CN105256770A - 变配重可控水力自动定轴翻板闸门 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变配重可控水力自动定轴翻板闸门，闸门的背水面的下部设有水箱，闸门与转轴联接，转轴穿过空腹式闸墩壁与蓄水箱中水扇联接；集水井的重锤由支架、滑轮支撑的钢丝绳牵引水扇；蓄水池经进、出水管与蓄水箱和集水井相联通。本发明通过设置带有水箱的闸门，闸门启闭时，配重变化，闸门启闭灵活；转轴与闸门固结，转轴免于被漂浮杂物卡住；闸墩牛腿和底板牛腿采用不同外形，防止漂浮物阻塞闸室，有利于水闸安全泄洪；设置集水井的重锤牵引水扇，解决了人为控制闸门开启度和计时引水，保证特殊工况下闸门正常运行；水扇和减震支撑防止闸门启闭撞击闸墩牛腿和闸室底板支墩，保证闸门运行稳定，延长工程寿命。

Description

变配重可控水力自动定轴翻板闸门

技术领域

本发明涉及一种闸门，特别是涉及一种变配重可控水力自动定轴翻板闸门。

背景技术

水力自动翻板闸门具有不用外来能源，结构简单，可在无人操纵下自行启闭，运行可靠，管理维修方便，并且造价低廉等优点，目前，水力自动翻板闸门分为：(1)立轴旋转闸门、(2)水平转轴旋转闸门、(3)非连续支铰式翻板闸门；(4)曲线连续铰式翻板闸门；(5)渐开型闸门等五种。其中(1)立轴旋转闸门转轴和水平旋转闸门不能完全自动控制，一经开启，水量基本泄完，闸门无法自动回位关闭，需人力关闭，人为无法控制上游水位，管理麻烦；(2)非连续支铰式翻板闸门、曲线连续铰式翻板闸门和渐开型闸门三种闸门存在设计、施工复杂，有的闸门开启度较小，对工程泄洪不利。另外水闸运行时会碰到大量漂浮物堵塞、容易卡住运行轨道，导致闸门闸门开启不灵活，甚至无法开启闸门泄洪，影响工程泄洪安全。闸门构件加工技术要求高(如需达到一定精度)，维修更新费用高。以上五种闸门在翻转过程中易发生拍打震动、撞击，容易造成门页受损而影响闸门寿命。无法人为控制特殊工况下调节闸门开启度、泄洪不可靠、不能自动计时引用水量。闸门底板支墩阻挡漂浮物下泄，阻塞水闸，影响水闸泄洪等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能调节闸门开启度、泄洪可靠、能自动计时引用水量、不会阻塞、自动启闭的变配重可控水力自动定轴翻板闸门。

为了解决上述技术问题，本发明提供的变配重可控水力自动定轴翻板闸门，包括闸门，所述的闸门的下部固定在转轴上，所述的闸门的背水面的下部设有水箱，所述的水箱在临近所述的闸门的下部的一侧设有通水孔、另一侧设有通气孔，还包括一个限制所述的闸门旋转到水平位置并支撑所述的闸门的闸墩牛腿和一个限制所述的闸门旋转到竖直位置支撑所述的闸门的闸室底板支墩，至少在所述的转轴的一端连接有缓冲装置。

所述的缓冲装置为空腹式闸墩，所述的空腹式闸墩由一个蓄水箱和两个处于所述的蓄水箱两侧的二个集水井组成，所述的转轴延伸至所述的蓄水箱内，在所述的蓄水箱内的所述的转轴上固定安装有水扇，所述的水扇浸泡在所述的蓄水箱内的水中，在所述的蓄水箱设有限制所述的水扇的旋转角度范围并支撑所述的水扇的减震支撑；每个所述的集水井旁设有一个支架，每个所述的支架上设有滑轮及设在所述的滑轮上的钢丝绳，所述的钢丝绳的一端固定连接在所述的水扇的上端，所述的钢丝绳的另一端与处于所述的集水井内的重锤连接，每个所述的集水井和所述的蓄水箱均连接有进出水管路系统。

所述的进出水管路系统包括进出水管路和与所述的进出水管路连接的放水管，所述的进出水管路的一端通过第一阀门与蓄水池连接，另一端与所述的集水井和所述的蓄水箱连接，所述的放水管上安装有第二阀门。

