CN109797720A - 一种拦河闸 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水利闸门，特别涉及一种钢质液压拦河闸。包括安装于闸门基础上的多个闸门单元，多个闸门单元依次相连接后形成一个用于拦截河道的挡水装置，闸门单元包括断面呈弧形的闸门门体，闸门门体的弧形凹面侧靠上位置处安装有角度传感器，闸门门体的弧形凹面侧宽度方向两端均安装有用于带动闸门门体升降的升降机构，升降机构底部安装于闸门基础上，两个升降机构之间设有用于支撑闸门门体的支撑机构，闸门基础上安装有用于控制升降机构及支撑机构工作的液压控制机构。本发明结构设计巧妙，成本低，安全系数高，使用寿命长，安装方便，不受地域限制。
Description
技术领域
本发明涉及一种水利闸门，特别涉及一种钢质液压拦河闸。
背景技术
拦河闸坝是拦截江河渠道水流以抬高水位或调节流量的挡水装置。其可抬高水位、形成水库、调节径流、集中水头，用于防洪、供水、灌溉、水力发电、改善航运、形成景观等。现有的拦河闸坝是由拦河坝及闸门一起构成的，拦河坝用于蓄水，闸门的关闭和开放是用于控制蓄水或放水。
拦河坝和闸合二为一是近年来比较流行的全新的拦河闸坝模式。它将大坝的拦河建筑物省去，代之以闸门来实现拦河及调节水位，大大简化了拦河闸坝的整体结构，缩减了拦河坝修建的施工量和建设周期。诸如气动盾形闸门、橡胶坝都属此类闸门。但是气动盾形闸门和橡胶坝的成本高，安全性较差，使用受地域限制。
因此，亟待出现一种能克服上述问题的钢质液压拦河闸。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种结构设计巧妙，成本低，安全系数高，使用寿命长，安装方便，不受地域限制的拦河闸。
一种钢质液压拦河闸，其特殊之处在于包括安装于闸门基础1上的多个闸门单元，多个闸门单元依次相连接后形成一个用于拦截河道的挡水装置，闸门单元包括断面呈弧形的闸门门体6，闸门门体6的弧形凹面侧靠上位置处安装有角度传感器7，闸门门体6的弧形凹面侧宽度方向两端均安装有用于带动闸门门体6升降的升降机构，升降机构底部安装于闸门基础1上，两个升降机构之间或外侧设有用于支撑闸门门体6的支撑机构，闸门基础1上安装有用于控制升降机构及支撑机构工作的液压控制机构16；
优选的，所述闸门基础1是在一期混凝土基础上浇筑的结构体件，用以安装闸门门体6以及升降机构、支撑机构，闸门基础1呈阶梯状；
优选的，所述闸门门体6为钢制闸门，所有闸门门体6曲率半径相同，闸门门体6凸起面为迎水面，其凸起面均固定多块纵筋板602和横肋板603，所有闸门门体6的宽度和等于被拦河道宽度，闸门门体6的高度根据被拦河道的水文资料的统计值设计，所有闸门门体6整体协调运动；
优选的，所述闸门门体6底部通过柔性铰链3与闸门基础1相连接，柔性铰链3呈长条状且长度方向左右两端向上隆起，柔性铰链3上方设有铰链下压板4，沿着柔性铰链3长度方向设有两排相平行的安装孔，其中一排安装孔内安装有主锚栓埋件2，主锚栓埋件2一端埋设于闸门基础1内、另一端固定于铰链下压板4上表面，柔性铰链3另一排安装孔位于闸门门体1底部且该排安装孔上方设有铰链上压板5，通过螺栓601将柔性铰链3、铰链上压板5、闸门门体6固定为一体；
优选的，所述铰链下压板4与铰链上压板5结构相同，二者长度方向两端均设计为圆角，沿着二者长度方向上开设有多个安装孔；
