CN106192930B - 一种潜孔平面闸门双向止水减振的弹性水封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种潜孔平面闸门双向止水减振的弹性水封装置，包括结构钢、弹簧钢、P型水封和止水橡皮，结构钢固定设置在闸门本体之间，结构钢内侧固定设有弹簧钢，弹簧钢与结构钢通过螺栓固定连接，结构钢一端设有止水橡皮，止水橡皮外侧设有垫板，垫板设置在门槽一侧，闸门本体与门槽之间还设有P型水封，本发明结构设计新颖，能够在潜孔平面闸门挡水及运行的过程中有效的防止闸门门顶漏水和减弱闸门的垂向振动。

Description

一种潜孔平面闸门双向止水减振的弹性水封装置

技术领域

本发明涉及一种应用于潜孔平面闸门的双向止顶水封装置，具体为一种潜孔平面闸门双向止水减振的弹性水封装置。

背景技术

目前，应用于潜孔闸门的水封形式主要有：(1)常规水封，如P型、山型水封，通过采用预压量的办法达到止水的作用；(2)门顶防射水弹性水封，该类水封也是一种弹性水封，原理是通过水压力顶压橡皮止水而发生变形进而压紧闸门面板而防射水，一般和常规水封同时应用；(3)冲压水封。冲压水封不同于前两种水封结构，其采用外压力顶压止水橡皮的办法压紧门体起到止水的作用。

常规水封采用预压量的办法控制水封漏水，但由于闸门运行中闸门门体变形，门楣结构及止水施工的问题，以及水封本身受到水压力作用变形，引起水封漏水、射水，不能有效的止水；防射水弹性水封及常规水封组合的水封形式可以有效的防止门顶射水、漏水，但是，一方面防射水弹性水封结构复杂且一般安装在门楣上，而且变形是有限的，另一方面防射水弹性水封要求的水头较高，低水头很难起到作用；对于冲压水封来讲，水封结构更加复杂，需要一套独立加压系统，并且只能安装在门槽上。对于潜孔平面闸门来讲，闸门槽为竖井结构，并且前部配有事故门槽，很难维护安装在门槽上的水封结构，而且工程中的潜孔平面闸门位于竖井门槽内，由于竖井较深(一般大于20m)，常采用钢丝绳卷扬式启闭，这样就导致了闸门垂向无约束，仅靠闸门自身重量控制闸下水动力荷载诱发的闸门垂向振动(包括加速度和位移等参数)，因而设计中往往从动力学的角度过分提高闸门自身的重量，不仅增加了成本，还提高了启闭设备的容量，极不经济，因此提出一种双向止水的弹性水封装置，不仅具有常规水封的特点(有或无预压量都可)，而且具有弹性水封的特点(自适应非线性变形)；不仅可以有效的止水，而且有利于闸门结构减振；该弹性水封不仅可以独立应用，也可以与其它常规水封配合应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种潜孔平面闸门双向止水减振的弹性水封装置。，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种潜孔平面闸门双向止水减振的弹性水封装置，包括结构钢、弹簧钢、P型水封和止水橡皮，所述结构钢固定设置在闸门本体之间，所述结构钢内侧固定设有弹簧钢，所述弹簧钢与结构钢通过螺栓固定连接，所述结构钢一端设有止水橡皮，所述止水橡皮外侧设有垫板，所述垫板设置在门槽一侧，所述闸门本体与门槽之间还设有P型水封；所述弹簧钢的形状为半圆形或椭圆形；

