CN109594526B - 闸门泵站系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种闸门泵站系统，能设置于一河道中，河道具有相对的第一岸和第二岸以及连接第一岸和第二岸的底床。其中闸门泵站系统包括第一挡墙、第二挡墙和泵闸装置。第一挡墙能固定于底床，并能连接于第二岸，第一挡墙与第一岸之间形成有第一开口；第二挡墙能固定于底床，并能连接于第一岸，第二挡墙与第二岸之间形成有第二开口；其中第二挡墙与第一挡墙之间的空间形成流道；泵闸装置包括闸门和一个或一个以上水泵，闸门包括活动闸体和用于开启或关闭活动闸体的启闭机构，活动闸体安装于流道；其中，第一水口和第二水口位于泵闸装置的两侧，河道中的流体由第一水口进入安装渠，并由第二水口流出。

Description

闸门泵站系统

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种闸门泵站系统。

背景技术

闸门泵站系统安装于一河道内，通常包括泵闸装置、隔栅等。泵闸装置包括水泵、活动闸体和启闭机构等。水泵和闸门均是水利工程中常见的水工建筑物。闸门包括活动闸体以及启闭机构，启闭机构用来关闭或开启活动闸体，使其能在截流以及泄流之间切换，调整河道的水位；水泵用于辅助引水或排水。

传统的闸门泵站系统中的隔栅、闸门等沿着河道内流体流动方向依次安装，这样闸门、水泵等直接受到来流冲击，一方面水泵吸液口处的液体流态不稳定，另一方面也有害于闸门、水泵等的使用寿命；此外当该河道较宽时，传统的这种安装方向会大大增加土建工程量。

传统的泵闸装置中，水泵和活动闸体是相互分开各自独立布置的，通常活动闸体安装于河道或河道内，水泵安装于岸边陆地上，因而占用了岸边陆地空间，此外在一些岸边陆地窄小的情况下无法安装水泵，使用不便。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的一个目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种闸门泵站系统，其能节省河道内沿流体流动方向所占据的空间，并能延长泵闸装置的使用寿命。

根据本发明的一个方面，一种闸门泵站系统，能设置于一河道中，所述河道具有相对的第一岸和第二岸以及连接所述第一岸和第二岸的底床。其中所述闸门泵站系统包括第一挡墙、第二挡墙和泵闸装置。第一挡墙能固定于所述底床，并能连接于所述第二岸，所述第一挡墙与所述第一岸之间形成有第一开口；第二挡墙能固定于所述底床，并能连接于所述第一岸，所述第二挡墙与所述第二岸之间形成有第二开口；其中所述第二挡墙与所述第一挡墙之间的空间形成流道；泵闸装置包括闸门和一个或一个以上水泵，所述闸门包括活动闸体和用于开启或关闭所述活动闸体的启闭机构，所述活动闸体安装于所述流道；其中，所述第一水口和第二水口位于所述泵闸装置的两侧，所述河道中的流体由所述第一水口进入所述安装渠，并由第二水口流出。

根据本发明的一实施方式，所述流道的中心线与所述河道的中心线之间的夹角为30°～90°。

根据本发明的一实施方式，还包括第一导流壁，第一导流壁连接于所述第一挡墙端部，并向所述第二开口方向延伸。

根据本发明的一实施方式，所述第一导流壁与所述第一挡墙之间连接有第一过渡壁，所述第一过渡壁呈圆弧形，且圆弧直径R1＝3D～4D，其中D为所述水泵的吸液口直径；或者所述第一过渡壁呈直线形或折线形。

根据本发明的一实施方式，所述第一导流壁延伸至所述第二开口，所述第一导流壁的朝向所述第二开口的端壁面为圆弧面，圆弧直径R2＝2D～2.5D。

根据本发明的一实施方式，所述第一导流壁和所述第一挡墙是预制结构或者土建结构。

根据本发明的一实施方式，还包括第二导流壁，第二导流壁连接于所述第二挡墙端部，并向所述第一开口方向延伸。

根据本发明的一实施方式，所述第二导流壁与所述第二挡墙之间连接有第二过渡壁，所述第二过渡壁呈圆弧形，且圆弧直径R3＝3D～4D，其中D为所述水泵的吸液口直径；或者所述第二过渡壁呈直线形或折线形。

根据本发明的一实施方式，所述第二导流壁延伸至所述第一开口，所述第二导流壁的朝向所述第一开口的端壁面为圆弧面，且圆弧直径R4＝2D～2.5D。

根据本发明的一实施方式，所述第二导流壁和所述第二挡墙是预制结构或者土建结构。

根据本发明的一实施方式，所述第一挡墙的朝向所述第一开口的端面为圆弧面，且圆弧直径R5＝2D～2.5D；和/或所述第二挡墙的朝向所述第二开口的端面为圆弧面，且圆弧直径R5＝2D～2.5D。