所述的蓄水箱内设有盖住所述的水扇的蓄水箱穿孔曲线盖，所述的蓄水箱穿孔曲线盖的两端和顶端均设有穿孔。

所述的闸墩牛腿为较尖角朝向水流上游的三棱锥形闸墩牛腿。

所述的闸室底板支墩为四棱台形，较小尖角朝向水流上游，迎水面棱设为圆锥弧形。

所述的转轴与所述的蓄水箱之间设有填料函。

所述的转轴的两端均连接有空腹式闸墩。

所述的减震支撑为弹簧减震支撑。

采用上述技术方案的变配重可控水力自动定轴翻板闸门，水扇浸泡在水中，蓄水箱水迫使水扇慢速转动，牵引闸门慢速旋转，减震支撑限制水扇旋转角度范围并支撑水扇。集水井中的重锤通过钢丝绳、支架、滑轮与水扇相联接，这样人为调节集水井的水位升降导致浮在集水井中的重锤升降，牵引水扇旋转，控制闸门开启度。蓄水箱与集水井均由蓄水池和进出水管路系统供水或排水。

水闸一般处于河床较低位置，在水闸附近较高适当位置处修建一定容积蓄水池蓄水，蓄水池水量通过进出水管路系统与空腹式闸墩的集水井相连，进出水管路系统中的阀门控制进出集水井水流量大小，调节集水井的水位高低，集水井内悬浮重锤，重锤系于钢丝绳，钢丝绳通过支架上滑轮组系于水扇顶端。

为了人为地控制闸门放水时间来计量闸室上游引水工程引水时间，蓄水池水量通过进出水管路系统中的阀门控制，调节集水井水位降低与升高时间，导致悬浮于水面的重锤出现升降，重锤通过钢丝绳牵引水扇旋转，转动水扇通过转轴带动闸门转动，人为控制和调节闸门开启度，保证水闸定时泄流和蓄水。

同时也可以人为迅速地调节进出水管路系统中的阀门开启度，迅速降低或者升高集水井的水位，人为地控制闸门开启度，保证特殊工作(如泄洪、检修等)情况下水闸安全运行。

为了防止闸室上游漂浮物堵塞水闸，闸墩牛腿是设置为三棱锥形，较尖角朝向水流上游，闸室底板支墩设置为四棱台形，较小尖角朝向水流上游，迎水面棱设为圆锥弧形，这样设置，有利于闸室上游漂浮物顺畅通过，不会挂住杂物，阻塞水闸。

本发明克服了现有技术中：(1)闸门闸门配重恒定不变，启闭不灵活；(2)不能人为控制闸门开度，闸门泄流量和上游水位得不到适时控制；(3)水流中漂浮物阻塞闸室，减小闸室过流面积，水闸泄洪不安全；(4)不能计时引用水量和泄流；(5)不能防止闸门启闭拍打；(6)自动启闭。

综上所述，本发明是一种能调节闸门开启度、泄洪可靠、能自动计时引用水量、不会阻塞、自动启闭的变配重可控水力自动定轴翻板闸门。

附图说明

图1是本发明的一种实施例的闸室平面图。

图2是沿图1中A-A线剖面图。

图3是本发明上游正视图。

图4是沿图1中C-C线剖面图。

图5是本发明的侧视图。

图6是沿图1中B-B线剖面图。

图7是本发明的闸墩牛腿结构示意图。

图8是本发明的闸室底板支墩结构示意图。

图9是本发明的闸门平衡原理图。

在图中：

1-闸门水箱，2-闸门，3-闸墩牛腿，4-闸门转轴，5-减震弹簧支撑，6-传力钢丝绳，7-滑轮，8-支架，9-重锤，10-空腹式闸墩，11-集水井，12-水扇，13-蓄水箱，14-进出水管路，15-放水管，16-闸室底板支墩，17-蓄水池，18-阀门，19-通水孔，20-通气孔，21-蓄水箱穿孔曲线盖，22-填料函，23-穿孔。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的阐述。

