CN102587333B - 一种杠杆式河沟水深控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种杠杆式河沟水深控制装置。属于水利工程领域。包括方柱体控制阀，绳索，杠杆，重力砣；所述的方柱体控制阀通过绳索连接杠杆的一端，杠杆的另一端布置重力砣，所述的挡水堰的底部布置滑动室，方柱体控制阀布置在滑动室内，方柱体控制阀滑动方向的两端布置前挡板与后挡板，挡水堰的顶端布置轴承，杠杆布置在轴承上。本发明提供的杠杆式河沟水深控制装置靠静水压力及杠杆作用力打开或关闭阀门，无需其他动力启动，节约能源。方柱体滑动室位于河底处，有利于排出堰前河底沉淀物，减少泥沙等淤积，对改善河道的水环境有重要意义。重力砣位置可调节，从而起到调节上游水深的目的。安装方便，运行稳定，应用性强。

Description

一种杠杆式河沟水深控制装置

技术领域

本发明涉及一种杠杆式河沟水深控制装置。属于水利工程领域。

背景技术

通过阀门或闸门来调节水深的装置在工程上应用较多，但是不需外加动力就可调节水深的装置却较少。国内渠道、河流输水应用较多的是闸或堰，他们都存在明显的缺陷，目前国内的闸大部分是底流式闸门，其缺点是：很难精确控制上游水深。固定高度的堰也存在很大的技术缺陷，无法调节上游水深。针对上述问题，本发明提出一种利用杠杆原理控制水深的装置。

发明内容

本发明针对上述的不足提供了一种杠杆式河沟水深控制装置。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的一种杠杆式河沟水深控制装置，包括方柱体控制阀，绳索，杠杆，重力砣；所述的方柱体控制阀通过绳索连接杠杆的一端，杠杆的另一端布置重力砣，所述的挡水堰的底部布置滑动室，方柱体控制阀布置在滑动室内，方柱体控制阀滑动方向的两端布置前挡板与后挡板，挡水堰的顶端布置轴承，杠杆布置在轴承上。

本发明所述的杠杆式河沟水深控制装置，所述的方柱体控制阀包括方柱体滑体，多孔出水口；所述的方柱体滑体是空心柱体，方柱体滑体靠近上游的一端面为开口式端口、靠近下游的一端面为封闭式端口，靠近下游端侧壁上布置多孔出水口。

本发明所述的杠杆式河沟水深控制装置，还包括止水环，所述的止水环位于方柱体滑体的下游端边缘处。

本发明所述的杠杆式河沟水深控制装置，所述的杠杆挂载重力砣的杆身段布置若干个凹槽。

有益效果

本发明提供的杠杆式河沟水深控制装置靠静水压力及杠杆作用力打开或关闭阀门，无需其他动力启动，节约能源。方柱体滑动室位于河底处，有利于排出堰前河底沉淀物，减少泥沙等淤积，对改善河道的水环境有重要意义。重力砣位置可调节，从而起到调节上游水深的目的。安装方便，运行稳定，应用性强。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的方柱体控制阀结构示意图；

图3是本发明的杠杆结构示意图；

图4是本发明的轴承结构示意图；

图中1是方柱体控制阀，2是绳索，3是杠杆，4是轴承，5是滑动室，6是止水环，11是方柱体滑体，12是前挡板，13是后挡板，14是多孔出水口，21是滑轮，31是凹槽，32是直杆，33是重力砣，41是定子，42是转子。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详细说明：

如图所示：一种能调节上游水深的杠杆式河沟水深控制装置，包括:方柱体控制阀1、绳索2、杠杆3、轴承4、滑动室5，止水环6，方柱体滑体11，前挡板12，后挡板13，多孔出水口14，滑轮21，凹槽31，直杆32，重力砣33，定子41，转子42。

直杆32在轴承4控制下可以转动，方柱体滑体11通过绳索2与直杆32的近上游端连接，直杆32的近下游端凹槽31放置重力砣33，方柱体滑体11在滑动室5中滑动；当方柱体滑体11靠在方柱体滑体前挡板12上时，滑动室5侧壁堵住方柱体滑体11的下游端侧壁多孔出水口14，这种情况方柱体控制阀1处于关闭状态，不排水，止水环6防止方柱体滑体11与滑动室5之间渗水；当方柱体滑体11靠在方柱体滑体后挡板13上时，方柱体滑体11的下游端侧壁多孔出水口14从滑动室5中露出，这种情况方柱体控制阀1处于打开状态，水流从方柱体滑体11的上游端口经过空心从多孔出水口14排向下游。