根据本发明的一实施方式，还包括安装于所述第一开口和/或所述第二开口的检修闸门。

根据本发明的一实施方式，还包括隔栅，隔栅设于所述流道，并位于所述泵闸装置的上游。

根据本发明的一实施方式，所述水泵安装在所述活动闸体上，形成一体化泵闸装置。

根据本发明的一实施方式，所述水泵为轴流泵。

根据本发明的一实施方式，还包括至少一个隔墙，至少一个隔墙沿流体流动方向将所述流道分隔成至少两个子流道，泵闸装置各自为至少两个，并分别安装于所述至少两个子流道内。

根据本发明的一实施方式，所述第一开口的宽度W1≥2nD；和/或所述第二开口的宽度W2≥2nD；和/或所述流道的宽度W3≥2nD～3nD，其中n为子流道数量，D为所述水泵的吸液口直径。

根据本发明的一实施方式，还包括至少两个隔栅，至少两个隔栅，至少两个隔栅分别安装于所述至少两个子流道内，并位于相应的所述泵闸装置上游。

根据本发明的一实施方式，所述水泵的吸液口到所述隔栅的距离S≥4D，其中n为子流道数量，D为所述水泵的吸液口直径。

根据本发明的一实施方式，所述闸门泵站系统还包括：

导流结构，设置于所述水泵上游，邻近于所述水泵的吸液口位置，所述导流结构在越靠近所述吸液口的位置的过流截面越小。

根据本发明的一实施方式，所述导流结构包括至少两个相对设置的侧部导流面，所述水泵的吸液口设置在两个侧部导流面中间。

所述的闸门泵站系统，所述导流结构最小过流截面与所述吸液口之间的距离不大于0.5倍的吸液口直径；所述侧部导流面与水泵轴线的夹角为30°～60°。

根据本发明的一实施方式，还包括设置于底部的底部导流面。

根据本发明的一实施方式，所述的侧部导流面的下游还连接有一限流面，所述限流面位于所述水泵的吸液口下游。

根据本发明的一实施方式，所述导流结构是呈锥筒形状的导流罩，所述导流罩具有小开口端和大开口端，所述小开口端连接于所述水泵的吸液口，所述大开口端过流截面为矩形、圆形或椭圆形。

根据本发明的一实施方式，所述流道内固定有闸门基座，所述启闭机构包括一个或一个以上液压缸和一个或一个以上旋转臂。每个所述液压缸包括可伸缩连接在一起的缸体和活塞杆，所述缸体铰接于所述闸门基座的顶端部，所述活塞杆铰接于所述活动闸体顶端部；每个所述旋转臂的一端固定于所述活动闸体，另一端铰接于所述闸门基座；其中，所述液压缸的伸缩能带动所述活动闸体绕所述旋转臂与所述闸门基座的铰接点转动，从而开启或关闭所述活动闸体。

由上述技术方案可知，本发明具备以下优点和积极效果中的至少之一：

本发明的闸门泵站系统，设置有第一挡墙和第二挡墙，二者之间的空间形成一能安装泵闸装置的流道；同时第一挡墙与第一岸之间形成有第一开口，第二挡墙与第二岸之间形成有第二开口，且第一开口和第二开口位于泵闸装置的两侧，河道中的流体能经第一水口进入流道，并由第二水口流出。当沿着河道流动的流体经第一水口进入流道的过程中，转过了一定角度，因而流体的动能被消耗一部分，从而进入安装流道的流体流态趋于平稳，优化了水泵吸液口附近水的流态，有利于延长水泵的使用寿命；同时，本发明构建了用于安装泵闸装置的流道，流道的延伸方向是由河道的第一岸例如左岸向第二岸方向延伸，这样就有效节省了河道的纵向(河道内水流方向)空间，使整个闸门泵站系统更加紧凑，减少了工程所需的材料，节约了建造成本。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是本发明闸门泵站系统第一实施方式的结构示意图；

