CN106120672B - 一种提高特高水头闸门充水阀密封性的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高特高水头闸门充水阀密封性的方法及装置。其方法是将平面水封与柱塞水封有机结合构成两道不同形式的密封结构，以提高特高水头闸门充水阀的密封性；为了防止P型水封被过渡挤压，在水封安装板底面设置有矩形支承环；柱塞水封采用倒锥台式柱塞体，柱塞水封的锥面与弯管组件的顶管口的喇叭口密封，柱塞水封的锥面上设有一组环形沟槽，以增强柱塞水封的缓冲性能，有效降低柱塞水封锥面与弯管组件接触滑动时的磨损量；柱塞水封与水封安装板底面接触处的边缘设有限位环，以方便安装时的准确定位，并缓解柱塞水封的侧向变形。本发明密封性好，充水速度快，便于维护检修，阀柱与吊耳板之间滑动灵活，有利于充水阀体的安全关闭。

Description

一种提高特高水头闸门充水阀密封性的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种提高特高水头闸门充水阀密封性的方法及装置，属于水利水电工程中的闸门密封技术领域。

背景技术

平面检修闸门、事故闸门或快速闸门考虑减少启门力一般要求在静水中开启。故需在检修闸门、事故闸门或快速闸门开启之前对闸门段或输水管道进行充水平压以获得闸门两侧水压平衡。

目前常用的水压平衡方法是采用旁通阀或充水阀进行充水平压。

对于充水阀，通常分为压盖式、柱塞式和子门式三种形式。其中压盖式一般用于下游止水闸门，而传统压盖式充水阀只设一道环形橡胶或矩形P型水封，若门顶存在异物，会导致充水阀关闭不严密而发生漏水现象，尤其在特高水头闸门中更显突出，因为水头越高漏水量越大；此外，充水阀轴向采用止轴环限位，会导致阀体与止轴环摩擦严重，且钢对钢摩擦系数很大，有时会导致充水阀无法关闭，影响检修且存在安全隐患，所以现有的技术水平还是不够完善。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种提高特高水头闸门充水阀密封性的方法及装置，以克服现有技术门顶存在异物时，会导致充水阀关闭不严密而发生漏水现象的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明的一种提高特高水头闸门充水阀密封性的方法，该方法是将平面水封与柱塞水封有机结合构成两道不同形式的密封结构，以提高特高水头闸门充水阀的密封性；所述平面水封和柱塞水封同时安装在阀柱底部的水封安装板底面；平面水封采用P型水封，P型水封为矩形环结构，P型水封通过矩形压板和螺栓与水封安装板底面固定；为了防止P型水封被过渡挤压，在水封安装板底面设置有矩形支承环；柱塞水封采用倒锥台式柱塞体，柱塞水封通过圆压板和螺栓固定在矩形环结构的P型水封中央的水封安装板底面；柱塞水封的锥面与弯管组件的顶管口的喇叭口密封，柱塞水封的锥面上设有一组环形沟槽，以增强柱塞水封的缓冲性能，有效降低柱塞水封锥面与弯管组件接触滑动时的磨损量；柱塞水封与水封安装板底面接触处的边缘设有限位环，以方便安装时的准确定位，并缓解柱塞水封的侧向变形。

前述方法中，所述阀柱安装在闸门组件顶部的两个吊耳板之间，阀柱上设有长圆吊轴孔和长圆限位轴孔，阀柱经穿过长圆吊轴孔和长圆限位轴孔的吊轴和限位轴与两个吊耳板滑动限位连接；并通过长圆限位轴孔限制阀柱的滑动行程；阀柱与两个吊耳板之间设有一组滑块组件，滑块组件包括滑块盒，滑块盒内设有滑块，滑块位于滑块盒内并经螺栓固定。滑块采用高强度复合材料制成，摩擦系数小，限位效果好，方便更换，有利于充水阀体的安全关闭；弯管组件中的弯管出口向下倾斜，有利于提高充水速度；弯管组件底部通过横向支撑板和竖向支撑板支撑，以加强弯管的强度；吊轴和限位轴一端均设有卡槽，并经卡板和螺栓与吊耳板连接，以提高连接的可靠性。

