RU2363805C1

RU2363805C1 - Plain surface gate for spillway aggregate

Info

Publication number: RU2363805C1
Application number: RU2008102503/03A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Константинович Маришкин (RU); Анатолий Константинович Маришкин
Original assignee: Анатолий Константинович Маришкин
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2009-08-10

Abstract

FIELD: water supply engineering.

SUBSTANCE: invention concerns production of water supply aggregates with adjustable discharge outlets. Plain surface gate for spillway aggregate includes vertical crib and flat screen out of plating formed by metal sheet and rectangular shield frame. A couple of horizontal stiffening ribs of plating is made in the form of peripheral edges bent back. Racks of vertical frame corners directly adjoining gate plating are oriented towards slots in crib and positioned in the slots in cluster with vertical plating edges and P-shaped rubber gasket. Supporting bracket includes vertical edge of plating and vertical edge of frame corner rack with common welded end seam.

EFFECT: enhanced rigidity of gate screen, reduced amount of welding operations and expenditure of costly alloy steel.

3 dwg

Description

Изобретение относится к производству гидротехнических сооружений, в которых необходимо иметь регулируемый водовыпуск. Изобретение может найти широкое и эффективное применение для возведения регулируемых водоемов, например при строительстве водных объектов гидромелиоративных сооружений и очистных канализационных станций.The invention relates to the production of hydraulic structures in which it is necessary to have an adjustable water outlet. The invention can find wide and effective application for the construction of regulated reservoirs, for example, in the construction of water bodies of irrigation and drainage facilities and sewage treatment plants.

Известен плоский затвор, включающий закладную раму, обшивку, несущую обшивку балочную клетку, уплотнения и ходовые устройства. Обшивка непосредственно опирается на ригели балочной клетки. Сами ригели опираются на крайние диафрагмы: опорно-концевые стойки, которые передают давление на направляющие рельсы через ходовые устройства. Затраты металла на обшивку весьма велики - около 30% от массы затвора, в то же время масса стрингеров не превышает 8%. Так как толщина обшивки везде одинаковая, то шаг стрингеров определяется условием прочности обшивки. Толщина обшивки в поверхностных затворах принимается не менее 6 мм, а при ширине водопропускного отверстия 10 м и более - не менее 10 мм.Known flat shutter, including the embedded frame, the casing, carrying the casing beam cage, seals and running gear. The casing directly relies on the crossbars of the beam cell. The crossbars themselves are based on extreme diaphragms: support-end posts that transmit pressure to the guide rails through the running gear. The cost of metal for casing is very high - about 30% of the mass of the shutter, while the mass of stringers does not exceed 8%. Since the thickness of the skin is the same everywhere, the step of the stringers is determined by the condition of the strength of the skin. The thickness of the casing in the surface gates is taken at least 6 mm, and with a culvert 10 mm or more, at least 10 mm.

Такие плоские затворы снабжаются мощными приводными механизмами для преодоления собственного веса и сил трения в ходовых частях подъемного механизма. Они широко применяются для гидротехнических сооружений повышенной ответственности: гидроэлектростанции, плотины, судоходные шлюзы и каналы, доки; благодаря простоте конструкции, удобству их обслуживания и ремонта. Стоимость изготовления плоских затворов на (10…15)% меньше стоимости изготовления сегментных затворов, а монтаж дешевле на 30%. [1, с.78]. Существенным недостатком таких затворов является то, что плоский тонкий лист обшивки не в состоянии самостоятельно воспринимать сколько-нибудь значительный напор, поэтому он укрепляется системой горизонтальных и вертикальных конструктивных элементов в виде ригелей, стрингеров, диафрагм, опорно-концевых стоек, обрешетин [2, с.10]. Обрешетины делают непрерывными вдоль всего пролета затвора. Они увеличивают устойчивость сжатой обшивки и повышают ее роль и роль самих обрешетин в работе затвора в целом. Для пропуска обрешетин через диафрагмы в последних вырезают окна.Such flat shutters are equipped with powerful actuators to overcome their own weight and friction in the chassis of the lifting mechanism. They are widely used for hydraulic structures of increased responsibility: hydroelectric power stations, dams, shipping locks and canals, docks; due to the simplicity of design, ease of maintenance and repair. The cost of manufacturing flat valves is (10 ... 15)% less than the cost of manufacturing segment valves, and installation is cheaper by 30%. [1, p. 78]. A significant drawback of such closures is that a flat thin sheathing sheet is not able to perceive any significant pressure independently, therefore it is strengthened by a system of horizontal and vertical structural elements in the form of crossbars, stringers, diaphragms, supporting-end racks, and battens [2, p .10]. The laths are made continuous along the entire span of the shutter. They increase the stability of the compressed skin and increase its role and the role of the battens themselves in the shutter as a whole. To pass the battens through the diaphragms, windows are cut out in the latter.