图2A是本发明闸门泵站系统第二实施方式的结构示意图；

图2B示出本发明中的一体化泵闸装置的一种导流结构的示意图；

图2C是图2B中沿面C-C剖开的剖视图；

图3是本发明闸门泵站系统第三实施方式的结构示意图；

图4A是本发明闸门泵站系统第四实施方式的结构示意图；

图4B是本发明中的一体化泵闸装置中第二种导流结构示意图；

图4C、图4D、图4E分别示出图4B所示的导流结构的不同过流截面的示意图；

图4F示出图4B所示的一体化泵闸装置中侧部凸台的变形形状示意图；

图4G是图4B中沿面A-A剖开的剖视图；

图4H是图4B中沿B-B面剖开的剖视图，示出一种底部凸台的结构；

图4I是图4B中沿B-B面剖开的剖视图，示出另一种底部凸台的结构；

图4J示出水泵的安装深度与吸液口直径之间的关系

图4K示出CFD(Computational Fluid Dynami，计算流体动力学)模拟图，其中没有设置导流结构5；

图4L示出CFD模拟图，其中设置有导流结构5；

图5A是本发明紧凑式水位调节系统第五实施方式的结构示意图；

图5B是沿图5A中的面D1-D2-D3-D4剖开的示意图；

图5C是表示活动闸体翻转一角度的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”、“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“顶”、“底”等也作具有类似含义。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等。“进水”、“出水”，“上游”、“下游”用来描述闸门关闭并且水泵运转时，水流的流向。当闸门开启时，水流是由重力作用下自由流动的。

实施方式1

参见图1，图1是本发明闸门泵站系统第一实施方式的结构示意图。本发明闸门泵站系统第一实施方式能设置于一河道500中，河道500具有相对的第一岸501和第一岸502以及连接第一岸501和第一岸502的底床503。本发明中的河道500应作广义理解，例如可以是天然河道，可以是人工河道或水渠等。

如图1所示，本发明闸门泵站系统包括第一挡墙110、第二挡墙140、泵闸装置和隔栅400。

第一挡墙110能固定于底床503，并能连接于第一岸502，第一挡墙110与第一岸501之间形成有第一开口150。

第二挡墙140能固定于底床503，并能连接于第一岸501，第二挡墙140与第一岸502之间形成有第二开口160；其中第二挡墙140与第一挡墙110之间的空间形成流道。

泵闸装置包括闸门和水泵4，闸门包括活动闸体3和用于开启或关闭活动闸体3的启闭机构32，活动闸体3安装于流道。第一开口150和第二开口160位于泵闸装置的两侧，河道500中的流体由第一开口150进入流道，并由第二开口160流出。

在该第一实施方式中，第一挡墙110和第二挡墙140分别由河道500的两岸向对岸延伸，则第一挡墙110和第二挡墙140至少有一部分是相对设置的，即除去开口的其余部分为相对设置。进一步地，第一挡墙110和第二挡墙140可以相互平行设置，当然本发明中的第一挡墙110和第二挡墙140并非必然平行设置，二者也可以是不平行的，特别是沿着流体流动方向，截流面积逐渐变小的渐收形状均是可行的。

再一方面，由于第一挡墙110和第二挡墙140分别由河道500的两岸向对岸延伸，则由第一挡墙110和第二挡墙140界定的流道的中心线与河道500的中心线之间的成一夹角。也就是说，流体在流道的流动方向与流体在河道500中的流动方向之间成一夹角，例如该夹角θ为30°～90°，在该第一实施方式中该夹角θ为90°。这样，当流体由河道500经第一开口150进入流道过程中由于需要转向而消耗一部分能量，第二挡墙140给来流一个阻挡的缓冲力，从而进入泵闸装置的流体能量减少，流态变得平稳。

实际上，在该第一实施方式中，由第二挡墙140与第一挡墙110界定出的流道，当泵闸装置安装于该流道后，则流道可被泵闸装置分割成前后两部分，即位于上游的进水池100和位于下游的出水池200，进水池100具有稳定流体流态的作用。

为了增强导流作用，以进一步均化流体流态，该第一实施方式的闸门泵站系统还包括第一导流壁170，第一导流壁170连接于第一挡墙110端部，并向第二开口160方向延伸，用于将出水池200中的流体顺畅地导出第二开口160。进一步地，第一导流壁170与第一挡墙110之间连接有第一过渡壁1701，该第一过渡壁170呈圆弧形，且圆弧直径R1＝3D，R1的大小不限于3D，在3D～4D范围内均是可行的。其中D为水泵4的吸液口直径。

同样，该第一实施方式的闸门泵站系统，还包括第二导流壁180，该第二导流壁180连接于第二挡墙140端部，并向第一开口150方向延伸。第二导流壁180与第二挡墙140之间连接有第二过渡壁1801，第二过渡壁1801呈圆弧形，且圆弧直径R3＝3D，R3的大小不限于3D，在3D～4D范围内均是可行的，其中D为水泵4的吸液口直径。

