CN104988885A - 横轴水力自控旋转闸门 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种横轴水力自控旋转闸门；包括闸室、轴承体、闸门轴、旋转闸门、悬挂机构、盖板桥、工作桥、止水和液压减振装置。所述的轴承体，由轴承槽、轴承、轴承压盖和螺栓组成；所述闸门轴通过轴承固定在轴承槽中；所述旋转闸门上端通过悬挂机构安装在闸门轴上；所述的液压减振装置，由活塞缸、活塞及活塞杆组成；活塞缸通过桥铰连接在下游方向一侧的工作桥上，活塞杆通过闸门铰连接在旋转闸门下端；本发明可使闸室内水流状态稳定，使蓄水、泄水能力更加增强，实现完全由上游来水状况控制旋转闸门的自动开启与关闭，而且可随水位升降而随时自动调整旋转闸门的开度，可解决闸前淤积问题。

Description

横轴水力自控旋转闸门

一、所属领域

本发明涉及一种横轴水力自控旋转闸门。

二、背景技术

水力自动翻板闸门是我国水利科技工作者研发，并拥有完全自主知识产权的一种节能、环保型闸门。自上世纪六十年代初第一代水力自动翻板闸门诞生，先后经历了横轴双支铰型、多支铰型、滚轮连杆式和滑块式水力自控型四个发展阶段。但还存在着一些不足：①水力自动翻板闸门的水力特性较复杂；②闸门的支承结构均为门后式横轴水力自动翻板闸门。由于横轴设置在闸门中间部位，轴折上方闸门及轴的下方闸门同时受到上游水压力作用，要使闸板翻转需要足够的力，致使闸板及闸墩受力太大，不利于闸门的稳定。③整个闸板及其支承结构处在下泄的水流正中间，产生了巨大的阻力，严重地影响了水流的下泄能力。④水力自动翻板闸门，在运行中会出现周期性来回拍击支墩或坝坎的“拍打”现象，破坏性极大。⑤水力自动翻板闸门在开启时要求有足够高的水位，才能开启；而关闭时要求门板上游要有足够低的水位才能关闭，会影响正常蓄水。⑥由于自动翻板闸门支承结构的特点，闸门开度受到了限制，有的要么不开，要开就一下开到最大，不能随着上游来水量的大小变化而随时自动调节等问题。

三、发明内容

为了解决以上问题，本发明提供了一种横轴水力自控旋转闸门；本发明可使闸室内水流状态稳定，使蓄水、泄水能力更加增强，实现完全由上游来水状况控制旋转闸门的自动开启与关闭，而且可随水位升降而随时自动调整旋转闸门的开度，以自动调节、稳定下泄流量，开启、关闭更加省力、灵活，具有很好的渐开性，可解决闸前淤积问题。

一种横轴水力自控旋转闸门，包括闸室、轴承体、闸门轴、旋转闸门、悬挂机构、盖板桥、工作桥、止水和液压减振装置。

所述的闸室由浇筑成一个整体的闸墩与闸底板构成，两侧闸墩对称地布设在闸底板的两侧；所述的轴承体，由轴承槽、轴承、轴承压盖和螺栓组成；轴承槽对称地设置在两闸墩顶部，轴承槽用于放置轴承；闸墩的高度及轴承槽的位置由上游来水特性结合旋转闸门要求的开度依据现有技术计算确定；轴承压盖通过螺栓固定在闸墩上；两端轴承可活动地安装在轴承压盖后面的轴承槽中；在浇注两闸墩时，预留轴承槽，且预先将螺栓浇注在轴承槽周围的闸墩上，以便于固定轴承压盖；轴承压盖用于保护并防止轴承从轴承槽内移出；轴承槽上面设有盖板桥；所述闸门轴通过轴承固定在轴承槽中；闸门轴两端分别固定在两侧闸墩的轴承中；由于轴承的作用，使得闸门轴只能转动而不能在其轴线方向上窜动；所述旋转闸门上端通过悬挂机构安装在闸门轴上；所述盖板桥，是用于覆盖轴承体的盖板，并兼有交通的作用，人或机械可在上面通行；所述的工作桥设置在盖板桥下游一侧的两侧闸墩上，方便观察旋转闸门及闸门轴等设备的工作情况，并可增加闸墩的稳定性，工作桥的位置以能观察闸门工作并不影响闸门工作为准；工作桥主要用于管理人员通行的桥梁，以便于观察旋转闸门的工作状况，同时，有关的机械设备也可以在工作桥上通行，其设置位置以不影响旋转闸门正常工作为依据；旋转闸门关闭状态时与闸墩、闸底板之间的接触部位设置有止水，止水是设在闸墩和闸底板上，用以防止旋转闸门关闭时产生漏水现象；所述的液压减振装置，由活塞缸、活塞及活塞杆组成；在活塞上开设有面积较小的小孔，当活塞运动时，由于小孔的过流面积较小，流动速度较慢，致使活塞的运移速度较慢，所以，液压减振装置可以有效地减缓旋转闸门工作过程的振动。活塞缸通过桥铰连接在下游方向一侧的工作桥上，活塞杆通过闸门铰连接在旋转闸门下端；为增加液压减振装置工作的稳定性，旋转闸门两侧各设有一套液压减振装置，即设置有左右两套液压减振装置；活塞杆和活塞缸的长度以不影响闸门达到最大开度为依据确定。

