Плоские затворы получили более массовое применение в сравне-нии с сегментными затворами, потому что стоимость их изготовления на 10-15% ниже сегментных затворов и монтаж в три раза дешевле.

В зависимости от размеров перекрываемого отверстия, назна-чения гидротехнического сооружения и условий его эксплуатации используют различные типы плоских затворов. Чаще применяют плоские затворы одиночные и секционные. Пролетное строение плоских затворов одиночных состоит из одного полотнища.

Применяют их при высоте отверстия до 14 м. Такие затворы не допускают перелива воды поверху.

Плоские затворы секционные состоят по высоте из нескольких частей —секций, перемещение которых можно производить пооче-редно и одновременно — в сцепе.

Для мелиоративных систем применяют обычно одиночные зат-воры и только в редких случаях — сдвоенные. Пролеты таких затворов невелики — 0,5-6 м. Они предназначены для применения в гидротехнических сооружениях на каналах оросительных и осуши-тельных систем, проходящих в земляных облицованных и необлицованных руслах и лотках, на сооружениях при земляных плотинах и частично на водовыпусках закрытой мелиоративной сети.

Поверхностные затворы мелиоративных систем (рисунок ниже) ис-пользуют при напорах до 3 м, глубинные — при напорах до 12 м; они служат для поддержания уровня воды в верхнем бьефе, регули-рования расходов воды или полного перекрытия отверстий гидро-технических сооружений.

Основные элементы затвора мелиоративных систем

1 — обшивка; 2 — ригели; 3 — опорно-концевая стойка;

4 — верхняя обвязка; 5 — промежуточные вертикали

Плоский затвор состоит из подвижной части (собственно зат-вора) и неподвижных частей (пазового устройства). Перемещают затвор подъемными механизмами.

Подвижная часть плоских затворов мелиоративных систем (ма-лых пролетов) состоит из обшивки, устанавливаемой с напорной стороны, одного или нескольких ригелей, верхней обвязки, опор-но-концевых стоек и промежуточных вертикалей. Обшивку делают из листовой стали толщиной 4-6 мм, остальные элементы, как пра-вило, из прокатного металла (швеллеры, уголки, двутавры). Манев-рирование затворами осуществляют винтовыми подъемниками.

Затворы малых пролетов можно считать упрощенным вариан-том затворов значительного пролета. Поэтому ниже подробно излагается назначение основных элементов, конструирование и расчет гидротехнических затворов значительных пролетов (более 10 м).

Подвижную часть плоского затвора при пролетах более 10 м составляют следующие элементы (рисунок ниже). Обшивка из листовой стали, располагаемая обычно с напорной стороны затвора, препят-ствует течению воды, непосредственно воспринимает ее давление и передает последнее на вспомогательные балки, стойки и ригели. Балочная клетка состоит из вспомогательных балок и стоек и пере-дает давление воды от обшивки на ригели. Вспомогательные балки обычно размещают горизонтально. Элементы балочной клетки из-готовляют из прокатных двутавровых балок или швеллеров. Риге-ли — основные несущие элементы затвора — передают давление воды на опорно-концевые стойки. В зависимости от длины пролета затвора и высоты напора воды ригели изготовляют из прокатных или составных балок. В редких случаях ригели могут быть в виде ферм. Опорно-концевые стойки передают горизонтальные и верти-кальные давления от ригелей и продольных связевых ферм на опор-но-ходовые части и подвесные устройства. Опорно-концевые стой-ки обеспечивают взаимное расположение концов ригелей и служат для закрепления опорно-ходовых частей.

Основные элементы и размеры плоского одиночного поверхностного затвора

1 — обшивка; 2 — верхняя обвязка; 3 — вспомогательная балка; 4 — боковое колесо; 5 — обратный упор; 6 — ригель; 7 — продольные связи; 8 — поперечные связи; 9 — колесная опора; 10 — опорно-концевая стойка; 11 — стойка балочной клетки; 12 — отверстия в нижнем ригеле затвора, работающего в потоке при α ≤ 30°

Поперечные связи — вертикальные фермы, поясами которых служат, с одной стороны, стойки балочной клетки, а с другой—стойки продольной связевой фермы. Решетка ферм бывает самого раз-нообразного очертания. В настоящее время часто решетку попереч-ных связей заменяют сплошным листом — диафрагмой. Попереч-ные связи должны сохранять пространственную неизменяемость сквозного параллелепипеда, образованного ригелями и продольны-ми связями, и препятствовать его скручиванию. В случаях неравно-мерного загружения отдельных ригелей поперечные связи вырав-нивают нагрузку между ними.

