CN109537535B - 一种利于动水闭门的平面双节事故闸门 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利于动水闭门的平面双节事故闸门，采用滑动支承型式，安装于事故闸门门槽，事故闸门门槽前方两侧为进水口流道边壁，事故闸门门槽底部为进水口流道底板，事故闸门的顶部设有吊耳，两侧设有支承事故闸门在门槽内上下滑动的滑块，所述事故闸门包括由门页纵梁和门页横梁组成的上半节闸门和下半节闸门，所述上半节闸门设置有第一上游面板，所述下半节闸门设置有下游面板和第二上游面板，所述上半节闸门和下半节闸门之间通过钢丝绳连接，所述上半节闸门和下半节闸门之间还设置有挡板。本发明可以在动水闭门过程中更加充分地利用水柱压力，以克服摩阻力，实现闸门的顺利闭门。

Description

一种利于动水闭门的平面双节事故闸门

技术领域

本发明属于水利水电工程钢结构领域，具体涉及一种利于滑动支承平面双节事故闸门在动水中顺利闭门的新体型，主要解决利用水重闭门的平面事故闸门在动水中因闭门力不足而落不到位的实际工程问题。

背景技术

闸门是水工建筑物中活动的挡水结构。用它来关闭、开启或局部开启过水孔口，以控制水位、调节流量等。因此，闸门的安全稳定对于水利枢纽的正常运行具有重要意义。平面闸门因构造简单、使用轻巧、养护方便，价格低廉、对建筑物的布置要求较低且容易实现，一直以来在水利工程中被广泛使用。然而，随着高坝大库水利枢纽工程的建设，常需要满足高水头、大泄量的运行条件，平面事故闸门在动水中能否正常关闭，以及其在关闭过程中的水动力特性，一直是闸门设计及运用中所关注的焦点问题。在工程实践中，常发生闸门闭门时门叶自重和水柱压力不足以克服摩阻力，从而造成平面事故闸门闭门卡阻，甚至无法完全关闭的工程问题，严重威胁机组及上、下游建筑物的安全。

在平面事故闸门启闭力的设计中，当闸门闭门力不足时，常常依靠增加配重、借助水柱压力或直接由启闭设备作为压载以增加闭门力促进闸门降落。通过增加配重加大闸门闭门力的同时，启门力也相应增加，因而这种方式受启闭机容量及工作桥梁等结构承载力的限制较大，需经验算，在满足要求的情况下方可实施。采用由启闭设备作为压载增大闭门力的方式，适用于液压式启闭设备以及小型涵闸的螺杆式启闭机，不适于卷扬式启闭机，因此其适用范围具有较大的局限性。综合以上条件，应优先考虑采用“自重下门”或“自重加水柱压力”增大闸门的闭门力。然而，常见的利用水柱闭门的平面事故闸门在动水闭门过程中，竖向水压力增加的同时，闸门所受的水平推力也大幅增加，往往导致小开度时闸门自重加水重不足以克服由水平推力引起的摩阻力，导致闸门闭门卡阻、落不到位等问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种利于动水闭门的平面双节事故闸门，用以解决事故闸门在动水闭门过程中，由于自重加水重不足以克服摩阻力而导致的闭门卡阻、闸门落不到位等实际工程问题。同时，对于实际中已投入运行的平面事故闸门，可以在闸门槽有限的条件下，通过对闸门结构的优化改进，大幅增加作用于闸门上的竖向水压力，促进闸门顺利关闭；其优点在于可以在动水闭门过程中更加充分地利用水柱压力，以克服摩阻力，实现闸门的顺利闭门。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种利于动水闭门的平面双节事故闸门，采用滑动支承型式，安装于事故闸门门槽，事故闸门门槽前方两侧为进水口流道边壁，事故闸门门槽底部为进水口流道底板，事故闸门的顶部设有吊耳，两侧设有支承事故闸门在门槽内上下滑动的滑块，所述事故闸门包括由门页纵梁和门页横梁组成的上半节闸门和下半节闸门，所述上半节闸门设置有第一上游面板，所述下半节闸门设置有下游面板和第二上游面板，所述上半节闸门和下半节闸门之间通过钢丝绳连接，所述上半节闸门和下半节闸门之间还设置有挡板。