本发明工作时，当上游来水量变化后，使水位发生改变，这样作用在旋转闸门上的水压力也会随之变化，旋转闸门在水压力作用下，可自动完成旋转闸门的开启和关闭过程：

首先将旋转闸门固定在闸门轴上，将闸门轴固定在轴承体内，再将轴承体固定在轴承槽内，然后用盖板桥覆盖，这样即将旋转闸门固定在了闸墩上。当上游来水量增大，旋转闸门前水位升高到一定高度时，上游来水作用在旋转闸门上的力矩(绕闸门轴的力矩)大于旋转闸门自重产生的力矩(绕闸门轴的力矩)，会使旋转闸门绕着闸门轴向水流下游方向转动(图示逆时针方向)，旋转闸门自动打开，并通过旋转闸门与闸底板之间的泄水通道向下游泄水；当上游来水量维持一定量不再变化时，旋转闸门前水位保持稳定，上游来水作用在旋转闸门上的力矩与旋转闸门自重产生的力矩相等，则旋转闸门的开度保持稳定，下泄流量与上游来水量相等；如果上游来水量进一步增加，则旋转闸门前水位进一步升高，作用在旋转闸门上的力矩大于旋转闸门自重产生的力矩，旋转闸门向水流下游方向的开度会进一步增大，使下泄流量进一步增加，若当上游来水量增大到一定量不再变化时，旋转闸门前水位保持稳定，使下泄流量与上游来水量相等，则旋转闸门的开度又会保持稳定。为防止旋转闸门在工作过程中产生振动，在旋转闸门和工作桥之间设置有液压减振装置，液压减振装置通过闸门铰和桥铰固定在旋转闸门与工作桥上，液压减振装置可以有效地减缓旋转闸门工作过程的振动，使旋转闸门工作更加平稳。

当上游来水量减小时，旋转闸门前水位会随之下降，使得上游水压力作用在闸门上的力矩小于旋转闸门自重产生的力矩，使得旋转闸门自动向着关闭方向(图示顺时针方向)转动，则旋转闸门的开度会自动减小，从而减小下泄流量；若当上游来水量减小到一定量不再变化时，则旋转闸门前水位保持稳定，使下泄流量与上游来水量相等，并保持不变，则旋转闸门的开度保持稳定；当上游来水量进一步减小时，水位进一步下降，上游水压力作用在旋转闸门上的力矩进一步小于旋转闸门自重产生的力矩，使得旋转闸门进一步自动向着关闭的方向转动，则旋转闸门的开度会进一步自动减小，从而使下泄流量进一步减小；当上游来水量减小到一定程度，旋转闸门前水位下降到一定高度时，旋转闸门自重产生的力矩大于上游水压力作用在旋转闸门上的力矩，使得旋转闸门自动完全关闭，以保持蓄水状态，达到蓄水的要求。

当旋转闸门关闭后，由于在旋转闸门与两侧闸墩之间及旋转闸门与闸底板处设置有止水，可保持旋转闸门不漏水。能较好地保留住旋转闸门上游的蓄水，以便于兴利使用。

所以，横轴水力自控旋转闸门的工作完全是由上游水位的高低来自动调控的。随着上游来水量的变化，旋转闸门自动开启、关闭，以自动完成泄水和蓄水的需要，实现了闸门无人值守的工作方式，方便实践中推广应用，这是对闸门的革命性改革。

四、附图说明

图1 横轴水力自控旋转闸门示意图

图2 图1中沿Ⅰ-Ⅰ向横剖面图

图中：1-闸墩；2-工作桥；3-盖板桥；4-闸门轴；5-悬挂机构；6-轴承压盖；7-螺栓；8-轴承；9-轴承槽；10-闸门；11-止水；12-闸底板；13-闸门铰；14-活塞杆；15-活塞；16-活塞缸；17-桥铰

