Гидротехнический затвор Советский патент 1993 года по МПК E02B7/50 

Ё

Изобретение относится к гидротехнике, а бфлее конкретно к конструкции гидротехнического затвора водопропускных отверстий водоподпорных плотин. Целью изобретения является повышение надежности и упрощение конструкции. Затвор имеет корпус, выполненный в виде понтона, присоединенный к напорной стенке водо про водящего сооружения посредством шарнирных балок, к понтону может быть прикреплен щит-закрытие. Предлагаемый затвор может быть установлен в качестве автоматического закрытия водопропускных отверстий водоподпорных плотин (различного назначения), а также предлагаемая конструкция может использоваться в водопроводных, канализационных системах. других гидротехнических системах и устройствах. 3 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к гидротехнике, а тфчнее к конструкции затворов глубинных и поверхностных водопропускных отвер- стЦй водоподпорных сооружений (плотин, дамб).

С целью упрощения конструкции и по- вышения надежности действия в качестве автоматического затвора водопропускных отверстий при уровнях воды в верхнем бьефе, соответствующих или превышающих предельный, предлагаемая конструкция затвора выполнена в виде понтона, плавающего на поверхности воды, имеющего минимальный надводный борт и прикрепленного к стенке водопропускного устрой- стЬа посредством шарнирных балок. Плоская грань понтона, обращенная к водопропускному устройству, выполняет роль элемента, перекрывающего водопроток.

Шарнирные балки прикрепляются по одной на каждой из боковых граней понтона. Противоположными концами шарнирные балки присоединены к стенке водопропускного устройства. Шарнирные крепления балок к понтону и стенке водопропускного сооружения выполнены с возможностью вращения относительно горизонтальных осей. Положение шарнирных креплений на понтоне соответствует уровню центра подводного обьема понтона (центра величины - по терминологии Теории корабля), который должен быть выше центра тяжести понтона-затвора. С этой целью в нижней части понтона размещается постоянный балласт. Начальное положение шарнирных балок между точками крепления к понтону и стенке водопропускного сооружения соответствует их наклону вниз или на00

о

01

09

Сл|

верх по отношению к вертикальной оси понтона.

Длина и положение шарнирных балок обеспечивают положение понтона на поверхности воды при основном (начальном) ее уровне с зазором относительно стенки водопропускного сооружения. При изменении уровня воды плавающий на ее поверхности понтон совершает движение по траектории - дуге окружности в направлении к стенке водопропускного сооружения. Предельный уровень воды в верхнем бьефе соответствует положению понтона, прижатому своей плоской затворной гранью к уплотнению водопропускного отверстия. Герметичность закрытия достигается благодаря обжатию уплотнения силой, возникающей из-за перепада гидростатического давления между верхним и нижним бьефами. . .

Уровень воды в верхнем бьефе может подниматься выше предельного (до критического уровня, определяемого высотой во- доподпорной плотины). При этом понтон-закрытие (с шарнирным балками, имеющими начальный наклон вниз) оказывается полностью погруженным в воду. Положительная сила плавучести понтона в этом случае уравновешивается силами, возникающими в креплениях шарнирных балок в результате их швартовного эффекта.

Плавающий затвор, работающий в условиях понижения начального уровня воды в верхнем бьефе (начальный наклон шарнирных балок относительно понтона - вниз), после перекрытия водопропускного отверстия может частично выйти из воды. В этом случае усилия в шарнирных балках уравновешивают массу части понтона, вышедшей из поды.

При понижении (или повышении) .воды в верхнем бьефе после предельного уровня понтон отходит от уплотнительного устройства и вновь открывает водопроток. В процессе движения понтона к плотине и от нее шарнирные балки совершают возвратно- вращательные движения относительно своих шарнирных креплений на стенке водопропускного сооружения.

Указанная выше цель достигается также благодаря использованию специального щита в качестве затвора. Щит прикрепляется к.плавающему понтону, с которым совершает движение при изменении уровня воды. При предельном уровне щит перекрывает водопроток. С помощью такого щита расширяются функциональные возможности предлагаемого гидротехнического затвора. Не связывая размеры самого понтона с размером и положением водопропускного отверстия, щит-затвор, прикреп- . ленный снизу или сверху к понтону, позволяет перекрывать придонные глубинные и сливные -поверхностные водопропускные

отверстия.