进一步的，所述挡板通过钢丝绳与所述上半节闸门的底缘相连，挡板与下半节闸门之间采用焊接或铰接连接。

进一步的，上半节闸门底缘底端与下半节闸门上端接触的宽度合理设计尺寸，是指增设挡板后，上半节闸门仅有后倾角底缘与下半节闸门接触时，上下两节闸门在下游面会留有一段空隙，根据这段空隙合理设计挡板宽度。使其不影响上半节闸门与下半节闸门的接触和闸门的正常启闭，且当闸门承受的竖向水压力达到峰值时，竖向合力不超过闸门启闭设备的容量。通常的，上半节闸门后倾角底缘底端与下半节闸门上端接触的宽度小于上半节闸门后倾角底缘宽度的尺寸。

进一步的，挡板与下半节闸门之间采用焊接连接方式时有利于在事故闸门下半节闸门落到门槽底坎后上半节闸门顺利落至下半节闸门顶端；当采用铰接连接方式时，在两节闸门同时下落的过程中，钢丝绳张紧，挡板直立，

可增大下半节闸门的竖向水压力，保证下半节闸门落至底坎；当下半节闸门关闭，上半节闸门继续下落时，钢丝绳松动，两节闸门的竖向间距逐渐减小，与上半节闸门底部相连接的钢丝绳开始松弛，挡板在水流作用下逐渐向下游侧打开，两节闸门间水流平顺，以保证上半节闸门顺利下落至与下半节闸门完全接触。

进一步的，所述下游面板和第二上游面板之间通过连接横梁相互连接。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

1、本发明可以在无需增加配重的条件下，通过体型优化，大幅增加作用于闸门上的竖向水压力，从而达到促进事故闸门顺利关闭的效果。

2、本发明采用将闸门分为两节并在下半节闸门上增加挡板的方式，改变闸门闭门时的水流流态，使上、下节闸门之间流过的水体既可以为下半节闸门增加水重也可以为上半节闸门提供下吸力，以解决在闸门下落时，由于闭门力不足，无法克服竖向摩阻力的问题，达到闸门在动水中完全关闭的效果。

3、本发明易于操作、作用效果明显的优点。

En

附图说明

图1为本发明事故闸门的主视结构示意图(连接方式为铰接连接)。

图2为图1中A-A向的剖视结构示意图。

图3为图1中B-B向的剖视结构示意图。

图4是挡板与下半节闸门之间采用铰接连接方式的放大结构示意图。

图5是现有技术中闸门原体型在下降过程中所测得的持住力变化示意图。

图6是本发明闸门在下降过程中所测得持住力变化示意图。

附图标记：1-吊耳；2-滑块；3-门页纵梁；4-挡板；5-下游面板；6-门页横梁；7-第一上游面板；8-底缘；9-钢丝绳；10-铰接连接；11-连接横梁；12-第二上游面板；13-底缘；14-进水口流道底板；15-进水口流道边壁；16-事故闸门门槽

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1至图4所示，一种利于动水闭门的平面双节事故闸门，采用滑动支承型式，安装于事故闸门门槽17，事故闸门门槽17前方两侧为进水口流道边壁16，事故闸门门槽17底部为进水口流道底板15，事故闸门的顶部设有吊耳1，两侧设有支承事故闸门在门槽内上下滑动的滑块2，事故闸门包括上半节闸门和下半节闸门，上半节闸门和下半节闸门均由门页纵梁3和门页横梁6组成；上半节闸门设置有第一上游面板7，下半节闸门设置有下游面板5和第二上游面板12，上半节闸门和下半节闸门之间通过钢丝绳9连接，上半节闸门和下半节闸门之间还设置有挡板4。

本实施例中，下游面板5、第一上游面板7和第二上游面板12分别位于上半节闸门上游侧、下半节闸门下游侧和下半节闸门上游侧。连接横梁11用以连接下游面板5和第二上游面板12，其上、下表面存在较大的水位差，是竖向水压力在原闸门体型上的主要作用位置。挡板4位于下游面板5的顶部，长度根据进水口流道底板14进行确定，与下游面板5用铰接固定，并采用钢丝绳9将上半节闸门的底缘8与挡板4连接。其中上半节闸门的底缘8与下半节闸门的底缘13均斜向上设置；挡板4采用与闸门门叶材料相同的钢材制作，与下半节闸门之间的连接方式可为焊接或铰接连接。当连接方式为焊接时，挡板4的长度和宽度分别根据进水口流道底板14和上半节闸门后倾角底缘8的高度进行确定，这种连接方式具有操作简单、下半节闸门结构整体性好等优点；本文以铰接连接10作为实施方式进行阐述，挡板4在工作时可以自由旋转，在门叶下落过程中与门叶保持平行，从而产生较大的水柱压力，达到在相同运行工况下增加竖向水压力，从而达到增加水重的目的使闸门顺利关闭；当闸门完全关闭时，挡板4在水流的冲击下与门页横梁6顺水流方向平行；闸门开始工作到闸门完全关闭时，挡板4转动的角度为工作角。