方柱体控制阀1包括：方柱体滑体11，方柱体滑体11是空心柱体，方柱体滑体11的上游端口通水、下游端不通水，方柱体滑体11靠近下游端侧壁上有多孔出水口14，方柱体滑体11下游端边缘处有止水环6。方柱体滑体前挡板12和方柱体滑体后挡板13控制方柱体滑体11的滑动范围。杠杆3包括：直杆32、凹槽31和重力砣33。滚动轴承4包括：定子41和转子42，定子41固定于堰顶上，转子42与直杆32固定连接。

本装置的启动方式为：把止水环6固定在方柱体滑体11下游端边缘处，将方柱体滑体11放置在滑动室5内，安装方柱体滑体前挡板12和方柱体滑体后挡板13，当方柱体滑体11靠在前挡板12处时，与绳索2连接的直杆32刚好在水平位置；将轴承4的转子42与直杆32固定连接，然后将轴承4的定子41固定在堰顶上；把绳的一端固定在方柱体滑体11的上游端，将直杆32水平放置，绳索2另一端穿过滑轮21与直杆32上游端连接，将滑轮21固定于河底处；把重力砣33放在直杆32的凹槽31上。当上游水深超过设定深度时，净水压力使方柱体滑体11向下游滑动，当多孔出水口14滑出滑动室5时，上游的水经过方柱体滑体11的空心从多孔出水口14排向下游；当水深小于设定深度，杠杆的作用力使方柱体滑体11向上游滑动，当多孔出水口14滑进滑动室5时，多孔出水口14被滑动室5侧壁堵住，停止排水，止水环6防止方柱体滑体11与滑动室5之间渗水。

设绳索2自身重力与浮力相等，方柱体滑体11与滑动室5壁面之间可以滑动且不漏水，止水环6防止壁面间渗水，设滑动产生的摩擦力为                                                

。直杆32近上游端与轴承支点之间的长度为L1，重量为W1，长度为L1直杆32的重心与轴承支点间距离为

；直杆32近下游端与轴承支点间长度为L2，其重量为W2, 长度为L2直杆32的重心与轴承支点间距离为， L2>L1，直杆32为非均质材料，,直杆32自身重力在轴承4支点处于平衡状态，即无重力砣33拉力和绳索2拉力时直杆32保持水平。方柱体滑体11承受净水压力、绳索2拉力和摩擦力，滑动室断面设计为正方形，面积为1平方米。初始状态为静止（图1所示状态），上游水深为h,则方柱体滑体11承担静水压力为：

，其中：ρ是水的密度，g是重力加速度。设重力砣33的重力为

，初始状态重力砣33与轴承4支点间距离为

。当上游水深H超过h，直杆32受到的绳索2拉力产生的力矩大于重力砣33产生的力矩时,即：

时，方柱体滑体11向下游滑动，当多孔出水口14滑出滑动室5时，水从多孔出水口14排向下游；随着上游水深降低，在不改变重力砣33位置的情况下，当上游水深H<h，重力砣33重力产生的力矩大于绳索2拉力产生的力矩时，方柱体滑体11向上游滑动,方柱体滑体11滑动至方柱体滑体前挡板12处，多孔出水口14滑入滑动室5内，滑动室5侧壁堵住多孔出水口14，水流停止。从而实现对上游水深的控制。根据杠杆原理，直杆32上不同的凹槽31对应相应的阀门启动水压力，即相应的上游水深。通过调整重力砣33的位置，实现调节河沟上游水深。

Claims (3)

1.一种杠杆式河沟水深控制装置，包括方柱体控制阀（1），绳索（2），杠杆（3），重力砣（33）；所述的方柱体控制阀（1）通过绳索（2）连接杠杆（3）的一端，杠杆（3）的另一端布置重力砣（33），其特征在于：挡水堰的底部布置滑动室（5），方柱体控制阀（1）布置在滑动室（5）内，方柱体控制阀（1）滑动方向的两端布置前挡板（12）与后挡板（13），挡水堰的顶端布置轴承（4），杠杆（3）布置在轴承（4）上；所述的方柱体控制阀（1）包括方柱体滑体（11），多孔出水口（14）；所述的方柱体滑体（11）是空心方柱体，方柱体滑体（11）靠近上游的一端面为开口式端口、靠近下游的一端面为封闭式端口，方柱体滑体（11）靠近下游端侧壁上布置多孔出水口（14）。

2.根据权利要求1所述的杠杆式河沟水深控制装置，其特征在于：还包括止水环（6），所述的止水环（6）位于方柱体滑体（11）下游端边缘处。

3.根据权利要求1所述的杠杆式河沟水深控制装置，其特征在于：所述的杠杆（3）挂载重力砣（33）的杆身段布置若干个凹槽（31）。

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