Щитовой затвор — это запорное устройство для перекрытия и регулирования потоков жидкости в открытых каналах, лотках, камерах переключения и гидротехнических сооружениях. В отличие от задвижек, которые устанавливаются на напорных трубопроводах, щитовые затворы работают в безнапорных и слабонапорных системах: очистные сооружения, канализационные насосные станции, ирригационные каналы, водосбросные сооружения.

В этой статье рассмотрим виды щитовых затворов, их конструктивные особенности, области применения и критерии выбора. Материал предназначен для проектировщиков, инженеров водоканалов и специалистов по водоподготовке.

Назначение и принцип работы щитового затвора

Щитовой затвор перекрывает проём в стенке канала, камеры или колодца плоским щитом, который перемещается в направляющих рамах вертикально. При подъёме щита поток проходит через проём, при опускании — перекрывается. Герметичность обеспечивается прижатием щита к уплотнительным поверхностям рамы за счёт гидростатического давления столба воды.

Принцип работы прост и надёжен: минимум движущихся частей, отсутствие сложных механизмов, устойчивость к загрязнённым средам. Именно поэтому щитовые затворы остаются основным типом запорной арматуры для безнапорных систем, несмотря на появление более современных конструкций.

Где применяются щитовые затворы

Щитовые затворы используются на следующих объектах: канализационные насосные станции (КНС) — для отсечения приёмных камер при обслуживании насосов; очистные сооружения — для переключения потоков между блоками очистки, отсечения аэротенков, отстойников и песколовок; ирригационные и мелиоративные каналы — для регулирования расхода воды по отводам; водосбросные сооружения плотин и дамб — для аварийного сброса воды; дождевая канализация — для управления потоками ливневых стоков.

Виды щитовых затворов

Щитовые затворы классифицируются по нескольким признакам: способу установки, конструкции щита, типу привода и материалу изготовления. Рассмотрим основные виды.

Щитовой затвор лотковый

Щитовой затвор лотковый (поверхностный) — самый распространённый тип. Устанавливается на поверхности стенки канала или камеры. Направляющие рамы крепятся к закладным элементам в бетонной конструкции. Щит перемещается в пазах рамы вертикально вверх для открытия и вниз для закрытия.

Лотковые затворы применяются в открытых каналах, лотках очистных сооружений, приёмных камерах КНС. Размеры проёма — от 200×200 мм до 3000×3000 мм. Высота подъёма щита равна высоте перекрываемого проёма. Давление на щит — до 1,0 кгс/см² (10 метров водяного столба).

Преимущества лоткового затвора: простота монтажа, удобство обслуживания (все механизмы доступны сверху), возможность визуального контроля положения щита. Недостаток — необходимость свободного пространства над проёмом для подъёма щита на полную высоту.

Щитовой затвор глубинный

Щитовой затвор глубинный устанавливается в толще бетонной конструкции — в специальном пазу, выполненном при строительстве. Щит перемещается внутри паза и не выступает за плоскость стенки. Управление осуществляется через шток, выведенный на поверхность.

Глубинные затворы применяются в сооружениях, где нет возможности установить поверхностный затвор: глубокие камеры, затопленные конструкции, напорные водоводы с переходом в безнапорный режим. Характерная область применения — водозаборные сооружения, донные водоспуски плотин, глубинные водовыпуски.

Щитовой затвор глубинный отличается усиленной конструкцией щита и рамы, так как работает при повышенных давлениях. Уплотнение — металл по металлу или с применением резиновых уплотнителей. Размеры — от 300×300 мм до 2000×2000 мм. Давление — до 5,0 кгс/см².

Щитовой затвор накладной

Накладной щитовой затвор монтируется на плоскую поверхность стенки канала без устройства пазов в бетоне. Рама крепится к стенке анкерными болтами, щит прижимается к раме давлением воды. Такая конструкция удобна при реконструкции существующих сооружений, когда устройство пазов в бетоне затруднено или невозможно.

Накладные затворы проще в монтаже, но уступают лотковым и глубинным по герметичности, так как уплотнение работает только при одностороннем давлении. Размеры проёма — до 2500×2500 мм.

Щитовой затвор переливной

Переливной затвор — разновидность лоткового, в которой щит не полностью перекрывает проём, а устанавливается на определённой высоте, формируя порог перелива. Вода переливается через верхнюю кромку щита при достижении заданного уровня. Применяется для регулирования уровня воды в каналах и отстойниках.

Конструкция щитового затвора

Любой щитовой затвор состоит из трёх основных элементов: щит (подвижная часть), рама (неподвижная часть) и привод (механизм перемещения щита).

Щит

Щит — плоская конструкция, воспринимающая давление воды. Изготавливается из листовой стали толщиной 4–12 мм с рёбрами жёсткости. Рёбра располагаются горизонтально и вертикально, образуя силовой каркас. Для затворов размером свыше 1500×1500 мм щит может быть составным — из нескольких секций, соединённых болтами.

Рабочая поверхность щита (обращённая к воде) — гладкая, без выступающих элементов. Уплотнительные поверхности обрабатываются с высокой точностью для обеспечения герметичности. Материал щита — углеродистая сталь Ст3 с антикоррозионным покрытием или нержавеющая сталь AISI 304/316 для агрессивных сред.

Рама

Рама (обойма) устанавливается в проёме стенки и служит направляющей для щита. Состоит из двух вертикальных стоек с пазами и горизонтальных балок (порога и перемычки). Пазы в стойках обеспечивают вертикальное перемещение щита без перекосов. Материал рамы — углеродистая или нержавеющая сталь.