Наиболее простым плоским затвором является безригельный. Он состоит из закладной рамы и щита, включающего обшивку и ее обвязку в виде двух стоек и одного или двух простейших элементов, например из уголков. Затвор снабжается боковыми вертикальными уплотнениями из резины Р-образного профиля и донным уплотнением из полосовой резины [3, с.144]. Р-образные уплотнения характеризуются наибольшим распространением в современном строительстве гидросооружений. Такие профили применяют для горизонтальных и вертикальных уплотнений. Определенным недостатком Р-образного профиля является его повышенная жесткость и относительная малая ширина уплотняющей поверхности.The simplest flat shutter is beamless. It consists of a embedded frame and a shield, including the casing and its binding in the form of two racks and one or two simple elements, for example from corners. The shutter is supplied with lateral vertical seals made of rubber of a P-shaped profile and a bottom seal made of strip rubber [3, p.144]. P-shaped seals are characterized by the greatest distribution in the modern construction of hydraulic structures. Such profiles are used for horizontal and vertical seals. A certain disadvantage of the P-shaped profile is its increased stiffness and the relatively small width of the sealing surface.

Безригельные затворы широко и эффективно применяются на мелких мелиоративных каналах [3, с.52]. Недостатком известного затвора является то, что щитовая рама изготавливается из швеллеров и входит в пазы закладной рамы [3, с.145, фиг.113], что увеличивает ширину паза закладной рамы на высоту швеллера. Такая конструкция отличается наибольшей удельной металлоемкостью.Bezelless shutters are widely and effectively used on small reclamation channels [3, p. 52]. A disadvantage of the known shutter is that the shield frame is made of channels and is included in the slots of the embedded frame [3, p.145, Fig.113], which increases the width of the groove of the embedded frame by the height of the channel. This design is characterized by the highest specific metal consumption.