按上述方法构成的本发明的一种提高特高水头闸门充水阀密封性的装置为，该装置包括闸门组件；闸门组件顶部设有两块对称设置的吊耳板，吊耳板两侧焊接有闸门轴承板；两块吊耳板之间底部的闸门组件内设有弯管组件；弯管组件的顶管口正上方设有阀体组件，阀体组件底部设有水封安装板，水封安装板的底面设有平面水封组件和柱塞水封组件；阀体组件经吊轴组件和限位轴组件与两块吊耳板滑动连接；吊耳板与阀体组件之间设有一组滑块组件。

前述装置中，所述弯管组件的顶管口位于两块吊耳板之间底部闸门组件的水平腹板上，弯管组件的顶管口为喇叭口，喇叭口外圆设有承压座板；弯管组件的侧管口位于闸门组件的后面板上，侧管口外圆设有侧管口加强板，侧管口加强板与闸门组件上的后面板焊接；弯管组件底部设有横向支撑板和竖向支撑板。

前述装置中，所述平面水封组件包括P型水封，P型水封为矩形框状，P型水封经矩形压板和螺栓与阀体组件底部的水封安装板底面固定连接；P型水封的P型头处设有矩形水封支承座板；水封安装板的底面设有矩形支承环。

前述装置中，所述柱塞水封组件包括柱塞水封，柱塞水封的形状为倒着的锥台状，柱塞水封的锥面上设有一组环形沟槽，柱塞水封经圆压板和螺栓与阀体组件底部的水封安装板底面固定连接；柱塞水封与水封安装板的连接处设有限位环。

前述装置中，所述阀体组件包括阀柱；阀柱的形状为矩形管柱状；阀柱底部设有水封安装板；阀柱与水封安装板处设有操作缺口；阀柱由上至下分别设有吊孔、长圆吊轴孔和长圆限位轴孔；开有吊孔和长圆吊轴孔的阀柱板两侧焊接有阀体轴承板；阀柱顶端焊接有定位板。

前述装置中，所述一组滑块组件包括滑块盒，滑块盒内设有滑块；滑块两端设有滑块斜面；滑块经螺栓固定在滑块盒内；滑块盒底面焊接在吊耳板或阀柱上；与滑块对应的阀柱或吊耳板上设有滑块支承座板。

前述装置中，所述吊轴组件包括吊轴，吊轴一端设有吊轴帽另一端设有对称的吊轴卡槽；吊轴卡槽内设有吊轴卡板，吊轴卡板经螺栓与闸门轴承板固定连接。

前述装置中，所述限位轴组件包括限位轴，限位轴一端设有限位轴帽另一端设有对称的限位轴卡槽；限位轴卡槽内设有限位轴卡板，限位轴卡板经螺栓与闸门吊耳板固定连接。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）采用压盖式矩形P型加柱塞式组合水封装置，若门顶存在异物，压盖式矩形P型止水不严，仍有柱塞式水封可以封水，漏水量大大减少，且在充水阀开启时具有引流作用，有利于充水阀底板周围的水流顺畅流入充水阀管。

（2）阀柱向采用高强度复合材料滑道支承限位，接触面较大，限位效果好，摩擦系数小，有利于充水阀体的安全关闭。

（3）柱塞水封设有环状沟槽，增强缓冲性能，有效降低了柱塞式水封与充水阀管接触滑动时的磨损量。

（4）弯管组件的侧管口向下倾斜，有利于提高充水阀充水速度。

（5）滑块组件设有滑块盒，并通过焊接固定在闸门组件的吊耳板或阀柱上，再通过螺栓及压板将圆头高强复合材料滑块固定在滑块盒内，在圆头高强复合材料滑块磨损过量时，通过拆卸螺栓即可实现圆头高强复合材料滑块的更换，有利于滑道检修维护。

（6）阀柱与吊耳板之间连接的吊轴和限位轴采用卡板和螺栓紧固，相对现有技术的止轴环固定牢固可靠。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是图1的立体示意图；

