellung angelangt ist, der Wasserspiegel von der Höhe des Unterwassers e bis zur Höhe f gestiegen, während das Wasser den zu b gehörenden Heber s fast vollständig angefüllt hat. Nachdem darauf der Schieber ta geschlossen ist, kann aus der Wasserkammer b der Schleusenwasserspiegel von f bis g und dann weiter von g bis h und i (d. i. Oberwasser) gehoben werden. Das Schiff kann jetzt nach Öffnung des Obertores in die obere Haltung gelangen (s. Fig. 2).

2. Für die Bewegung zur unteren Haltung wird die Senkung des Schleusenwasserspiegels in der umgekehrten Reihenfolge wie unter 1. eingeleitet; dabei bleiben die Heber s so lange gefüllt, bis der Schleusenwasserspiegel den höchsten Punkt der Heber bei υ um mehr als eine Atmosphärendruckhöhe unterschreitet. Beim weiteren Sinken des Wasserspiegels in der Schleusenkammer wird dann auch der Wasserstand im Heber s sinken, und zwar wird der Höhenunterschied zwischen dem Wasserspiegel im Heber und in der Schleusenkammer gleich dem Spannungsunterschied zwischen der Luft in den Leerkammern und der Außenluft sein. Es bildet sich also beim Entleeren der Schleusenkammer der Abschluß der oberen Seitenkammern selbsttätig. Wählt man nun den Druckunterschied der Leerkammern gegen die Außenluft gleich der Wasserhöhe über der Plattform in der tiefsten Lage, so ist die Plattform auch in der gehobenen Stellung unter dem Wasserdruckund dem Überdruck der Atmosphäre im Gleichgewicht.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche :

   i. Schachtschleuse ohne Wasserverbrauch mit Seitenkammern, dadurch gekennzeichnet, daß die für Kammerschleusen mit nur einer Seitenkammer bereits bekannte kolbenartig wirkende Plattform (p) in samt-

   lichen Seitenkammern (a, b, c, d) angeordnet ist.
2. 2. Schachtschleuse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Geradführung der Plattform die diese bewegenden Druckzylinder (k, I, m, n, o) ihre verbrauchte Druckflüssigkeit zur Speisung einer gleichen Anzahl anderer Druckzylinder (k', V, m', n', o') von gleichem Querschnittsverhältnis abgeben, deren Kolbenstangen fest miteinander verbunden sind.
3. 3. Schachtschleuse nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Anordnung von Leerkammern (z), die mit dem oberen Teile der Heber (s) in Verbindung stehen und einen bestimmten, durch ein Pumpwerk zu regelnden Spannungsunterschied gegen die Außenluft haben.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.