CN108411860B - 闸门水封防冻装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种闸门水封防冻装置，属于闸门水封防冻装置领域，提供一种可对闸门水封冻结点进行局部加热的闸门水封防冻装置。包括闸门水封防冻装置，包括热空气发生系统、供风管道和浮动密封阀，所述供风管道的与热空气发生系统连通，所述供风管道包括沿闸门侧边水封设置的竖向管段，所述浮动密封阀沿竖向管段依次设有多个，所述浮动密封阀与竖向管段连通。本发明可在闸门前方水体结冻的情况下，确保位于闸门侧边水封对应的局部小范围内不会结冻，进而确保在闸门启闭的过程中不会发生水封撕裂的问题。而且，通过采用本发明所述的装置后，可有效地降低运行费用。

Description

闸门水封防冻装置

技术领域

本发明涉及闸门防冻装置领域，尤其涉及一种闸门水封防冻装置。

背景技术

在闸门冰冻危害问题中，水封（止水橡皮）撕裂问题一直是普遍存在的问题之一，该问题不仅仅出现在高寒地区，许多库区结冰厚度低于100mm的工程同样存在水封撕裂问题。

解决这一问题的方式目前主要有3类：

1.水封撕裂情况不严重的地区，把水封作为耗材，即时维修。

2.结冰厚度不大的地区，加强水封材质强度和结构强度，避免水封撕裂。

3.采用加热方式避免水封冻结；目前具体的加热方法由分为：热空气法、热水法、热油法和热管加热法等等方式。

然而加热方式目前存在的最大问题是：由于闸门前水位变化可能较大，因此无法实现对冻结点的局部加热，通常需要对较大范围甚至整个水封范围进行加热，致使加热运行成本过大。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种可对闸门水封冻结点进行局部加热的闸门水封防冻装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：闸门水封防冻装置，包括热空气发生系统、供风管道和浮动密封阀，所述供风管道的与热空气发生系统连通，所述供风管道包括沿闸门侧边水封设置的竖向管段，所述浮动密封阀沿竖向管段依次设有多个，所述浮动密封阀与竖向管段连通。

进一步的是：每个浮动密封阀包括下管箍、上管箍和浮动密封套，所述下管箍和上管箍分别固定在竖向管段上，所述浮动密封套可浮动地套设于下管箍和上管箍之间的管段上，在下管箍和上管箍之间的管段的下部管壁上设置有出气口。

进一步的是：所述浮动密封阀为外置式，其浮动密封套包括环形浮筒和多个密封环片，所述密封环片设置在环形浮筒内的两端；所述浮动密封套通过密封环片可浮动地套设在相应管段外。

进一步的是：所述浮动密封阀为内置式，其浮动密封套包括环形浮筒和多个密封环片，在环形浮筒内部设置轴向贯穿的中心通气孔；所述密封环片设置在环形浮筒的外周；所述浮动密封套通过密封环片可浮动地套设在相应管段内。

进一步的是：在出气口处设置有向外延伸的出气支管。

进一步的是：所述密封环片为金属材料制成，所述竖向管段为钢套钢型预制保温管，并且密封环片与竖向管段之间为零间隙的滑动配合；相邻两个浮动密封阀共用二者之间的同一管箍；在每个浮动密封阀内所述出气口包括沿管周向设置的多个出气孔。

进一步的是：所述热空气发生系统包括鼓风机和空气加热器，所述鼓风机通过连接管与空气加热器相连，所述空气加热器与供风管道连通。

进一步的是：所述鼓风机产生的风压所对应的水柱高度不小于相邻两个浮动密封阀内的出气口之间的间距。

进一步的是：所述鼓风机产生的风压为7000Pa（表压）；单个浮动密封阀的高度为500mm，浮动密封套的高度为240-300mm，出气口的中心与该浮动密封阀的下管箍之间的距离为120-150mm。