图3是图2去掉后面板的示意图；

图4是图1的A－A剖视图；

图5是图4中B处的局部放大图；

图6是图4的立体示意图；

图7是阀门组件的结构示意图；

图8是图7中C处的局部放大图；

图9是滑块组件的结构示意图；

图10是吊轴组件的结构示意图；

图11是限位轴组件的结构示意图。

图中标记为：10－闸门组件、11－吊耳板、12－水平腹板、13－后面板、14－闸门轴承板、20－阀体组件、21－阀柱、22－水封安装板、23－吊孔、24－长圆吊轴孔、25－长圆限位轴孔、26－阀体轴承板、27－定位板、28－操作缺口、30－吊轴组件、31－吊轴、32－吊轴帽、33－吊轴卡槽、34－吊轴卡板、40－限位轴组件、41－限位轴、42－限位轴帽、43－限位轴卡槽、44－限位轴卡板、50－弯管组件、51－顶管口、52－承压座板、53－侧管口、54－侧管口加强板、55－横向支撑板、56－竖向支撑板、60－平面水封组件、61－P型水封、62－矩形压板、63－矩形水封支承座板、64－矩形支承环、70－柱塞水封组件、71－柱塞水封、72－环形沟槽、73－圆压板、74－限位环、80－滑块组件、81－滑块盒、82－滑块、83－滑块支承座板、84－滑块斜面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。

本发明的一种提高特高水头闸门充水阀密封性的方法，如图1－11所示，该方法是将平面水封与柱塞水封有机结合构成两道不同形式的密封结构，以提高特高水头闸门充水阀的密封性；所述平面水封和柱塞水封同时安装在阀柱21底部的水封安装板22底面；平面水封采用P型水封61，P型水封61为矩形环结构，P型水封61通过矩形压板62和螺栓与水封安装板22底面固定；为了防止P型水封61被过渡挤压，在水封安装板22底面设置有矩形支承环64；柱塞水封71采用倒锥台式柱塞体，柱塞水封71通过圆压板73和螺栓固定在矩形环结构的P型水封61中央的水封安装板22底面；柱塞水封71的锥面与弯管组件50的顶管口51的喇叭口密封，柱塞水封71的锥面上设有一组环形沟槽72，以增强柱塞水封71的缓冲性能，有效降低柱塞水封71锥面与弯管组件50接触滑动时的磨损量；柱塞水封71与水封安装板22底面接触处的边缘设有限位环74，以方便安装时的准确定位，并缓解柱塞水封71的侧向变形。阀柱21安装在闸门组件10顶部的两个吊耳板11之间，阀柱21上设有长圆吊轴孔24和长圆限位轴孔25，阀柱21经穿过长圆吊轴孔24和长圆限位轴孔25的吊轴31和限位轴41与两个吊耳板11滑动限位连接；并通过长圆限位轴孔25限制阀柱21的滑动行程；阀柱21与两个吊耳板11之间设有一组滑块组件80，滑块组件80包括滑块盒81，滑块盒81内设有滑块82，滑块82位于滑块盒81内并经螺栓固定。滑块82采用高强度复合材料制成，摩擦系数小，限位效果好，方便更换，有利于充水阀体的安全关闭；弯管组件50中的弯管出口向下倾斜，有利于提高充水速度；弯管组件50底部通过横向支撑板55和竖向支撑板56支撑，以加强弯管的强度；吊轴31和限位轴41一端均设有卡槽，并经卡板和螺栓与吊耳板11连接，以提高连接的可靠性。

按上述方法构成的本发明的一种提高特高水头闸门充水阀密封性的装置，如图1－4所示：包括闸门组件10；闸门组件10顶部设有两块对称设置的吊耳板11，吊耳板11两侧焊接有闸门轴承板14；两块吊耳板11之间底部的闸门组件10内设有弯管组件50；弯管组件50的顶管口51正上方设有阀体组件20，阀体组件20底部设有水封安装板22，水封安装板22的底面设有平面水封组件60和柱塞水封组件70；阀体组件20经吊轴组件30和限位轴组件40与两块吊耳板11滑动连接；吊耳板11与阀体组件20之间设有一组滑块组件80。弯管组件50的顶管口51位于两块吊耳板11之间底部闸门组件10的水平腹板12上，弯管组件50的顶管口51为喇叭口，喇叭口外圆设有承压座板52；弯管组件50的侧管口53位于闸门组件10的后面板13上，侧管口53外圆设有侧管口加强板54，侧管口加强板54与闸门组件10上的后面板13焊接；弯管组件50底部设有横向支撑板55和竖向支撑板56。

