Глава 10
Затворы глубинных отверстий
§ 10—1. ДРОССЕЛЬНЫЕ ЗАТВОРЫ
Дисковым, или дроссельный, затвор представляет собой диск чечевичной формы, помещенный в стальной кожух (корпус) и могущий вращаться вокруг горизонтальной или вертикальной оси. Кожух затвора втапливается в напорную железобетонную трубу плотины того же диаметра, что у входной или выходной части кожуха; в средней части кожуху придают несколько больший диаметр по сравнению с трубой. В средней (расширенной) части кожуха устраивают два полукольца-заплечика, одни с верховой стороны, другой с низовой: на заплечики ставят бронзовые полукольца; поверхности заплечиков и полуколец тщательно шлифуют. Такие же бронзовые полукольца ставят па соответствующих сторонах диска.
Рис. 10—1. Положения дроссельного затвора:
1 — зона избыточного давления; 2 — вихревая зона.
В закрытом положении затвора (рис. 10—1, а) вследствие устройства заплечиков площадь нижней части диска, на которую давит вода, немного больше площади верхней части, и поэтому полукольца диска должны были бы прижиматься к полукольцам кожуха, чем и осуществилось бы уплотнение затвора. Однако разность давлений па нижнюю и верхнюю части (крылья) диска невелика и вызываемый давлениями момент вращения по в состоянии преодолеть момента вредных сопротивлений вращения; поэтому для уплотнения приходится «дожимать» диск двигателем (гидравлическим, электрическим), соединенным с осью вращения затвора.
Разница в давлениях на крылья затвора возрастает при частичном открытии затвора (рис. 10—1, б), когда давление на верховую сторону диска (считая но течению воды) будет заметно превосходить давление на низовую сторону диска, хотя площади этих сторон равны друг другу. Большее давление потока на верховую часть диска и меньшее на низовую является результатом появления избыточного (динамического) сверх статического давления спереди в вакуума сзади затвора в вихревой зоне. Создаваемый разницей этих давлений крутящий момент будет наибольшим при открытии затвора на 50—60 градусов (0,87—1,05 рад.) Если затвор растормозить, то потоком воды он будет стремиться закрыться.
В закрытом положении затвор располагают под углом около 80 градусов к продольной оси трубы (рис. 10—1, а), тогда в полностью открытом положении диск будет размещаться по продольной оси трубы (рис. 10—1. в). Если же в закрытом положении затвор будет расположен под углом 90 (1,57 рад.) к продольной оси, то тогда в полностью открытом положении он составит с продольной осью трубы угол около 10 градусов (0,17 рад.), что объясняется условиями примыкания уплотнительных полуколец к оси вращения диска.
На рисунке 10—2 показан дроссельный затвор судоходного шлюза он состоит из стального литого диска-чечевицы диаметром 2540 мм, укрепленного на валу 1 в стальном корпусе 2, имеющем для монтажа затвора съемную верхнюю часть 8. Диск сделан разъемным и состоит из трех частей: средней — 8, укрепленной на валу двумя шпонками и болтом диаметром 2, и двух боковых — 4, присоединенных к средней части двумя рядами болтов. Углубления для соединительных болтов в боковых поверхностях затвора перекрыты накладками 5 из листовой стали.
Вал 1 с диском подвешен на упорном шарикоподшипнике 6. Давление воды на затвор воспринимается нижним подшипником 7 с баббитовой втулкой и вверху — баббитовой втулкой в съемной части корпуса 8. Уплотнение на валу осуществляется сальником 9, на диске и в корпусе — бронзовыми полукольцами 10 и 11. На верхний конец вала, имеющий небольшую конусность, насажен зубчатый сектор приводного механизма затвора. К недостаткам дроссельных затворов относятся: 1) неплотность примыкания бронзовых полуколец уплотнения, вследствие чего происходят заметные утечки; замена бронзовых уплотнений резиновыми уменьшает утечки; 2) вибрация и вакуум за частично открытым затвором, приводящие к кавитации диска и облицовки трубы, поэтому дроссельные затворы мало пригодны для регулирования расходов воды. Положительные качества дроссельных затворов: ничтожное поворотное усилие, легкость и быстрота маневрирования, значительная экономия в металле (но требуется устройства башен или эстакад с тяжелыми грузоподъемными механизмами); простота и компактность конструкций делают их весьма пригодными в качестве аварийных затворов, когда они работают только в двух положениях: полностью открывают отверстие или полностью закрывают его.
Область применения дроссельных затворов не ограничена величиной напоров; постановка их осуществляется преимущественно по схеме рисунка 10—1, а для больших напоров и по схеме рисунка 10—2 (для напоров, не больших 20—25 м). Потери напора в полностью открытом затворе составляют около
1. В. В. Садовенко. Опыт эксплуатации дроссельных затворок шлюза. «Гидротехническое строительство» № 9, 1956.
Рис. 10—4. Игольчатый затвор в открытом положении.
