ГЛУБИННЫЙ МЕЖБЬЕФНЫЙ ЗАТВОР
BOREHOLE INTER-POOL GATE

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к глубинным затворам, предназначенным для закрытия напорных водоводов.
Известен затвор для перекрытия входного отверстия глубинного водовода, включающий эластичную оболочку с запорным устройством, выполненную в виде герметизированной сферы заполненной водой, диаметр которой меньше диаметра входного отверстия водовода и больше диаметра водопроводящего тракта водовода (Авторское свидетельство SU №897930, E02B 8/04 от 15.01.1982).
Недостатком этого устройства является высокая материалоемкость оболочки затвора, обусловленная значительной нагрузкой, действующей на затвор при его торможении стенками водовода, и сложность извлечения затвора из водовода для ремонта и повторного использования, связанная с необходимостью проведения сложных подводных работ по разгерметизации и зацеплению оболочки затвора. Другим недостатком является быстрое изнашивание оболочки и ее ненадежность из-за трения в трубе (водоводе); попадание мусора может нарушить прочность оболочки и даже его заклинить, воздействуя на ее стенки.
Известно также устройство для регулирования уровня воды в закрытой дренажной сети, содержащее отрезок трубы, на котором закреплен запорный клапан, состоящий из жесткой конструкции, расположенного на ней рычажного устройства с грузом и поплавкового привода, связанного с жесткой конструкцией, запорный клапан снабжен прорезиненной тканью и жесткой пластиной с направляющими дугами, причем прорезиненная ткань в центральной части прикреплена к упомянутой пластине, а по двум краям - к жесткой конструкции, при этом центральная часть запорного клапана подперта грузом, установленным в рычажном устройстве с возможностью перемещения для уравновешивания и уменьшения усилия поплавкового привода (патент RU №2144969, E02B 11/00 от 27.01.2000).
Недостатком данного устройства является сложность в изготовлении. Кроме того, недостатком устройства является резкое снижение его жесткости при наличии многочисленных шарнирных связей, а также сложность гидравлических расчетов плеч, связанных с затвором.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является затвор для перекрытия входного отверстия глубинного водовода, включающего эластичную оболочку с запорным устройством, выполненную в виде герметизированной сферы, заполненной водой, диаметр которой меньше диаметра входного отверстия водовода и больше диаметра водопроводящего тракта водовода, затвор снабжен поплавком, шлангом и гибкой связью, причем шланг одним концом соединен с полостью оболочки затвора и закреплен на поплавке другим концом, на котором установлено запорное устройство, при этом поплавок соединен с оболочкой гибкой связью, прикрепленной к оболочке в месте соединения шланга с оболочкой (Авторское свидетельство SU №1161638, E02B 8/04 от 15.06.1985).
Недостатком данного затвора является то, что герметичная оболочка в виде сферы имеет ограничение применения только для круглых труб - водоводов. Частое заполнение и освобождение ее полости водой ведет к быстрому износу. Кроме того, недостатком является невысокая надежность и недолговечность самой оболочки в виде сферы. В полости могут отлагаться наносы, при этом возникают большие трения между стенками оболочки и водовода, а значит, это приводит к большим тяговым усилиям и неустойчивости поплавкового привода, а также отсутствует прочность изготовления затвора, выполненного из эластичного материала, и шланга на разрыв.
В качестве поиска использованы известные технические решения, описанные в SU №334330, №447399, №557142, №661066, №643583, №871153, №897933, №1640286, №1645360.
Однако область их применения ограничена, они сложны в изготовлении, и у них невысокая надежность.
Технический результат направлен на повышение надежности и долговечности затвора.
Технический результат достигается тем, что глубинный межбьефный затвор, включающий поплавок, гибкую связь и водопроводящий тракт с аэрационной трубкой, поплавок выполнен в виде двух шестигранных пирамид с рычагом, шарнирно присоединенным к борту водовода с возможностью его вертикального перемещения, и снабжен двумя натяжными устройствами в виде трособлочной системы, и трос каждого натяжного устройства одним своим концом прикреплен к соответствующим вершинам пирамиды, а другим концом прикреплен к станине на берегу водовода, при этом наружная часть поплавка снабжена кольцевой пластиной с возможностью примыкания в закрытом положении к боковым стенкам водовода со стороны верхнего бьефа.
Кроме того, кольцевая пластина со стороны одной из вершин шестигранной пирамиды соединена с трособлочной системой, пропущенной через блок, закрепленный в нижней части на входе в водовод.
Кроме того, кольцевая пластина снабжена дополнительно трособлочной системой, закрепленной на борту водовода сверху со стороны верхнего бьефа, причем, соответственно, другая вершина пирамиды снабжена направляющей пластиной на отметке выше максимального уровня воды перед водоводом.
Отличительным признаком от прототипа является то, что указанный поплавок, выполненный из двух шестигранных пирамид и закрепленной к ним кольцевой поперечной пластины с возможностью примыкания в закрытом положении к боковым стенкам входа в водовод, обеспечивает жесткость конструкции, плавучесть и остойчивость в воде, при этом не требует дополнительного оборудования для заполнения затвора водой и других переходных участков водопроводящей трубы с сороудерживающими, рыбозащитными и другими устройствами.