如图1所示，该第一实施方式中，第一导流壁170延伸至第二开口160，第一导流壁170的朝向第二开口160的端壁面为圆弧面，该圆弧面的圆弧直径R2＝2D～2.5D。第二挡墙140的朝向第二开口160的端面为圆弧面，且该圆弧面的圆弧直径R5＝2D～2.5D。在该第二开口160可以安装检修闸门300。在其他一些实施方式中，例如第一导流壁170未延伸至第二开口160，则检修闸门300可以安装于第二挡墙140端部与河道500的第二岸502之间。

第二导流壁180延伸至第一开口150，第二导流壁180的朝向第一开口150的端壁面为圆弧面，且圆弧直径R4＝2D～2.5D。第一挡墙110的朝向第一开口150的端面为圆弧面，且圆弧直径R5＝2D～2.5D。在该第一开口150可以安装检修闸门300。在其他一些实施方式中，例如第二导流壁180未延伸至第一开口150，则检修闸门300可以安装于第一挡墙110端部与河道500的第一岸501之间。

在该第一实施方式中，第一导流壁170和第一挡墙110可以是在工厂制作完成的预制结构，第一导流壁170和第一挡墙110也可以是一体结构，例如由金属材料或者钢筋混凝土制成构件，再运到施工现场安装，这样可以有效减少现场作业周期；当然，第一导流壁170和第一挡墙110也可以是在施工现场完成的土建结构。

同样，第二导流壁180和第二挡墙140可以是在工厂制作完成的预制结构，第二导流壁180和第二挡墙140也可以是一体结构，例如由金属材料或者钢筋混凝土制成构件，再运到施工现场安装，这样可以有效减少现场作业周期；当然，第二导流壁180和第二挡墙140也可以是在施工现场完成的土建结构。

隔栅400可以是平板隔栅或其他类型隔栅，设于流道，并位于泵闸装置的上游，用于过滤流体中的大型杂质如树枝、石块、漂浮物等。当然在某些工况下也可以不设置隔栅400。

如图1所示，该第一实施方式中，在流道内，沿着流体流动方向还设置有隔墙130，隔墙130将流道分隔成至少两个子流道。每一个子流道内安装一个隔栅400和一个泵闸装置。在其他一些实施方式例如在流体通流量较小的情况下，可以不设置隔墙；而在另外的一些实施方式中，也可以设置多个隔墙130。

优选的，第一开口150的宽度W1≥2nD，第二开口160的宽度W2≥2nD，流道的宽度W3≥2nD～3nD，水泵4的吸液口到隔栅400的距离S≥4D，其中n为渠道数量，D为水泵4的吸液口直径。上述的尺寸限定，在充分考虑现场空间及成本的基础上，最大限度地优化了流道内流体的流态。

在其他一些实施方式中，泵闸装置中的水泵4和活动闸体3可以是分开独立设置的，例如，活动闸体3设置于流道中，而水泵4设置于流道旁边的陆地上。在该第一实施方式中，水泵4安装在活动闸体3上，从而形成一体化泵闸装置，这样水泵就无需占用岸边陆地空间，节省了占地面积；并且在岸边陆地面积有限的情况下，仍能成功安装一体化泵闸装置；无需在岸边陆地建造泵站，缩短工程施工周期，降低工程成本，因此使用方便，应用范围广。

实施方式2

参见图2A、图2B和图2C，图2A是本发明闸门泵站系统第二实施方式的结构示意图，图2B示出本发明中的一体化泵闸装置的一种导流结构的示意图；图2C是图2B中沿面C-C剖开的剖视图。本发明闸门泵站系统第二实施方式与第一实施方式相比的不同之处在于应用场景和一体化泵闸装置。

如图2A所示，河道包括相互垂直连通的主河道600和支流河道700，主河道600的流体流入支流河道700时转过约90°角。在该第二实施方式中，闸门泵站系统设置于支流河道700的入口处，即支流河道700的与主河道600连接位置处。这种情况下，第一挡墙110由支流河道700的第二岸502向第一岸501延伸的方向可以与主河道600的岸边的延伸方向一致，如图2A所示。当然在其他一些起实施方式中，二者的延伸方向也可以不一致。

如图2B和图2C所示，本发明中的一体化泵闸装置还进一步包括导流结构5。该第二实施方式中，导流结构5是安装于水泵4的吸液口40的导流罩6。导流罩6可采用碳钢、不锈钢、玻璃钢、塑料等材料制造，通过法兰与水泵4吸液口40连接，易于安装和维修。导流罩6呈锥筒形状，可以是圆锥筒或棱锥筒，具有小开口端和大开口端，小开口端连接于水泵4，并将吸液口40包围其中。大开口端过流截面为矩形、圆形或椭圆形。该第二实施方式中，由于进水池100截面是矩形，因此大开口端的过流截面设计为矩形，这样更有利于流体的过渡。

