CN104762933A - 自动衡量取水空心闸门 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种前倾式自动衡量取水空心闸门，包括闸墩、浮球、缆绳、浮球室、卷扬机、卷扬机轴、空心闸门、浮球轴、绞、止水、横隔板、纵隔板、闸底板、轴承、闸门轴和进水口；空心闸门下端两侧通过闸门轴及轴承(或绞)固定在闸墩与闸底板相交处的两侧闸墩上；浮球轴两端分别设置有相同的浮球；空心闸门上部的浮球轴通过钢索与卷扬机连接；卷扬机固定在闸墩顶部。本发明取水空心闸门设计原理独特，解决了目前闸门无法取用表层水、引水泥沙过多、水温低及操控力较大等问题，无论在技术上，还是使用性能等方面，均产生了质的飞跃。

Description

自动衡量取水空心闸门

一、所属领域：

本发明涉及一种前倾式自动衡量取水空心闸门。

二、背景技术

水闸作为一种目前最广泛使用的取水建筑物，已经在广大水利工程中得到了充分的使用，水闸是最主要的调控水流的建筑物，是任何建筑物无法替代的重要水利设施，在水利工程中发挥着巨大的作用！水工闸门种类很多，按构造特征可分为梁式闸门、平面闸门、屋顶闸门、弧形闸门、扇形闸门、鼓形闸门、圆管式闸门、拱形闸门、球形闸门、浮箱式闸门等，各种闸门由于结构上的差异，都有各自不同的特点。如取水闸门，目前一般只是在外力作用下，来提升闸门，使水能在水压力作用下，由闸门底部也闸底板之间的过水通道中流向下游，获得水量。用来控制引水流量，以满足灌溉、发电或供水的需要闸门，用于控制入渠流量大小，实践当中应用更为广泛。

一般进水闸都修建在渠道的渠首位置，所以这种水闸又被叫做渠首闸。为保证能引进需要的流量和尽量减少泥沙进入引水渠道，防止推移质泥沙被挟带入渠，在满足正常引水要求的前提下，通常在进水闸前常设冲沙闸和导沙坎，进水闸底槛高程应比河底高程、冲沙闸底槛高程高一些。即使这样也常常引入大量泥沙。再者，目前基本上所有的引水闸大都采用垂直启闭式闸门，致使操纵力较大；引水时一般是向上提升，水从闸门底部与闸墩之间的过水断面中流向下游，引入的水是水源深层部位的水，若水中泥沙含量较大，引入的泥沙含量最高，不利于使用。同时，水温最低，非常不适合灌区引水的要求。

三、发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种前倾式自动衡量取水空心闸门，可使闸门引水时只引取水源表层的水，其泥沙含量最小，水温最高，最适宜作物生长需要，适宜用户用水需要。