Такое выполнение устройства позволяет повысить надежность, и поплавок сконструирован таким образом, чтобы его вес был меньше веса объема вытесненной им воды и он мог обеспечить закрытие по форме входа водовода.
На фиг. 1 изображен глубинный межбьефный затвор в открытом положении; на фиг. 2 - то же, в закрытом положении.
Глубинный межбьефный затвор состоит из водовода 1, поплавка 2, выполненного в виде двух шестигранных пирамид, закрепленного посредством рычага 3 к оси вращения 4. Ось вращения 4 закреплена в береговых устоях водовода 1 с возможностью вертикального поворота поплавка 2. Наружная часть поплавка 2 снабжена поперечной кольцевой пластиной 5, связанной с вершинами шестигранной пирамиды. Диаметр кольцевой пластины 5 несколько больше диаметра водовода 1 из стандартных труб, и делают больше настолько, чтобы поплавок 2 мог отклоняться на угол 90° в полости водовода 1. Благодаря чему поплавок 3 своими вершинами, к которым прикреплена кольцевая пластина 5, упирается о торцы входа водовода 1 (со стороны верхнего бьефа), что обеспечивает герметичность (с резиновыми прокладками) закрытия входного отверстия 6 водовода 1. Металлическая кольцевая пластина 5 приваривается к наружным вершинам пирамиды, составляя с поплавком 2 неизменную (единую) конструкцию. Что касается других элементов поплавка 2, а именно к нему прикреплена гибкая связь 7 в виде натяжного троса, перекинутого через блок 8 трособлочной системы, свободный конец которой размещен на берегу водовода 1.
Кольцевая пластина 5 с поплавком 2 содержит дополнительную гибкую связь 9, закрепленную сверху со стороны верхнего бьефа, и направляющую пластину 10, прикрепленную к вершине пирамиды на отметке выше максимального уровня воды перед водоводом 1. Аэрационная труба 11 через выходное отверстие связано непосредственно с полостью водовода 1.
Глубинный межбьефный затвор работает следующим образом.
При натягивании троса 7 непосредственно через блок 8 поплавок 2 с кольцевой пластиной 5 притягивается к дну водовода 1, причем сила, действующая на поплавок от давления воды в сторону водовода 1, увеличивается при закрытии отверстия 6 водовода 1, расход через него уменьшается, и уменьшается скорость потока за поплавком 2. Поплавок 2 плотно закроет отверстие 6 водовода 1.
Таким образом, повышение напора (перепада) увеличивает силу прижатия кольцевой пластины 5, которая закреплена к поплавку 2. Такое выполнение исключает поступление воды в водовод 1, и полость водовода освобождается от воды, что позволяет проводить любые необходимые ремонтные работы. Гибкую связь 7 в виде троса в этом случае можно ослабить.
Принудительное закрытие водовода 1 осуществляется перемещением подвижного поплавка 2 посредством рычага 3, связанного с осью 4 вращения. Вероятность заклинивания поплавка 2 при закрытии полости водовода 1 отсутствует, соответственно повышается эксплуатационная надежность устройства в целом.
По окончании необходимых осмотра, ремонта или замены самого переходного участка водовода, за аэрационной трубой 11 возможна установка затвора любой конструкции (на чертеже не показано для упрощения), затем подается сверху через аэрационную трубу 10 вода до уровня, достигаемого отметки уровня в верхнем бьефе водовода 1, моменты сил с обеих сторон уравновешивают вес поплавка 2.
Одновременно с помощью дополнительной гибкой связи 9 в виде троса обеспечивается подъем поплавка 2 за счет натяжения гибкой связи 9, и она движется по плоскости направляющей 10 плавно без каких-либо больших сопротивлений, т.е. для поднятия поплавка 2 до верхнего положения. Вероятность торможения поплавка 2 отсутствует, причем ручной подъем поплавка 2 с кольцевой пластиной 5 сводится к минимуму, и полностью освобождается сечение водовода 1. При этом поплавок 2 в нижнем положении отклоняется вертикально под углом 90° к дну водовода 1, соответствующему закрытию его отверстия 6. Следовательно, можно изменить момент сил, действующих на поплавок 2 в виде двух шестигранных пирамид, и, следовательно, напор на перемещение поплавка 2 вверх будет более плавным. Вследствие связи элементов на оси 4 поворачивается поплавок 2 с помощью наматывания и разматывания троса на берегу выше водовода 1 в пределах береговых устоев.
Применение предлагаемой конструкции позволяет отказаться от дополнительного упрочнения поплавка на режим перекрытия водовода и его освобождения с целью устранения больших тяговых усилий, уменьшить сопротивления о стенки водовода. Позволяет повысить надежность глубинного межбьефного затвора и увеличить срок его службы, не требует реконструкции переходных участков водовода для любой его конфигурации (круглой, прямоугольной и др.).