CN109183729A - 一种弧形闸门螺杆式启闭装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水坝弧形闸门其包括设置在坝体上的导轨组以及设置在轨道组上用于升降闸门螺杆的启闭驱动机构，所述闸门螺杆与启闭驱动机构一一对应，所述导轨组与启闭驱动机构一一对应；所述导轨组是设置在坝体上的两根平行的滑轨，提升闸门板的闸门螺杆设置在闸门板的顶部，提升机构设置在轨道上，这样在提升闸门时，闸门板的位置在不断变化的过程中，提升闸门板的闸门螺杆对闸门的拉力始终可以处于竖直向上状态，与闸门的重力方向始终相反发挥最大的拉升效率，启闭驱动机构在滑轨上适应闸门的位移，使整个启闭驱动机构会沿着轨道移动保持这种状态。

Description

一种弧形闸门螺杆式启闭装置

技术领域

本发明涉及水坝弧形闸门技术领域，一种弧形闸门螺杆式启闭装置。

背景技术

弧形闸门在水坝中的应用十分广泛，弧形闸门是挡水面为圆柱体的部分弧形面的闸门。其支臂的支承铰位于圆心，启闭时闸门绕支承铰转动。弧形闸门由转动门体、埋设构件及启闭设备三部分组成。弧形闸门不设门槽，启闭力较小，水力学条件好，广泛用于各种类型的水道上作为工作闸门运行。弧形闸门具有启闭省力，运转可靠，闸墩的厚度较小、没有 影响水流流态的门槽，泥沙多时工作状态好、启闭力较小、泄流条件好等等的优点。

现在大多数的弧形闸门的启闭机构是液压机构（如图1所示），通过液压缸的伸缩完成闸门的启闭，因此必须要有液压管路、液压站和板阀来完成工作，这样整个建设成本和后期的维护成本会比较高，闸门在一年的运行过程中启闭次数非常有限，而且在野外露天，液压站、液压管路的抗老化性比较差，并且液压站的驱动需要电力，而在库坝的荒郊野外极端环境下断电可能性非常大，依靠自发电系统又增加发电机不能正常发电的风险。液压缸的设置角度与闸门的旋转臂角度是个变化的过程，因此在极限位置液压缸的拉力会很大，分解到闸门板需用力方向的力会变小，这样液压缸与闸门之间的应力会很大，再与水压的力叠加会对闸门转轴造成更大的力，这样无形中会对闸门的固定机构提出更多的要求。

不仅在液压启闭系统存在应力问题，其它的闸门启闭系统也普遍存在需用力方向的分力不足，尤其是像弧形闸门启闭过程轨迹变化大的情况现象更严重。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种弧形闸门螺杆式启闭装置。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种弧形闸门螺杆式启闭装置，其包括设置在坝体上的导轨组以及设置在轨道组上用于升降闸门螺杆的启闭驱动机构，所述闸门螺杆与启闭驱动机构一一对应，所述导轨组与启闭驱动机构一一对应；所述导轨组是设置在坝体上的两根平行的滑轨，所述闸门螺杆竖直设置且底端与闸门板顶部链接，所述滑轨与闸门板顶端的水平运行轨迹平行设置；所述启闭驱动机构包括外侧的壳体、设置在壳体内的用于启闭闸门螺杆的大伞齿轮以及与大伞齿轮啮合的小伞齿轮，所述闸门螺杆穿过大伞齿轮中心并与大伞齿轮螺纹链接；所述启闭驱动机构的壳体底部固定设置有同轴滚轮，所述同轴滚轮设置在滑轨上；所述小伞齿轮通过减速机与电机链接。

进一步的说，所述闸门板顶部中间设置有一个闸门螺杆。

进一步的说，所述闸门板顶部两端分别设置有一个闸门螺杆。

进一步的说，所述闸门板顶部设置有让位孔，所述让位孔位于两根平行的滑轨的中间。

进一步的说，两个闸门螺杆分别通过小伞齿轮与同一个减速机的动力输出端啮合。

进一步的说，所述大伞齿轮下侧与壳体内壁之间设置有下推力轴承。

进一步的说，所述大伞齿轮上侧与壳体内壁之间设置有上推力轴承。

进一步的说，所述滑轨上方设置有用于限制同轴滚轮的压轨，所述同轴滚轮位于压轨和滑轨之间，所述压轨与滑轨平行设置，所述压轨的外侧与坝体固定设置。

进一步的说，所述闸门螺杆底端固定设置有静态扭力传感器。

进一步的说，所述减速机设置有手动摇柄插口。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明将提升闸门板的闸门螺杆设置在闸门板的顶部，提升机构设置在轨道上，这样在提升闸门时，闸门板的位置在不断变化的过程中，提升闸门板的闸门螺杆对闸门的拉力始终可以处于竖直向上状态，与闸门的重力方向始终相反发挥最大的拉升效率，启闭驱动机构在滑轨上适应闸门的位移，使整个启闭驱动机构会沿着轨道移动保持这种状态。