一种前倾式自动衡量取水空心闸门，包括闸墩、浮球、缆绳、浮球室、卷扬机、卷扬机轴、空心闸门、浮球轴、绞、止水、横隔板、纵隔板、闸底板、轴承、闸门轴和进水口。

所述的空心闸门包括密封连接为一体的前闸门面板、后闸门面板和相互垂直安装在前闸门面板和后闸门面板之间的纵隔板和横隔板，由于纵隔板和横隔板的作用，使闸门的强度及刚度增大，增加了闸门的稳定性，同时，前闸门面板和后闸门面板之间形成密封的空腔，构成空心闸门，由于空心闸门会受到上游水的浮力作用，相应地减轻了控制空心闸门转动时的操控力；后闸门面板顶部呈椭圆形，表面光滑，主要是在取水时，使水流顺畅，减少流水的阻力；所述空心闸门下端两侧通过闸门轴及轴承(或绞)固定在闸墩与闸底板相交处的两侧闸墩上，空心闸门可以绕着闸门轴转动；所述的闸墩对称地垂直布置在闸底板的两侧，两侧闸墩和闸底板浇筑成一个整体，共同构成闸室；空心闸门宽度与两侧闸墩之间的净距相等；空心闸门在立面上的高度与闸墩高度相等或略低；在空心闸门迎水面上部布设有浮球轴(浮球轴位置可以根据现有技术通过受力分析计算确定)；浮球轴通过铰或轴承固定在空心闸门上；所述浮球轴两端分别设置有相同的浮球；浮球的重量、内腔体积大小可以根据现有技术以闸门重量及闸门相应的开启度等参数为依据，通过受力分析计算确定；由于浮球及空心闸门受到水的浮力作用，当向下游取水时，可以自动控制闸门顶到上游水位之间的垂直距离，控制引水量大小；所述空心闸门上部的浮球轴通过钢索与卷扬机连接，所述钢索布置在浮球室内；卷扬机固定在闸墩顶部，卷扬机的固定位置以不影响提升空心闸门为准，其作用是在不取水时，由卷扬机提升空心闸门，以使空心闸门关闭，防止水量浪费，而正常取水时，空心闸门不受钢索的牵引，而只受浮球浮力及自身承受的浮力作用，以保证空心闸门顶到上游水位之间的垂直距离(即堰上水头)，确保引水量的大小，以实现衡量取水的目的；所述浮球设置在两侧闸墩内的浮球室内，浮球室是在浇注闸墩时在闸墩背水面预留的一个空腔；闸底板上与浮球室相对应位置也设置有与浮球室大小一致的闸底板浮球室；浮球室在迎水面设置有进水口，加之在浮球轴与闸墩相交处设置有与浮球室相通的浮球轴通道，可以使浮球室内的水与水源相通，这样可以使浮球室内的水位与水源的水位等高，同时由于进水口及浮球轴通道面积较小(浮球轴通道仅够放置浮球轴)，水通过时受到一定的阻力作用，当水源水位有较大波动时，能使浮球室内的水位相对稳定，从而可以避免使浮球过度波动引起堰上水头过分地忽高忽低，致使取水流量忽大忽小，从而影响取水量的稳定性；空心闸门关闭时，闸门两侧的浮球支撑在浮球室的壁面上，防止空心闸门向下游转动；空心闸门全开时，闸门两侧的浮球支撑在闸底板浮球室内，以使闸门能放置在水平状态，此时达到最大取水量。

本发明工作时，浮球及空心闸门在受到的水的浮力作用下，可以使空心闸门自动地绕着闸门轴转动，以使空心闸门的顶部产生上升或下降运动，并使空心闸门的顶部高程低于上游水源水位一定高度，且保持不变，完成定量取水的目的，由于引水是引取的水源表层的水，实现了引水水温较高并减少泥沙引入的目的：

上游水量一定时，其水位为一定值，放松卷扬机钢索，由于两侧浮球室内充满了与上游水源水位等高的水量，使浮球受到浮力作用，同时，空心闸门亦受到水的浮力作用，可以使空心闸门顶部保持与水源水位一定垂直高差，保证堰上水头不变，从而保证引水量的稳定，由于前倾式自动衡量取水空心闸门引水，是从空心闸门顶部将水引入，所以下部的空心闸门相当于拦沙坎，河床底部的泥沙就不容易引入，保证引入的泥沙含量最小，同时，由于引取的是水源表层的水，其温度一般较高，更容易满足灌溉及其他部分用水的需要；

如果上游来水量增大，闸前水位升高到一定高度时，浮球及闸门在浮力作用下，浮球一直是飘浮在水面上的，这样空心闸门在浮力作用下可以随时随着上游水位的上升而旋转，使前倾式自动衡量取水空心闸门向上浮升，使空心闸门顶部一直保持与水源水面一定的高差，以满足引水需要；如果水源水位再升高，前倾式自动衡量取水空心闸门则继续向下游方向旋转，而使闸门继续得到浮升，使空心闸门顶部一直保持与水源水面一定的高差，以满足引水需要，空心闸门可达到的最大高度，是由当地水源来水状况，按一定设计保证率设计的，以在设计状况下能正常工作为依据；

如果引水过程中，上游来水量减小，水源水位下降，在闸门及浮球在浮力作用下，浮球一直是飘浮在水面上的，这样空心闸门可以随时旋转，使前倾式自动衡量取水空心闸门向下转动(朝上游方向转动)，还是使空心闸门顶部一直保持与水源水面一定的高差，以满足引水需要；如果水源水位再下降，前倾式自动衡量取水空心闸门则继续向下转动(使空心闸门顶下降)，还是维持空心闸门顶部一直保持与水源水面一定的高差，保证一定的堰上水头，以满足引水需要，当水源水位再降低时，可使空心闸门可达到的最大开度，此时，空心闸门到达水平位置，以保证更大的引水需要；

如果引水完毕，则可通过卷扬机，将空心闸门提起，使前倾式自动衡量取水空心闸门向上旋转，达到空心闸门关闭位置，空心闸门直立，此时，由于在空心闸门周边均设置有止水，可以防止漏水现象的产生，保证不产生漏水损失。