Продольные связи между ригелями, расположенные в плоско-сти растянутых поясов, образуют совместно с этими поясами вертикальную ферму. Со стороны сжатых поясов роль продольных свя-зей выполняет обшивка, которая совместно с элементами балочной клетки образует жесткий диск. Продольные связи воспринимают собственный вес затвора и другие вертикально действующие на-грузки, передавая их на опорно-концевые стойки. В результате со-храняется неизменное взаимное расположение ригелей, они также уменьшают вертикальные деформации (провисание) горизонталь-но расположенных ригелей. Поперечные и продольные связи обес-печивают работу затвора как пространственной конструкции.

Опорно-ходовые части и направляющие устройства (рисунок ниже) служат для передачи давления воды на неподвижные части затвора, на массу бетона сооружения и для передвижения затвора. Уплотне-ния перекрывают зазоры между обшивкой и закладными частями затвора, препятствуя утечке воды в обход обшивки.

Подъем и опускание затворов значительных пролетов чаще всего осуществляют с помощью козловых кранов.

Неподвижные части плоского затвора (рисунок ниже) включают в себя следующие элементы: опорно-ходовые части для рабочих колес, кат-ков, полозьев (рабочие пути); опорно-ходовые части для обратных и боковых колес или упоров (обратные и боковые пути); закладные ча-сти вертикальных и горизонтальных уплотнений; арматура углов бе-тонной кладки и забральных стен; устройства для обогрева затвора. Элементы неподвижной части затвора располагаются в пазах.

Опорно-ходовые части и направляющие устройства плоского затвора

а — скользящая опора и армирование пазового устройства; 6 — колесная опора;

1 — скользящая опора; 2 — ригель;3 — боковой упор; 4 — рабочий путь (рельс); 5 — элементы армирования; 6 — облицовка паза; 7 — опорно-концевая стойка; 8 — колесная опора; 9 — боковое вертикальное уплотнение;

10 — боковое колесо; 11 — обратный упор

Плоские затворы могут быть, одно-, двух- и многоригельные. Двухригельные затворы (см. рисунок выше) в строительстве применяют наиболее часто.

Концентрация усилий, а, следовательно, и материалов в двух мощных ригелях приводит к простоте конструкции, ясности ее статической работы, а также к уменьшению трудоемкости изготовления и монтажа. Целесообразность использования двухригельных затво-ров возрастает с увеличением пролета. Одно- и многоригельные зат-воры применяют при малых и средних пролетах, когда можно обой-тись ригелями из прокатных балок. В затворах средних пролетов при большом напоре для ригелей используют однотипные сварные балки с переменной шириной поясов по высоте затвора. Многоригельными затворами пользуются для перекрытия глубинных отверстий.

Сегментные затворы. Сегментный затвор (рисунок ниже) представ-ляет собой затвор, пролетное строение которого в поперечном сече-нии имеет вид сегмента и крепится к двум опорным стойкам-ногам, вращающимся вокруг горизонтальной оси. В отличие от плоских, сегментные затворы используют только как основные. Сегментные затворы бывают поверхностные и погруженные (глубинные). Повер-хностные перекрывают отверстия пролетом до 40 м при высоте до 14 м, погруженные применяют для напоров более 100 м. Сегмент-ный затвор состоит из подвижной и неподвижных частей.

Подвижная часть включает в себя стальную обшивку цилиндри-ческой формы, которая непосредственно воспринимает давление воды и передает его поддерживающей балочной клетке. Балочная клетка, состоящая из вспомогательных балок и стоек (при решетчатых диаф-рагмах), передает нагрузку на диафрагмы и главные ригели. Диафраг-мы (сплошные листы или вертикальные поперечные фермы) воспри-нимают нагрузку от балочной клетки и передают ее порталам; диаф-рагмы обеспечивают неизменяемость формы поперечного сечения затвора. Порталы, состоящие из ригелей и ног, воспринимают все дав-ление на затвор и передают его на опорные части. Кроме работы в горизонтальной плоскости от давления воды пояса ригелей порталов работают и в вертикальной плоскости — в системе подъемных (весо-вых) ферм, поясами которых они являются. Подъемные фермы, распо-ложенные с безнапорной стороны затвора, воспринимают его собствен-ный вес, который передают на концевые стойки. С напорной стороны роль подъемной фермы выполняет обшивка. Подъемные фермы обес-печивают пространственную неизменяемость затвора.