闸门的闸门板过于宽大时设置一个闸门螺杆在平衡性、内应力方面的不足，在闸门板上设置两个闸门螺杆，然后两个小伞齿轮都与同一个减速机连接，这样保证两个闸门螺杆的同步性，使闸门运行更顺畅。

大伞齿轮在被驱动时在对闸门螺杆产生提升或下降的推动，这样就会对壳体产生摩擦，径向产生阻力，因此设置上、下推力轴承用以解决，这样径向阻力会很小。

闸门板在被驱动启闭时，大多数情况提升机构受闸门的重力，因此同轴滚轮会压在滑轨上，但是在闸门下落时，如果水流过大闸门会有向上的力，因此设置压轨后可以约束驱动机构，避免驱动机构被顶起，利用压轨的压力将闸门板压下去。

闸门螺杆设置静态扭力传感器可以感应闸门板的内部的应力，当闸门板到底或到顶后闸门螺杆的内应力会改变，静态扭力传感器可以将信号传至电动机控制器，对下一步进行操作提供数据依据。

减速机设置手动摇柄插口，可以在断电的紧急情况下手动启动闸门，避免单一的电动启动的弊端。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是液压系统的工作过程示意图；

图2是本发明的启闭工作结构示意图；

图3是本发明启闭驱动机构内部结构示意图；

图4是本发明轨道与同轴滚轮位置结构示意图；

图5是本发明两个闸门螺杆偏置启闭驱动机构结构示意图；

图6是本发明两个闸门螺杆中置启闭驱动机构结构示意图；

图7是本发明一个闸门螺杆启闭驱动机构结构示意图；

其中：1坝体、2导轨组、21滑轨、22压轨、3启闭驱动机构、31同轴滚轮、32壳体、33大伞齿轮、34小伞齿轮、35下推力轴承、36上推力轴承、4闸门螺杆、41让位孔、42扭力传感器、5闸门板、51闸门转轴、6减速机、7电机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。

实施例一

如图1-4、7所示的一种弧形闸门螺杆式启闭装置，其包括设置在坝体1上的导轨组2以及设置在轨道组上用于升降闸门螺杆4的启闭驱动机构3，所述闸门螺杆4与启闭驱动机构3一一对应，所述导轨组2与启闭驱动机构3一一对应；所述导轨组2是设置在坝体1上的两根平行的滑轨21，所述闸门螺杆4竖直设置且底端与闸门板5顶部链接，所述滑轨21与闸门板5顶端的水平运行轨迹平行设置；所述启闭驱动机构3包括外侧的壳体32、设置在壳体32内的用于启闭闸门螺杆4的大伞齿轮33以及与大伞齿轮33啮合的小伞齿轮34，所述闸门螺杆4穿过大伞齿轮33中心并与大伞齿轮33螺纹链接；所述启闭驱动机构3的壳体32底部固定设置有同轴滚轮31，所述同轴滚轮31设置在滑轨21上；所述小伞齿轮34通过减速机6与电机7链接。所述闸门板5顶部中间设置有一个闸门螺杆4。所述闸门板5顶部设置有让位孔41，所述让位孔41位于两根平行的滑轨21的中间。所述大伞齿轮33下侧与壳体32内壁之间设置有下推力轴承35。所述大伞齿轮33上侧与壳体32内壁之间设置有上推力轴承36。所述滑轨21上方设置有用于限制同轴滚轮31的压轨22，所述同轴滚轮31位于压轨22和滑轨21之间，所述压轨22与滑轨21平行设置，所述压轨22的外侧与坝体1固定设置。所述闸门螺杆4底端固定设置有扭力传感器42。所述减速机6设置有手动摇柄插口。

工作过程：

以闸门开启过程为例说明工作过程，如图2所示的结构由实线变到虚线部分，当需要升起闸门板5时，启动电机7，减速机6被驱动将转速扭矩进行改变后输出到小伞齿轮34，与之啮合的大伞齿轮33随之被驱动，如图3所示，大伞齿轮33的转动会通过闸门螺杆4的螺纹将闸门螺杆4进行举升，从而带动闸门板5上移，由于闸门转轴51的作用，闸门板5以闸门转轴51为中心转动，这样的话随着闸门板5的转动高度还会上升，这样的话闸门螺杆4与闸门板5的结合点的运行轨迹就是一个圆弧形，在竖直方向和水平方向都有分运动，竖直方向由闸门螺杆4的升起配合，如图4所示，水平方向由启闭驱动机构3在导轨组2上的移动进行配合；闸门螺杆4被逐渐举升，闸门板5上升闸门逐渐开启，当上升到极限闸门螺杆4的内应力会极快变化，内应力的变化会被静态扭力传感器42扑捉，然后将信号进行回馈，电机7停止，此时闸门螺杆4和大伞齿轮33会形成自锁，闸门开启完毕。

