CN100395532C - 一种高水头橡皮水封止水效果试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高水头橡皮水封止水效果试验装置，它包括试验加压水提供装置和试验台(3)，试验加压水提供装置通过管道(2)将加压水输送至试验台(3)；试验加压水提供装置包括承压密封的水箱(1)和空压机，水箱(1)上设有进气口(5)和进水口(7)，进气口(5)与空压机的输出端连通；水箱(1)的下部与管道(2)连通。本发明试验装置通过空压机向水体加压，不必直接对水体加压，由于空压机输出压力大，结构简单，因此，本发明试验装置的设备成本及试验成本低。本发明试验装置通过水箱提供试验加压水，水箱能起到稳压的作用，加载的水压稳定性较好。

Description

一种高水头橡皮水封止水效果试验装置

技术领域

本发明涉及用于检测水封的试验装置，特别是用于检测高水头橡皮水封止水效果的试验装置。

背景技术

随着高水头泄水建筑物的不断开发，泄水孔、洞闸门的止水问题显得越来越突出。高水头(高压力)作用下闸门发生漏水，不仅引起不必要的水资源损失，而且可能形成缝隙流，导致建筑物空蚀和闸门振动，威胁工程安全。

目前国内外对于高水头闸门的止水形式主要有紧压式止水和伸缩式止水两种。

紧压式止水形式是，通过偏心铰转动使闸门面板向前移动压紧水封封头而封水，这种止水形式的缺点是：当闸门总水压力很大时，偏心铰的制造在技术上很困难。

伸缩式止水形式是，在水封背部施加一定的背压使水封向外伸移压紧水封封头而封水，伸缩式止水形式对闸门要求不高，闸门一般采用普通园柱铰，比较经济。

《人民长江》2002年11月(第33卷11期)32-34页的文章“充压伸缩式水封特性探讨”，对在伸缩式止水形式中使用的水封进行了介绍。伸缩式止水形式中使用的水封，一般为环形，一般布置在泄水孔、洞闸门的四周，水封断面型式虽然各有不同，但一般以“山”字型断面为主；其结构主要包括橡胶封头、两肢臂、两翼头，封头的底部与两肢臂连接，两肢臂两端分别与两翼头连接。

伸缩式止水形式的原理为：当闸门关闭后，利用水封背面的充压腔(充压袋)加压，使水封的封头头部外伸紧压在闸门面板上，产生一定的压缩量，从而达到止水目的。伸缩式止水形式的应用于高水头闸门止水主要具有两大特点：1、可以适应闸门变形。当闸门面板受到水压力作用后，通常闸门将产生弹性变形，加之加工精度、安装精度及温度变化等的影响，使闸门后移而导致止水橡胶与闸门面板脱离，发生缝隙流。伸缩式水封借助于背压能使水封封头头部较好地适应变形而始终紧压在闸门面板上，从而起到良好的封水作用；2、减小闸门启闭容量和延长橡胶使用寿命。该封水型式在闸门开启前，将所加背压取消，橡胶封头头部缩回而与闸门面板脱离，从而使闸门启闭力减小，同时延长水封橡胶的使用寿命。

水封能否安全可靠，已成为闸门设计的关键，而高水头泄水闸门橡皮水封的止水效果又涉及到水封的材料、结构形式、结构尺寸、预压缩量及周边工作条件等诸多因素，因此有关高水头伸缩式橡皮水封止水效果的问题显得越来越突出。

为了在实际工程做到水封安全可靠运行，高水头橡皮水封在设计过程中通常要在试验室或橡皮水封生产厂进行一系列复杂的止水效果试验。目前，伸缩式水封的试验装置一般由试验加压水提供装置和试验台组成。试验加压水提供装置为高压水泵；试验台主要由试验闸门及其背面的支撑机构、试验闸口及其背面的支撑机构组成。该试验装置工作时，先将试验用伸缩式水封安装到试验闸口周围上，将试验闸门置于闸口前方，向水封背部施加背压，使水封封头向外伸移压紧闸门面板；试验用水通过高压水泵向试验闸口处加压，持续一定时间后检测高水头橡皮水封的止水效果。该伸缩式水封试验装置的缺陷为：1、要求试验闸门和试验闸口背面的支撑机构能够承受巨大的水压力作用，因此，该试验装置中的试验闸门和试验闸口背面的支撑机构的体积庞大、结构复杂、成本高；2、试验加压水是通过水泵直接对水体加压，当水头超过100m时，对水体连续稳定加压在技术上有一定的困难，加压设备成本高，耗电量大，试验费用高；3、试验加压水是通过水泵直接提供，水的压力不稳定，波动较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种高水头橡皮水封止水效果试验装置。该水封试验装置加工制造简单、成本低，能有效地减少试验成本。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种高水头橡皮水封止水效果试验装置，它包括试验加压水提供装置和试验台，试验加压水提供装置通过管道将加压水输送至试验台；试验加压水提供装置包括承压密封的水箱和空压机，水箱上设有进气口和进水口，进气口与空压机的输出端连通；水箱的下部与管道连通。