进一步的是：所述鼓风机为罗茨风机，所述空气加热器为电加热器，所述鼓风机和空气加热器设置于闸门侧方的闸墩上。

本发明的有益效果是：本发明利用水力浮动控制开关的浮动密封阀结构，实现水面以下的出气口全开，水面以上出气口全关。同时借助供给的热空气的气体压力，实现液面以下一定深度范围内的出气口能有效地排出热空气；例如实现液面以下只有第1~2个出气口排出热空气。这样通过采用本发明所述的闸门水封防冻装置，可在闸门前方水体结冻的情况下，确保位于闸门侧边水封对应的局部小范围内不会结冻，进而确保在闸门启闭的过程中不会发生水封撕裂的问题。而且，通过采用本发明所述的装置后，其能源消耗会集中加热位于水封附近范围且靠近水面以下特定深度范围内的区域，可有效地降低运行费用。另外，本发明所述的装置，其潜入至水下的部分完全采用机械结构实现，因此确保了装置运行的有效性和安全性。

附图说明

图1为本发明所述的闸门水封防冻装置安装后的结构示意图；

图2为单个外置式浮动密封阀的结构示意图，且为关闭状态；

图3为单个外置式浮动密封阀的结构示意图，且为开启状态；

图4为单个内置式浮动密封阀的结构示意图，且为开启状态；

图5为在图4所示内置式浮动密封阀结构的基础上增加设置有出气支管结构的示意图；

图中标记为：热空气发生系统1、鼓风机11、空气加热器12、供风管道2、竖向管段21、连接管22、浮动密封阀3、下管箍31、上管箍32、浮动密封套33、环形浮筒331、密封环片332、中心通气孔34、出气口4、闸门侧边水封5、闸门6、闸墩7、出气支管8。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1至图5中所示，本发明所述的闸门水封防冻装置，其包括热空气发生系统1、供风管道2和浮动密封阀3，所述供风管道2的与热空气发生系统1连通，所述供风管道2包括沿闸门侧边水封5设置的竖向管段21，所述浮动密封阀3沿竖向管段21依次设有多个，所述浮动密封阀3与竖向管段21连通。

其中，热空气发生系统1是用于产生热空气，并将热空气供给至供风管道2内。而浮动密封阀3则是通过利用闸门前方水位的浮力作用进行控制的开关阀门，即利用水的浮力作用实现对相应浮动密封阀3的开关启控制，进而允许热空气经过供风管道2后从对应的浮动密封阀处排出，以加热周围局部范围内的水体，确保该局部区域内的水体部冻结。本发明中利用水力浮动控制开关的浮动密封阀3结构，实现水面以下的浮动密封阀3全开，即下文具体结构出气口4全开，水面以上浮动密封阀3全关，即下文具体结构出气口4全关。同时再借助供给的热空气的气体压力，实现液面以下一定深度范围内的浮动密封阀3能有效地排出热空气；例如实现液面以下只有第1~2个浮动密封阀3排出热空气。

参照附图1中所示，本发明中的供风管道2为沿闸门侧边水封5进行设置；通常在闸门6的两侧分别设置有竖向的水封，因此本发明中可同时在闸门两侧的水封位置处分别设置有一根供风管道2；相应的也可分别为每根供风管道2设置有配套的热空气发生系统1，并且热空气发生系统1可安装在闸门6侧方的闸墩7上，而只需要将竖向管段21的部分伸入到水位线以下即可。

更具体的，上述浮动密封阀3应当实现如下要求，当水位线到达相应浮动密封阀3的位置时，可实现浮动密封阀3的开启状态，而当水位线低于或者未到达相应浮动密封阀3的位置时，该浮动密封阀3处于关闭状态。

更具体的，参照附图2-4中所示，每个浮动密封阀3包括下管箍31、上管箍32和浮动密封套33，所述下管箍31和上管箍32分别固定在竖向管段21上，所述浮动密封套33可浮动地套设于下管箍31和上管箍32之间的管段上，在下管箍31和上管箍32之间的管段的下部管壁上设置有出气口4。

其中，浮动密封套33为可浮动的结构，其可随着水位线的变化而随之上下浮动；而下管箍31和上管箍32则是用于限制浮动密封套33上下浮动的行程。具体的，当水位线低于所示浮动密封阀3时，浮动密封套33下落至于下管箍31接触，此时浮动密封套33对应与出气口4密封配合，进而对出气口4进行封堵，相应浮动密封阀3处于关闭状态，如附图2中所示状态；而当水位线升高后可带动浮动密封套33向上滑动，进而露出出气口4，相应浮动密封阀3处于开启状态，此时热空气可随供风管道2输送并最终从该出气口4排出，以实现对该出气口4周围局部区域内的水体进行加热，如附图和3以及附图4中所示。