所述弹簧钢内设置有空腔，所述空腔内填充有粘弹性材料，所述弹簧钢采用全密封结构，且所述粘弹性材料的充填体积占所述空腔体积的90％。

优选的，所述粘弹性材料由溴化丁基橡胶50-70份、白炭黑10-15份、硬脂酸8-12份、云母4-8份、硫化树脂7-15份、交联剂7-18份混合制备而成。

优选的，其使用方法包括以下步骤：

A、将弹性水封放置在平面闸门的顶部与门楣接触；

B、当闸门通过卷扬机提升或下降到某一开度时，闸门上游侧、闸下、下游侧及门顶都充满了水体，门顶水体为自由水体，表面为大气压；

C、弹性水封的上支止水橡皮承受门顶水柱的静压力及动压力，向下挤压，闸门上游侧为有压水体，弹性水封的下支止水橡皮承受有压水体的水压力，向上挤压；

D、弹性水封的上下两支止水橡皮挤压过程中，橡皮压紧门楣，水压力越大挤压越近，进而达到防闸门顶漏水、射水的目的；

E、当闸门振动传递到弹性水封部位时，通过充填的粘弹性材料自适应变形和发热耗散能量，保证水封橡皮始终紧压门楣。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明结构设计新颖，能够在潜孔平面闸门挡水及运行的过程中有效的防止闸门门顶漏水和减弱闸门的垂向振动。

(2)本发明中弹簧钢内部填充有粘弹性材料，能够将形变产生的能量直接通过粘弹性材料而耗散。

附图说明

图1为本发明的实施例一结构示意图；

图2为本发明的实施例二结构示意图；

图3为本发明的实施例三结构示意图；

图中：1、结构钢；2、弹簧钢；3、P型水封；4、止水橡皮；5、闸门本体；6、螺栓；7、垫板；8、门槽；9、粘弹性材料。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种潜孔平面闸门双向止水减振的弹性水封装置,包括结构钢1、弹簧钢2、P型水封3和止水橡皮4，结构钢1固定设置在闸门本体5之间，结构钢1内侧固定设有弹簧钢2，弹簧钢2与结构钢1通过螺栓6固定连接，结构钢1一端设有止水橡皮4，止水橡皮4外侧设有垫板7，垫板7设置在门槽8一侧，闸门本体5与门槽8之间还设有P型水封3。

本实施例中，弹簧钢2的形状为半圆形。

本实施例中，该结构通过弹簧钢受力后变形而调整水封与门槽之间的挤压程度从而起到止水的效果；通过调节弹簧钢结构的尺寸和形状，调节弹簧钢的刚度，进而调节弹性水封力与变形之间的关系，达到控制水封漏水的目的；另外由于在止水上下两侧受到水压力的作用，止水橡皮与门槽之间产生摩擦力，在闸门定开度情况下，摩擦力能够有效的减小闸门的垂向振动，且弹簧钢能够储存一部分闸门受到水动力能量并通过相对摩擦而消耗掉，有助于闸门减振。

实施例二：

本实施例与实施例一之间的区别在于：弹簧钢2的形状为椭圆形，实施例一种的半圆形弹簧钢是开口的，上下止水橡皮之间的而空腔可能充满水体，由于水体自身的不可压缩性就限制了弹簧钢的变形，进而影响弹性水封的效果，本实施例采用的结构能够达到提高弹性水封效果的目的。

实施例三：

本实施例与实施例二之间的区别在于：弹簧钢内设置有空腔，空腔内填充有粘弹性材料9，粘弹性材料9填充在弹簧钢2的空腔内，上述弹簧钢采用全密封结构，且粘弹性材料9充填体积占空间体积的90％，粘弹性材料9由溴化丁基橡胶50-70份、白炭黑10-15份、硬脂酸8-12份、云母4-8份、硫化树脂7-15份、交联剂7-18份混合制备而成，由于弹簧钢可以储存能量，自身不能消耗能量，一部分由闸门门体及水流传递到弹簧钢的能量不能短时间内耗散，因而在封闭弹簧钢内部填充粘弹性阻尼材料，将能量直接通过阻尼材料而耗散。