优选的，所述升降机构包括可伸缩的主油缸8，主油缸8的缸杆端与闸门门体6铰接，主油缸8的筒底端与主油缸支座9铰接，通过主油缸8调节闸门门体6仰角角度，主油缸支座9是具有多个安装孔的钢质焊接件或铸钢件，通过主油缸支座锚栓埋件10与螺母配合，把主油缸支座9紧固安装在闸门基础1上，主油缸支座锚栓埋件10为上端有螺纹的圆柱型金属锚栓，部分埋于闸门基础1内，主油缸支座锚栓埋件10既是固定件，又是主要受力件；
优选的，所述支撑机构包括连杆11、摆杆12、摆杆支座13、摆杆支座锚栓埋件14、摆杆油缸15；
其中，连杆11为两端带铰孔的钢质焊接件，连杆11一端与闸门门体6铰接，另一端与摆杆12上端铰接；
摆杆12为三孔钢质焊接件，摆杆12上端与连杆11铰接，下端与摆杆支座13铰接，中端与摆杆油缸15的缸杆端铰接；
摆杆支座13是具有多个安装孔的钢质焊接件或铸钢件，通过摆杆支座锚栓埋件14与螺母配合，把摆杆支座13紧固安装在闸门基础1上；
摆杆支座锚栓埋件14为多根结构相同的上端有螺纹的圆柱型金属锚栓，部分埋于闸门基础1的内，既是固定件，又是主要受力件；
摆杆油缸15的缸杆端与摆杆12的油缸耳座铰接、摆杆油缸15的筒端与摆杆支座13的油缸耳座铰接，缸杆的伸缩驱动摆杆12摆动；
优选的，所述液压控制机构16包括液压控制系统、液压泵、液压阀及管路，液压控制系统、液压泵、液压阀布置于河道边机房内，管路布置于闸门基础1内，管路与主油缸8、摆动油缸15连接，通过其对主油缸8和摆动油缸15的控制，实现闸门门体6的立起与倒伏；
优选的，所述闸门门体6靠近河道边墙的一侧安装有侧止封17，侧止封17是横截面呈L字型的橡胶结构件，侧止封17的水平方向的件体上有多个安装通孔，闸门门体6上的螺栓分别穿过该通孔和止封压板18上的通孔，由螺母和螺栓配合将侧止封17紧固在闸门门体6上，侧止封17竖直方向的件体与河道边墙紧密贴合，起到密封作用，防止漏水；
其中，止封压板18为两端带有圆角1801的长方形金属件，其上有等距排列的通孔，闸门门体6底部的螺栓601穿过止封压板18的通孔，拧紧螺母把闸门门体6的底部与侧止封17紧固在闸门门体6上；
优选的，所述相邻闸门单元6通过间止封19密封连接，间止封19是有两列通孔的长方体橡胶件，间止封19长度方向两端向上隆起，闸门门体6的侧面有多个螺柱，将间止封19分别置于两扇闸门门体6的侧面，闸门门体6侧面上的螺栓分别穿过间止封19的通孔和止封压板18的通孔，再用螺母与螺柱配合，将间止封19紧固在闸门门体6上，间止封19起到密封作用，防止漏水；
优选的，所述液压控制机构16受控于控制系统，控制系统为计算机，布置于河道边机房内，控制系统有管理和控制软件，控制系统包括A/D转换模块101、数据接收模块102、数据发送模块103、信息处理模块104、数据库105、信息统计显示模块106，电源向控制系统供电，在系统初始化后，数据接收模块102处于待命状态，通过通信接口随时接收角度传感器7发来的信息，经过A/D转换模块101把模拟信号转换成数字信号，传给数据接收模块102，再经过信息处理模块103处理后，通过数据发送模块103向主油缸8、摆动油缸15分别发送相关信息，同时，把相关信息发送给数据库105，所有的数据均存储于数据库105中，可以随时通过信息统计显示模块106调阅和查询及统计分析，信息显示模块106可以显示相关的信息，以便清楚了解系统运行状态，然后对系统进行调控。
本发明的一种拦河闸，具有以下有益效果；
1、本发明提供的一种钢质液压拦河闸可以自动控制多个闸门单元的升降，在闸门门体最大仰角状态时，闸门门体的力由形成机械自锁的连杆与摆杆承受，主油缸不受力、液压系统处于卸荷状态，既可避免液压系统内卸又能降低功率损耗，在洪水泛滥引发的断电时，可由手动操作解除机械自锁，通过水的自重将液压油压回油箱，实现降坝及安全泄洪；
