Секторные затворы с низовой осью вращения
Различают секторные затворы: 1) гидравлического действия, приводимые в движение давлением воды верхнего бьефа; 2) механического действия, приводимые в движение соответствующими механизмами. Остановимся на описании стальных секторных затворов гидравлического действия, которые главным образом и прш меняются.
Секторный затвор гидравлического действия (рис. 22.1, а), вращаясь относительно оси 6, может опускаться в. камеру давления 7, при этом происходит открытие отверстия и вода верхнего бьефа начинает переливаться через гребень а затвора и течь по обшивке затвора 5. Основными элементами такого затвора являются: обшивка 4, очерченная (из центра 6) дугой окружности радиусом R, и плоская обшивка 5, по которой вода стекает в нижний бьеф. Радиус обшивки 4 принимают обычно равным R= (1,4,..1,6) Н, где Н — высота затвора.
Диафрагмы затвора, представляющие собой плоскую форму (рис. 22.2), располагаются друг от другана расстоянии 1,25...3,00 м, причем каждая диафрагма прикрепляется к бетонному сооружению с помощью шарнира 2 (укрепленного на поверхности бетона). Поднятие и опускание затвора гидравлического действия осуществляется следующим образом. В быках (см. рис. 22.1,6) устананав ливают два трубопровода 1 и 10, каждый со своей задвижкой 2 и
Трубопровод 1 соединяет верхний бьеф с камерой давления 7; когда вода верхнего бьефа по этому трубопроводу поступает в камеру давления и уровень воды в ней повышается (см. рис. 22.1,а), значение , и плечо силы гидростатического давления Р увеличиваются, причем затвор начинает подниматься. Другой трубопровод 10 соединяет камеру давления с нижним бьефом; когда вода из камеры давления начинает вытекать в нижний бьеф, причем уровень воды в ней начинает снижаться, значение Р и плечо этой силы относительно центра 6 уменьшаются, и затвор опускается.
Рассматривая момент силы Р относительно оси вращения затвора 6, необходимо учитывать, что линия действия силы гидростатического давления, приложенного к круглодилиндрической обшивке затвора 4, проходит через центр 6, причем момент этой силы относительно оси вращения затвора равен нулю.
Степень открытия отверстия плотины зависит от высотного положения уровня воды в камере давления (внутри затвора). Роль быков 8 (см. рис. 22.1,6) в случае рассматриваемого затвора сводится только к размещению в них соответствующих водопроводных устройств. В процессе эксплуатации затвора часто изменяют открытие только клапана 9 на выпускной трубе; открытие клапана 2 на впускной трубе сохраняют постоянным.
Чтобы достичь герметичности камеры давления 7 (см. рис. 22.1,а), устраивают соответствующие уплотнения: боковое верховое — вдоль кромки а—3, боковое сливное — вдоль кромки а—6 и донное — в районе кромки 3 кроме того, предусматривают уплотнение в месте расположения оси б затвора. Вопрос о качестве уплотнений в случае секторного затвора имеет большое значение еще потому, что такие уплотнения защищают камеру давления 7 от попадания в нее наносов, нарушающих работу затвора.
В большинстве случаев рассматриваемый секторный затвор делают автоматического действия; это достигается с помощью специального регулирующего устройства, состоящего из поплавков, соединенных с клапанами, перекрывающими описанные выше водопроводные системы. Такие автоматически действующие устройства располагаются в шахтах 41 (см. рис. 22.1гб), выполняемых в быках; наличие этих шахт заставляет увеличивать толщину быков, например, до 3...6 м.
Устройство секторного затвора с низовой осью вращения (рис. 22.3) требует значительного расширения гребня плотины. Иногда читают, что высота плотины в случае рассматриваемого затвора должна быть не менее полторы высоты затвора (с тем чтобы разместить в ней камеру давления). С увеличением высоты плотины получаем условия, при которых камера давления меньше подвергается опасности засорения ее наносами.
Существенным недостатком описанного обычного секторного затвора является следующее обстоятельство. При наполнении водой камеры давления над уровнем воды в этой камере возникает воздушный пружинящий «мешок», наличие которого вызывает колебание затвора и несколько затрудняет регулирование перелила воды через его гребень. Чтобы улучшить условия регулирования переливающейся через затвор воды, были предложены различные специальные виды секторного затвора: а) секторный затвор (см. рис. 22.1, а), в верхней части обшивки 5 которого (вблизи точки а) предусматривают щели для выпуска сжатого воздуха; б) секторный затвор с балластной камерой 1 (рис. 22.4, а), которая может заполняться водой непосредственно из верхнего бьефа; в) секторный затвор с камерой 2 в верхнем углу (рис. 22.4,6); камера должна препятствовать образованию воздушного мешка (эта конструкция наиболее рациональна); г) плавающий секторный затвор, имеющий помимо обшивок 3 и 4 (рис. 22.4, в) водонепроницаемую обшивку 6; такие затворы выполняют обычно нз железобетона.
Описанные секторные затворы применяют при сравнительно малых колебаниях уровня воды в верхнем бьефе (и при условии, когда мы не опасаемся заполнения камеры давления наносами).
Пролеты, перекрываемые такими затворами, дохддят до 60... 65 М высота затворов — до 9... 11 м.
Основные достоинства этих затворов: а) они позволяют достаточно точно и быстро, причем автоматически, регулировать уровень поды верхнего бьефа, а также легко сбрасывать в нижний бьеф лед и другие плавающие тела; б) высота быков в случае этих заторов получается небольшой; в) затворы обладают большой жесткостью и могут перекрывать весьма большие пролеты.
К недостаткам данных затворов относятся: а) давление льда и петровых волн, действующее на гребень затвора, иногда может нарушать.регулирование открытия отверстия; б) конструкция за пюра получается достаточно сложной; вес затвора большой, стоимость его велика; в) возможность засорения камеры давления наносами; г) сложность эксплуатации; д) сложность регулирования аппаратуры, служащей для автоматического управления затворами; е) большая толщина быков (но при малой их высоте). Имея в виду перечисленные недостатки описанных затворов, в последнее время их применяют относительно редко.