CN109235378B - 一种利用齿轮传动的后置式拍门充水阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种利用齿轮传动的后置式拍门充水阀，安装在闸门顶梁格内，每个闸门水平对称安装两个后置式拍门式充水阀；后置式拍门充水阀包括充水管、水封座板、环形水封、拍门、两个齿轮和齿杆，充水管前、后端面分别与闸门面板、水封座板焊接；环形水封经由外侧的台阶式环形外压板和内侧的环形内压板通过螺栓固定在水封座板上，环形水封顶端面与拍门工作面紧贴；每个拍门顶部设有的两个支铰与转轴通过键连接，第一齿轮通过键固接在转轴上；两个齿轮对称布置在齿杆两侧并与齿杆下部齿啮合，齿杆上端与闸门腰形孔中运动的吊轴连接，底端通过拉杆连接配重块。本发明能够适应不同水库水位和闸门尺寸条件，不受泥沙影响，止水可靠。

Description

一种利用齿轮传动的后置式拍门充水阀

技术领域

本发明涉及水利水电工程技术领域，尤其是涉及一种利用齿轮传动的后置式拍门充水阀。

背景技术

我国水电工程上的事故闸门和检修闸门一般为静水启门，启门前需向门后充水平压。目前，在国内应用的闸门充水平压的方式主要有以下几种：旁通阀式、门上设充水阀、小开度提门、闸门节间充水等型式，各种平压方式有其不同的特点及适用条件。

1、旁通阀充水：旁通阀设置于坝体内或进水闸的闸墩内，闸门前的库水通过旁通阀流至闸门后面，水流由管道闸阀控制，一般在阀室设两道阀，前面为检修闸阀，后面为工作闸阀，其操作平台设于坝体廊道内或闸墩顶面。这种平压方式具有简化门叶结构，且直径选择不受门叶结构限制的特点，但也存在造价高、操作维修不便，检修闸阀和闸阀前管道严重锈蚀难以检修更换所带来的安全风险等缺点。2、小开度提门充水：此充水方式适用于孔口直径较小，水头较小的闸门，以及布置充水阀困难时，但这种充水方式不能减小启闭机容量，而且有的小开度过流会使闸门产生振动，缝隙射流还会造成水工建筑物的空蚀破坏等，故一般较少采用。3、闸门节间充水：此充水方式往往是利用闸门的上下分节处形成孔口过流，这种方式的充水断面大，可缩短充水时间，而且结构简单，操作维修方便，不需设充水阀；由于充水时只提上节门，所以启闭机容量增加较少，也不增加启闭机扬程，但此充水方式多应用在低水头闸门上。4、门上设充水阀充水：此充水方式的结构形式较多，当闸门止水为前止水时，在闸门上开小门或设充水阀，这种结构较复杂；当闸门为后止水时，则在门上设充水管及阀体(或阀盖)；充水阀的操作应和闸门启闭机联动，充水管的直径应根据充水量和充水时间等因素来确定。此充水方式因操作维修较方便，所以应用较广。

充水阀常用的有压盖式、柱塞式结构，在低水头和清水条件下，主要采用传统的压盖式或柱塞式充水阀进行闸门的充水平压。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，若门顶存在泥沙或其它异物，会导致充水阀关闭不严密而发生漏水现象，尤其在高水头闸门中更显突出，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，影响闸门挡水运行且存在安全隐患，所以现有技术水平还不够完善。在高水头、高含沙和多工况运行条件时，传统的充水阀存在泥沙淤堵、阀芯卡阻、阀体锈蚀、充水阀漏水和检修困难等问题。

发明内容

为解决传统的充水阀会因泥沙、污物和水生物影响而造成阀芯卡阻无法正常工作的问题，本发明的目的是提供一种能够适应不同水库水位和闸门尺寸条件下，不受泥沙影响，止水可靠、检修维护量小、经济实用的利用齿轮传动的后置式拍门充水阀。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用齿轮传动的后置式拍门充水阀，安装在闸门顶梁格内，每个闸门水平对称安装两个后置式拍门式充水阀；后置式拍门充水阀包括充水管、水封座板、环形水封、拍门、两个齿轮、齿杆、支铰、转轴和支座，充水管前端面与闸门面板焊接，后端面焊接水封座板，水封座板四周与闸门隔板焊接；环形水封经由外侧的台阶式环形外压板和内侧的环形内压板通过螺栓固定在水封座板上；所述环形水封沿环形方向断面为“山”字形，山字形水封底部中间位置设置有矩形槽，拍门安装在环形水封顶端面的一侧，环形水封顶端面与拍门工作面紧贴；每个拍门顶部设有两个支铰，两个支铰与转轴通过键连接，第一齿轮也通过键连接固定在转轴上；闸门后侧筋板上安装有支座，第二齿轮通过支铰安装在支座上，第一齿轮和第二齿轮对称布置在齿杆两侧并与齿杆下部齿啮合，齿杆上端与闸门吊耳板上腰形孔中运动的吊轴通过套环连接，底端通过拉杆连接配重块。