Опорные фермы, связывающие ветви ног портала в единую кон-струкцию, передают на опорную часть все давления воды, часть веса затвора и реакцию от тягового усилия, возникающего во время подъе-ма (опускания) затвора. Опорные части передают давление воды и вес затвора на опорные шарниры и обеспечивают вращательное дви-жение затвора при маневрировании им. Уплотнения перекрывают зазоры между подвижной конструкцией и закладными частями.

Неподвижная часть сегментного затвора включает в себя: оси опорных шарниров, передающих давление воды и вес затвора через закладные части на бетон сооружения; закладные части под уплотнения; арматуру для закрепления закладных частей в бетоне; устройства для обогрева затвора.

Затвор с подъемным механизмом соединяется подвесным уст-ройством.

Основные элементы сегментного затвора

1 — элементы решетки подъемной фермы; 2 — ригели; 3 — обшивка; 4 — вспомогательные балки; 5 — ноги портала; б — диафрагма; 7 — элементы опорной фермы; 8 — направляющее колесо; 9 — уплотнение; 10 — опорная часть; 11 — опорный шарнир

Наиболее распространенными поверхностными сегментными зат-ворами являются затворы с двумя равнонагруженными порталами и с обшивкой, очерченной по дуге радиусом из точки, совпадающей с цен-тром вращения затвора. Поскольку давление воды направлено к на-порной поверхности затвора и, следовательно, его равнодействующая проходит через центр вращения, работа механизма для подъема огра-ничивается лишь перемещением массы затвора и преодолением тре-ния в опорных шарнирах и уплотнениях. В этом состоит большое пре-имущество сегментных затворов с цилиндрической формой поверх-ности. Ось вращения поверхностного сегментного затвора следует располагать выше или на уровне самого высокого положения свобод-ной поверхности потока в верхнем бьефе для предохранения опорных частей от повреждения ледоходом, засорения наносами и обмерзания.

Затворы делятся на шесть групп. К 1—4-й группам относят по-верхностные плоские, сегментные и подобные им основные и аварийные затворы, затворы судоходных шлюзов и водопроводных га-лерей, погруженные затворы при напоре более 10 м, ремонтные за-творы; к 5-й группе — строительные затворы, к 6-й — прочие затворы.

В зависимости от группы затвора и выбранной марки стали опре-деляют расчетные сопротивления материала и сварных соединений. При определении расчетных сопротивлений учтены коэффициент условий работы и коэффициент перехода к производным сопротив-лениям при изгибе, равный 1,05, учитывающий возможное ограни-ченное развитие пластических деформаций. Расчетные сопротивле-ния сталей приведены в таблице ниже, сварных соединений — таблице ниже.

Расчетные сопротивления сталей, МПа

Примечание. За толщину фасонного проката слсдут принимать толщину полки.

При проведении аварийных либо плановых работ часто возникает необходимость в освобождении канала от содержимого (обычно жидкости). В данных целях производится остановка подачи воды либо приостановление ее течения в канале. Когда манипуляции подходят к концу, пространство вновь постепенно наполняют.

Для обеспечения надежной блокировки прохождения содержимого рекомендовано использовать щитовой затвор. Он перекрывает течение, за счет чего уровень жидкости начинает падать. В результате канал остается пустым, доступным для обслуживания.

Современные затворы характеризуются надежностью и оптимальным качеством материалов, достаточным сроком использования. Их производство тщательно планируется с учетом установленных требований к безопасности изделий данного типа. Затвор щитовой глубинный инсталлируется в галереях шлюзов, шахтах, очистных сооружениях водопроводных систем, камерах самотечных канализационных сетей, канализационных тоннельных коллекторах, в приемных камерах насосных канализационных станций и иных гидротехнических сооружениях.