Совокупность признаков изобретения обеспечивает достижение цели изобретения. В самом деле, конструкция плавучего гидротехнического затвора, выполненного в

виде понтона или понтона с прикрепленным щитом-закрытием и присоединенного к вертикальной стенке водопропускного.сооружения с помощью шарнирных балок таким образом, что при изменениях уровня воды

5 понтон сохраняет вертикальность положения, перемещается к водопропускному отверстию и при предельных уровнях воды перекрывает его.

Действие затвора осуществляется авто0 матически, вызывается только изменением уровня воды в верхнем, бьефе водоподпор- ного сооружения.

Таким образом, изобретение соответствует критерию положительного эффекта.

5На фиг.1 показан плавучий гидротехнический затвор (боковая проекция), действующий при подъеме начального уровня воды; на фиг.2 показан гидротехнический затвор (поверхностный), действующий при пониже0 нии начального уровня воды; на фиг.З и 4 показаны гидротехнические затворы с щитом-закрытием, установленным на днище понтона, и действующие при повышении и понижении уровней воды соответственно;

5 на фиг.5 показан гидротехнический затвор с щитом-закрытием, установленным на палу- . бе (крыше) понтона, закрывающий поверхностное (сливное) водопропускное отверстие при подъеме воды. На фигурах

0 приняты следующие обозначения: 1 - плавающий понтон; 2 - шарнирная балка; 3 - понтонное шарнирное крепление балки; 4 - шарнирное крепление балки на стенке водопропускного сооружения; 5 - водопропу5 скное отверстие; 6 - стенка водопропускного сооружения; 7 - начальный уровень воды; 8, 9. 10 - переменные уровни воды; 11 - щит-закрытие. Сплошной линией показано начальное положение за0 твора, водопропускное отверстие открыто. Пунктирными линиями показано рабочее положение затвора, водопропускное отвер-. стие закрыто.

Динамика рабочего действия плавучего

5 гидротехнического затвора предлагаемой конструкции, начинается с изменения начального уровня воды в верхнем бьефе. Для затвора на фиг.1, например, при подъеме начального уровня воды 7 на понтон действуют (дополнительная) архимедова сила и

реакции шарнирных балок 2, Так как креп- лекие шарнирных балок, шарнирные опоры 3, соответствуют уровню центра подводного Объема (центра величины) и расположены выше центра тяжести затвора (при необходимости на днище понтона принимается балласт), понтон под действием названных сил без крена начинает перемещаться по траектории, представляющей собой дугу ок- руэфности радиусом, равным длине шарнирной балки 2. При предельном уровне воды 8 понтон занимает рабочее положение (пунктирные линии)и своей запорной гранью прижимается к уплотняющему устройству, перекрывая водопропускное отверстие. Дальнейшее повышение уровня воды будет создавать избыточное давление на понтон, способствующее герметизации закрытия. По причине минимального надводного борта :и следовательно минимального запаса плдвучести понтон может быть в положении полностью погруженного в воду при повы- ее уровня до критического уровня 10. В э;том случае архимедова сила, равная запасу плавучести, будет полностью уравновешена силами растяжения шарнирных балок и реакции уплотняющего устройства, npii понижении воды в верхнем бьефе: 10, 9,8,7 динамика действия гидротехнического затвора будет обратной по отношению к описанной выше.

Динамика работы затворов, перекрывающих водопропускные отверстия при понижении уровня воды в верхнем бьефе, а тайже с использованием щита-закрытия (см. фиг.2-5), аналогична представленной выше.

Технические преимущества предлагаемой конструкции плавающего гидротехни- черкого затвора по сравнению с существующими конструкциями и затвором-прототипом определяются приобретаемыми новыми его качествами. Это более простая и надежная конструкция, автоматически перекрывающая водопропускные отверстия при достижении допускаемого

уровня воды в верхнем бьефе водоподпор- ного сооружения. Конструкция предлагаемого затвора универсальна. Затвор может использоваться для закрытия глубинных и поверхностных водопропускных отверстий,

при повышений или понижении уровней воды в верхнем бьефе. Использование щита- закрытия расширяет диапазон применения затвора в условиях значительных возможных колебаний уровней воды, положений

водопропускных.отверстий, их формы и размеров.

Формула изобретения

прикрепленным к корпусу со стороны входного оголовка водовода.