Известен более компактный плоский щитовой затвор с минимальной шириной паза в закладной раме, который включает обшивку, несущую обшивку щитовую раму, плоские уплотнения и ходовые устройства. Обшивка затвора опирается непосредственно на уголки щитовой рамы. Такие плоские затворы комплектуются простейшими приводными механизмами, включая ручные. Они широко и эффективно применяются для регулирования потоков жидкости в открытых прямоугольных каналах очистных сооружений, например канализационных станций [4, с.154]. Такие затворы могут также использоваться в качестве запорного органа несмотря на то, что их конструкция не обеспечивает высокой герметичности. Эти затворы пропускают жидкость в течение короткого времени после их закрытия. По мере засорения всех неплотностей загрязнениями затворы становятся абсолютно герметичными. Существенным недостатком такого затвора является то, что полки уголков, примыкающие к обшивке, направлены во внутреннюю полость щитовой рамы, то есть в сторону от паза закладной рамы [4, с.155, рис.II.56, А-А]. При таком расположении полок рамных уголков не представляется возможным разместить их в пазах закладной рамы, что исключает увеличение толщины обшивки в наиболее нагруженном сечении ее консоли за счет вертикальных полок уголков щитовой рамы. Поэтому требуемая прочность обшивки затвора обеспечивается увеличением ее толщины и постановкой дополнительных ребер жесткости, что приводит к дополнительному расходу легированной стали.A more compact flat panel shield shutter is known with a minimum groove width in the embedded frame, which includes a casing supporting the panel frame casing, flat seals and running gears. The shutter sheathing rests directly on the corners of the shield frame. Such flat shutters are equipped with the simplest actuating mechanisms, including manual ones. They are widely and effectively used to control fluid flows in open rectangular channels of treatment facilities, for example, sewer stations [4, p. 154]. Such closures can also be used as a locking element despite the fact that their design does not provide high tightness. These gates allow fluid to pass through for a short time after closing. As all leaks become clogged with contaminants, the gates become completely airtight. A significant drawback of such a shutter is that the corner shelves adjacent to the casing are directed into the internal cavity of the shield frame, that is, away from the groove of the embedded frame [4, p.155, Fig. II.56, A-A]. With this arrangement of the shelves of the frame corners, it is not possible to place them in the grooves of the embedded frame, which eliminates the increase in the thickness of the skin in the most loaded section of its console due to the vertical shelves of the corners of the shield frame. Therefore, the required strength of the shutter sheathing is provided by increasing its thickness and setting additional stiffeners, which leads to additional consumption of alloy steel.

За прототип принимается плоский щитовой затвор, включающий закладную раму, обшивку в форме стального листа, несущую обшивку щитовую раму из уголков, уплотнения из резины и ходовые устройства [4, с.36, рис.1.19]. Обшивка опирается непосредственно на продольные торцы полок уголков щитовой рамы. Полки вертикальных уголков, параллельные обшивке, направлены навстречу друг другу, то есть в противоположную сторону от пазов закладной рамы. Так как толщина стального листа обшивки везде одинаковая, то расположение упрочняющих уголков щитовой рамы определяется условием прочности обшивки. Такие плоские затворы снабжаются простейшими приводными механизмами. Они широко и эффективно применяются для отключения секций и камер водозаборных сооружений и изготавливаются двух типов: временные и постоянные [4, с.34]. Временные затворы устанавливаются на период ремонта водозабора или на случай аварии на гидросооружении. Постоянные затворы предназначены для нормальной работы водозабора при его эксплуатации. У таких затворов вся ширина его щита, включая ширину щитовой рамы, обшивки и Р-образного уплотнения, размещается непосредственно в ходовом пазу закладной рамы. При таком размещении щита в пазу закладной рамы возрастает ширина паза рамы, что ведет к дополнительному расходу легированной стали. Затвор по прототипу имеет следующие недостатки.The prototype is a flat shield shutter, including a mortgage frame, a sheath in the form of a steel sheet, a sheathing shield frame made of corners, rubber seals and running gears [4, p. 36, Fig. 1.19]. The casing is based directly on the longitudinal ends of the shelves of the corners of the shield frame. Shelves of vertical corners parallel to the casing are directed towards each other, that is, in the opposite direction from the grooves of the embedded frame. Since the thickness of the steel sheet of the sheathing is the same everywhere, the location of the reinforcing corners of the shield frame is determined by the condition of the strength of the sheathing. Such flat gates are equipped with the simplest actuating mechanisms. They are widely and effectively used to disable sections and chambers of water intake structures and are made of two types: temporary and permanent [4, p. 34]. Temporary gates are installed for the period of repair of the water intake or in the event of an accident at the hydraulic structure. Permanent gates are designed for normal operation of the water intake during its operation. For such gates, the entire width of its shield, including the width of the shield frame, sheathing and the P-shaped seal, is located directly in the running groove of the embedded frame. With this placement of the shield in the groove of the embedded frame, the width of the groove of the frame increases, which leads to an additional consumption of alloy steel. The prototype shutter has the following disadvantages.

