CN109989384B - 一种液压式自动升降防洪墙 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及城市防洪堤坝建筑技术领域，具体涉及一种液压式自动升降防洪墙,包括沿河堤设置的底座,底座内腔通过竖向的立柱滑动装配有防洪挡板，防洪挡板在立柱侧部的滑槽内上下滑动，底座内腔中还设置有驱动装置，所述驱动装置包括液压活塞组件和曲柄滑块机构,该防洪墙能够只借助水的重力势能，在水位上升至警戒水位及其以上时，将重力势能通过液压活塞组件转化为驱动曲柄滑块机构的动力，从而使曲柄滑块机构推动防洪墙沿着立柱的滑道上升，达到快速防洪的效果。
Description
技术领域
本发明涉及城市防洪堤坝建筑技术领域，具体涉及一种液压式自动升降防洪墙。
背景技术
我国相对于国外发达国家的城市防洪建设而言，目前我国的城市防洪标准较低。在城市灾害中，洪涝灾害处于一个突出的位置，因为洪水具有“快、大、急”等特点，破坏力很强，而且破坏往往就出现在较短的时间内，一旦城市发生严重的洪水灾害，人们的生命将会受到一定的威胁，经济发展也必然受到严重的影响。近年来，以水环境和水生态保护为目的的河流综合整治需求日益增加，为了避免河流的洪峰水量对河道腹地的破坏性作用，保护人民的生命财产安全，常常沿河道两侧建筑平行的防洪堤或防洪墙，以避免洪水可能带来的危害。我国在河流的防洪设计改造中运用了很多新技术，例如，由早期的水泥护堤，真木桩、仿木桩护堤到现在的生态护堤，其设计尊重水岸的自然形态，采用自然原有材料，创造生态河堤。但是，这些理念的运用，并没有从本质上改变堤坝的阻隔性特征。相反，较高的堤坝和较低的水面之间形成了数米的高差，严重影响了河道景观观赏，不利于人们亲水、近水的活动。
目前的防洪墙在洪水来临之前，需由人力及时安装立柱和防洪挡板，人力安装的速度有限，当突发性洪水来临时，不能及时承担防洪任务。也出现有一些自动升降防洪墙，但其组成结构较为复杂，复杂的结构不易日常的维修，在一定程度上对行洪产生了阻碍，存在安全隐患。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷和问题，本发明提供一种液压式自动升降防洪墙，该液压式自动升降防洪墙能够只借助水的重力势能，在水位上升至警戒水位及其以上时，将重力势能通过液压活塞组件转化为驱动曲柄滑块机构的动力，从而使曲柄滑块机构推动防洪墙沿着立柱的滑道上升，达到快速防洪的效果。
本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种液压式自动升降防洪墙，包括沿河堤设置的底座，底座内为中空腔体，底座内腔通过竖向的立柱滑动装配有防洪挡板，防洪挡板在立柱侧部的滑槽内上下滑动，所述底座内腔中还设置有驱动装置，所述驱动装置包括液压活塞组件和曲柄滑块机构；
所述液压活塞组件包括进水管柱和活塞管柱，所述进水管柱竖直设置，进水管柱上端的进水口伸出底座内腔与外部连通，进水管柱下端与水平设置的活塞管柱连通，活塞管柱的另一端为密封端，并且活塞管柱的截面积大于进水管柱的截面积；在活塞管柱内设置有液压活塞，活塞管柱的侧壁开有长孔，并且液压活塞始终在长孔端部与进水管柱之间的活塞管柱内移动，所述液压活塞通过活塞杆连接有移动滑块，移动滑块从长孔中伸出、沿长孔水平移动并与曲柄滑块机构传动连接；
所述曲柄滑块机构包括定转轴以及端部安装于定转轴上的驱动臂和从动臂，所述驱动臂的另一端部转动连接有驱动杆，驱动杆另一端与移动滑块转动副连接；所述从动臂的另一端部转动连接有从动杆，从动杆与防洪挡板转动副连接。
进一步的，所述液压活塞到移动滑块之间的距离a大于长孔的长度b。
进一步的，所述活塞管柱内还设置有限位活塞，液压活塞和限位活塞通过活塞杆连接，所述移动滑块安装于液压活塞和限位活塞之间的活塞杆上。
进一步的，所述限位活塞到活塞管柱的密封端之间的距离c小于长孔的长度b，并且液压活塞到移动滑块之间的距离a大于限位活塞到活塞管柱的密封端之间的距离c。