如图1至图9所示，变配重可控水力自动定轴翻板闸门，闸门2的下部固定在转轴4上，闸门2的背水面的下部设有水箱1，水箱1在临近闸门2的下部的一侧设有通水孔19、另一侧设有通气孔20，还包括一个限制闸门2旋转到水平位置并支撑闸门2的闸墩牛腿3和一个限制闸门2旋转到竖直位置支撑闸门2的闸室底板支墩16，在转轴4的两端连接有缓冲装置。缓冲装置为空腹式闸墩10，空腹式闸墩10由一个蓄水箱13和两个处于蓄水箱13两侧的二个集水井11组成，转轴4延伸至蓄水箱13内，转轴4与蓄水箱13之间设有填料函22，在蓄水箱13内的转轴4上固定安装有水扇12(注：摇动水流的叶片命名水扇12，以下同)，水扇12浸泡在蓄水箱13内的水中，在蓄水箱13设有限制水扇12的旋转角度范围并支撑水扇12的弹簧减震支撑5；每个集水井11旁设有一个支架8，每个支架8上设有滑轮7及设在滑轮7上的钢丝绳6，钢丝绳6的一端固定连接在水扇12的上端，钢丝绳6的另一端与处于集水井11内的重锤9连接，每个集水井11和蓄水箱13均连接有进出水管路系统。

具体地，进出水管路系统包括进出水管路14和与进出水管路14连接的放水管15，进出水管路14的一端通过第一阀门18与蓄水池17连接，另一端与集水井11和蓄水箱13连接，放水管15上安装有第二阀门24。

进一步地，蓄水箱13内设有盖住水扇12的蓄水箱穿孔曲线盖21，蓄水箱穿孔曲线盖21的两端和顶端均设有穿孔23。

优选地，闸墩牛腿3为较尖角朝向水流上游的三棱锥形闸墩牛腿。

优选地，闸室底板支墩16为四棱台形，较小尖角朝向水流上游，迎水面棱设为圆锥弧形。

如图1至图9所示，闸门1与转轴4固结，闸墩牛腿3和闸室底板支墩16限制闸门2旋转角度范围并支撑闸门2。闸门2的转轴4穿过空腹式闸墩10的壁孔(壁孔设填料函22止水)，进入蓄水箱13，与水扇12相联接，水扇12浸泡在水中，蓄水箱13水迫使水扇12慢速转动，牵引闸门2慢速旋转，弹簧减震支撑5限制水扇12旋转角度范围并支撑水扇12。集水井11中的重锤9通过钢丝绳6、支架8、滑轮7与水扇12相联接，这样人为调节集水井11的水位升降导致浮在集水井11中的重锤9升降，牵引水扇12旋转，可以控制闸门2的开启度。蓄水箱13与集水井11均由蓄水池17、进出水管路14和放水管15供水或排水。

闸门2直立关闭时，水箱1的通水孔19朝下，水箱1内不蓄水，没有水重。闸室上游水库没有水流下泄，开始蓄水，上游地区来水量源源不断地增加，水位渐渐上升，上升至一定高度时，闸门2开启力矩等于关闭力矩，闸门2处于即将开启临界状态，水位继续上升时，闸门2开启力矩大于关门力矩，闸门2绕转轴4旋转开启泄流，闸门2旋转至某一倾角时，闸门2受到三个水作用产生的回位关门力矩：(1)水流经通水孔19(注：进出水流的口子命名通水孔，以下同)缓慢进入水箱1，同时水箱1的通气孔20排气，水流易于进入水箱1，增加了水箱1侧重量，渐渐加大闸门2的关门力矩；(2)转轴4以下部分迎水面受到水压力的作用，产生回位关门力矩；(3)由于转轴4两端穿过两侧的空腹式闸墩10壁与闸墩带曲线盖21下的水扇12固结，空腹式闸墩10两侧的蓄水箱13灌水至一定深度，闸门2开启旋转时带动水扇12转动，水扇12受到蓄水箱13水体的阻力矩作用，使转轴4减速，而且闸门2开启旋转转速越快，水扇12受到蓄水箱13水体的阻力矩作用越大。以上三种关门力矩抵消了部分开启力矩，阻挡闸门2快速旋转倾覆，相应地减缓闸门2的转速，使闸门2慢速翻转至牛腿上和减震弹簧定位支墩，以防止闸门2撞击闸墩牛腿3和弹簧减震支撑5，保护闸门2、闸墩牛腿3和弹簧减震支撑5，延长工程寿命，但是此时总体上，仍然是闸门2开启力矩大于回位关门力矩，闸门2渐渐开启至水平全开状态时，闸门2泄流量最大，如果上游来水量大于泄水量，闸门2仍然处于水平全开状态，不能回位关闭，水箱1的通水孔19面对上游来水，进满了水(这时增加了水箱1水重，同时水箱1通气孔20继续排气，也就是增加了回位关门力矩，为闸门2开始回位关闭做准备)。

