15-9

Лекция 15 Вальцовые (цилиндрические) затворы. Область применения. Преимущества и недостатки вальцовых затворов

Вальцовые (или цилиндрические) затворы представляют собой полые трубообразные балки, снабженные по концам кругами катания и зубчатыми бандажами, применяемые преимущественно на плотинах с тяжелыми условиями зимней эксплуатации и при обилии наносов. При помощи подъемной цепи затвор перекатывается по наклонным зубчатым рейкам и рельсам, установленным в пазах быков. Замена трения скольжения трением качения позволяет уменьшить подъемное усилие, а значительная жесткость вальцового затвора дает возможность перекрывать большие пролеты (до 50—60 м) и высотой до 9 м. Общая перекрываемая площадь отверстия может достигать 300—440 м².

Рис. 15.1. Общая схема вальцового затвора с нижним щитком: 1 — опорные рельсы; 2 — рабочая цепь; 3 — холостая цепь; 4 — щиток

Рис. 15.2. Пример вальцового затвора перекрывающего водосливной пролет плотины: 1 — подъемная цепь; 2 — зубчатая рейка; 3 — концевой щиток

К преимуществам вальцовых (цилиндрических) затворов относятся:

• простота опорных частей;

• недорогие подъемно-опускные механизмы, так как подъемные усилияв случае вальцового затвора получаются сравнительно малыми: начальное усилие составляет порядка , конечное — , промежуточное —;

• весьма большая жесткость затвора, в связи с чем они могут не только воспринимать удары и навалы льда и других плавающих тел, но и без повреждений отрываться (в случае необходимости) от порога плотины при обмерзании;

• вальцовые затворы не требуют устройства служебных мостов; служебное сообщение можно осуществлять по самомузатвору; подъемные же механизмы располагают на быках, причем один бык используют для размещения лебедок, обслуживающихдва соседних пролета.

Недостатками вальцовых затворов являются:

• высокая стоимость;

• сложный монтаж затворов;

• быки получаются толще, чем в случае плоских и сегментных затворов; высота и длина быков также получается относительно большой;

• в случае обычных вальцовых затворов сброс шуги и льда в нижнийбьеф оказывается затруднительным;

• уровень верхнего бьефа в случае обычного вальцового затвора относительно трудно регулировать.

В случае самовыкатывающихся (автоматически действующих) затворов и при наличии льда в верхнем бьефе переход «скачком» от открытия затвора, равного (0,15—0,25)H, к полному открытию отверстия (во избежание подныривания льда под затвор) осуществляется механическим способом — с помощью лебедок.

Вальцовые затворы просты и удобны в эксплуатации. Однако в связи с их большой стоимостью они используются весьма редко.

Типы затворов, особые конструкции вальцовых затворов

Первоначально пролетное строение вальцового затвора представляло собой круглый цилиндр. Ввиду неблагоприятных условий обтекания цилиндра при движении воды под ним (появление вакуума, биение струи) и в целях экономии металла, а также для повышения напора на гребне плотины появились затворы с щитком, щитком и гребешком, конструкции с козырьком, у которых собственно цилиндр не воспринимает непосредственно давления воды. Позднее круговой цилиндр стали заменять более жестким овалоидальным цилиндром, коробчатыми и трехпоясными балками. Находят применение и вальцовые затворы с клапаном.

а	б	в	г	д	е

Рис. 15.3. Варианты пролетного строения вальцового затвора: а — круглый цилиндр; б — затвор со щитком; в — затвор со щитком и гребешком; г — затвор с козырьком; д — овалоидальный цилиндр; е — затвор с клапаном; 1 — щиток; 2 — гребешок; 3 — клапан;

Нижний щиток и передний козырек представляют собой криволинейную водоудерживающую стенку, состоящую из обшивки и балочной клетки, непосредственно воспринимающих давление воды и передающие его на цилиндр при помощи подкосов (щиток) или вертикальных ферм (передний козырек).

Рис. 15.4. Вальцовой затвор с нижним щитком: 1 — щиток; 2 — граница деревянного уплотнения; 3 — тяга; 4 — металлический лист («щека»), закрывающий нишу; 5 — граница паза (ниши) в быке; 6 — рельс в пазу; 7 — бандаж	Рис. 15.5. Вальцовой затвор с козырьком: 1 — обшивка, непосредственно воспринимающая гидростатическое давление; 2 — обшивка несущей части затвора

Помимо описанных выше затворов встречаются еще вальцовые затворы особого типа:

• опускающиеся (рис. 15.6, а);

• с верхним водосбросным клапаном (рис. 15.6, б);

• с пролетной несущей частью в виде трубы, отличной от круглоцилиндрической и имеющей в поперечном сечении вид чечевицы или вид, показанный на рис. 15.6, в; эти затворы обладают большей жесткостью, а на опорах таким затворам (их опорным диафрагмам) придают круглоцилиндрическую форму, чтобы он мог катиться по прямолинейному рельсу, заделанному в пазу;

• автоматического действия (предложенного В. Г. Гебелем); обшивке переднего козырька этого затвора и зубчатой рейке придают такое очертание, при котором в случае поднятия уровня воды верхнего бьефа выше определенной отметки затвор начинает «всплывать» и выкатываться по рельсам.

а	б	в

Рис. 16.6. Схемы особых типов вальцового затвора:1 — второе уплотнение (при опущенном затворе); 2 — рельс в пазу; 3 — нижний щиток; 4 — первое уплотнение (основное); 5 — клапан; 6 — шток гидравлического домкрата; 7 — обшивка (в пролете); 8 — круглоцилиндрическая часть в пазу