该闸门泵站系统第二实施方式的其他结构与第一实施方式基本相同，这里不再赘述。

实施方式3

参见图3，图3是本发明闸门泵站系统第三实施方式的结构示意图。本发明闸门泵站系统第三实施方式与第二实施方式相比的不同之处在于：

支流河道700与主河道600并非是垂直的，而是呈约45°夹角。主河道600的流体流入支流河道700时转过约45°角，流体在流道的流动方向与流体在河道500中的流动方向之间成一夹角θ，约为45°。连接第二导流壁180与第二挡墙140的圆弧形的第二过渡壁1801的圆弧直径R3较大，例如R3＝3D～4D；连接第一导流壁170与第一挡墙110的圆弧形的第一过渡壁1701的圆弧直径较大，例如R1＝4D。

该闸门泵站系统第三实施方式的其他结构与第二实施方式基本相同，这里不再赘述。

实施方式4

参见图4A，图4A是本发明闸门泵站系统第四实施方式的结构示意图。本发明闸门泵站系统第四实施方式与第二实施方式相比的不同之处在于：

如图4A所示，连接第一导流壁170与第一挡墙110的第一过渡壁1701不是圆弧形状，而是折线形状，该折线形状的第一过渡壁1701可以由两条折线(如图4A)或者3条或3条以上折线首尾连接而成，也可以仅仅是一条直线形状。连接第二导流壁180与第二挡墙140的第二过渡壁1801不是圆弧形状，而是直线形状，当然也可以是2条或2条以上折线首尾连接而成。

如图4B至图4I所示，该第四实施方式中的一体化泵闸装置设置于进水池100与出水池200之间，进水池100具有两个相对的侧壁和连接两个侧壁的底床，其中底床可以是一河道的底床；两个侧壁可以是第一挡墙110和第二挡墙140，也可以是第一挡墙110或第二挡墙140和隔墙130，也可以是两个隔墙130，具体取决于一体化泵闸装置是设置于一河道或者设置于河道与隔墙之间或者设置于两个隔墙之间，该实施方式以两个侧壁是第一挡墙110和第二挡墙140为例进行说明。该第四实施方式中的一体化泵闸装置包括闸门、水泵4和导流结构5。

闸门包括活动闸体3和启闭装置(图中未示出)。其中活动闸体3可通过常规的安装结构安装于进水池100。活动闸体3上设有一贯通的安装孔，水泵4通过法兰与活动闸体3相连。启闭装置用于开启或关闭活动闸体3，从而调节活动闸体3两侧的水位。在一实施方式中，启闭装置采用闸门垂直开启的结构。在另一实施方式中，启闭装置采用闸门上翻开启的结构。

水泵4例如可以是一轴流泵，其安装于活动闸体3的安装孔，水泵4的吸液口40悬置在活动闸体3的一侧。

导流结构5设置于水泵4的吸液口40上游，邻近吸液口40位置，用于改善水泵4的吸液口40附近的流体流态。导流结构5越靠近所吸液口40，导流结构5的过流截面越小，但不小于吸液口40的直径。如图4B、图4C、图4D、图4E所示，导流结构5的过流截面FS是指垂直于水流流动方向的截面，导流结构5的入水口为最大过流截面FS1，导流结构5的出水口为最小过流截面FS2，水泵4的吸液口40设置在导流结构5的出水口附近。也就是说，导流结构5随着水泵运转时的水流方向逐渐向水泵4的吸液口40缩小。

导流结构5的多个过流截面中至少包括一个宽度为吸液口40直径2倍、2.5倍或者3倍的过流截面。该过流截面可以是最大过流截面，但不是最小过流截面，即不是最靠近(对齐)吸液口40的过流截面。

导流结构5可以是至少两个相对设置的侧部导流面511，水泵4水平设置，吸液口40位于两个侧部导流511面中间。所述水泵4轴线与进水池100、出水池200轴线重合。侧部导流面511固定在进水池100的两个侧壁110上，并随着水流方向向进水池100中央延伸，直至水泵4的吸液口40附近。侧部导流面511由混凝土板、金属板或玻璃钢板制成。