更具的，本法中的浮动密封阀3具体可采用外置式或者内置式；所谓外置式指的是附图2和3中所示的结构，其浮动密封套33整体套设在相应管段外；而所谓内置式指的是附图4和附图5中所示的结构，其浮动密封套33整体套设在相应管段内。

更具体的，当浮动密封阀3采用外置式时，本发明中的浮动密封套33包括环形浮筒331和多个密封环片332，所述密封环片332设置在环形浮筒331内的两端，其中部可预留有一定的空间不设置密封环片；所述浮动密封套33通过密封环片332可浮动地套设在相应管段外，如附图2和附图3中所示。

同理，参照附图4中所示，当浮动密封阀3采用内置式时，其浮动密封套33包括环形浮筒331和多个密封环片332，在环形浮筒331内部设置轴向贯穿的中心通气孔34；所述密封环片332设置在环形浮筒331的外周；所述浮动密封套33通过密封环片332可浮动地套设在相应管段内。其中，中心通气孔34是确保热空气能有效通过的结构。并且，本发明中若采用浮动密封阀3采用内置式结构时，其具有浮动密封套33不易被冻结的优点，当然相应的需要增大竖向管段21的内径，同时维修相对更加困难。

另外，本发明中当浮动密封阀3采用内置式时，还可进一步在出气口4处设置有向外延伸的出气支管8。如附图5中所示，设置出气支管8的好处是可以将从相应出气口4排出的热空气通过出气支管8进行引导，进而控制出气口4最终排出热空气的出气位置和出气方向，甚至还可设置出气支管8为可弯折以调整出气方向的可变形管结构。如附图5中所示的一种具体结构的出气支管8，其将从出气口4排出的热空气通过三通结构，使出气方向同时朝向上方和下方。

其中，上述环形浮筒331为用于产生浮力的结构，其可采用环形的圆柱体结构，而密封环片332则是为了确保浮动密封套33与竖向管段21之间的密封效果。环形浮筒331可采用不锈钢制成的金属浮筒，密封环片332可采用金属材料制成，并通过焊接方式与环形浮筒331固定连接；同时竖向管段21为钢套钢型预制保温管，即由内层工作钢管、保温层、外层外套钢管制成；当然还可外外层外套钢管表面设置有防水层结构。为了确保浮动密封套33的密封效果，优选设置密封环片332与竖向管段21之间为零间隙的滑动配合。

更具体的，本发明中在沿竖向管段21的方向上将设置有多个浮动密封阀3；此时可设置相邻两个浮动密封阀3共用二者之间的同一管箍；即上一个浮动密封阀3的下管箍31为下一个浮动密封阀3的上管箍。

另外，在每个浮动密封阀3内的出气口4其可由一个出气孔组成，也可由多个出气孔组成，在设置有多个出气孔组成出气口4时，可沿管周向间隔设置各个出气孔；例如设置由四个出气孔组成出气口4时，四个出气孔可沿管周向等角度的设置。

不失一般性，本发明在采用上述下管箍31、上管箍32和浮动密封套33组成浮动密封阀的结构时，为了确保通过浮动密封套33的浮动实现阀门的开启和关闭状态切换；浮动密封套33在下管箍31与上管箍32之间应当具有一定的浮动行程，并且在该行程范围内应当能确保出气口4的开启和关闭状态的切换。即理论上浮动密封套33的升降浮动行程应当大于出气口4至下管箍31之间的距离。

更具体的，本发明中的热空气 发生系统1具体可包括鼓风机11和空气加热器12，所述鼓风机11通过连接管22与空气加热器12相连，所述空气加热器12与供风管道2连通。首先由鼓风机11产生空气压力，并形成气流，气流沿连接管22输送至开工期加热器12内被加热后在输送至竖向管段21，然后从竖向管段21上相应的浮动密封阀3内排出。

更具体的，由鼓风机11所产生的风压强度，决定了竖向管段21内的气流所能深入到水位线以下的深度；为了确保竖向管段21内的气流能至少从水位线以下第一个浮动密封阀3处排出气体；因此要求鼓风机11产生的风压应当具有一定的强度，具体可根据实际情况进行设置。例如至少设置鼓风机11产生的风压所对应的水柱高度不小于相邻两个浮动密封阀3内的出气口4之间的间距。