Рама устанавливается на закладные элементы при бетонировании стенки или крепится анкерами к готовой конструкции. Зазор между рамой и бетоном заполняется безусадочным составом для обеспечения герметичности.

Привод

Привод щитового затвора может быть ручным, электрическим или гидравлическим. Ручной привод — винтовой механизм со штурвалом. Затвор щитовой со штурвалом — наиболее простой и надёжный вариант для затворов размером до 1000×1000 мм. Оператор вращает штурвал, винт поднимает или опускает щит через траверсу.

Электрический привод устанавливается на затворы, требующие дистанционного или автоматического управления. Электропривод монтируется на стойке над затвором и соединяется с подъёмным винтом через муфту. Мощность привода — от 0,25 до 5,5 кВт в зависимости от размера затвора и высоты подъёма.

Материалы и антикоррозионная защита

Выбор материала щитового затвора определяется условиями эксплуатации. Для чистой воды (водоснабжение, ирригация) достаточно углеродистой стали с покрытием. Для агрессивных сред (канализация, химические стоки) применяется нержавеющая сталь.

Углеродистая сталь с покрытием

Стандартный вариант — сталь Ст3сп с горячим цинкованием (толщина слоя 80–120 мкм) или эпоксидным покрытием. Горячее цинкование обеспечивает защиту на 15–25 лет в умеренно агрессивных средах. Эпоксидное покрытие — на 10–15 лет, но допускает ремонт (локальное подкрашивание).

Нержавеющая сталь

Для канализационных стоков, морской воды и химически агрессивных сред применяется нержавеющая сталь AISI 304 (для умеренной агрессивности) или AISI 316 (для повышенной). Срок службы затвора из нержавеющей стали — 50 лет и более. Стоимость выше на 60–100% по сравнению с углеродистой сталью.

Подбор щитового затвора

При подборе щитового затвора необходимо определить следующие параметры: размер перекрываемого проёма (ширина × высота), тип установки (лотковый, глубинный, накладной), максимальное давление на щит, тип среды (чистая вода, стоки, агрессивные жидкости), тип привода (ручной, электрический), условия эксплуатации (температура, наличие абразивных частиц).

Для стандартных проёмов до 1500×1500 мм и давлений до 1,0 кгс/см² подойдут типовые затворы. Для нестандартных размеров и условий затвор проектируется индивидуально. НПК «МИКО» изготавливает щитовые затворы по индивидуальным чертежам с учётом конкретных условий объекта.

Монтаж щитового затвора

Монтаж лоткового щитового затвора выполняется в несколько этапов. Сначала устанавливаются закладные элементы при бетонировании стенки. Закладные представляют собой стальные пластины с анкерами, забетонированными в тело стенки. После набора бетоном проектной прочности к закладным приваривается или прикручивается рама затвора.

Рама выставляется строго вертикально с контролем по уровню и отвесу. Отклонение от вертикали — не более 1 мм на 1 метр высоты. После фиксации рамы зазор между рамой и бетоном заполняется безусадочным составом. Щит устанавливается в раму после затвердевания заполнителя. Проверяется свободный ход щита по всей высоте подъёма.

Монтаж привода выполняется в последнюю очередь. Для ручного привода — установка винта и штурвала. Для электрического — монтаж стойки привода, установка электропривода, подключение электропитания и системы управления.

Щитовые затворы от НПК «МИКО»

НПК «МИКО» производит щитовые затворы всех типов: лотковые, глубинные и накладные. Мы изготавливаем затворы для проёмов от 200×200 мм до 3000×3000 мм из углеродистой и нержавеющей стали. Комплектация — ручной привод со штурвалом или площадка под электропривод.

Наши преимущества: собственное производство полного цикла с контролем качества на каждом этапе, изготовление по индивидуальным чертежам под конкретный объект, короткие сроки производства благодаря собственному парку оборудования, доставка по всей России транспортными компаниями.

Для получения коммерческого предложения отправьте запрос с указанием размера проёма, типа затвора, материала, типа привода и количества. Наши инженеры рассчитают стоимость и подготовят КП в течение одного рабочего дня.

Часто задаваемые вопросы

Какой тип затвора выбрать для КНС?

Для канализационных насосных станций рекомендуются лотковые щитовые затворы из нержавеющей стали AISI 304 с ручным приводом. Размер определяется сечением подводящего канала. Для КНС с автоматизацией — затворы с электроприводом и датчиками положения.

Чем щитовой затвор отличается от шандорного?

Шандорный затвор состоит из нескольких отдельных балок (шандоров), которые вставляются в пазы поочерёдно. Щитовой затвор — цельный щит, перемещаемый механизмом. Щитовой затвор герметичнее, быстрее в управлении и допускает автоматизацию. Шандорный — проще и дешевле, но используется только как аварийный или ремонтный.

Какой срок изготовления щитового затвора на заказ?

Стандартные типоразмеры (до 1000×1000 мм) — 10–15 рабочих дней. Нестандартные размеры и конфигурации — 15–25 рабочих дней. Сроки зависят от загрузки производства и сложности конструкции.

Нужен ли проект для установки щитового затвора?

Да, установка щитового затвора должна быть предусмотрена в проектной документации. Проект определяет размеры закладных элементов, способ крепления рамы, тип привода и систему управления. Без проекта монтаж возможен только при замене существующего затвора на аналогичный.

Можно ли использовать щитовой затвор на напорном трубопроводе?

Щитовые затворы предназначены для безнапорных и слабонапорных систем (до 0,5–1,0 МПа). Для напорных трубопроводов применяются задвижки, дисковые затворы или шаровые краны. Исключение — глубинные затворы специальных конструкций для напоров до 5,0 МПа, но это нетиповые изделия.