进一步的，所述防洪挡板下部安装有推柱，推柱上安装有连接耳，所述从动杆的端部与连接耳转动副连接。
进一步的，所述滑槽的内壁对应防洪挡板设有橡胶封条。
进一步的，底座内腔的侧面为倾斜坡面，所述进水管柱上端的进水口与倾斜坡面平齐。
进一步的，所述进水管柱的进水口处安装有过滤网。
本发明的有益效果：本发明的液压式自动升降防洪墙，结构简单巧妙，将洪水自身的重力势能转化为防洪挡板上升的动能，在水位超过特定水位时，防洪挡板可自动上升；在水位低于特定水位时，防洪挡板可自动下降。
防洪墙位于地面下方的底座内腔中，当洪水较小，水位低于警戒水位时，防洪墙底座可起到一定的防洪作用。当洪水来临，水位上升至警戒水位及其以上时，迅速抬高的洪水灌入进水管柱内，洪水的重力势能瞬间通过液压活塞组件转化为驱动曲柄滑块机构的动力，从而使曲柄滑块机构能够快速及时地推动防洪墙沿着立柱的滑道上升，防洪挡板上升的速度远大于人力安装的速度，保证及时防洪的效果。当突发性洪水来临时，也可以及时承担防洪任务。
本发明主要利用管道，全程不需要其他能源提供动力，对正常的行洪不存在太大的影响，并且组装简单，检修容易。防洪墙底座的设计为空腔，能够在满足防洪需求的前提下，减少墙体的自重，从而减少了成本。
在保障防洪安全的前提下，针对河流洪枯期流量差较大的特点，水力自动升降防洪墙既能保证城市免遭洪水威胁，又能减少对城市土地资源的占用，同时也能够展现城市的原有景观，而且水力自动升降防洪墙作为一种新的防洪设施，可以说是城市的一道亮丽的风景线，如若加以装饰，可以开发成旅游区，更加促进城市旅游业的发展，并且可以带动城市经济的发展，是城市防洪建设的新方向。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为驱动装置的结构示意图。
图3为实施例1中液压活塞组件在退洪后的结构示意图。
图4为实施例1中液压活塞组件在防洪时的结构示意图。
图5为实施例2中液压活塞组件在退洪后的结构示意图。
图6为实施例2中液压活塞组件在防洪时的结构示意图。
图7为驱动臂、从动臂运动过程的定量分析示意图一。
图8为驱动臂、从动臂运动过程的定量分析示意图二。
图中：1-底座，2-底座内腔，3-立柱，4-防洪挡板，5-进水管柱，51-进水口，6-活塞管柱，7-密封端，8-液压活塞，9-长孔，10-活塞杆，11-移动滑块，12-定转轴，13-驱动臂，14-从动臂，15-限位活塞，16-推柱，17-连接耳，18-倾斜坡面，19-驱动杆，20-从动杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：一种液压式自动升降防洪墙，如图1-4所示，包括沿河堤设置的底座1，底座1埋设于地面以下，底座外部结构采用混凝土材料筑造，非汛期用于隐藏防洪挡板，当洪水较小、水位较低时，防洪墙底座可起到一定的防洪作用。底座内为中空的底座内腔2，底座内腔2均匀安装有多个竖向的立柱3，防洪挡板4滑动装配于两立柱之间，防洪挡板4在立柱侧部的滑槽内上下滑动，防洪挡板采用铝合金EN AW-6063-T66材料，质量轻。在底座内腔中还设置有驱动装置，驱动装置包括液压活塞组件和曲柄滑块机构，在水位上升至警戒水位及其以上时，洪水进入液压活塞组件中，液压活塞组件将洪水的重力势能转化为驱动曲柄滑块机构的动力，从而使曲柄滑块机构推动防洪墙沿着立柱的滑槽上升，达到快速及时防洪的效果。