为保证有足够大的引水量，同时，尽量减少泥沙的引入，闸底板高程要合理设计，可使闸底板高程稍高于河床高程。

四、附图说明

图1水闸结构图

图2水闸图1中Ⅰ-Ⅰ剖面图

图中：1-闸墩；2-浮球；3-缆绳；4-浮球室；5-卷扬机；6-卷扬机轴；7-空心闸门；8-浮球轴；9-绞；10-止水；11-横隔板；12-纵隔板；13-闸底板；14-轴承；15-闸门轴；16-进水口

五、具体实施方式

闸墩、闸底板为混凝土结构、或钢筋混凝土结构、或浆砌石结构等，视上游水深大小而定；两侧闸墩与闸底板现场浇筑，并浇筑成一个完整的整体结构，以增加其稳定性；在设计状况下，闸墩墩顶高程应大于上游水位一定高度，以保证安全运行为依据；空心闸门采用钢材或合金等材料，应保证闸门密封不漏气，空心闸门应具有足够的刚性和强度，做好防锈处理，空心闸门内设置有纵向和横向隔板，以增加其刚性和强度。

在空心闸门与闸墩之间、与闸底板之间均设置有止水，以防止闸门产生漏水现象。

空心闸门工作时的开度大小由浮球及闸门自身产生浮力来控制，所以，闸门的空间形状及浮球的体积大小应通过计算综合确定。

当空心闸门不需要工作时，用卷扬机提升关闭，以满足对空心闸门的操控。

本发明具有以下优点：

(1)空心闸门引水时只引取水源表层的水，解决了目前广泛使用的提升式闸门只能引取水源底层水的问题，引出的水泥沙含量小，水温较高，适宜供水需要，此时，闸门兼有拦沙坎的作用，对于灌溉引水来说，由于引入的泥沙少，既防止了土地沙化，同时水温较高，适宜作物的长生。

(2)能自动衡量取水。通过闸门及两侧浮球的浮力作用，能随时随着上游水位的升降来调整空心闸门的开度，保证空心闸门顶到水源水面之间的垂直高差，保证一定的堰上水头，保证引取水量大小。

本发明的创新点是：

①将闸门在外力作用下的垂直升降运动，设计成为围绕门轴转动的运动，大大减轻了闸门开启或关闭时需要的动力，从而使闸门工作更加稳定；

②利用了浮球的浮力作用来自动控制闸门的开度，实现了对闸门开度的即时控制，实现了闸门的自动衡量取水；

③空心闸门引水时只引取水源表层的水，提高了引入水量的水温，同时，闸门兼有拦沙坎的作用，减少了泥沙含入量。

前倾式自动衡量取水空心闸门设计原理独特，解决了目前闸门无法取用表层水、引水泥沙过多、水温低及操控力较大等问题，无论在技术上，还是使用性能等方面，均产生了质的飞跃。

Claims (1)

1.一种前倾式自动衡量取水空心闸门，其特征在于包括闸墩、浮球、缆绳、浮球室、卷扬机、卷扬机轴、空心闸门、浮球轴、绞、止水、横隔板、纵隔板、闸底板、轴承、闸门轴和进水口；

所述的空心闸门由密封连接为一体的前闸门面板、后闸门面板和相互垂直安装在前闸门面板和后闸门面板之间的纵隔板和横隔板组成；前闸门面板和后闸门面板之间形成密封的空腔，构成空心闸门；后闸门面板顶部呈椭圆形且表面光滑；所述空心闸门下端两侧通过闸门轴及轴承或绞固定在闸墩与闸底板相交处的两侧闸墩上，空心闸门可绕着闸门轴转动；所述的闸墩对称地垂直布置在闸底板的两侧，两侧闸墩和闸底板浇筑成一个整体，共同构成闸室；空心闸门宽度与两侧闸墩之间的净距相等；空心闸门在立面上的高度与闸墩高度相等或略低；在空心闸门迎水面上部布设有浮球轴；浮球轴通过铰或轴承固定在空心闸门上；所述浮球轴两端分别设置有相同的浮球；所述空心闸门上部的浮球轴通过钢索与卷扬机连接，所述钢索布置在浮球室内；卷扬机固定在闸墩顶部；所述浮球设置在两侧闸墩内的浮球室内，浮球室是在浇注闸墩时在闸墩背水面预留的一个空腔；闸底板上与浮球室相对应位置也设置有与浮球室大小一致的闸底板浮球室；浮球室在迎水面设置有进水口；浮球轴与闸墩相交处设置有与浮球室相通的浮球轴通道。