一旦上游来水量小于闸门泄水量，上游水位开始下降，一直下降到闸门2回位关门力矩大于开启力矩时，闸门2开始回转，此时有两个因素减小关门力矩：(1)闸门2开始倾斜，水箱1里面的水通过通水孔19渐渐泄水，同时水箱1的通气孔20进气，水箱1容易泄流，水箱1水重减轻，关门力矩减小；(2)水扇12阻力同时阻止闸门2快速回转，以防撞击安置了弹簧减震支撑5和闸室底板支墩16，保护闸门2、闸室底板支墩16和弹簧减震支撑5，延长工程寿命。闸门2转至处于直立状态时，闸门2关闭，同时水箱1里面的水全部流尽，减轻下次闸门开启力矩,便于开启。闸室上游水库又开始蓄水，水位上升，当上升到一定高度时，闸门2又开启泄流，当水位降至一定深度时，闸门2的关门力矩大于开启力矩，闸门2又回转至关闭直立状态，又开始蓄水。以后循环往复重复同样过程。

水闸一般处于河床较低位置，在水闸附近较高适当位置处修建一定容积蓄水池17蓄水，蓄水池17水量通过进水管路14和出水管路15与空腹式闸墩10上、下游端部四个集水井11相连，进出水管路系统中的第一阀门18和第二阀门24控制进出集水井11水流量大小，调节四个集水井11的水位高低，集水井11内悬浮四个重锤9，重锤9系于钢丝绳6，钢丝绳通过支架8上滑轮7组系于水扇12顶端。

为了人为地控制闸门放水时间来计量闸室上游引水工程引水时间，蓄水池17水量通过进出水管路系统中的第一阀门18和第二阀门24控制，调节集水井11水位降低与升高时间，导致悬浮于水面的重锤9出现升降，重锤9通过钢丝绳6牵引水扇12旋转，转动水扇12通过转轴4带动闸门2转动，人为控制和调节闸门2开启度，保证水闸定时泄流和蓄水。

同时也可以人为迅速地调节进出水管路系统中的放水管15开启度，迅速降低或者升高四个集水井11的水位，人为地控制闸门2开启度，保证特殊工作(如泄洪、检修等)情况下水闸安全运行。

为了防止闸室上游漂浮物堵塞水闸，闸墩牛腿3是设置为三棱锥形，较尖角朝向水流上游，闸室底板支墩16设置为四棱台形，较小尖角朝向水流上游，迎水面棱设为圆锥弧形，这样设置，有利于闸室上游漂浮物顺畅通过，不会挂住杂物，阻塞水闸。

变配重可控水力自动定轴翻板闸门与现有闸门不同之处在于闸闸门结构、人为控制及计时引水、防闸门撞击和漂浮杂物阻塞闸室。变配重可控水力自动定轴翻板闸门的水箱1运行时可以变配重，闸门2下部与转轴4固结，闸墩牛腿3、闸室底板支墩16和弹簧减震支撑5控制闸门2转动定位，由空腹式闸墩的蓄水箱13和集水井11容纳联接转轴4的钢丝绳6、经滑轮7、支架8、重锤9、人为升降水位变化的集水井11组成的传力系统对闸门2开度进行控制，由蓄水池17、进出水管路14、放水管15、第一阀门18和第二阀门24组成水流系统保证集水井11的水位升降和水量变化。解决了：(1)水力自动翻板闸门配重不变、启闭不灵活；(2)设计与施工复杂；(3)以往转轴4运行时活动部件易被漂浮杂物卡住，无法启闭，影响泄洪安全；(4)计时水闸引水和人力无法控制闸门泄流量和闸前水位，泄洪不可靠；(5)设置闸墩牛腿3采用三角棱体形，尖角朝向上游侧，闸门处于直立关闭时，闸室底板支墩6采用四棱台形，尖角朝向上游侧，目的保证上游来水中的漂浮物顺畅过闸，防止减小闸室过流面积，不再产生漂浮物阻水现象，有利于工程安全泄洪。(6)在闸墩两侧蓄水箱13灌水至一定深度，在转轴4两端固接水扇12，当闸门2开启旋转时带动水扇12转动，水扇12受到蓄水箱13水体的阻力作用，缓慢转动，而且闸门2开启旋转转速越快，水扇12受到蓄水箱13水体的阻力作用越大，相应地减缓闸门2转速，使闸门2慢速翻转至闸墩牛腿3上，减小闸门2对闸墩牛腿3撞击力，水阻力不会像弹簧那样同时施加一个压缩反力给水扇，牵引闸门2回位，导致闸室上游库容水量无法泄尽放空。当闸门2关闭回转时，水扇12同样受到蓄水箱13水体阻力作用，致使闸门2慢速关闭，减小闸门2对闸室底板支墩16撞击力，保证闸门2运行稳定，延长工程寿命。