所述的利用齿轮传动的后置式拍门充水阀，其充水管横截面为圆形，也可设计为矩形，环形水封形状与充水管横截面形状相同。

所述的利用齿轮传动的后置式拍门充水阀，其闸门的吊轴、齿杆、拉杆和配重块的重心位于同一竖直线上。

所述的利用齿轮传动的后置式拍门充水阀，其环形水封外侧的台阶式环形外压板外部安装有挡块。

所述的利用齿轮传动的后置式拍门充水阀，其环形水封端面高出于外侧的台阶式环形外压板端面4～5mm。

所述的利用齿轮传动的后置式拍门充水阀，其在支座上方的闸门加强板上开设有补气孔，拍门后部可设置加强筋板。

所述的利用齿轮传动的后置式拍门充水阀，其环形水封外侧的台阶式环形外压板上设置导流板。

所述的利用齿轮传动的后置式拍门充水阀，其台阶式环形外压板、环形内压板、拍门、齿轮、齿杆、支铰、转轴均为不锈钢材质。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

该利用齿轮传动的后置式拍门充水阀，其结构简单，设计新颖，布置合理，操作简便，止水可靠，易于制造、安装和维护，利用闸门的启闭力和配重块的重力实现闸门充水阀的开启和关闭，不需要另外增加电动和液压机构。

该利用齿轮传动的后置式拍门充水阀，其采用后置式拍门，密封面不受泥沙和污物影响，不存在阀板或阀芯卡阻的问题，为防止闸门销轴卡阻，在齿杆下方连接有配重块，在闸门吊头启闭力和销轴及配重块的共同作用下，实现拍门的可靠关闭和密封止水；采用后置式拍门使充水阀密封面磨损最小，充水阀开启或关闭时，后置拍门与环形水封脱开或压紧，环形水封与后置拍门密封面之间的磨损很小,大大延长了易损件的使用寿命和后期维护工作量。

该利用齿轮传动的后置式拍门充水阀，其是采用机械预压水封和水库水压膨胀水封的双重止水作用。环形水封端面高出与外侧的台阶式环形外压板机械限位端面4～5mm，以保证环形水封与拍门面板有2～3mm机械压缩量，实现水封的预压止水；在闸门流道积水排空后，利用环形水封的矩形槽在库水压力作用下膨胀进一步压紧拍门面板，达到更好的止水效果。

附图说明

图1是具有本发明利用齿轮传动的后置式拍门充水阀闸门的主视结构示意图；

图2是图1中的B－B向剖视结构示意图；

图3是图1中的A－A向剖视结构示意图；

图4是图2中的局部放大结构示意图；

图5是图4中的齿轮传动与拍门状态的结构示意图；

图6是图2中的环形水封的结构示意图；

图7是图6的侧视结构示意图；

图中：1－吊耳板；2－吊轴；3－第一齿轮；4－支铰；5－转轴；6－拍门；7－主滑块；8－腰形孔；9－齿杆；10－补气孔；11－支座；12－环形水封；13－拉杆；14－配重块；15－环形外压板；16－充水管；17－环形内压板；18－挡块；19－水封座板；20－止水橡皮；21－侧导向；22－反滑块；23－第二齿轮；24－矩形槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

在图2、4、5中，采用实线绘制的拍门6呈竖直状态，表示拍门处于全关位置；采用虚线绘制的拍门6呈水平状态，表示拍门处于全开位置。

如图1～7所示，该利用齿轮传动的后置式拍门充水阀，其安装在闸门顶梁格内，每个闸门上水平对称安装两个拍门式充水阀；拍门式充水阀包括充水管16、水封座板19、环形水封12、拍门6、第一齿轮3、第二齿轮23、齿杆9、支铰4、转轴5和支座11，充水管16前端面与闸门面板焊接，后端面焊接水封座板19，水封座板四周与闸门隔板焊接；环形水封12经由外侧的台阶式环形外压板15和内侧的环形内压板17通过螺栓固定在水封座板19上，充水管经水封座板19与环形水封1相通，在环形外压板、环形内压板的保护下，大大增强了环形水封的强度和使用寿命；所述环形水封12沿环形方向断面为“山”字形，山字形水封底部中间位置设置有矩形槽24,矩形槽在有库水压力的作用下膨胀，在环形外压板、环形内压板的保护和限制下，环形水封只能产生水平方向的位置变形，使环形水封密封面端部膨胀，膨胀的端面紧压拍门工作面实现充水阀进一步的密封止水，这种形式的止水可以大大减少水封的变形和磨损，延长使用寿命，拍门6安装在环形水封12顶端面的一侧，环形水封顶端面与拍门工作面紧贴，利用环形水封预留压缩量和库水作用膨胀，使环形水封顶端面与拍门工作面紧贴止水；所述每个拍门6顶部设有两个支铰4，两个支铰与转轴5通过键连接，第一齿轮3也通过键连接固定在转轴上；闸门后侧筋板上安装有支座11，第二齿轮23通过支铰安装在支座上，第一齿轮3、第二齿轮23对称布置在齿杆9两侧，并与齿杆下部齿啮合，齿杆上端与闸门上的吊耳板1的腰形孔8中运动的吊轴2通过套环连接，齿杆底端通过拉杆13与配重块14连接。