2、主油缸、主油缸支座、连杆、摆杆、摆杆油缸支座、摆杆油缸均布置在混凝土闸门基础上表面，不需深卧，改变了油缸的工作环境，避免了沙掩及油缸等杆件不应承受的径向力；
3、主油缸、连杆、摆杆等支承件均布置在弧形闸门门体下面，不会因受到水流中冰块、浮木和砾石等杂物冲击而损坏；
4、组合式的设计简化了安装过程，可连续施工，且不需要中间闸墩，维修简便易行；结构设计相对简单，重量轻，柔性连接，抗震强；
5、弧形闸门门体能使水流、冰块、浮木和砾石容易流过，门体加筋板兼导流功能，可平顺水流，减少冲刷；
6、闸门采用主油缸、连杆与摆杆支承，只需要把主锚栓埋件、主油缸支座锚栓埋件及摆杆支座锚栓埋件预埋在二期混凝土内，地基简单，埋深较浅，减少工程量，缩短工期。可在既有的基础上施工，可用于大坝加高；
7、整个拦河闸由若干组强化钢板制成的闸门门体及油缸组成，长度不受限制，且无中间的墩座，维持了河道净宽，节省了启闭设备和相应的土建结构；
8、无需导槽，不因导槽进砂封堵水封，无液压臂占空间；
9、角度传感器将采集的信息反馈给布置在机房内的控制系统，控制系统自动给液压系统发出指令，自动控制油缸调整闸门门体的仰角角度，即挡水高度。
附图说明
图1为本发明的主油缸支承挡水状态结构示意图；
图2为本发明的连杆、摆杆支承挡水状态结构示意图；
图3为本发明的主油缸支承放水状态结构示意图；
图4为本发明的连杆、摆杆支承放水状态结构示意图；
图5为本发明的挡水状态结构局部示意图；
图6为本发明闸门门体与闸门门体间止封横断图；
图7为本发明右侧止水横断图；
图8为本发明左侧止水横断图；
图9为本发明控制系统流程图；
图10为本发明控制系统的构成的示意框图。
图中： 1、闸门基础； 2、主锚栓埋件； 3、柔性铰链； 4、铰链下压板；5、铰链上压板；6、闸门门体；7、角度传感器；8、主油缸；9、主油缸支座；10、主油缸支座锚栓埋件；11、连杆；12、摆杆；13、摆杆支座；14、摆杆支座锚栓埋件；15、摆杆油缸；16、液压控制机构；17、侧止封；18、止封压板；19、间止封；
101、A/D转换模块；102、数据接收模块；103、数据发送模块；104、信息处理模块；105、数据库；106、信息统计显示模块；
601、螺栓；602、纵筋板；603、横肋板；
1081、圆角。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-10，本发明提供一种拦河闸，包括安装于闸门基础1上的多个闸门单元，多个闸门单元依次相连接后形成一个用于拦截河道的挡水装置，闸门单元包括断面呈弧形的闸门门体6，闸门门体6的弧形凹面侧靠上位置处安装有角度传感器7，闸门门体6的弧形凹面侧宽度方向两端均安装有用于带动闸门门体6升降的升降机构，升降机构底部安装于闸门基础1上，两个升降机构之间或外侧设有用于支撑闸门门体6的支撑机构，闸门基础1上安装有用于控制升降机构及支撑机构工作的液压控制机构16；
闸门基础1是在一期混凝土基础上浇筑的结构体件，用以安装闸门门体6以及升降机构、支撑机构，闸门基础1呈阶梯状，闸门门体6为钢制闸门，所有闸门门体6曲率半径相同，闸门门体6凸起面为迎水面，其凸起面均固定多块纵筋板602和横肋板603，所有闸门门体6的宽度和等于被拦河道宽度，闸门门体6的高度根据被拦河道的水文资料的统计值设计，所有闸门门体6整体协调运动；