ТИПОВЫЕ РАЗМЕРЫ ГЛУБИННЫХ ЩИТОВЫХ ЗАТВОРОВ ДО 10 М. В. СТ

Глубинный щитовой затвор незаменим в случае необходимости монтажа регулирующих и запорных изделий, для частичного пропуска содержащейся в канале жидкости. Он дает возможность блокировать отверстия самых разных геометрических форм. Глубинный затвор бывает двух видов:

• затвор плоский скользящий;
• колесный затвор плоский.

Уплотнение данных конструкций производится сразу по четырем сторонам: по двум вертикальным направляющим, по порогу, по забральной балке. Они легко адаптируются к любым строительным частым. Что касается конструкции глубинных установок, они могут быть произведены с байпасом - специальным перепускным устройством, которое способствует выравниванию уровней воды с двух сторон затвора. Подъем последнего осуществляется в безнапорном режиме (провод выбирается с учетом веса щитового затвора и возможного трения в опорно-ходовых частях). Конструкция щитового затвора адаптируется под любую строительную часть.

Затвор щитовой плоский колесный

Затвор плоский глубинный обычно производится из коррозионностойких и конструкционных марок стали.

Установка затворного механизма имеет свои особенности. Так, вначале необходимо проверить, что строительная конструкция полностью соответствует всем подготовленным чертежам, от которых зависит грамотность и надежность планируемых монтажных работ. При обнаружении малейших отклонений необходимо провести перерасчеты и корректировку имеющихся схем. Важно, чтобы подаваемые на инсталляцию затворные узлы были очищены от песка, грязи, снега, льда, защитной смазки и краски.

Щитовые затворы существуют в двух исполнениях:

• С электрическим приводом;
• С ручным приводом.

Существует несколько типов щитовых затворов:

• Затворы для монтажа в канале без заливки бетоном;
• Затворы для монтажа в канале с заливкой бетоном;
• Затворы для монтажа на стену камеры;
• Затворы регулирующие с водосливом;
• Затворы скользящие, поднимаемые грузоподъемным механизмом;
• затворы плоские колесные, для монтажа в штробу.

Для горно-обогатительных и металлургических предприятий разработаны штыревые затворы по проекту 827.10-05.003.000 . Данные затворы выполняют роль сита для перекрытия железных и прочих окатышей крупностью 5-16 мм из бункера на конвейер.

Основные составляющие затвора это:

1. Рама;
2. Щит (в случае с колесными);
3. Приводной вал;
4. Исполнительный механизм под ручной либо электропривод.

Рама в большинстве своем сварная из уголка. Сборка происходит в несколько этапов:

1. Нарезается уголок необходимой длины, выставляется зазор между двумя частями рамы, который впоследствии будет являться направляющей щита;
2. Все четыре части рамы выставляются по диагонали на ровной поверхности и свариваются в единую конструкцию;
3. Вырезается щит, на него монтируются ребра жесткости, уплотнительная резина (обычная или маслобензостойкая(мбс) в зависимости от рабочей среды места монтажа), точится и устанавливается нижняя часть исполнительного механизма;
4. Точится, фрезеруется и собирается верхняя часть исполнительного механизма, после чего щит устанавливается в раму и происходит окончательная сборка и покраска затвора.

Монтаж производится в специально подготовленную штробу к стене либо, под заливку либо без заливки бетоном.

• Серия 3.901-12
• Серия 3.820.2-37
• Серия 3.820.2-47
• Серия 3.820.2-43
• Серия 3.820.2-58
• Серия 3.820.2-63
• Серия 7.820-4
• Серия 7.820-6

Затворы плоские переливные.

Затворы плоские переливные спроектированы для поддержания заданного уровня среды в поверхностном резервуаре.

Переливные затворы пропускают излишки через верхнюю часть щита, либо полностью опустошают его после открытия.

Плоские затворы часто используют на оросительных системах, дамбах пожарных водоемов, искусственных прудов и озер, чтобы они не переполнялись, а вода не выходила за границы водоема во время весенних паводков и обильных дождей. Такие затворы часто выполняют функцию ремонтных и аварийно-ремонтных.

Название плоских затворов произошло от классификации их по конструкции. Это самый простой и распространенный тип. Для облегчения маневрирования, перелива воды и сброса плавающих по верху предметов плоские затворы иногда разделяют по высоте на 2 части (так называемый сдвоенный затвор) с перекрываемой площадью 240 м2.