五、具体实施方式

如图1、图2所示，本装置主要包括闸室、轴承体、闸门轴、旋转闸门、悬挂机构、盖板桥、工作桥、止水、液压减振装置等。

闸墩为两侧直立的对称布置的混凝土结构，或钢筋混凝土结构，或浆砌石结构等，视上游水深、作用力大小以安全稳定要求而定，闸墩高度应大于上游水深，以保证安全运行为依据；闸底板为钢筋混凝土结构，或混凝土结构，或浆砌石结构等，亦视上游水深、作用力大小以安全稳定要求而定；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；旋转闸门为预制钢筋混凝土结构或具有一定刚性、强度和重量的其它材料，要求旋转闸门质地均匀，旋转闸门的自重根据蓄水要求、上游设计水深及泄水要求确定，以保证在上游水压力作用下，以能自由启闭、满足蓄水要求及泄水要求、并保证安全为原则；闸门轴采用铸钢或合金材料等金属材料，并通过轴承体固定在闸墩上的轴承槽内；旋转闸门通过悬挂机构固定在闸门轴上，轴承可视受力大小采用滚动轴承或滑动轴承或采用铰支承，使旋转闸门可自由地转动；悬挂机构，是将旋转闸门固定在闸门轴上的机构，可使用金属材料制成；旋转闸门根据闸门受力特性，可选择钢筋混凝土结构的闸门，或者具有一定重量的其它材料制作的闸门，利用其重量完成关闭闸门的侨务，旋转闸门的高度及最大开度根据上游来水特征、设计的蓄水、泄水要求确定；在旋转闸门关闭状态时与闸墩、闸底板之间的接触部位设置有止水，以防止旋转闸门关闭时产生漏水现象，保证正常蓄水；在旋转闸门与工作桥之间设置有液压减振装置，液压减振装置采用活塞工作原理进行工作，主要由活塞缸、活塞及活塞杆组成，在活塞上开设有面积较小的小孔，当活塞运动时，由于小孔的过流面积较小，流动速度较慢，致使活塞的运移速度较慢，以有效地减缓旋转闸门工作过程的振动。

横轴水力自控旋转闸门，依靠上游水位高低自动控制其开度大小，具有以下优点：

(1)结构简单，无需机电设备等外动力启闭，不需要专人操作控制。它完全由上游来水情况自动调控，与一般闸门相比，具有节省人力、物力，使用方便等特点，闸门实现了无人值守运行。

(2)能准确、及时地自动调节闸门开度。随着上游水位的升降，旋转闸门能逐渐、自动、准确、及时开启和关闭，完成泄水和蓄水过程，使下泄流量与闸前来流量维持动态平衡，使旋转闸门的蓄水、泄水、防洪安全可靠。

(3)水力自动翻板闸门由于支撑结构在翻板闸门的后面，使闸门及其支撑结构均处在下泄水流之中，形成巨大的阻力，而影响了泄水能力，而横轴水力自控旋转闸门，由于支承结构在闸门之上，门后无任何设施，泄流通畅，大大减小了水流阻力，过流能力强，便于冲沙、冲淤，确保泄洪安全。

(4)横轴水力自控旋转闸门的门板可为预制钢筋混凝土结构，结构简单，与常规钢闸门相比具有造价低、便于维护等优点；与橡胶坝相比，橡胶老化快，使用寿命短，5～7年就需更换，且需配置专门的充压装置，防洪更需专人值守，运行成本高，管理不方便。

(5)与一般的水力自动翻板相比，受力小，开启更加灵活方便，解决了水力自动翻板经常会无法开启、关闭的矛盾，解决了泄水、蓄水能有机结合的问题。

该闸门设计独特，无论在原理上、技术上，还是使用性能等方面，均产生了质的飞跃。

Claims (1)

1.一种横轴水力自控旋转闸门，其特征在于包括闸室、轴承体、闸门轴、旋转闸门、悬挂机构、盖板桥、工作桥、止水和液压减振装置；

所述的闸室由浇筑成一个整体的闸墩与闸底板构成，两侧闸墩对称地布设在闸底板的两侧；所述的轴承体，由轴承槽、轴承、轴承压盖和螺栓组成；轴承槽对称地设置在两闸墩顶部，轴承槽用于放置轴承；轴承压盖通过螺栓固定在闸墩上；两端轴承可活动地安装在轴承压盖后面的轴承槽中；在浇注两闸墩时，预留轴承槽，且预先将螺栓浇注在轴承槽周围的闸墩上，用于固定轴承压盖；轴承压盖用于保护并防止轴承从轴承槽内移出；轴承槽上面设有盖板桥；所述闸门轴通过轴承固定在轴承槽中；闸门轴两端分别固定在两侧闸墩的轴承中；所述旋转闸门上端通过悬挂机构安装在闸门轴上；所述的工作桥设置在盖板桥下游一侧的两侧闸墩上；旋转闸门关闭状态时与闸墩和闸底板之间的接触部位均设置有止水；所述的液压减振装置，由活塞缸、活塞及活塞杆组成；活塞缸通过桥铰连接在下游方向一侧的工作桥上，活塞杆通过闸门铰连接在旋转闸门下端；旋转闸门两侧各设有一套液压减振装置。