1. Требуемая жесткость обшивки достигается увеличением толщины ее металлического листа до 8 мм и приваркой ребер жесткости в форме уголков горизонтальных в количестве 7 шт. и пары вертикальных. Затвор по прототипу предназначен для относительно небольших водозаборных окон [4, с.35], для которого допускается применение металлических листов и профилей толщиной 4 мм [5, с.29].1. The required stiffness of the casing is achieved by increasing the thickness of its metal sheet to 8 mm and by welding stiffeners in the form of horizontal corners in the amount of 7 pcs. and pairs of verticals. The prototype shutter is designed for relatively small water intake windows [4, p. 35], for which the use of metal sheets and profiles with a thickness of 4 mm is allowed [5, p. 29].

2. Сборка обшивки обеспечивается повышенным объемом сварочных работ из-за приварки как периферийных, так и центральных ребер жесткости, что усложняет технологию ее изготовления и требует дополнительных материалов, например сварочных. При таком объеме сварочных работ повышается общая деформация щита затвора, что приводит к дополнительной разгерметизации уплотнительных устройств.2. The assembly of the casing is ensured by an increased amount of welding work due to welding of both peripheral and central stiffeners, which complicates the technology of its manufacture and requires additional materials, for example, welding. With this amount of welding work, the overall deformation of the shutter shield increases, which leads to additional depressurization of the sealing devices.

Технический результат предполагаемого изобретения заключается в достижении максимальной жесткости щита затвора за счет придания ему более эффективного профиля, снижении объема сварочных работ путем использования ребер жесткости в виде отогнутых кромок обшивки, взамен приваренных, и минимального расхода дорогостоящей легированной стали.The technical result of the proposed invention is to achieve maximum rigidity of the shutter shield by giving it a more efficient profile, reduce the amount of welding work by using stiffeners in the form of bent edges of the skin, instead of welded, and the minimum consumption of expensive alloy steel.

Для достижения указанного технического результата в плоском затворе для водосбросного сооружения, содержащем вертикальную П-образную закладную раму, плоский щит из обшивки в виде металлического листа и щитовой прямоугольной рамы, пара горизонтальных ребер жесткости обшивки выполнена в форме ее отогнутых периферийных кромок; полки рамных вертикальных уголков, непосредственно прилегающие к обшивке затвора, направлены к пазам закладной рамы и размещены в этих пазах пакетом совместно с вертикальными кромками обшивки и Р-образным уплотнением из резины; каждая боковая опорная консоль щита выполнена в виде пакета из вертикальной кромки обшивки и прилегающей к ней вертикальной полки уголка рамы, соединенных вместе торцевым вертикальным сварным швом.To achieve the specified technical result in a flat shutter for a spillway structure containing a vertical U-shaped embedded frame, a flat shield made of sheathing in the form of a metal sheet and a shield rectangular frame, a pair of horizontal stiffening ribs of the sheathing is made in the form of its curved peripheral edges; the shelves of the vertical frame corners immediately adjacent to the shutter sheathing are directed to the grooves of the embedded frame and are placed in these grooves with the package together with the vertical edges of the sheathing and the P-shaped rubber seal; each lateral support console of the shield is made in the form of a package of a vertical edge of the casing and the adjacent vertical flange of the corner of the frame, connected together by an end vertical weld.

Указанные отличия обеспечивают положительный эффект в следующей форме: во-первых, использование отогнутой кромки обшивки взамен приварного ребра уменьшает объем сварочных работ и величину сварочных деформаций; во-вторых, совместное расположение вертикальных кромок обшивки и полок уголков щитовой рамы в пазах закладной рамы увеличивает толщину консоли в ее наиболее опасном сечении, что позволяет уменьшить толщину листовых и профильных деталей затвора.These differences provide a positive effect in the following form: firstly, the use of a bent edge of the casing instead of the welded rib reduces the amount of welding work and the amount of welding deformation; secondly, the joint arrangement of the vertical edges of the casing and the shelves of the corners of the shield frame in the grooves of the embedded frame increases the thickness of the console in its most dangerous section, which reduces the thickness of the sheet and profile parts of the shutter.