如图5和6所示，平面水封组件60包括P型水封61，P型水封61为矩形框状，P型水封61经矩形压板62和螺栓与阀体组件20底部的水封安装板22底面固定连接；P型水封61的P型头处设有矩形水封支承座板63；水封安装板22的底面设有矩形支承环64。柱塞水封组件70包括柱塞水封71，柱塞水封71的形状为倒着的锥台状，柱塞水封71的锥面上设有一组环形沟槽72，柱塞水封71经圆压板73和螺栓与阀体组件20底部的水封安装板22底面固定连接；柱塞水封71与水封安装板22的连接处设有限位环74。

如图7和8所示，阀体组件20包括阀柱21；阀柱21的形状为矩形管柱状；阀柱21底部设有水封安装板22；阀柱21与水封安装板22处设有操作缺口28；阀柱21由上至下分别设有吊孔23、长圆吊轴孔24和长圆限位轴孔25；开有吊孔23和长圆吊轴孔24的阀柱板两侧焊接有阀体轴承板26；阀柱21顶端焊接有定位板27。

如图9所示，一组滑块组件80包括滑块盒81，滑块盒81内设有滑块82；滑块82两端设有滑块斜面84；滑块82经螺栓固定在滑块盒81内；滑块盒81底面焊接在吊耳板11或阀柱21上；与滑块82对应的阀柱21或吊耳板11上设有滑块支承座板83。

如图10所示，吊轴组件30包括吊轴31，吊轴31一端设有吊轴帽32，另一端设有对称的吊轴卡槽33；吊轴卡槽33内设有吊轴卡板34，吊轴卡板34经螺栓与闸门轴承板14固定连接。

如图11所示，限位轴组件40包括限位轴41，限位轴41一端设有限位轴帽42，另一端设有对称的限位轴卡槽43；限位轴卡槽43内设有限位轴卡板44，限位轴卡板44经螺栓与闸门吊耳板11固定连接。

实施例

本例在闸门组件10顶部对称设有两块吊耳板11，在两块吊耳板11之间设有阀体组件20，在阀体组件20正下方设有弯管组件50。阀体组件20与吊耳板11通过吊轴组件30和限位轴组件40连接；吊耳板11两侧面连接有闸门轴承板14；闸门轴承板14对称焊接于吊耳板11的两侧面，闸门轴承板14为圆形或矩形，矩形的四个角倒角，闸门轴承板14开有与吊耳板11对应的吊孔23；

前述阀体组件20包括阀柱21、阀柱21是由四块钢板合围成的矩形管状，顶部焊接有定位板27；阀柱21上设有轴向限位的长圆吊轴孔24和长圆限位轴孔25，以及用于起吊的吊孔23；阀柱21底端焊接有水封安装板22，阀柱21底端设有便于安装的操作缺口28。水封安装板22底面安装有平面水封组件60和柱塞水封组件70；以及矩形支承环64和限位环74。阀柱21开有吊孔23、长圆吊轴孔24和长圆限位轴孔25的两块钢板两面均焊接有阀体轴承板26。长圆限位轴孔25的长度与阀体的充水行程对应，充水行程为100～600mm。长圆吊轴孔24可满足阀体组件20在限位轴上下移动距离略大于充水阀充水行程5～50mm。

