CN108166459B - 一种曲臂钢坝闸门 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲臂钢坝闸门。它包括安装在两左、右侧墙之间的钢坝门叶，在钢坝门叶的底部通过底横轴与坝体连接，钢坝门叶绕底横轴摆动，在钢坝门叶上摆时实现拦水，下摆时实现放水，其特征是在迎水面的钢坝门叶和/或底横轴的两端各连接有前伸的曲臂，曲臂上设有曲臂铰链，曲臂铰链上连接有包括伸缩的启闭油缸组成的启闭装置，在钢坝门叶上设有隔水板将暴露在迎水面前的曲臂与河水隔离，启闭装置位于隔水板的后端，在隔水板上设有与左、右侧墙接触的封水条。该曲臂钢坝闸门完全改变了以往钢坝闸门的基本形制和特征，克服了钢坝闸门所暴露的目前尚未解决的缺陷，它对钢坝闸门在水利设施上的推广和应用具有重要意义。

Description

一种曲臂钢坝闸门

技术领域

本发明涉及水利设施的坝结构，特别涉及一种曲臂钢坝闸门。

背景技术

钢坝闸门是水利、水电工程设施中的机械设备。它主要应用于农业灌溉、渔业、船闸、海水挡潮、城市河道景观工程和小水电站等建设。通常的钢坝闸门是通过液压设备驱动底横轴转动来实现钢坝闸门启闭的新型闸门，它具有启闭迅速，经久耐用等优点。主要包括底横轴、钢坝门叶、设置在闸室内的启闭机等，钢坝门叶与底横轴连接形成闸门，在底横轴的两端穿过建在河道两岸闸室墙壁与闸室内的启闭机连接，底横轴通过轴座固定在地基上，并在启闭机的带动下转动，在底横轴的带动下闸门摆动，实现开闸和闭闸功能。这种钢坝闸门中的底横轴既受到拦水时，整个闸门上水压对底横轴的弯矩和闸门上水压对底横轴的巨大扭矩，这些力（在底横轴的迎水面受到压力，背水面受到拉力，和扭矩的剪切力）的合成，使得底横轴承受巨大的载荷，尤其是在河面宽，蓄水高度大的钢坝闸门。为了满足强度和刚度的要求，通常会把底横轴设计的很粗，同时用于驱动底横轴转动的启闭机和相关连接构件也做的很粗大，因此钢坝闸门的制造成本很高。另外，由于闸门上水压对底横轴的压力大和底横轴的长度长，使得整根底横轴出现弯曲变形，在闸室墙壁上用于固定底横轴的轴承承受巨大的载荷，而这种弯曲变形又使得底横轴上用于密封闸室墙壁的阻水密封圈很容易失效，在闸室墙壁外的水经阻水密封圈渗漏到闸室内，如不及时发现和排出就会造成启闭机的电机进水而损坏。另外由于钢坝闸门体积大、重量重，对施工安装的要求和难度高，在坝基的设计和施工中还要同时做好闸室的结构、启闭机的安装、以及防水措施等。对于闸室的这些问题严重阻碍了钢坝闸门在水利建设中的进一步推广和运用。因此如果设计一种能够不用启闭室的钢坝闸门，将可以彻底解决上述问题，虽以前有过一种直推式钢坝，取消了启闭室，它利用多个升降油缸直接顶推钢坝门叶，实现升坝拦水或降坝放水的功能，但不足之处是顶推的升降油缸常年泡在水里，影响升降油缸的使用寿命，因此，至今尚无不用启闭室的理想技术方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、制造成本低、施工安装方便、工作可靠，可以不用启闭室的一种曲臂钢坝闸门。

为了解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：它包括安装在两左、右侧墙之间的钢坝门叶，在钢坝门叶的底部通过底横轴与坝体连接，钢坝门叶绕底横轴摆动，在钢坝门叶上摆时实现拦水，下摆时实现放水，其特征是在迎水面的钢坝门叶和/或底横轴的两端各连接有前伸的曲臂，曲臂上设有曲臂铰链，曲臂铰链上连接有包括伸缩的启闭油缸组成的启闭装置，在钢坝门叶上设有隔水板将暴露在迎水面前的曲臂与河水隔离，启闭装置位于隔水板的后端，在隔水板上设有与左、右侧墙接触的封水条。

所述的启闭装置，包括在底横轴后面的坝体上设有支撑铰链，在支撑铰链上连接有摇臂，在摇臂和曲臂铰链之间通过铰链连接有连杆，组成四杆机构，当曲臂铰链、铰链和支撑铰链三点在同一直线的极限位置时，钢坝门叶处于升坝的拦水位置，在铰链上连接有伸缩的启闭油缸。