更具体的，本发明中提供如下一种具体的示例：所述鼓风机11产生的风压为7000Pa（表压）；单个浮动密封阀3的高度为500mm，浮动密封套33的高度为240mm，出气口4的中心与该浮动密封阀3的下管箍31之间的距离为120mm。并且假设浮动密封套33在浮动过程中，其底部沿深入水位线以下深度为100mm；忽略下管箍31和上管箍32的厚度。在这种结构下，由鼓风机11产生其空气理论上最大可以深入到水位线以下700mm的深度，即鼓风机11产生的风压所对应的水柱高度为700mm。而位于水位线以下第一个处于开启状态的浮动密封阀3的出气口4的最大深度为600mm，因此可以确保热空气至少能从位于水位线以下第一个处于开启状态的浮动密封阀3的出气口4排出。

Claims (10)

1.闸门水封防冻装置，其特征在于：包括热空气发生系统（1）、供风管道（2）和浮动密封阀（3），所述供风管道（2）的与热空气发生系统（1）连通，所述供风管道（2）包括沿闸门侧边水封（5）设置的竖向管段（21），所述浮动密封阀（3）沿竖向管段（21）依次设有多个，所述浮动密封阀（3）与竖向管段（21）连通；

每个浮动密封阀（3）包括下管箍（31）、上管箍（32）和浮动密封套（33），所述下管箍（31）和上管箍（32）分别固定在竖向管段（21）上，所述浮动密封套（33）可浮动地套设于下管箍（31）和上管箍（32）之间的管段上，在下管箍（31）和上管箍（32）之间的管段的下部管壁上设置有出气口（4）。

2.如权利要求1所述的闸门水封防冻装置，其特征在于：所述浮动密封阀（3）为外置式，其浮动密封套（33）包括环形浮筒（331）和多个密封环片（332），所述密封环片（332）设置在环形浮筒（331）内的两端；所述浮动密封套（33）通过密封环片（332）可浮动地套设在相应管段外。

3.如权利要求2所述的闸门水封防冻装置，其特征在于：所述密封环片（332）为金属材料制成，所述竖向管段（21）为钢套钢型预制保温管，并且密封环片（332）与竖向管段（21）之间为零间隙的滑动配合；相邻两个浮动密封阀（3）共用二者之间的同一管箍；在每个浮动密封阀（3）内所述出气口（4）包括沿管周向设置的多个出气孔。

4.如权利要求1所述的闸门水封防冻装置，其特征在于：所述浮动密封阀（3）为内置式，其浮动密封套（33）包括环形浮筒（331）和多个密封环片（332），在环形浮筒（331）内部设置轴向贯穿的中心通气孔（34）；所述密封环片（332）设置在环形浮筒（331）的外周；所述浮动密封套（33）通过密封环片（332）可浮动地套设在相应管段内。

5.如权利要求4所述的闸门水封防冻装置，其特征在于：在出气口（4）处设置有向外延伸的出气支管（8）。

6.如权利要求4所述的闸门水封防冻装置，其特征在于：所述密封环片（332）为金属材料制成，所述竖向管段（21）为钢套钢型预制保温管，并且密封环片（332）与竖向管段（21）之间为零间隙的滑动配合；相邻两个浮动密封阀（3）共用二者之间的同一管箍；在每个浮动密封阀（3）内所述出气口（4）包括沿管周向设置的多个出气孔。

7.如权利要求1至6中任意一项所述的闸门水封防冻装置，其特征在于：所述热空气发生系统（1）包括鼓风机（11）和空气加热器（12），所述鼓风机（11）通过连接管（22）与空气加热器（12）相连，所述空气加热器（12）与供风管道（2）连通。

8.如权利要求7所述的闸门水封防冻装置，其特征在于：所述鼓风机（11）产生的风压所对应的水柱高度不小于相邻两个浮动密封阀（3）内的出气口（4）之间的间距。

9.如权利要求8所述的闸门水封防冻装置，其特征在于：所述鼓风机（11）产生的风压为7000Pa（表压）；单个浮动密封阀（3）的高度为500mm，浮动密封套（33）的高度为240-300mm，出气口（4）的中心与该浮动密封阀（3）的下管箍（31）之间的距离为120-150mm。

10.如权利要求7所述的闸门水封防冻装置，其特征在于：所述鼓风机（11）为罗茨风机，所述空气加热器（12）为电加热器，所述鼓风机（11）和空气加热器（12）设置于闸门（6）侧方的闸墩（7）上。