上述方案中，试验台包括反力架，反力架包括用于固定和支撑水封底座的第一钢板、用于支撑闸门面板的模拟面板的第二钢板；第一钢板、第二钢板两侧分别用第三钢板连接；管道与第一钢板、第二钢板之间形成的空间连通。

上述方案中，用于固定和支撑水封底座的第一钢板通过支架与水封底座连接；支架由底板和过渡板组成，过渡板的一端用于与水封底座连接，另一端与底板连接，底板与用于固定和支撑水封底座的第一钢板连接。

上述方案中，第一钢板、第二钢板上设有加劲板。

上述方案中，底板与用于固定和支撑水封底座的第一钢板上分别开有相互对应的、供螺杆穿过的孔，底板与用于固定和支撑水封底座的第一钢板通过螺栓连接。

本发明试验装置包括试验加压水提供装置、管道、试验台，试验加压水提供装置通过管道将加压水输送至试验台。

试验加压水提供装置包括承压密封的水箱和空压机，水箱上设有进气口和进水口，进气口与空压机的输出端连通；水箱的下部与管道连通。本发明试验装置的试验加压水提供装置的使用方法和工作原理为：先通过进水口向水箱注水，注水量应大于试验用水的估计用量，而且水箱中应留有一定的空间；关闭进水口，打开空压机，空压机通过进气口向水箱注气，由于水箱承压、密封，因此，水箱内的压力提高。水箱利用空气的膨胀将气压转换为水体压力，通过管道加载到水封试验台内进行试验。

与现有技术相比，本发明试验装置具有以下优点：

1、通过空压机向水体加压，不必直接对水体加压，由于空压机输出压力大，结构简单，因此，本发明试验装置的设备成本及试验成本低；

2、通过水箱提供试验加压水，水箱能起到稳压的作用，加载的水压稳定性较好；

3、试验台采用固定反力架代替现有技术中试验闸门和试验闸口背面的支撑机构，反力架可以承受巨大水荷载作用，试验台结构简单，成本低；

4、闸门面板通过模拟面板模拟，封头与面板之间的距离可以通过在模拟面板的背后垫不同厚度的垫板来调节，不必使用液压传力系统来调节封头与闸门面板的间距。

5、反力架是固定的，反力架中间是试验台的水封试验部位，水封试验部位可以自由组合，可对不同形式的水封(包括底座与压板)进行试验。

6、本发明的使用方法和过程简单，试验装置工作受力合理、加工制造简单、能有效地减少试验成本，大大提高高水头(高压力)橡皮水封止水试验的效率。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构剖面图；

图2为图1的A-A剖视图

图3为图2的B-B剖视图

具体实施方式

如图1、2、3所示的本发明实施例，高水头橡皮水封止水效果试验装置由试验加压水提供装置、试验台3、管道2组成，试验加压水提供装置通过管道2将加压水输送至试验台3。如图1，试验加压水提供装置包括承压密封的水箱(加压、稳压箱)1和空压机(图中未标记)，水箱1上设有进气口5、进水口7、压力表6、排水口4；进气口5与空压机的输出端连通；水箱1的下部与管道2连通。水箱1的体积大于试验所用水体的1.5倍以上，它采用高强度、高硬度钢材制造，使其能承受较大的试验压力。