Конструкция состоит из:

• Плоского щита, катающегося вверх-вниз по полозьям;
• Уголковой рамы, которая соединяется с листовой обшивкой 4-5 мм толщиной (как правило, стальной).
• Каркаса, состоящего из вертикальных стоек, горизонтальных балок — главных ригелей — и вспомогательных балок. Для небольших затворов целесообразно использовать много ригельную схему, позволяющую обойтись меньшими размерами пазов и прокатными профилями. Для больших затворов более экономична будет двух ригельная схема. Соотношение сторон балочной клетки обычно берется 1:1 или 1:2.
• Связей жесткости (в затворах больших размеров), придающих жесткость и пространственную неизменность конструкции;
• Задвижек, имеющих круглую или прямоугольную форму и работающих под напором до 100-200 м и более. Передвигаются задвижки по скользящими, иногда роликовым опорам. Обводная труба соединяет участки водовода впереди и позади задвижки и добивается перемещения последней в безнапорных условиях.

Если нужна оперативность, затворами управляют с помощью электрических и гидравлических приводов. Если оперативность управления не критична - с помощью кранов, обычно козловых.

Наиболее распространенная документация по которой производятся данные затворы:

• Серия 3.820.2-53
• Серия 3.820.2-57

Ремонтные затворы шандорные (шандоры).

Затвор ремонтный шандорный (шандор) предназначен для перекрытия каналов разной размерности и пропускной способности, в зависимости от конструкции могут работать в различных погодных условиях (при низких температурах в шандор устанавливаются подогреватели). Могут заменять собой как лотковые затворы (с 3- сторонним уплотнением), так глубинные (с 4-ех сторонним уплотнением). Основным отличием затворов ремонтных шандорных от затворов лотковых, переливных и глубинных является тот факт, что ремонтные затворы приводятся в действие в ручную сторонними механизмами, не имеющими отношения к конструкции затвора (автокран, кран-балка и пр.) В большинстве своем шандорные ремонтные затворы устанавливаются в место сороудерживающих решеток, в ту же раму, на время ремонта перекрываемого канала или трубы. В отдельных случаях ремонтные шандорные затворы устанавливаются для постоянного нахождения на объектах, где операции с их открытием-закрытием используются крайне редко, либо габариты, нагрузки и масса затвора не позволяют использовать затворы другого класса или их использование является невыгодным.

Затворы шандорные монтируются в раму путем заливки в штробу канала либо путем монтажа к стене на анкерные болты. Монтаж должен производится специально обученными людьми, строго по инструкции указанной в паспорте производителя. Основным показателем при монтаже является соблюдение диагоналей боковых и нижних стоек рамы затвора. Несоблюдение диагоналей и прочих указаний по монтажу может привести к протечке затворов, либо к невозможности установки шита ремонтного шандора в раму.

Затворы лотковые.

Лотковые затворы предназначены для перекрытия и регулирования уровня среды в каналах, трубах и открытых лотках.

Затворы лотковые применяются в системах искусственного орошения полей, водохранилищах, рыбном хозяйстве, системах пожаротушения, на горно-обогатительных и металлургических предприятиях, очистных сооружениях, в химической промышленности. Затворы лотковые бокового выпуска обычно применяют в комбинации с цепными или пальцевыми затворами.

Лотковый затвор — это перекрывающий механизм, состоящий из рамы, прикрепленной к каналу или стене путем заливки бетоном в штробу, прикреплением к стене или к стенке канала при помощи анкерных болтов. состоит из рамы, щита и исполнительного механизма.

Лотковые затворы перекрывают канал путем опускания щита. щит опускается на необходимую высоту при помощи исполнительного механизма. Затвор может выполнять как регулирующую функцию, так и функцию полного перекрытия или наоборот открытия канала.

Лотковый затвор разработан и сконструирован для работы с жидкими средами как агрессивными (канализационные стоки и пр.), так и неагрессивными (в системах орошения и водоснабжения).

В зависимости от размеров затвора и от потребности заказчика управление затвором может производиться вручную, за счет штурвала или редуктора, а также при помощи гидро- и электроприводов различного типа. Электропривод считается лучшим вариантом для лотковых затворов.