闸门门体6底部通过柔性铰链3与闸门基础1相连接，柔性铰链3呈长条状且长度方向左右两端向上隆起，柔性铰链3上方设有铰链下压板4，沿着柔性铰链3长度方向设有两排相平行的安装孔，其中一排安装孔内安装有主锚栓埋件2，主锚栓埋件2一端埋设于闸门基础1内、另一端固定于铰链下压板4上表面，柔性铰链3另一排安装孔位于闸门门体1底部且该排安装孔上方设有铰链上压板5，通过螺栓601将柔性铰链3、铰链上压板5、闸门门体6固定为一体；铰链下压板4与铰链上压板5结构相同，二者长度方向两端均设计为圆角，沿着二者长度方向上开设有多个安装孔；
升降机构包括可伸缩的主油缸8，主油缸8的缸杆端与闸门门体6铰接，主油缸8的筒底端与主油缸支座9铰接，通过主油缸8调节闸门门体6仰角角度，主油缸支座9是具有多个安装孔的钢质焊接件或铸钢件，通过主油缸支座锚栓埋件10与螺母配合，把主油缸支座9紧固安装在闸门基础1上，主油缸支座锚栓埋件10为上端有螺纹的圆柱型金属锚栓，部分埋于闸门基础1内，主油缸支座锚栓埋件10既是固定件，又是主要受力件；
优选的，所述支撑机构包括连杆11、摆杆12、摆杆支座13、摆杆支座锚栓埋件14、摆杆油缸15；
其中，连杆11为两端带铰孔的钢质焊接件，连杆11一端与闸门门体6铰接，另一端与摆杆12上端铰接；
摆杆12为三孔钢质焊接件，摆杆12上端与连杆11铰接，下端与摆杆支座13铰接，中端与摆杆油缸15的缸杆端铰接；
摆杆支座13是具有多个安装孔的钢质焊接件或铸钢件，通过摆杆支座锚栓埋件14与螺母配合，把摆杆支座13紧固安装在闸门基础1上；
摆杆支座锚栓埋件14为多根结构相同的上端有螺纹的圆柱型金属锚栓，部分埋于闸门基础1的内，既是固定件，又是主要受力件；
摆杆油缸15的缸杆端与摆杆12的油缸耳座铰接、摆杆油缸15的筒端与摆杆支座13的油缸耳座铰接，缸杆的伸缩驱动摆杆12摆动；
角度传感器7固定于闸门门体6的弧形的凹面侧上，通过测量并采集钢质液压拦河闸的仰角角度，角度传感器7通过导线将采集的信息反馈给布置在机房内的控制系统，控制系统根据传感器7采集的信息再给液压控制机构16发出指令，液压控制机构16控制主油缸8调整闸门门体6的仰角角度，即挡水高度；
液压控制机构16包括液压控制系统、液压泵、液压阀及管路，液压控制系统、液压泵、液压阀布置于河道边机房内，管路布置于闸门基础1内，管路与主油缸8、摆动油缸15连接，通过其对主油缸8和摆动油缸15的控制，实现闸门门体6的立起与倒伏；
闸门门体6靠近河道边墙的一侧安装有侧止封17，侧止封17是横截面呈L字型的橡胶结构件，侧止封17的水平方向的件体上有多个安装通孔，闸门门体6上的螺栓分别穿过该通孔和止封压板18上的通孔，由螺母和螺栓配合将侧止封17紧固在闸门门体6上，侧止封17竖直方向的件体与河道边墙紧密贴合，起到密封作用，防止漏水；
止封压板18为两端带有圆角1801的长方形金属件，其上有等距排列的通孔，闸门门体6底部的螺栓601穿过止封压板18的通孔，拧紧螺母把闸门门体6的底部与侧止封17紧固在闸门门体6上；
相邻闸门单元6通过间止封19密封连接，间止封19是有两列通孔的长方体橡胶件，间止封19长度方向两端向上隆起，闸门门体6的侧面有多个螺柱，将间止封19分别置于两扇闸门门体6的侧面，闸门门体6侧面上的螺栓分别穿过间止封19的通孔和止封压板18的通孔，再用螺母与螺柱配合，将间止封19紧固在闸门门体6上，间止封19起到密封作用，防止漏水；