增设挡板后，上半节闸门仅有后倾角底缘与下半节闸门接触时，上下两节闸门在下游面会留有一段空隙，根据这段空隙合理设计挡板宽度。使其不影响上半节闸门与下半节闸门的接触和闸门的正常启闭，且当闸门承受的竖向水压力达到峰值时，竖向合力不超过闸门启闭设备的容量。

具体的，挡板与下半节闸门主体的连接方式可以为焊接或者由铰接连接。焊接连接方式有利于在事故闸门下半节落到门槽底坎后上半节闸门顺利落至下半节闸门顶端。因此这种连接方式具有操作简单、下半节闸门结构整体性好等优点。当采用铰接连接方式时，在两节闸门同时下落的过程中，钢丝绳张紧，挡板直立，可以增大下半节闸门的竖向水压力，保证下半节闸门落至底坎；当下半节闸门关闭，上半节闸门继续下落时，钢丝绳松动，两节闸门的竖向间距逐渐减小，与上半节闸门底部相连接的钢丝绳也开始松弛，挡板在水流作用下逐渐向下游侧打开，两节闸门间水流平顺，从而保证上节闸门顺利下落至与下节闸门完全接触。

以本发明事故闸门应用于具体工程中为例，当上游水位2760.0m，下游水位2721.53m，导叶开度为70％时，闸门在动水中下落到距离底坎约1m位置时无法继续关闭，测得原闸门体型在动水闭门过程中持住力的变化情况如图5所示。采用本发明平面双节闸门体型，加大作用于闸门上的竖向水压力，促进闸门顺利闭门：①试验发现，原闸门底缘体型较为合理，因此两节闸门的底缘均采用与原闸门底缘相同的型式，以减小闸底水流的上托力，并在上半节闸门底部做好上游止水及侧止水；②两节闸门之间用钢丝绳连接，控制竖向间距为2m进行试验；③下游侧挡板高度为底缘的竖向高度，用钢铰与下半节闸门下游侧连接，中间用钢丝绳与上半节闸门底缘连接，保证当上下节间距为2m时，钢丝绳拉动档板直立，当上下节闸门接触时，档板向下游方向完全打开。通过物理模型试验，测得本发明所提出的闸门体型在动水闭门过程中持住力的变化情况如图6所示，结果表明在机组导叶开度为70％工况下本发明体型能够增加作用于闸门上的竖向水压力，提供部分闭门力。

本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种利于动水闭门的平面双节事故闸门，采用滑动支承型式，安装于事故闸门门槽，事故闸门门槽前方两侧为进水口流道边壁，事故闸门门槽底部为进水口流道底板，其特征在于，事故闸门的顶部设有吊耳，两侧设有支承事故闸门在门槽内上下滑动的滑块，所述事故闸门包括由门页纵梁和门页横梁组成的上半节闸门和下半节闸门，所述上半节闸门设置有第一上游面板，所述下半节闸门设置有下游面板和第二上游面板，所述上半节闸门和下半节闸门之间通过钢丝绳连接，所述上半节闸门和下半节闸门之间还设置有挡板，所述挡板通过钢丝绳与所述上半节闸门的底缘相连，挡板与下半节闸门之间采用焊接或铰接连接，挡板与下半节闸门之间采用焊接连接方式时便于在下半节闸门落到门槽底坎后上半节闸门顺利落至下半节闸门顶端；当采用铰接连接方式时，在两节闸门同时下落的过程中，钢丝绳张紧，挡板直立，可增大下半节闸门的竖向水压力，保证下半节闸门落至底坎；当下半节闸门关闭，上半节闸门继续下落时，钢丝绳松动，两节闸门的竖向间距逐渐减小，与上半节闸门底部相连接的钢丝绳开始松弛，挡板在水流作用下逐渐向下游侧打开，两节闸门间水流平顺，以保证上半节闸门顺利下落至与下半节闸门完全接触。

2.根据权利要求1所述一种利于动水闭门的平面双节事故闸门，其特征在于，所述下游面板和第二上游面板之间通过连接横梁相互连接。

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