试验台3包括反力架9，反力架9包括用于固定和支撑水封底座11的第一钢板901、用于支撑闸门面板的模拟面板16的第二钢板902；第一钢板901、第二钢板902两侧分别用第三钢板903连接；第一钢板901、第二钢板902上设有加劲板18。管道2通过水流控制阀门14、动水平压孔15与第一钢板901、第二钢板902之间形成的空间连通。用于固定和支撑水封底座11的第一钢板901通过支架8与水封底座11连接；支架8由底板801和过渡板802组成，过渡板802的一端用于与水封底座11连接，另一端与底板801连接，底板801与用于固定和支撑水封底座11的第一钢板901连接。底板801与用于固定和支撑水封底座11的第一钢板901上分别开有相互对应的、供螺杆穿过的孔，底板801与用于固定和支撑水封底座11的钢板901通过螺栓20连接。反力架9由上下左右四块第一钢板901、第二钢板902、第三钢板903外加几块加劲板18构成，前后无板，可进行试验操作和观察。第一钢板901上还设有用于测试验台内水压力的压力表21。

本发明试验装置工作过程如下：

1、将支架8的过渡板802与水封底座11连接；将试验用水封12与底座11和压板13联结好，将安装好的支架8和水封12插入反力架9的两第一钢板901、第二钢板902之间的水封试验部位，支架8的底板801通过螺栓20与用于固定和支撑水封底座11的第一钢板901固定连接；

2、由进水孔7向水箱(加压、稳压箱)1灌入大半箱(约2/3水箱，水位可由排水孔4控制)的水，关闭进水孔7，用与进气孔5相连的外接空压机向水箱1灌入气体，储存压缩空气；产生的压力为试验水压(压力可通过压力表6监控)，从而达到试验所须水头(压力)；

3、将闸门面板的模拟面板16和垫板19插入反力架9的两第一钢板901、第二钢板902之间，模拟面板12的正面对着水封，模拟面板16的背面通过垫板19由反力架9的用于支撑闸门面板的模拟面板12的第二钢板902支撑；垫板19用来调整水封12与模拟面板16间的间距；

4、关闭水封12背压的出水口17(即水封底座11上的出水口)、连通水封背压进水口10(即水封底座11上的进水口)，向水封12背面的充压腔(充压袋)加压，使水封的封头头部外伸紧压在闸门面板的模拟面板16上，并产生一定的压缩量；作好试验各项准备；

5、打开管道2上的水流控制阀门14，水体压力通过动水平压孔15加载到水封试验台3内，即可进行各项复杂试验，试验过程中可能会产生少量漏水，此时空压机为保压而不断向水箱1内补充高压空气。一项试验结束后，关闭补气空压机，逐步打开排水孔4；卸掉水封背部的压力，在库水压力和橡胶弹性力的共同作用下水封封头离开模拟面板16回缩原位，试验台水封12闭合腔与外界相连无压，水封试验装置复原。

如此循环往复，本发明装置可以运用自如地实现各种各样的高水头橡皮水封止水效果的检测试验。

本发明装置还可用于非伸缩式橡皮水封的检测，可广泛用于水利、水电、建筑和机械等工程领域。

Claims (5)

1.一种高水头橡皮水封止水效果试验装置，它包括试验加压水提供装置和试验台(3)，试验加压水提供装置通过管道(2)将加压水输送至试验台(3)；其特征在于：试验加压水提供装置包括承压密封的水箱(1)和空压机，水箱(1)上设有进气口(5)和进水口(7)，进气口(5)与空压机的输出端连通；水箱(1)的下部与管道(2)连通。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：试验台(3)包括反力架(9)，反力架(9)包括用于固定和支撑水封底座(11)的第一钢板(901)、用于支撑闸门面板的模拟面板(12)的第二钢板(902)；第一钢板(901)、第二钢板(902)两侧分别用第三钢板(903)连接；管道(2)与第一钢板(901)、第二钢板(902)之间形成的空间连通。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：用于固定和支撑水封底座(11)的第一钢板(901)通过支架(8)与水封底座(11)连接；支架(8)由底板(801)和过渡板(802)组成，过渡板(802)的一端用于与水封底座(11)连接，另一端与底板(801)连接，底板(801)与用于固定和支撑水封底座(11)的第一钢板(901)连接。

4.如权利要求2所述的装置，其特征在于：第一钢板(901)、第二钢板(902)上设有加劲板(18)。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于：底板(801)与用于固定和支撑水封底座(11)的第一钢板(901)上分别开有相互对应的、供螺杆穿过的孔，底板(801)与用于固定和支撑水封底座(11)的第一钢板(901)通过螺栓(20)连接。

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