Claims (10)

1.一种变配重可控水力自动定轴翻板闸门，包括闸门(2)，其特征是：所述的闸门(2)的下部固定在转轴(4)上，所述的闸门(2)的背水面的下部设有水箱(1)，所述的水箱(1)在临近所述的闸门(2)的下部的一侧设有通水孔(19)、另一侧设有通气孔(20)，还包括一个限制所述的闸门(2)旋转到水平位置并支撑所述的闸门(2)的闸墩牛腿(3)和一个限制所述的闸门(2)旋转到竖直位置支撑所述的闸门(2)的闸室底板支墩(16)，至少在所述的转轴(4)的一端连接有缓冲装置。

2.根据权利要求1所述的变配重可控水力自动定轴翻板闸门，其特征是：所述的缓冲装置为空腹式闸墩(10)，所述的空腹式闸墩(10)由一个蓄水箱(13)和两个处于所述的蓄水箱(13)两侧的二个集水井(11)组成，所述的转轴(4)延伸至所述的蓄水箱(13)内，在所述的蓄水箱(13)内的所述的转轴(4)上固定安装有水扇(12)，所述的水扇(12)浸泡在所述的蓄水箱(13)内的水中，在所述的蓄水箱(13)设有限制所述的水扇(12)的旋转角度范围并支撑所述的水扇(12)的减震支撑；每个所述的集水井(11)旁设有一个支架(8)，每个所述的支架(8)上设有滑轮(7)及设在所述的滑轮(7)上的钢丝绳(6)，所述的钢丝绳(6)的一端固定连接在所述的水扇(12)的上端，所述的钢丝绳(6)的另一端与处于所述的集水井(11)内的重锤(9)连接，每个所述的集水井(11)和所述的蓄水箱(13)均连接有进出水管路系统。

3.根据权利要求2所述的变配重可控水力自动定轴翻板闸门，其特征是：所述的进出水管路系统包括进出水管路(14)和与所述的进出水管路(14)连接的放水管(15)，所述的进出水管路(14)的一端通过第一阀门(18)与蓄水池(17)连接，另一端与所述的集水井(11)和所述的蓄水箱(13)连接，所述的放水管(15)上安装有第二阀门(24)。

4.根据权利要求2或3所述的变配重可控水力自动定轴翻板闸门，其特征是：所述的蓄水箱(13)内设有盖住所述的水扇(12)的蓄水箱穿孔曲线盖(21)，所述的蓄水箱穿孔曲线盖(21)的两端和顶端均设有穿孔(23)。

5.根据权利要求1或2所述的变配重可控水力自动定轴翻板闸门，其特征是：所述的闸墩牛腿(3)为较尖角朝向水流上游的三棱锥形闸墩牛腿。

6.根据权利要求4所述的变配重可控水力自动定轴翻板闸门，其特征是：所述的闸墩牛腿(3)为较尖角朝向水流上游的三棱锥形闸墩牛腿。

7.根据权利要求1或2所述的变配重可控水力自动定轴翻板闸门，其特征是：所述的闸室底板支墩(16)为四棱台形，较小尖角朝向水流上游，迎水面棱设为圆锥弧形。

8.根据权利要求2所述的变配重可控水力自动定轴翻板闸门，其特征是：所述的转轴(4)与所述的蓄水箱(13)之间设有填料函(22)。

9.根据权利要求1或2所述的变配重可控水力自动定轴翻板闸门，其特征是：所述的转轴(4)的两端均连接有缓冲装置。

10.根据权利要求2所述的变配重可控水力自动定轴翻板闸门，其特征是：所述的减震支撑为弹簧减震支撑(5)。