平面水封组件60由矩形布置的P型水封61构成，P型水封61经矩形压板62和螺栓与水封安装板22底面固定；柱塞水封组件70位于弯管组件50的顶管口51的正上方，顶管口51为喇叭口。柱塞水封组件70由柱塞水封71及圆压板73组成；圆压板73与水封安装板22配钻环形等间距布置的螺栓孔；阀门关闭状态柱塞水封71位于顶管口51的喇叭口内，并通过螺栓及圆形压板固定在底板上；柱塞水封71的锥面上设有环形沟槽72，环形沟槽72的间距为50～150mm；顶管口51的喇叭口上部外缘四周设有与P型水封61对应的矩形水封支承座板63；矩形水封支承座板63采用不锈钢材料，厚度3～5mm；矩形水封支承座板63外圈设有矩形支承环64，主要作用是防止过渡挤压P型水封61；也可以不用矩形支承环64，而采用两根板条代替矩形支承环64焊接在矩形水封支承座板63外侧的水封安装板22底面。

弯管组件50的顶管口51上部设有支承阀柱21的的承压座板52；弯管组件50的侧管口53向下倾斜，倾斜角度与水平线成15～75度角；弯管组件50的侧管口53设有侧管口加强板54加固；弯管组件50在闸门组件10内部设有橫向支撑板55及竖向支撑板56加固；柱塞水封71与顶管口51接触部位的压缩量为1～5mm。

阀柱21与吊耳板11之间的轴向限位装置由滑块组件80及滑块支承座板83组成；滑块组件80可对称焊接在吊耳板11或阀柱21两侧；滑块组件80焊接在吊耳板11两侧时，在阀柱21上焊接对应的滑块支承座板83。滑块组件80焊接在阀柱21两侧时，在吊耳板11两侧设有对应的滑块支承座板83；滑块组件80与滑块支承座板83的间隙为1～5mm。滑块支承座板83长度略大于阀柱的充水行程20～100mm；滑块组件80由滑块82、滑块盒81及压板（滑块盒一侧板可设为活动板，作为压板可方便更换滑块）组成；滑块82采用圆头高强复合材料制成，滑块盒81通过焊接固定在吊耳板11或阀柱21的两侧；滑块82通过螺栓及压板固定在滑块盒81上；滑块盒81及压板与滑块82接触部位上部倒斜角处理。滑块组件80可对称每面设有2块或4块，滑块支承座板83的数量及位置与滑块组件80对应。

吊轴31和限位轴41通过吊轴卡板34和限位轴卡板44固定在吊耳板11上；吊轴卡板34和限位轴卡板44经螺栓与吊耳板11固定。

吊孔23可以是圆孔，也可以是梨形孔。

Claims (10)

1.一种提高特高水头闸门充水阀密封性的方法，其特征在于：该方法是将平面水封与柱塞水封有机结合构成两道不同形式的密封结构，以提高特高水头闸门充水阀的密封性；所述平面水封和柱塞水封同时安装在阀柱底部的水封安装板底面；平面水封采用P型水封，P型水封为矩形环结构，P型水封通过矩形压板和螺栓与水封安装板底面固定；为了防止P型水封被过渡挤压，在水封安装板底面设置有矩形支承环；柱塞水封采用倒锥台式柱塞体，柱塞水封通过圆压板和螺栓固定在矩形环结构的P型水封中央的水封安装板底面；柱塞水封的锥面与弯管组件的顶管口的喇叭口密封，柱塞水封的锥面上设有一组环形沟槽，以增强柱塞水封的缓冲性能，有效降低柱塞水封锥面与弯管组件接触滑动时的磨损量；柱塞水封与水封安装板底面接触处的边缘设有限位环，以方便安装时的准确定位，并缓解柱塞水封的侧向变形。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述阀柱安装在闸门组件顶部的两个吊耳板之间，阀柱上设有长圆吊轴孔和长圆限位轴孔，阀柱经穿过长圆吊轴孔和长圆限位轴孔的吊轴和限位轴与两个吊耳板滑动限位连接；并通过长圆限位轴孔限制阀柱的滑动行程；阀柱与两个吊耳板之间设有一组滑块组件，滑块组件包括滑块盒，滑块盒内设有滑块，滑块位于滑块盒内并经螺栓固定；滑块采用高强度复合材料制成，摩擦系数小，限位效果好，方便更换，有利于充水阀体的安全关闭；弯管组件中的弯管出口向下倾斜，有利于提高充水速度；弯管组件底部通过横向支撑板和竖向支撑板支撑，以加强弯管的强度；吊轴和限位轴一端均设有卡槽，并经卡板和螺栓与吊耳板连接，以提高连接的可靠性。