其中，液压活塞组件包括进水管柱5和活塞管柱6，底座内腔2的侧面为倾斜坡面18，进水管柱5上端的进水口51与倾斜坡面18平齐，进水管柱的进水口51处安装有过滤网，防止漂浮物流入。在水位上升至警戒水位及其以上时，洪水没过进水口进入进水管柱5中，进水管柱竖直设置，进水管柱5的下端与水平设置的活塞管柱6连通，活塞管柱6的另一端为密封端7。在活塞管柱内设置有液压活塞8，液压活塞紧贴于活塞管柱，在压力作用下可沿活塞管柱的内壁移动。其中，活塞管柱6的截面积大于进水管柱5的截面积，在压强一定的前提下，截面积的大小以保证液压活塞8一侧的压力能够将液压活塞8推动为依据进行设计。在活塞管柱6的上侧壁开有长孔9，液压活塞通过活塞杆10与长孔内的移动滑块11连接，在液压活塞的推动下，活塞杆进而推动移动滑块使其沿长孔水平移动，从而驱动曲柄滑块机构。为了保证在移动过程中，液压活塞8两侧存在液压差，故液压活塞8到移动滑块11之间的距离a大于长孔9的长度b，即在液压活塞右侧水压的作用下，移动滑块11和液压活塞8均向左侧移动，即使在移动滑块11移动至长孔的最左端时，液压活塞8仍旧位于长孔的最右端的右侧，从而保证液压活塞8始终在长孔右端部与进水管柱之间的活塞管柱6内移动，使液压活塞8在左右两侧的液压差的推动下进行移动，从而驱动曲柄滑块机构。
曲柄滑块机构包括定转轴以及端部安装于定转轴12上的驱动臂13和从动臂14，本实施例中驱动臂13和从动臂14的夹角为120°。并且，驱动臂13的另一端部转动连接有驱动杆19，驱动杆19另一端与移动滑块转动副连接，从动臂的另一端部转动连接有从动杆20，从动杆20与防洪挡板转动副连接，根据实际施工需要，驱动臂13和从动臂14的长度可灵活调整。如图7-8所示，图中驱动臂的长度小于从动臂的长度，图7为退洪状态时，驱动杆e处于原始状态，驱动臂f未转动，从动臂m未上升，从动杆n末端位于原始位置M点，防洪挡板处于低位状态；图8为防洪状态，驱动杆e端部在移动滑块的作用下由E点移动至F点，驱动臂f沿定转轴p转动顺时针，定转轴发生原地转动，夹角r不变，定转轴上的从动臂m被迫逆时针转动，进而从动臂的另一端带动从动杆n向上滑动，从动杆的末端由M点移动至N点，使防洪挡板被抬升，此时防洪挡板处于高位状态。根据实际施工需要，驱动臂和从动臂的长度比例可灵活调整，达到项目工程中要求防洪挡板抬升的的高度值。在防洪挡板4下部安装有推柱16，推柱上安装有连接耳17，从动杆14的端部与连接耳17转动副连接，在移动滑块11沿长孔向左移动的过程中，驱动臂13带动定转轴12原地转动，继而从动臂转动并使其末端抬升，使从动杆14的端部通过连接耳推动防洪挡板4沿立柱3抬升，起到自动防洪的效果。
在立柱3滑槽的内壁上对应设有橡胶封条，防洪挡板上升后，当水压力作用在防洪挡板4上时，防洪挡板4承受的力越大，背水面的防洪挡板与滑槽内壁的橡胶封条粘结的越紧密，防渗性越好。
工作原理：
在没有洪水时，若干水力自动升降防洪墙并排布置在河堤内壁，防洪挡板4收容在底座内腔2靠近外侧的位置，不影响城市的原有景观。根据防洪挡板等构件的重力，计算对应的使防洪挡板上移的临界作用力的大小，计算出该临界作用力所对应的临界水深H（临界水深为进水管柱内水深h1与进水管外水深h2之和），从而确定防洪挡板自动上移的警戒水位线。
（1）汛期洪水到来时，随着水位上升洪水通过底座内腔倾斜坡面18上的进水口51流入进水管柱5，A点与B点水压保持相等并且逐渐增大，在达到警戒水位之后，A点的水压到达一个临界水压，此时液压活塞8的一侧所受的压力为B点水压与液压活塞侧圆面积之积，即液压活塞达到即将移动的临界压力，此时液压活塞8右侧的压力驱动液压活塞8左移，液压活塞由C点移至C’点，移动滑块11在长孔9内左移，移动滑块11牵引驱动臂13转动并抬升，驱动臂带动定转轴转动并抬升，继而从动臂14转动并抬升，使从动臂的端部通过连接耳17推动防洪挡板4沿立柱抬升。
（2）随着洪水水位的不断增高，移动滑块11缓慢向左移动，当移动滑块到达长孔9最左端时，移动滑块11不再移动，此时即防洪挡板4沿立柱滑槽向上移动到达最高处。
（3）当洪水水位开始下降时，A点的水压逐渐减小，当A点的水压小于临界水压时，此时液压活塞8一侧的压力小于移动的临界压力，移动滑块11缓慢向右移动，当移动滑块到达长孔9最右端时，移动滑块11不再移动，此时即防洪挡板4沿立柱滑槽向下移动到达最低处并最终复位，即防洪挡板4隐藏于地面下的底座1内。