在该第四实施方式中，导流结构5包括两个相对设置的侧部凸台51。两个侧部凸台51分别固定于进水池100的两个侧壁110上，并向进水池100中央方向延伸。侧部凸台51是实心结构，并由混凝土制成。侧部凸台51上游一侧为具有斜面的侧部导流面511。这种情况下，在建造进水池100时，可以一并建造侧部凸台51，省时省力。当然也可以在现有的进水池的侧壁上加装侧部凸台51。此外，侧部凸台51也可以是由混凝土、金属、塑料或玻璃钢中的一种材料或多种材料复合，制成实心或空心结构。

如图4B所示，在一些实施方式中，活动闸体3采用上翻开启的结构，侧部凸台51的水平截面轮廓呈梯形形状，梯形侧部凸台51的下底固定于进水池100的侧壁110，上底向水泵4延伸，两个腰均是倾斜的。梯形侧部凸台51的其中一个腰为侧部导流面511，另一个腰的设置避免了活动闸体3在开启或关闭过程中发生干涉或碰撞，也减少了水泵4、侧部凸台51与活动闸体3之间形成的空间，从而减少淤积。图4B所示的导流结构5对侧部凸台51的尺寸精度要求较低，易于建造。梯形侧部凸台51的上底为限流面512，用于限制水泵4的吸液口40后方的水吸入水泵4中，从而影响流态。限流面512的设置能够提高水泵4的吸水效率，避免水泵4发生汽蚀，避免产生振动和噪声。限流面512与水泵4的吸液口40之间的间隙G的最大值为100mm。

该第四实施方式中，侧部凸台51的横截面轮廓不限于图4B所示的形状，其还可以是直角梯形、三角形或弧形等，只要具有倾斜的导流面都是可行的。例如，如图4F所示，在另一些实施方式中，活动闸体3采用垂直开启的结构，侧部凸台51的横截面轮廓呈直角梯形，在远离水泵4的吸液口40的腰与下底垂直，即将限流面512延伸至活动闸体3，进一步减少水泵4、侧部凸台51与活动闸体3之间形成的空间，进一步减少淤积。

参见图4B，为了将进水池100中的流体顺畅地导向水泵4的吸液口40，如图4B所示，侧部凸台51的侧部导流面511与水泵4轴线之间的夹角α设置为35°，当然该角度α不限于35°，其范围在30°～60°，例如40°、45°、50°、55°等，都是可行的。两侧部导流面511之间的最小过流截面FS2与所述吸液口之间的距离小于或等于0.5倍的吸液口直径。在一实施方式中，两侧部导流面511之间的最小过流截面FS1与吸液口40前端平齐，也就是说侧部导流面511的末端的端棱与吸液口40前端面在同一个平面上(见图4F)。

侧部凸台51的限流面512沿着水流方向的长度至少是吸液口直径D的0.5倍。

在一实施方式中，导流结构5还进一步包括底部的底部导流面531，底部导流面531随着水流方向吸液口40延伸。底部导流面531由混凝土板、金属板或玻璃钢板制成。参见图4G、图4H，该第四实施方式中，底部导流面531是底部凸台53的斜面，底部凸台53固定于进水池100的底床120，两端分别连接两个侧部凸台51。活动闸体3关闭时，水泵吸液口40中心线与底部导流面531顶部的距离不大于吸液口40直径，例如为1倍或0.5倍的吸液口40直径都是可行的。底部凸台53的形状、结构、材料以及其与其他结构的尺寸关系等与侧部凸台51形状、结构、材料以及其与其他结构的尺寸关系等类似，这里不再赘述。

该第四实施方式中，各种不同的底部凸台53可以与各种不同的侧部凸台51任意组配使用。

活动闸体3关闭，水泵4运转时，水由进水池100依次流经导流结构5、水泵4和出水池200。

为了节约现场施工的周期，一体化泵闸装置可以是在工厂内提前制作完成，将成品运输至现场后安装。此时，进水池100及出水池200可以由混凝土、金属或玻璃钢提前制作完成；进水池100、出水池200可以是分别制作，进水池100和出水池200也可以制作成一体。

参见图4J，图4J示出水泵的安装深度与吸液口直径之间的关系。

进水池100内的流体通常流量较大、流速较高，对水泵4的入口侧水流稳定性要求很高。当水泵4在低液位(淹没深度浅)运行时，在水泵吸液口40处易发生漩涡和紊流等不稳定的流态。为了减少发生汽蚀、振动等不利的运行工况，通常将水泵4安装于很高淹没深度处。如图4J所示，水泵4的最低淹没深度P与水泵4吸液口40的直径D的关系需满足：P≥D≥NPSHr，其中NPSHr代表必需汽蚀余量。