液压控制机构受控于控制系统，如附图10所示，控制系统为计算机，布置于河道边机房内，控制系统有管理和控制软件，控制系统包括A/D转换模块101、数据接收模块102、数据发送模块103、信息处理模块104、数据库105、信息统计显示模块106，电源向控制系统供电，在系统初始化后，数据接收模块102处于待命状态，通过通信接口随时接收角度传感器7发来的信息，经过A/D转换模块101把模拟信号转换成数字信号，传给数据接收模块102，再经过信息处理模块103处理后，通过数据发送模块103向主油缸8、摆动油缸15分别发送相关信息，同时，把相关信息发送给数据库105，所有的数据均存储于数据库105中，可以随时通过信息统计显示模块106调阅和查询及统计分析，信息显示模块106可以显示相关的信息，以便清楚了解系统运行状态，然后对系统进行调控。
控制系统的计算机的软件流程图如图9所示，对流程图说明如下：
执行步骤100，系统启动；
执行步骤110，系统初始化；
执行步骤120，自检是否正常，否，执行步骤130；是，执行步骤140；
执行步骤140，传感器的检测信息发给控制系统，控制系统指令液压系统启动；
执行步骤150，控制系统指令油缸供油；
执行步骤160，传感器检测闸门是否到挡水高度，否，执行步骤170，控制系统指令油缸继续供油，是，执行步骤180；
执行步骤180，传感器检测闸门到挡水高度，接到该指令，控制系统指令油缸停止供油；
执行步骤190，结束。
使用时，系统开机，进行初始化，自检结束后，控制系统指令启动液压系统，油缸和摆动油缸同时供油，当闸门到达挡水高度，传感器通过导线将采集的信息反馈给布置在机房内的控制系统，控制系统根据传感器采集的信息再给液压系统发出指令，油缸停止供油。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种拦河闸，其特征在于包括安装于闸门基础（1）上的多个闸门单元，多个闸门单元依次相连接后形成一个用于拦截河道的挡水装置，闸门单元包括断面呈弧形的闸门门体（6），闸门门体（6）的弧形凹面侧靠上位置处安装有角度传感器（7），闸门门体（6）的弧形凹面侧宽度方向两端均安装有用于带动闸门门体（6）升降的升降机构，升降机构底部安装于闸门基础（1）上，两个升降机构之间或外侧设有用于支撑闸门门体（6）的支撑机构，闸门基础（1）上安装有用于控制升降机构及支撑机构工作的液压控制机构（16）。
2.按照权利要求1所述的一种拦河闸，其特征在于所述闸门基础（1）是在一期混凝土基础上浇筑的结构体件，用以安装闸门门体（6）以及升降机构、支撑机构，闸门基础（1）呈阶梯状。
3.按照权利要求1或2所述的一种拦河闸，其特征在于所述闸门门体（6）为钢制闸门，所有闸门门体（6）曲率半径相同，闸门门体（6）凸起面为迎水面，其凸起面均固定多块纵筋板（602）和横肋板（603），所有闸门门体（6）的宽度和等于被拦河道宽度，闸门门体（6）的高度根据被拦河道的水文资料的统计值设计，所有闸门门体（6）整体协调运动。
4.按照权利要求1所述的一种拦河闸，其特征在于所述闸门门体（6）底部通过柔性铰链（3）与闸门基础（1）相连接，柔性铰链（3）呈长条状且长度方向左右两端向上隆起，柔性铰链（3）上方设有铰链下压板（4），沿着柔性铰链（3）长度方向设有两排相平行的安装孔，其中一排安装孔内安装有主锚栓埋件（2），主锚栓埋件（2）一端埋设于闸门基础（1）内、另一端固定于铰链下压板（4）上表面，柔性铰链（3）另一排安装孔位于闸门门体（1）底部且该排安装孔上方设有铰链上压板（5），通过螺栓（601）将柔性铰链（3）、铰链上压板（5）、闸门门体（6）固定为一体。