需要说明的是，在闸门下放关闭时，如果水位较高流苏过大，弧形闸门板5的底端与水流接触会形成向上的作用力，当向上的作用力大于闸门板5的重力，闸门板5会有向上的力通过闸门螺杆4传递至启闭驱动机构3，将同轴滚轮31顶起，为避免此种情况，如图4所示，在滑轨21上方设置压轨22用于约束同轴滚轮31，借助压轨22启闭驱动机构3可以将闸门板5压下去形成强力下压的关闭闸门。

工作原理：

闸门板5顶部与闸门螺杆4连接的点是弧形的运动轨迹，竖直的闸门螺杆4向上提升时底端会随闸门板5顶部随动，但是由于钢性连接会在连接系统中产生水平方向应力，水平方向的分力会越来越大，当大到大于同轴滚轮31在滑轨21上的阻力时，启闭驱动机构3会向应力方向移动，这样闸门螺杆4与闸门板5的重力角度又趋于一致，闸门螺杆4继续运动又会回到水平分力继续增大，从而形成循环。

同轴滚轮31在滑轨21上的阻力很小，这样整个过程不会有顿挫感，闸门螺杆4与闸门板5的应力系统中，向水平方向的分力始终稍大于阻力，最终形成一个稳定的运行关系。

实施例二

如附图5所示，在闸门板5上还可以设置两个闸门螺杆4，在闸门板5顶部两端分别设置有一个闸门螺杆4；电机7和减速机6的设置可以居中设置，两个闸门螺杆4分别通过小伞齿轮34与同一个减速机6的动力输出端啮合。如附图6。

实施例三

当两个闸门螺杆4跨度过大时电机7和减速机6的重量没有依托，此时需要将电机7和减速机6设置在一侧的启闭驱动机构3上，如图5所示。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种弧形闸门螺杆式启闭装置，其特征在于：其包括设置在坝体（1）上的导轨组（2）以及设置在轨道组上用于升降闸门螺杆（4）的启闭驱动机构（3），所述闸门螺杆（4）与启闭驱动机构（3）一一对应，所述导轨组（2）与启闭驱动机构（3）一一对应；

所述导轨组（2）是设置在坝体（1）上的两根平行的滑轨（21），所述闸门螺杆（4）竖直设置且底端与闸门板（5）顶部链接，所述滑轨（21）与闸门板（5）顶端的水平运行轨迹平行设置；

所述启闭驱动机构（3）包括外侧的壳体（32）、设置在壳体（32）内的用于启闭闸门螺杆（4）的大伞齿轮（33）以及与大伞齿轮（33）啮合的小伞齿轮（34），所述闸门螺杆（4）穿过大伞齿轮（33）中心并与大伞齿轮（33）螺纹链接；

所述启闭驱动机构（3）的壳体（32）底部固定设置有同轴滚轮（31），所述同轴滚轮（31）设置在滑轨（21）上；

所述小伞齿轮（34）通过减速机（6）与电机（7）链接。

2.根据权利要求1所述的一种弧形闸门螺杆式启闭装置，其特征在于：所述闸门板（5）顶部中间设置有一个闸门螺杆（4）。

3.根据权利要求1所述的一种弧形闸门螺杆式启闭装置，其特征在于：所述闸门板（5）顶部两端分别设置有一个闸门螺杆（4）。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种弧形闸门螺杆式启闭装置，其特征在于：所述闸门板（5）顶部设置有让位孔（41），所述让位孔（41）位于两根平行的滑轨（21）的中间。

5.根据权利要求3所述的一种弧形闸门螺杆式启闭装置，其特征在于：两个闸门螺杆（4）分别通过小伞齿轮（34）与同一个减速机（6）的动力输出端啮合。

6.根据权利要求4所述的一种弧形闸门螺杆式启闭装置，其特征在于：所述大伞齿轮（33）下侧与壳体（32）内壁之间设置有下推力轴承（35）。

7.根据权利要求4所述的一种弧形闸门螺杆式启闭装置，其特征在于：所述大伞齿轮（33）上侧与壳体（32）内壁之间设置有上推力轴承（36）。

8.根据权利要求4所述的一种弧形闸门螺杆式启闭装置，其特征在于：所述滑轨（21）上方设置有用于限制同轴滚轮（31）的压轨（22），所述同轴滚轮（31）位于压轨（22）和滑轨（21）之间，所述压轨（22）与滑轨（21）平行设置，所述压轨（22）的外侧与坝体（1）固定设置。

9.根据权利要求4所述的一种弧形闸门螺杆式启闭装置，其特征在于：所述闸门螺杆（4）底端固定设置有扭力传感器（42）。

10.根据权利要求4所述的一种弧形闸门螺杆式启闭装置，其特征在于：所述减速机（6）设置有手动摇柄插口。