该第四实施方式的一体化泵闸装置中，设有导流结构5，进水池100内的流体经导流结构5整流后，消除了底部涡带和附壁涡带，形成均匀的吸液口40入水流态，避免了汽蚀、振动现象。因此，本发明在导流结构5的作用下，有效降低了水泵4运行所需的最低淹没深度。

参见图4K、图4L，下面以上述闸门泵站系统实施方式为例，说明本发明中设有导流结构5的一体化泵闸装置中所具有的有益技术效果：

图4K示出CFD(Computational Fluid Dynami，计算流体动力学)模拟图，其中没有设置导流结构5；图4L示出CFD模拟图，其中设置有导流结构5。两者在相同的条件下：淹没深度等于吸液口40的直径D、流速0.6m³/P进行模拟，将图4K与图4L进行对比可见，采用导流结构5的流道内的流体流态分布要明显优于未导流结构5的流道内的流体流态分布。因此，本发明一体化泵闸装置中的导流结构5能有效消除漩涡，改善水泵4的吸液口40附近的流体流态。

该闸门泵站系统第四实施方式的其他结构与第二实施方式基本相同，这里不再赘述。

实施方式5

参见图5A、图5B和图5C，图5A是本发明闸门泵站系统第五实施方式的结构示意图，图5B是沿图5A中的面D1-D2-D3-D4剖开的示意图，图5C是表示活动闸体翻转一角度的示意图。本发明闸门泵站系统第五实施方式与第二实施方式相比的不同之处在于：

该第五实施方式的闸门泵站系统，在第一挡墙110和第二挡墙140之间设有两个隔墙，共安装有三套一体化泵闸装置和3个隔栅400。

该第五实施方式示出了一体化泵闸装置的一种启闭装置，即上翻式启闭装置。详细来说，如图5A和图5B所示，流道内固定有闸门基座80，该上翻式启闭装置包括两个液压缸90和两个旋转臂70。在其他一些实施方式中，液压缸90和旋转臂70的数量不限两个，可根据活动闸体3的重量等因素合理确定。液压缸90包括可伸缩连接在一起的缸体和活塞杆，缸体通过第一连接座81铰接于闸门基座80的顶端部，活塞杆通过第二连接座82铰接于活动闸体80顶端部。旋转臂70的一端固定于活动闸体3，另一端通过第三连接座83铰接于闸门基座80。液压缸90的伸缩能带动活动闸体80绕旋转臂70与闸门基座的铰接点即第三连接座83转动，从而开启或关闭活动闸体3。在启闭装置的上方可以设置雨棚95等。启闭装置在其他一些实施方式中，启闭装置不限于上翻式，也可以是其他形式，例如垂直升降式或侧开式。

应可理解的是，本发明不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本发明能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本发明的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本发明延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本发明的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本发明的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本发明。

Claims (25)

1.一种闸门泵站系统，能设置于一河道中，所述河道具有相对的第一岸和第二岸以及连接所述第一岸和第二岸的底床，其特征在于，所述闸门泵站系统包括：

第一挡墙，能固定于所述底床，并能连接于所述第二岸，所述第一挡墙与所述第一岸之间形成有第一开口；

第二挡墙，能固定于所述底床，并能连接于所述第一岸，所述第二挡墙与所述第二岸之间形成有第二开口；其中所述第二挡墙与所述第一挡墙之间的空间形成一流道；以及

泵闸装置，包括闸门和至少一个水泵，所述闸门包括活动闸体和用于开启或关闭所述活动闸体的启闭机构，所述活动闸体安装于所述流道，

其中，所述第一开口和第二开口位于所述泵闸装置的两侧，所述河道中的流体由所述第一开口进入所述流道，通过所述泵闸装置并由第二开口流出，

其中，所述水泵安装在所述活动闸体上，形成一体化泵闸装置。

2.根据权利要求1所述的闸门泵站系统，其特征在于，所述流道的中心线与所述河道的中心线之间的夹角为30°～90°。

3.根据权利要求1所述的闸门泵站系统，其特征在于，还包括：

第一导流壁，连接于所述第一挡墙端部，并向所述第二开口方向延伸。

4.根据权利要求3所述的闸门泵站系统，其特征在于，所述第一导流壁与所述第一挡墙之间连接有第一过渡壁，所述第一过渡壁呈圆弧形，且圆弧直径R1＝3D～4D，其中D为所述水泵的吸液口直径；或者所述第一过渡壁呈直线形或折线形。

5.根据权利要求3所述的闸门泵站系统，其特征在于，所述第一导流壁延伸至所述第二开口，所述第一导流壁的朝向所述第二开口的端壁面为圆弧面，圆弧直径R2＝2D～2.5D，其中D为所述水泵的吸液口直径。