所述的坝体上设有防止摇臂超过极限位置摆动的限位块。

所述隔水板的横断面为L形，隔水板的一侧面固定在钢坝门叶的端面。

所述隔水板的高度超过钢坝门叶的顶面，在隔水板的顶部设有盖板。

所述的盖板通过铰链与隔水板的前上口连接，在启闭油缸上方的左、右侧墙上设有外伸的挡杆，当钢坝门叶下摆时，挡杆挡住盖板，盖板遮挡在启闭油缸上方。

所述的盖板长度为在钢坝门叶下摆到放水的最低位置时，足以将整个启闭油缸盖住。

根据上述方案制造的一种曲臂钢坝闸门，它具有以下优点：

1.利用前伸的曲臂和曲臂铰链上连接有包括伸缩的启闭油缸组成的启闭装置，来顶推钢坝门叶，实现升坝拦水或降坝放水，通过构件的变化，改变了以往升降油缸常年浸泡在水里，容易腐蚀生锈，与水里的垃圾接触，活塞杆与缸体之间的密封装置容易损坏的现象情况。改变了原来在启闭室内用底轴来驱动钢坝门叶启闭的弊端，钢坝门叶的启闭由曲臂直接推动，改变了底横轴综合受力的状态，改善了底横轴的受力工况，使得启闭油缸驱动曲臂的时候更轻松，需要的力量更小，安全系数大大增加。

2．启闭装置采用四杆机构，利用四杆机构在极限位置时，钢坝门叶处于升坝的拦水位置，使得整个系统在无外力和另外构件加入的情况下处于平衡状态，省去了通常钢坝门叶在拦水位置时，还需要将钢坝门叶定位的锁定装置，大大简化了结构。

3. 去除了左、右岸边的启闭室，由此带来的优点：

（1）避免了原钢坝闸门由于底轴穿墙而过或基础施工不严实的原因引起的启闭室内较容易进水，造成电机烧坏而无法启闭闸门的现象；

（2）左、右岸边启闭室的消除，增加了河道过流断面，行洪能力增大；

（3）降低了坝体的施工难度，基础施工变得更加容易；

（4）改善和简化了钢坝构件的制造，降低了钢坝闸门的制造成本。

该曲臂钢坝闸门完全改变了以往钢坝闸门的基本形制和特征，克服了钢坝闸门所暴露的目前尚未解决的缺陷，它对钢坝闸门在水利设施上的推广和应用具有重要意义。

附图说明

图1是曲臂钢坝闸门在升坝拦水时的侧面状态图；

图2是曲臂钢坝闸门在降坝放水时的侧面状态图；

图3是曲臂钢坝闸门在升坝拦水时的主视图；

图4是曲臂钢坝闸门在升坝拦水时的俯视图；

图5是图4中H区域的局部放大图；

图6是曲臂固定在钢坝门叶上的侧面状态图；

图7是曲臂固定在底横轴上的侧面状态图；

图8是启闭油缸直接与曲臂铰链直接连接的侧面状态图。

图中：1. 左侧墙；2. 右侧墙；3. 钢坝门叶；4. 底横轴；5. 坝体；6. 曲臂；7. 曲臂铰链；8. 支撑铰链；9. 摇臂；10. 铰链A；11. 连杆；12. 启闭油缸；13. 活塞杆；14. 限位块；15. 隔水板；16. 盖板；17. 铰链B；18. 挡杆；19. 封水条。