На Фиг.1 изображен вид предлагаемого затвора со стороны набегающего потока жидкости, на Фиг.2 представлен разрез А-А, а на Фиг.3 - разрез Б-Б на Фиг.1.Figure 1 shows a view of the proposed shutter from the side of the incoming liquid flow, figure 2 shows a section aa, and figure 3 is a section bb in figure 1.

Затвор включает вертикальную П-образную закладную раму 1, металлический щит 2, винтовое ходовое устройство 3, вертикальные боковые уплотнения 4 (Фиг.2) из Р-образной резины, донное уплотнение 5 (Фиг.3) из резиновой полосы. Щит 2 включает обшивку 6 и раму 7. Обшивка 6 выполнена из металлического листа и снабжена горизонтальными ребрами жесткости 8 в виде отогнутых его горизонтальных кромок. Рама 7 включает горизонтальные ребра жесткости 9 и вертикальные 10, а также свои вертикальные рамные уголки 11. Полки 12 рамных уголков 11, непосредственно прилегающие к обшивке 6, направлены в сторону паза 13 закладной рамы 1 и размещены в нем пакетом совместно с вертикальными кромками обшивки 6 и Р-образным уплотнением 4.The shutter includes a vertical U-shaped embedded frame 1, a metal shield 2, a screw running gear 3, vertical side seals 4 (FIG. 2) of P-shaped rubber, a bottom seal 5 (FIG. 3) of a rubber strip. The shield 2 includes a skin 6 and a frame 7. The skin 6 is made of a metal sheet and is provided with horizontal stiffeners 8 in the form of bent horizontal edges thereof. The frame 7 includes horizontal stiffening ribs 9 and vertical 10, as well as its own vertical frame corners 11. The shelves 12 of the frame corners 11 directly adjacent to the casing 6 are directed towards the groove 13 of the embedded frame 1 and are placed in it together with the vertical edges of the casing 6 and P-shaped seal 4.

Ребра жесткости 9, 10 своими длинными кромками приварены к плоскости металлической обшивки 6. Короткие кромки горизонтальных ребер 9 приварены к соответствующим полкам рамных уголков 11, а короткие кромки вертикальных ребер - к отогнутым кромкам 8 обшивки 6. Полки 12 рамных уголков 11 приварены к обшивке 6 сварными швами 14 (Фиг.2), расположенными на их вертикальных кромках, что способствует увеличению жесткости опорной консоли 15 (Фиг.2) щита 2.The ribs 9, 10 are welded with their long edges to the plane of the metal sheathing 6. The short edges of the horizontal ribs 9 are welded to the corresponding shelves of the frame corners 11, and the short edges of the vertical ribs are welded to the bent edges 8 of the sheath 6. The shelves 12 of the frame corners 11 are welded to the sheath 6 welds 14 (Figure 2) located on their vertical edges, which helps to increase the rigidity of the support console 15 (Figure 2) of the shield 2.

В предлагаемом затворе донное уплотнение 5 (Фиг.3) закрепляется на донной кромке обшивки 6, жесткость которой увеличена донным ребром жесткости 8, выполненным в форме отогнутой кромки обшивки 6. Такое крепление донного уплотнения 5 позволяет отказаться от дополнительных донных косынок, что дополнительно снижает расход металла на изготовление щита затвора.In the proposed shutter, the bottom seal 5 (Figure 3) is fixed to the bottom edge of the skin 6, the rigidity of which is increased by the bottom stiffener 8, made in the form of a bent edge of the skin 6. This fastening of the bottom seal 5 allows you to refuse additional bottom gussets, which further reduces consumption metal on the manufacture of a shutter shield.

Отмеченная новизна конструкции затвора обеспечивает положительный эффект по сравнению с прототипом в следующем виде.The marked novelty of the shutter design provides a positive effect compared to the prototype in the following form.