6.根据权利要求3所述的闸门泵站系统，其特征在于，所述第一导流壁和所述第一挡墙是预制结构或者土建结构。

7.根据权利要求1所述的闸门泵站系统，其特征在于，还包括：

第二导流壁，连接于所述第二挡墙端部，并向所述第一开口方向延伸。

8.根据权利要求7所述的闸门泵站系统，其特征在于，所述第二导流壁与所述第二挡墙之间连接有第二过渡壁，所述第二过渡壁呈圆弧形，且圆弧直径R3＝3D～4D，其中D为所述水泵的吸液口直径；或者所述第二过渡壁呈直线形或折线形。

9.根据权利要求7所述的闸门泵站系统，其特征在于，所述第二导流壁延伸至所述第一开口，所述第二导流壁的朝向所述第一开口的端壁面为圆弧面，且圆弧直径R4＝2D～2.5D，其中D为所述水泵的吸液口直径。

10.根据权利要求7所述的闸门泵站系统，其特征在于，所述第二导流壁和所述第二挡墙是预制结构或者土建结构。

11.根据权利要求1所述的闸门泵站系统，其特征在于，所述第一挡墙的朝向所述第一开口的端面为圆弧面，且圆弧直径R5＝2D～2.5D；和/或所述第二挡墙的朝向所述第二开口的端面为圆弧面，且圆弧直径R5＝2D～2.5D，其中D为所述水泵的吸液口直径。

12.根据权利要求1所述的闸门泵站系统，其特征在于，还包括：安装于所述第一开口和/或所述第二开口的检修闸门。

13.根据权利要求1所述的闸门泵站系统，其特征在于，还包括：

隔栅，设于所述流道，并位于所述泵闸装置的上游。

14.根据权利要求1所述的闸门泵站系统，其特征在于，所述水泵为轴流泵。

15.根据权利要求1所述的闸门泵站系统，其特征在于，还包括：

至少一个隔墙，沿流体流动方向将所述流道分隔成至少两个子流道，泵闸装置各自为至少两个，并分别安装于所述至少两个子流道内。

16.根据权利要求15所述的闸门泵站系统，其特征在于，所述第一开口的宽度W1≥2nD；和/或所述第二开口的宽度W2≥2nD；和/或所述流道的宽度W3≥2nD～3nD，其中n为子流道数量，D为所述水泵的吸液口直径。

17.根据权利要求15所述的闸门泵站系统，其特征在于，还包括：

至少两个隔栅，分别安装于所述至少两个子流道内，并位于相应的所述泵闸装置上游。

18.根据权利要求17所述的闸门泵站系统，其特征在于；所述水泵的吸液口到所述隔栅的距离S≥4D，其中D为所述水泵的吸液口直径。

19.根据权利要求1所述的闸门泵站系统，其特征在于，所述闸门泵站系统还包括：

导流结构，设置于所述水泵上游，邻近于所述水泵的吸液口位置，所述导流结构在越靠近所述吸液口的位置的过流截面越小。

20.根据权利要求19所述的闸门泵站系统，其特征在于，所述导流结构包括至少两个相对设置的侧部导流面，所述水泵的吸液口设置在两个侧部导流面中间。

21.根据权利要求20所述的闸门泵站系统，所述导流结构最小过流截面与所述吸液口之间的距离不大于0.5倍的吸液口直径；所述侧部导流面与水泵轴线的夹角为30°～60°。

22.根据权利要求20所述的闸门泵站系统，其特征在于还包括设置于底部的底部导流面。

23.根据权利要求20所述的闸门泵站系统，其特征在于，所述的侧部导流面的下游还连接有一限流面，所述限流面位于所述水泵的吸液口下游。

24.根据权利要求19所述的闸门泵站系统，其特征在于，所述导流结构是呈锥筒形状的导流罩，所述导流罩具有小开口端和大开口端，所述小开口端连接于所述水泵的吸液口，所述大开口端过流截面为矩形、圆形或椭圆形。

25.根据权利要求1-12任一项所述的闸门泵站系统，其特征在于，所述流道内固定有闸门基座，所述启闭机构包括：

至少一个以上液压缸，每个所述液压缸包括可伸缩连接在一起的缸体和活塞杆，所述缸体铰接于所述闸门基座的顶端部，所述活塞杆铰接于所述活动闸体顶端部；

至少一个以上旋转臂，每个所述旋转臂的一端固定于所述活动闸体，另一端铰接于所述闸门基座；

其中，所述液压缸的伸缩能带动所述活动闸体绕所述旋转臂与所述闸门基座的铰接点转动，从而开启或关闭所述活动闸体。

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