实施例2：本实施例的一种液压式自动升降防洪墙以与实施例1中的不同点为中心进行说明。
如图5-6所示，本实施例中，在活塞管柱6内还设置有限位活塞15，液压活塞8和限位活塞15通过活塞杆10连接，移动滑块11安装于液压活塞和限位活塞之间的活塞杆10上，其中液压活塞的作用与实施例1中作用相同，限位活塞15的作用一方面是抵挡在活塞管柱6最左端的密封端7，对防洪挡板的最高位置进行限位。另一方面限位活塞15与液压活塞8平行且由活塞杆连接，同步移动，保证了液压活塞8移动的平稳性。其中，限位活塞15到活塞管柱的密封端7之间的距离c小于长孔9的长度b，能够保证在移动滑块11到达长孔最左端之前，限位活塞15先到达活塞管柱最左端的密封端，由于限位活塞15的缓冲作用，能够对活塞管柱6起到保护的作用，同时，液压活塞8到移动滑块11之间的距离a大于限位活塞15到活塞管柱的密封端7之间的距离c，从而保证液压活塞8始终在长孔右端与进水管柱之间的活塞管柱6内移动。
液压活塞8达到即将移动的临界压力时，液压活塞右侧的压力驱动液压活塞左移，液压活塞8由C点移至C’点，限位活塞15由D点移至D’点，移动滑块在长孔9内左移，移动滑块11牵引驱动臂13、从动臂14转动并抬升，使从动臂14的端部通过连接耳推动防洪挡板4沿立柱抬升。随着洪水水位的不断增高，限位活塞15继续向左移动，当限位活塞15移动到达活塞管柱最左端的密封端7时，限位活塞15被封堵不再移动，此时即防洪挡板4沿立柱滑槽向上移动到达最高处。当洪水水位开始下降时，A点的水压逐渐减小，当A点的水压小于临界水压时，此时液压活塞8一侧的压力小于移动的临界压力，移动滑块11缓慢向右移动，当移动滑块11到达长孔9最右端时，移动滑块11不再移动，此时即防洪挡板4沿立柱滑槽向下移动到达最低处并最终复位，即防洪挡板4隐藏于地面下的底座1内。
Claims (6)
1.一种液压式自动升降防洪墙，包括沿河堤设置的底座，底座内为中空腔体，底座内腔通过竖向的立柱滑动装配有防洪挡板，防洪挡板在立柱侧部的滑槽内上下滑动，其特征在于：所述底座内腔中还设置有驱动装置，所述驱动装置包括液压活塞组件和曲柄滑块机构；所述液压活塞组件包括进水管柱和活塞管柱，所述进水管柱竖直设置，进水管柱上端的进水口伸出底座内腔与外部连通，进水管柱下端与水平设置的活塞管柱连通，活塞管柱的另一端为密封端，并且活塞管柱的截面积大于进水管柱的截面积；在活塞管柱内设置有液压活塞，活塞管柱的侧壁开有长孔，并且液压活塞始终在长孔端部与进水管柱之间的活塞管柱内移动，所述液压活塞通过活塞杆连接有移动滑块，移动滑块从长孔中伸出与曲柄滑块机构传动连接；所述曲柄滑块机构包括定转轴以及端部安装于定转轴上的驱动臂和从动臂，所述驱动臂的另一端部转动连接有驱动杆，驱动杆另一端与移动滑块转动副连接；所述从动臂的另一端部转动连接有从动杆，从动杆与防洪挡板转动副连接；
所述防洪挡板上安装有推柱，推柱上安装有连接耳，所述从动杆的端部与连接耳转动副连接；
所述活塞管柱内还设置有限位活塞，液压活塞和限位活塞通过活塞杆连接，所述移动滑块安装于液压活塞和限位活塞之间的活塞杆上。
2.根据权利要求1所述的一种液压式自动升降防洪墙，其特征在于：所述液压活塞到移动滑块之间的距离a大于长孔的长度b。
3.根据权利要求1所述的一种液压式自动升降防洪墙，其特征在于：所述限位活塞到活塞管柱的密封端之间的距离c小于长孔的长度b，并且液压活塞到移动滑块之间的距离a大于限位活塞到活塞管柱的密封端之间的距离c。
4.根据权利要求1所述的一种液压式自动升降防洪墙，其特征在于：所述滑槽的内壁对应防洪挡板设有橡胶封条。
5.根据权利要求1所述的一种液压式自动升降防洪墙，其特征在于：底座内腔的侧面为倾斜坡面，所述进水管柱上端的进水口与倾斜坡面平齐。
6.根据权利要求1所述的一种液压式自动升降防洪墙，其特征在于：所述进水管柱的进水口处安装有过滤网。
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