实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的描述。

图1至图5是一种曲臂钢坝闸门结构示意图。从图中看出，它包括安装在两左侧墙1和右侧墙2之间的钢坝门叶3，在钢坝门叶3的底部通过底横轴4与坝体5连接，钢坝门叶3绕底横轴4摆动。在钢坝门叶3上摆时实现拦水如图1所示，下摆时实现放水如图2所示。在迎水面的钢坝门叶3和底横轴4焊接处的两端各焊接有前伸的曲臂6，或在迎水面的钢坝门叶3上的两端各焊接有前伸的曲臂6如图6所示，也可以在迎水面的底横轴4两端各焊接有前伸的曲臂6如图7所示，在曲臂6上设有曲臂铰链7，曲臂铰链7上连接有启闭装置。所述的启闭装置，包括在底横轴4后面的坝体上设的支撑铰链8，在支撑铰链8上连接有摇臂9，在摇臂9和曲臂铰链7之间通过铰链A10连接有连杆11，组成四杆机构（如图1、图2中点划线所示的四边形）。当曲臂铰链7、铰链A10和支撑铰链8三点在同一直线的极限位置时，钢坝门叶3正好处于升坝的拦水位置如图1所示，在铰链A10上连接有启闭油缸12，启闭油缸12上活塞杆13的伸缩控制钢坝门叶3的升降。为保险，防止摇臂9摆动时超过极限位置，在坝体5上设有的突起的限位块14，用于限制摇臂9的摆动角度。在钢坝门叶3上设有隔水板15将暴露在迎水面前的曲臂6与河水隔离，也阻挡河水从钢坝门叶3的两端与左侧墙1和右侧墙2之间流出。所述隔水板15的横断面为L形，隔水板15的一侧面固定在钢坝门叶3的端面，隔水板15的高度超过钢坝门叶3的顶面，在隔水板15的顶部设有盖板16，防止异物进入，盖板16通过铰链B17与隔水板15的前上口连接，在启闭油缸12上方的左侧墙1和右侧墙2上分别设有外伸的三根挡杆18，当钢坝门叶3下摆时，限位杆18挡住盖板16阻止其下翻，盖板16遮挡在启闭油缸12的上方，盖板16的长度为在钢坝门叶3下摆到放水的最低位置时，足以将整个启闭油缸12盖住，防止水中的垃圾飘落在启闭油缸12上。启闭装置位于隔水板15的后端，在隔水板15上设有与左侧墙1和右侧墙2接触的封水条19，阻挡河水从隔水板15与左侧墙1和右侧墙2之间流出。

除了上述结构外，当然也可以采用更简单的启闭装置结构，即将启闭油缸12的活塞杆13与曲臂铰链7直接连接的形式如图8所示。这种结构在升坝拦水时，还需要对钢坝门叶3进行缩定。

在降坝泄洪时，活塞杆13内缩，摇臂9和连杆11折拢，钢坝门叶3绕底横轴4逐渐下摆，坝内的水通过钢坝门叶3的顶部流出如图2所示。

升坝拦水的动作与降坝泄洪的动作相反，活塞杆13从启闭油缸12中伸出，摇臂9和连杆11张开，钢坝门叶3绕底横轴4逐渐上摆，直到曲臂铰链7、铰链A10和支撑铰链8三点在同一直线的极限位置，并且摇臂9被限位块14挡住而定位如图1所示。此时的启闭装置被钢坝门叶3上的水压住，作用在钢坝门叶3上水的压力通过两端的曲臂铰链7、连杆11、摇臂9传到固定在坝体5上的支撑铰链8承受F（连杆11、摇臂9均为二力杆），四杆机构的启闭装置处于稳定状态，启闭油缸12在此位置可以卸荷，它可以不需要对钢坝门叶3的后背再作任何支持而稳定，连杆11、摇臂9在升坝过程作推杆，在升坝完成后作为防止钢坝门叶3下翻的顶杆。

Claims (2)

1. 一种曲臂钢坝闸门，它包括安装在左、右侧墙之间的钢坝门叶，在钢坝门叶的底部通过底横轴与坝体连接，钢坝门叶绕底横轴摆动，在钢坝门叶上摆时实现拦水，下摆时实现放水，其特征是，在底横轴的两端各连接有前伸的曲臂，曲臂上设有曲臂铰链，曲臂铰链上连接有包括伸缩的启闭油缸的启闭装置，在钢坝门叶上设有隔水板将暴露在迎水面前的曲臂与河水隔离，启闭装置位于隔水板的后端，在隔水板上设有与左、右侧墙接触的封水条，所述的启闭装置，包括在底横轴后面的坝体上设有支撑铰链，在支撑铰链上连接有摇臂，在摇臂和曲臂铰链之间通过铰链A连接有连杆，组成四杆机构，当曲臂铰链、铰链A和支撑铰链三点在同一直线的极限位置时，钢坝门叶处于升坝的拦水位置，在铰链A上连接有伸缩的启闭油缸, 所述隔水板的横断面为L形，隔水板的一侧面固定在钢坝门叶的端面, 所述隔水板的高度超过钢坝门叶的顶面，在隔水板的顶部设有盖板，所述的盖板通过铰链B与隔水板的前上口连接，在启闭油缸上方的左、右侧墙上设有外伸的限位杆，当钢坝门叶下摆时，限位杆挡住盖板，盖板遮挡在启闭油缸上方，盖板长度为在钢坝门叶下摆到放水的最低位置时，足以将整个启闭油缸盖住。

2.根据权利要求1所述的一种曲臂钢坝闸门，其特征是,所述的坝体上设有防止摇臂超过极限位置摆动的限位块。