1. Использование двух отогнутых кромок обшивки взамен двух приваренных уголков снижает объем сварочных работ на 28%.1. The use of two bent edges of the sheathing instead of two welded corners reduces the amount of welding work by 28%.

2. Уменьшение объема сварочных работ с учетом приварки вертикальных кромок рамных уголков торцевыми швами снижает деформационные искажения щита затвора, что способствует повышению герметичности Р-образного резинового уплотнения.2. Reducing the amount of welding work, taking into account the welding of the vertical edges of the frame corners with butt welds, reduces the deformation distortion of the shutter shield, which increases the tightness of the P-shaped rubber seal.

3. Увеличение опорной консоли обшивки на толщину полки рамного уголка позволяет уменьшить толщину металлического листа обшивки, например, до 6 мм, что подтверждается работой [5, с.29]. В этом случае масса обшивки по изобретению определяется выражением3. An increase in the casing support console by the thickness of the frame corner shelf allows reducing the thickness of the casing metal sheet, for example, to 6 mm, which is confirmed by [5, p.29]. In this case, the mass of the skin according to the invention is determined by the expression

М_и=М_п·δ_и/δ_п,M _and = M _p · δ _and / δ _p ,

где М_и - масса обшивки затвора по предлагаемому изобретению; М_п - масса обшивки щита по прототипу; δ_и - толщина металла обшивки по изобретению 6 мм; δ_п - толщина металла обшивки по прототипу 8 мм. С учетом указанных толщин из формулы следует, что масса обшивки по изобретению уменьшается в 1,33 раза.where M _and - the mass of the casing of the shutter according to the invention; M _p - the mass of the sheathing of the shield according to the prototype; δ _and - the thickness of the metal sheathing according to the invention is 6 mm; δ _p - the thickness of the metal sheathing according to the prototype 8 mm Given these thicknesses, it follows from the formula that the weight of the skin of the invention is reduced by 1.33 times.

Источники информацииInformation sources

1. Митюгов Е.А. Металлические конструкции гидросооружений. М.: Архитектура-С, 2006, 136 с.1. Mityugov EA Metal structures of hydraulic structures. M .: Architecture-S, 2006, 136 p.

2. Бухарцев В.Н. Затворы гидротехнических сооружений. Л.: ЛПИ, 1983, 80 с.2. Bukhartsev V.N. Gates of hydraulic structures. L .: LPI, 1983, 80 p.

3. Отрешко А.И. Инженерные конструкции в гидромелиоративном строительстве. М.: Сельхозиздат, 1955, 552 с.3. Otreshko A.I. Engineering constructions in irrigation and drainage construction. M .: Selkhozizdat, 1955, 552 p.

4. Оборудование водопроводно-канализационных сооружений. Под ред. А.С.Москвитина. М.: Стройиздат, 1979, 430 с.4. Equipment for water supply and sewage facilities. Ed. A.S. Moskvitina. M .: Stroyizdat, 1979, 430 p.

5. Загрядский И.И. Поверхностные затворы водосбросных сооружений. Санкт-Петербург: Изд-во СПбГТУ, 1999, 88 с.5. Zagryadsky I.I. Surface gates of spillway structures. St. Petersburg: Publishing House SPbSTU, 1999, 88 pp.

Claims

A flat surface shutter for a spillway structure containing a vertical embedded frame, a flat shield made of sheathing in the form of a metal sheet and a shield rectangular frame, characterized in that a pair of horizontal stiffening ribs of the sheathing is made in the form of its curved peripheral edges, shelves of frame vertical corners immediately adjacent to the sheathing of the shutter, directed to the grooves of the embedded frame and placed in these grooves with the package together with the vertical edges of the sheathing and the P-shaped rubber seal, supporting bracket l, which consists of a vertical edge and a vertical edge sheathing frame corner shelves, provided with a common mechanical weld.