5.按照权利要求1或4所述的一种拦河闸，其特征在于所述升降机构包括可伸缩的主油缸（8），主油缸（8）的缸杆端与闸门门体（6）铰接，主油缸（8）的筒底端与主油缸支座（9）铰接，通过主油缸（8）调节闸门门体（6）仰角角度，主油缸支座（9）是具有多个安装孔的钢质焊接件或铸钢件，通过主油缸支座锚栓埋件（10）与螺母配合，把主油缸支座（9）紧固安装在闸门基础（1）上，主油缸支座锚栓埋件（10）为上端有螺纹的圆柱型金属锚栓，部分埋于闸门基础（1）内，主油缸支座锚栓埋件（10）既是固定件，又是主要受力件。
6.按照权利要求1所述的一种拦河闸，其特征在于所述支撑机构包括连杆（11）、摆杆（12）、摆杆支座（13）、摆杆支座锚栓埋件（14）、摆杆油缸（15）；
其中，连杆（11）为两端带铰孔的钢质焊接件，连杆（11）一端与闸门门体（6）铰接，另一端与摆杆（12）上端铰接；
摆杆（12）为三孔钢质焊接件，摆杆（12）上端与连杆（11）铰接，下端与摆杆支座（13）铰接，中端与摆杆油缸（15）的缸杆端铰接；
摆杆支座（13）是具有多个安装孔的钢质焊接件或铸钢件，通过摆杆支座锚栓埋件（14）与螺母配合，把摆杆支座（13）紧固安装在闸门基础（1）上；
摆杆支座锚栓埋件（14）为多根结构相同的上端有螺纹的圆柱型金属锚栓，部分埋于闸门基础（1）的内，既是固定件，又是主要受力件；
摆杆油缸（15）的缸杆端与摆杆（12）的油缸耳座铰接、摆杆油缸（15）的筒端与摆杆支座（13）的油缸耳座铰接，缸杆的伸缩驱动摆杆（12）摆动。
7.按照权利要求1所述的一种拦河闸，其特征在于所述液压控制机构（16）包括液压控制系统、液压泵、液压阀及管路，液压控制系统、液压泵、液压阀布置于河道边机房内，管路布置于闸门基础（1）内，管路与主油缸（8）、摆动油缸（15）连接，通过其对主油缸（8）和摆动油缸（15）的控制，实现闸门门体（6）的立起与倒伏。
8.按照权利要求1所述的一种拦河闸，其特征在于所述闸门门体（6）靠近河道边墙的一侧安装有侧止封（17），侧止封（17）是横截面呈L字型的橡胶结构件，侧止封（17）的水平方向的件体上有多个安装通孔，闸门门体（6）上的螺栓分别穿过该通孔和止封压板（18）上的通孔，由螺母和螺栓配合将侧止封（17）紧固在闸门门体（6）上；
其中，止封压板（18）为两端带有圆角（1801）的长方形金属件，其上有等距排列的通孔，闸门门体（6）底部的螺栓（601）穿过止封压板（18）的通孔，拧紧螺母把闸门门体（6）的底部与侧止封（17）紧固在闸门门体（6）上。
9.按照权利要求8所述的一种拦河闸，其特征在于所述相邻闸门单元（6）通过间止封（19）密封连接，间止封（19）是有两列通孔的长方体橡胶件，间止封（19）长度方向两端向上隆起，闸门门体（6）的侧面有多个螺柱，将间止封（19）分别置于两扇闸门门体（6）的侧面，闸门门体（6）侧面上的螺栓分别穿过间止封（19）的通孔和止封压板（18）的通孔，再用螺母与螺柱配合，将间止封（19）紧固在闸门门体（6）上。
10.按照权利要求1所述的一种拦河闸，其特征在于所述液压控制机构（16）受控于控制系统，控制系统为计算机，布置于河道边机房内，控制系统有管理和控制软件，控制系统包括A/D转换模块（101）、数据接收模块（102）、数据发送模块（103）、信息处理模块（104）、数据库（105）、信息统计显示模块（106）。
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