上述的充水管16横截面为圆形，也可设计为矩形，环形水封12的内孔形状与相应的充水管横截面形状相同，为圆形或矩形。

上述的闸门的吊轴2、齿杆9、拉杆13和配重块14的重心位于同一竖直线上，在闸门启闭力和充水阀配重块重力的共同作用下，保证拉杆在竖直方向运行。

上述的环形水封12外侧的台阶式环形外压板15外部安装有挡块18，以方便台阶式环形外压板15现场安装和固定。

上述的环形水封12端面高出于外侧的台阶式环形外压板15端面4～5mm，以保证环形水封与拍门的面板有2～3mm的机械压缩量，实现水封的机械预压止水；环形水封的端面较外侧的台阶式环形外压板端面凸出上述的距离，当拍门压紧环形水封端面后，台阶式环形外压板的端面作为拍门的机械限位保护，在保证止水效果的前提下，防止环形水封过度压缩。在闸门流道后的积水排空后，利用环形水封12的矩形槽24在库水压力作用下膨胀压紧拍门的面板，实现可靠止水。

上述的后置式拍门充水阀，在支座11上方的闸门加强板上开设有补气孔10，拍门6后部设置有加强筋板，防止拍门全关位置时受力变形，造成环形水封压缩量不均衡而漏水。

上述的环形水封12外侧的台阶式环形外压板15周围设置有导流板，以改善充水时充水管后部的水流流态，减少高速不规则水流在充水管后形成的金属结构部件的气蚀破坏。

上述的台阶式环形外压板15、环形内压板17、拍门6、第一齿轮3、第二齿轮23、齿杆9、支铰4、转轴5均为不锈钢材质，大大减小充水阀的后期维护。

根据闸门水头、闸门型式和闸门充水量等情况，调整充水阀的充水管管径和断面形状，充水管能够设计成圆形或矩形，还可以通过增加充水阀的数量来缩短闸门的充水时间。

在本发明中，一个闸门可设置两个拍门，也可设置四个拍门；拍门中间设置齿轮齿杆竖向传动机构，竖向传动机构与充水管、拍门等过水设施用隔板隔开，防水水流冲击传动机构，分区域布置使充水阀的布置更加科学合理。

当闸门的吊轴2在闸门吊耳板1的腰形孔8中向上运动时，吊轴带动齿杆9提升，齿杆与第一齿轮3、第二齿轮23啮合，将齿杆提升运动转换成转轴5与拍门6的旋转运动，使拍门与环形水封12端面分开，充水阀开启；当闸门的吊轴2在闸门吊耳板1的腰形孔8中向下运动时，同时在配重块14和拉杆13的作用下，带动齿杆9下降，齿杆与第一齿轮3、第二齿轮23啮合，将齿杆下降运动转换成转轴与拍门的旋转运动，使拍门与环形水封端面压紧，充水阀关闭。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的专利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用齿轮传动的后置式拍门充水阀，其特征是：安装在闸门顶梁格内，每个闸门水平对称安装两个后置式拍门充水阀；后置式拍门充水阀包括充水管、水封座板、环形水封、拍门、两个齿轮、齿杆、支铰、转轴和支座，充水管前端面与闸门面板焊接，后端面焊接水封座板，水封座板四周与闸门隔板焊接；环形水封经由外侧的台阶式环形外压板和内侧的环形内压板通过螺栓固定在水封座板上；所述环形水封沿环形方向断面为“山”字形，山字形水封底部中间位置设置有矩形槽，拍门安装在环形水封顶端面的一侧，环形水封顶端面与拍门工作面紧贴；每个拍门顶部设有两个支铰，两个支铰与转轴通过键连接，第一齿轮也通过键连接固定在转轴上；闸门后侧筋板上安装有支座，第二齿轮通过支铰安装在支座上，第一齿轮和第二齿轮对称布置在齿杆两侧并与齿杆下部齿啮合，齿杆上端与闸门吊耳板上腰形孔中运动的吊轴通过套环连接，底端通过拉杆连接配重块；所述充水管横截面为圆形、或矩形，环形水封形状与充水管横截面形状相同；所述闸门的吊轴、齿杆、拉杆和配重块的重心位于同一竖直线上。

2.根据权利要求1所述的利用齿轮传动的后置式拍门充水阀，其特征是：其环形水封外侧的台阶式环形外压板外部安装有挡块。

3.根据权利要求1所述的利用齿轮传动的后置式拍门充水阀，其特征是：其环形水封端面高出于外侧的台阶式环形外压板端面4～5mm。

4.根据权利要求1所述的利用齿轮传动的后置式拍门充水阀，其特征是：其在支座上方的闸门加强板上开设有补气孔，拍门后部设置加强筋板。

5.根据权利要求1、2或3所述的利用齿轮传动的后置式拍门充水阀，其特征是：其环形水封外侧的台阶式环形外压板上设置导流板。

6.根据权利要求1所述的利用齿轮传动的后置式拍门充水阀，其特征是：其台阶式环形外压板、环形内压板、拍门、齿轮、齿杆、支铰、转轴均为不锈钢材质。

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