本发明的使用方法包括以下步骤：

A、将弹性水封放置在平面闸门的顶部与门楣接触；

B、当闸门通过卷扬机提升或下降到某一开度时，闸门上游侧、闸下、下游侧及门顶都充满了水体，门顶水体为自由水体，表面为大气压；

C、弹性水封的上支止水橡皮承受门顶水柱的静压力及动压力，向下挤压，闸门上游侧为有压水体，弹性水封的下支止水橡皮承受有压水体的水压力，向上挤压；

D、弹性水封的上下两支止水橡皮挤压过程中，橡皮压紧门楣，水压力越大挤压越近，进而达到防闸门顶漏水、射水的目的；

E、当闸门振动传递到弹性水封部位时，通过充填的粘弹性材料自适应变形和发热耗散能量，保证水封橡皮始终紧压门楣。

本发明的弹性水封装置还能减弱闸门的振动，弹性水封的结构特点决定了它具有减弱闸门振动的功能：(1)在闸门定开度运行过程中，弹性水封上下支止水橡皮挤压门楣，有效的防止门顶漏水和高压射水，而门顶漏水和射水是闸门振动一个重要因素，因而减弱了振动源进而减弱闸门的振动；(2)弹性水封受到门顶及上游侧水流作用的水动力荷载，自身发生振动，由于弹性水封一侧是闸门门体，刚度远大于水封本身，另一侧是摩擦接触的门楣，因而弹性水封的振动能够有效的得到控制，并且由于摩擦及弹簧钢的作用能够有效的缓解自身的振动。根据振动理论，弹性水封振动的相角与闸门振动的相角是不同步的，存在滞后，也就是说弹性水封能够抑制闸门的振动；(3)过闸水流将能量传递给闸门，诱发闸门的振动。由于闸门与弹性水封为刚性连接，闸门的振动传递到弹性水封中起骨架作用的结构钢，结构钢的振动传递到上下支止水橡皮及弹簧钢，一部分振动能量储存在变形的弹簧钢及内部的粘弹性材料，并随着弹簧钢的变形而耗散在粘弹性材料内；一部分引起止水橡皮与门楣之间的相对运动而通过摩擦副耗散。

本发明结构设计新颖，能够在潜孔平面闸门挡水及运行的过程中有效的防止闸门门顶漏水和减弱闸门的垂向振动。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种潜孔平面闸门双向止水减振的弹性水封装置，包括结构钢(1)、弹簧钢(2)、P型水封(3)和止水橡皮(4)，其特征在于：所述结构钢(1)固定设置在闸门本体(5)之间，所述结构钢(1)内侧固定设有弹簧钢(2)，所述弹簧钢(2)与结构钢(1)通过螺栓(6)固定连接，所述结构钢(1)一端设有止水橡皮(4)，所述止水橡皮(4)外侧设有垫板(7)，所述垫板(7)设置在门槽(8)一侧，所述闸门本体(5)与门槽(8)之间还设有P型水封(3)；所述弹簧钢(2)的形状为半圆形或椭圆形；

所述弹簧钢(2)内设置有空腔，所述空腔内填充有粘弹性材料(9)，且所述粘弹性材料(9)的充填体积占所述空腔体积的90％。

2.根据权利要求1所述的一种潜孔平面闸门双向止水减振的弹性水封装置，其特征在于：所述粘弹性材料(9)由溴化丁基橡胶50-70份、白炭黑10-15份、硬脂酸8-12份、云母4-8份、硫化树脂7-15份、交联剂7-18份混合制备而成。

3.根据权利要求1所述的一种潜孔平面闸门双向止水减振的弹性水封装置，其特征在于：其使用方法包括以下步骤：

A、将弹性水封放置在平面闸门的顶部与门楣接触；

B、当闸门通过卷扬机提升或下降到某一开度时，闸门上游侧、闸下、下游侧及门顶都充满了水体，门顶水体为自由水体，表面为大气压；

C、弹性水封的上支止水橡皮承受门顶水柱的静压力及动压力，向下挤压，闸门上游侧为有压水体，弹性水封的下支止水橡皮承受有压水体的水压力，向上挤压；

D、弹性水封的上下两支止水橡皮挤压过程中，橡皮压紧门楣，水压力越大挤压越近，进而达到防闸门顶漏水、射水的目的；

E、当闸门振动传递到弹性水封部位时，通过充填的粘弹性材料自适应变形和发热耗散能量，保证水封橡皮始终紧压门楣。