Уплотнения затворов

Для перекрытия зазоров между подвижной частью затвора и опорами устанавливают вертикальные (боковые) и горизонтальные уплотнения. В зависимости от места расположения и назначения горизонтальных уплотнений различают донные (нижние) уплотнения, верхние — в глубинных затворах и промежуточные — в затворах с клапаном, в сдвоенных и секционных. Уплотнения окончательно устанавливают на подвижной части затвора во время монтажа, чтобы обеспечить тщательную подгонку их к соответствующим закладным частям. Особого внимания требуют места сопряжения вертикальных и горизонтальных уплотнений.
Работа донных уплотнений обычно обеспечивается силой тяжести (весом) щита; в редких случаях добавляется балласт или давление воды. Боковые и верхние уплотнения, как правило, прижимает к закладным частям давление воды верхнего бьефа. Значительно реже применяют уплотнения, которые к закладным частям прижимаются внешними силами (механический привод). Последний применяют главным образом для уплотнений затворов, начинающих работать при выровненных бьефах.
В строительстве последних лет для уплотнений наиболее часто применяют износоустойчивую и морозоустойчивую литую резину марки 10544—1: полосовую, брусковую и фасонную. Резиновые уплотнения обеспечивают наибольшую плотность и соответственно наименьшую фильтрацию воды.
Вид фигурных профилей резины для уплотнений, изготовляемых отечественными заводами, и размеры их показаны на рисунках VII—45. Вес 1 пог. м резинового уплотнения Р-образного профиля 6,6 кг и уголкового — 1,9 кг.
Р-образный профиль пользуется в современном строительстве наибольшим распространением. Его применяют для боковых и верхних уплотнений. К недостаткам Р-образного профиля относится его большая жесткость и относительно малая ширина. Уголковый профиль применяют преимущественно для боковых уплотнений в сегментных затворах. Его можно использовать и в плоских затворах в случаях расположения вертикальных уплотнений в пролете, а не в пазах. Значительная ширина этого профиля, относительно малая жесткость и легкая деформируемость его обеспечивают надежность работы уплотнения и при больших горизонтальных перемещениях затворов.

Донные уплотнения обычно осуществляют из полосовой резины, зажатой с трех сторон в обойме, образованной обшивкой, обвязкой и специальным уголком (рис. VII—46). Полоса резины в этом случае служит опорной частью щита в закрытом состоянии затвора. Получаемая узкая нижняя полоса щита резко уменьшает явления «выпора», «подсоса» и устраняет возможность образования вакуума под самим уплотнением. Для надежного действия донного уплотнения удельное давление на уплотняющую поверхность должно быть не менее 0,12 H кг/см2 (где H - напор над порогом в м) и во всяком случае не менее 5 кг/см2. При этом вертикальная деформация полосы резины составляет 2—3 мм. При толстых полосах резины для получения большего удельного давления на основание такой полосы одну нижнюю кромку ее срезают наискось.

Детали боковых уплотнений из продольной резины даны на рисунке VII—47. Уплотнения из Р-образной профильной резины следует располагать так, чтобы плотное прилегание их к закладным частям обеспечивалось изгибом резины под давлением воды, а не предварительным обжатием ее. В последнем случае наблюдается повышенная фильтрация вследствие нарушения плотного прилегания резины к закладным частям при отходе щита от стенки паза.
На рисунке VII—48 показаны детали сопряжения вертикального уплотнения с нижним горизонтальным с помощью резиновой прокладки (обшивка в этом месте вырезана).
Вертикальные уплотнения погруженных затворов располагают в одной плоскости с верхним горизонтальным уплотнением для получения контура уплотнений в виде плоской непрерывной П-образной рамки. Переход Р-образного профиля резины с горизонтального в вертикальное положение осуществляют плавным закруглением. В углах плоской части профиля делают треугольный вырез. Места срезов следует доводить до плотного соприкосновения (желательна их склейка). Соединять горизонтальное и вертикальное резиновые уплотнения под прямым углом с обрезкой резины «в ус» не следует. Такой стык требует исключительно точной резки резины и представляет значительные трудности. Кроме того, даже при тщательной пригонке в стыках наблюдается фильтрация. Стыки резинового уплотнения нужно располагать на прямых участках. Изгибать резиновый профиль под прямым углом не следует — в таких местах образуются или складки (у внутренней стороны угла), препятствующие плотному прилеганию, или трещины и разрывы резины (у внешней стороны угла).
Детали горизонтальных верхних уплотнений из Р-образной резины в погруженном затворе показаны на рисунке VII—49.