3.一种提高特高水头闸门充水阀密封性的装置，包括闸门组件（10）；其特征在于：闸门组件（10）顶部设有两块对称设置的吊耳板（11），吊耳板（11）两侧焊接有闸门轴承板（14）；两块吊耳板（11）之间底部的闸门组件（10）内设有弯管组件（50）；弯管组件（50）的顶管口（51）正上方设有阀体组件（20），阀体组件（20）底部设有水封安装板（22），水封安装板（22）的底面设有平面水封组件（60）和柱塞水封组件（70）；阀体组件（20）经吊轴组件（30）和限位轴组件（40）与两块吊耳板（11）滑动连接；吊耳板（11）与阀体组件（20）之间设有一组滑块组件（80）。

4.根据权利要求3所述装置；其特征在于：所述弯管组件（50）的顶管口（51）位于两块吊耳板（11）之间底部闸门组件（10）的水平腹板（12）上，弯管组件（50）的顶管口（51）为喇叭口，喇叭口外圆设有承压座板（52）；弯管组件（50）的侧管口（53）位于闸门组件（10）的后面板（13）上，侧管口（53）外圆设有侧管口加强板（54），侧管口加强板（54）与闸门组件（10）上的后面板（13）焊接；弯管组件（50）底部设有横向支撑板（55）和竖向支撑板（56）。

5.根据权利要求3所述装置；其特征在于：所述平面水封组件（60）包括P型水封（61），P型水封（61）为矩形框状，P型水封（61）经矩形压板（62）和螺栓与阀体组件（20）底部的水封安装板（22）底面固定连接；P型水封（61）的P型头处设有矩形水封支承座板（63）；水封安装板（22）的底面设有矩形支承环（64）。

6.根据权利要求3所述装置；其特征在于：所述柱塞水封组件（70）包括柱塞水封（71），柱塞水封（71）的形状为倒着的锥台状，柱塞水封（71）的锥面上设有一组环形沟槽（72），柱塞水封（71）经圆压板（73）和螺栓与阀体组件（20）底部的水封安装板（22）底面固定连接；柱塞水封（71）与水封安装板（22）的连接处设有限位环（74）。

7.根据权利要求3所述装置；其特征在于：所述阀体组件（20）包括阀柱（21）；阀柱（21）的形状为矩形管柱状；阀柱（21）底部设有水封安装板（22）；阀柱（21）与水封安装板（22）处设有操作缺口（28）；阀柱（21）由上至下分别设有吊孔（23）、长圆吊轴孔（24）和长圆限位轴孔（25）；开有吊孔（23）和长圆吊轴孔（24）的阀柱板两侧焊接有阀体轴承板（26）；阀柱（21）顶端焊接有定位板（27）。

8.根据权利要求7所述装置；其特征在于：所述一组滑块组件（80）包括滑块盒（81），滑块盒（81）内设有滑块（82）；滑块（82）两端设有滑块斜面（84）；滑块（82）经螺栓固定在滑块盒（81）内；滑块盒（81）底面焊接在吊耳板（11）或阀柱（21）上；与滑块（82）对应的阀柱（21）或吊耳板（11）上设有滑块支承座板（83）。

9.根据权利要求3所述装置；其特征在于：所述吊轴组件（30）包括吊轴（31），吊轴（31）一端设有吊轴帽（32）另一端设有对称的吊轴卡槽（33）；吊轴卡槽（33）内设有吊轴卡板（34），吊轴卡板（34）经螺栓与闸门轴承板（14）固定连接。

10.根据权利要求3所述装置；其特征在于：所述限位轴组件（40）包括限位轴（41），限位轴（41）一端设有限位轴帽（42）另一端设有对称的限位轴卡槽（43）；限位轴卡槽（43）内设有限位轴卡板（44），限位轴卡板（44）经螺栓与闸门吊耳板（11）固定连接。