В случае расположения верхнего уплотнения по рисунку VII—49, а (перед забральной стенкой) это уплотнение при прогибе конструкции затвора от гидростатической нагрузки будет прижиматься к армировке забрала и дополнительно уплотняться. Наоборот, при расположении верхнего уплотнения за забральной стенкой (рис. VII—49,б, в) при прогибе конструкции затвора уплотнение будет отходить от армировки забрала. При больших пролетах затворов и больших нагрузках это обстоятельство необходимо учитывать. В таких случаях верхнему уплотнению нужно обеспечивать большую подвижность. Уплотнения по рисунку VII—49,6 следует применять при ожидаемых горизонтальных прогибах затвора не более 10 мм.
Изготовление и монтаж щитов и закладных частей при больших размерах требуют больших допусков, а следовательно, и больших зазоров между ними. Особенно велики зазоры между боковыми направляющими и их закладными частями (10—25 мм). Полное перемещение щита вдоль пролета может достигать 20—50 мм. Перемещения в опорных частях щита происходят вследствие изгиба ригелей от нагрузки водой. Чтобы такие перемещения не вызывали нарушения работы боковых уплотнений, последние следует располагать в пазах или делать широкими и легко деформируемыми (угловой профиль). В первом случае уплотнения должны примыкать к плоскостям пазов, параллельных обшивке, то есть параллельных направлению возможного бокового перемещения.
В случаях обогрева закладных частей размещение боковых уплотнений в пазу обеспечивает более компактное расположение обогреваемых деталей. Кроме того, расположение бокового уплотнения в пазу позволяет удобно разместить боковые колеса на кронштейнах и использовать для них армировку углов в качестве закладных направляющих частей.

Резиновые уплотнения должны прилегать к стальным закладным частям. Поверхности трения последних должны быть защищены от коррозии методом металлизации (слоем цинка, нержавеющей стали и др.) или навариванием полосы из нержавеющей стали. Рабочую поверхность этой полосы следует полировать.
Оцинкованные поверхности для гладкости покрывают лаком. Оцинковку применяют преимущественно для высоких армировок забрал.
Резину крепят к щиту болтами и другими метизами с антикоррозийными покрытиями для возможной разборки их при смене уплотнения. Для устранения развинчивания гаек под них подкладывают планки с отогнутыми кромками или пружинящие шайбы.
Под все съемные металлические полосы или фасонный прокат подкладывают резиновые прокладки или парусину на сурике. Под головки болтов подкладывают прядь, пропитанную суриком.
Резиновые полосовые прокладки (рис. VII—47 и др.) регулируют положение основной резины в направлении, нормальном к обшивке.
Чтобы пригнать резиновое уплотнение к донным закладным частям при больших неровностях последних, отверстия для болтов в резине делают на 5—10 мм более диаметра болтов.
Донное уплотнение часто делают из деревянного бруса, неподвижно закрепленного в нижней обвязке затвора (рис. VII—46,б). Деревянные донные уплотнения не разрешается применять в затворах, перемещаемых под напором, если высота последнего превышает 15 м над порогом.

Верхняя часть бруса плотно входит в швеллер обвязки. Между ними помещают прокладку из антисептированного войлока или брезента. Брус крепят вертикальными болтами. Головки последних устанавливают в специальных гнездах, сделанных в брусе, чтобы не препятствовать плотному его прилеганию к закладным частям. Глубину гнезд назначают с запасом на полное обжатие бруса под нагрузкой и износ его в процессе эксплуатации. Нижней части придают удобообтекаемую форму. Скос с напорной стороны делают крутым, а с противоположной — более пологим. Для уменьшения возможности образования вакуума и присоса щита, а также для уменьшения выпирающей затвор силы давления воды ширину нижней горизонтальной площадки делают наименьшей, но допустимой по условиям прочности. Для. изготовления уплотнений применяют дубовую и сосновую древесину первого сорта, полусухую, если уплотнения находятся под водой, и сухую для ремонтных и аварийных затворов, находящихся вне воды.
Места, в которых происходит соединение деревянных горизонтальных уплотнений с вертикальными, представляют наибольшие трудности как в отношении конструирования, так и в отношении осуществления. Добиться устранения фильтрации в этих местах очень трудно. В рабочих проектах местам соединения вертикальных и горизонтальных уплотнений следует уделять особое внимание. На рисунке VII—50 показан узел соединения вертикального резинового уплотнения с горизонтальным деревянным уплотнением. Там же показано расположение бокового колеса на консольной оси и обратного колеса на подвижной оси.
В скользящих затворах на полозьях, идущих непрерывно по всей высоте, вертикальными уплотнениями служат опорные брусья. Для повышения водонепроницаемости брусья снабжают резиновыми фартуками, шлангами и т. п.