CN110306500A - 用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸，包括闸门、外涡轮、中蜗杆、内涡轮、传动丝杆与一号升降装置，其中，中蜗杆与位于其两侧的外涡轮、内涡轮均啮合，内涡轮的中部与传动丝杆的首端固定连接，传动丝杆的尾端与一号升降装置中的一、二号螺纹孔进行螺纹传动配合，一号升降装置中的托座的顶面与闸门的底部相接触，传动丝杆、螺纹孔之间的螺纹传动配合能控制托座的高度，另外本发明还提供了该潮水位闸的使用方法，本发明提高了传动效率，扩大了潮水位控制范围，增加了控制精度，且易于操作，可有效解决河工模型中出口水位控制的瓶颈。

Description

用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸及使用方法

技术领域

本发明属于河工模型技术领域，涉及一种水位控制闸，尤其涉及一种可用于河工模型的升降高度精确可控式潮水位闸及其使用方法，具体适用于提高传动效率，扩大控制范围，且增强控制精度。

背景技术

河工模型是研究江、河、湖的水流、泥沙运动的一种重要的技术手段，模型出口水位的精准控制是模型能否与原型相似的主要决定因素之一，尤其是模拟水位受潮流影响较大的河口区域。

传统的河工模型出口水位控制闸常采用卧倒式翻板门控制闸、横向拉栅门控制闸和旋转门控制闸，其中，第一种水位控制闸门出口水位波动较大、试验精度较难控制；第二种水位控制闸虽对水位波动影响较小，但由于拉栅门缝隙多，模型出口漏水量相对较大，影响流量（水位）稳定；第三种水位控制闸以闸门的旋转控制水位，模拟频繁变动的潮位时会存在控制滞后、模型出口水流紊乱的问题。

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的传动效率较低、控制范围较窄的缺陷与问题，提供一种传动效率较高、控制范围较宽的用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸及使用方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸，包括闸门、左立柱与右立柱，所述闸门的左右两侧分别与左立柱、右立柱的内侧壁进行竖向的滑动配合；

所述用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸还包括外涡轮、中蜗杆、内涡轮、传动丝杆与一号升降装置，该一号升降装置包括底座、托座、一号传动横轴与二号传动横轴，一号传动横轴、二号传动横轴的内部分别开设有一号螺纹孔、二号螺纹孔，所述一号传动横轴的前端与左上前板的底端、左下前板的顶端同时铰连，一号传动横轴的后端与左上后板的底端、左下后板的顶端同时铰连，所述二号传动横轴的前端与右上前板的底端、右下前板的顶端同时铰连，二号传动横轴的后端与右上后板的底端、右下后板的顶端同时铰连，所述底座的底面与支撑底面相接触，底座的顶面与底前板、底后板的底部相连接，底前板的两端分别与左下前板的底端、右下前板的底端相铰连，底后板的两端分别与左下后板的底端、右下后板的底端相铰连，所述托座的顶面与闸门的底部相接触，托座的底面与托前板、托后板的顶部相连接，托前板的两端分别与左上前板的顶端、右上前板的顶端同时铰连，托后板的两端分别与左上后板的顶端、右上后板的顶端同时铰连；

所述中蜗杆与位于其两侧的外涡轮、内涡轮均啮合，内涡轮的中部与传动丝杆的首端固定连接，传动丝杆的尾端依次穿经一号螺纹孔、二号螺纹孔后延伸至二号螺纹孔的外部，且传动丝杆与一号螺纹孔、二号螺纹孔均进行螺纹传动配合。

所述用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸还包括与一号升降装置结构一致的二号升降装置，该二号升降装置包括三号螺纹孔与四号螺纹孔，所述传动丝杆的尾端依次穿经一号螺纹孔、二号螺纹孔、三号螺纹孔、四号螺纹孔后延伸至四号螺纹孔的外部，且传动丝杆与一号螺纹孔、二号螺纹孔、三号螺纹孔、四号螺纹孔都进行螺纹传动配合。

所述传动丝杆包括同轴的前丝杆与后丝杆，所述前丝杆的首端与内涡轮的中部固定连接，前丝杆的尾端依次穿经一号螺纹孔、二号螺纹孔后与联轴器的一端相连接，联轴器的另一端与后丝杆的首端相连接，后丝杆的尾端依次穿经三号螺纹孔、四号螺纹孔后延伸至四号螺纹孔的外部。

所述外涡轮的中部与电机的输出端相连接，外涡轮的侧围、内涡轮的侧围同时与位于外涡轮、内涡轮之间的中蜗杆相互啮合。

所述中蜗杆的底端与限位轴承相连接，中蜗杆的首端穿经直线轴承的中部而过。

所述直线轴承的侧部与闸门的正面相连接，直线轴承、闸门的交接处位于左立柱、右立柱之间。

所述左立柱、右立柱的内侧壁内均设置有竖向滑槽，所述闸门的左右两侧均设置有竖向滑块，且竖向滑块与对应的竖向滑槽进行竖向滑动配合。

一种上述用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：

先驱动外涡轮转动，再由转动的外涡轮经中蜗杆带动内涡轮转动，然后由转动的内涡轮带动传动丝杆转动，再由转动的传动丝杆与一号螺纹孔、二号螺纹孔进行螺纹传动配合，以改变一号传动横轴、二号传动横轴的间距，从而改变底座、托座的间距，进而升起或降下闸门。

所述外涡轮的正方向转动与缩小一号传动横轴、二号传动横轴的间距，升起闸门相对应；

所述外涡轮的反方向转动与扩大一号传动横轴、二号传动横轴的间距，降下闸门相对应。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸及使用方法中，只采用闸门这唯一部件来控制左立柱、右立柱之间的水位，其控制范围从左立柱、右立柱的底部直至顶部，控制区域很宽阔，便于适应更多的应用领域。因此，本发明的控制范围较宽。

2、本发明一种用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸及使用方法中，通过外涡轮、中蜗杆、内涡轮之间的相互啮合，以将外涡轮受到的驱动力传递给内涡轮上所连接的传动丝杆，从而将旋转运动转换为直线运动，传动效率较高，此外，还可以通过外涡轮的的正、反方向的转动以实现闸门的升起或下降，从而达到拦升水位的功能，操作难度较低。因此，本发明不仅传动效率较高，而且易于操作。

3、本发明一种用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸及使用方法中，闸门的升降高度由升降装置中底座、托座之间的相对高度决定，而底座、托座之间的相对高度由一号传动横轴、二号传动横轴之间的相对距离决定，一、二号传动横轴的间距由传动丝杆与螺纹孔进行的螺纹传动配合决定，该种传动配合使得可以通过传动丝杆的螺距准确计算出每旋转一圈，闸门所升降的高度，精确度很高，便于更准确的控制闸门的高度，降低水位的控制难度。因此，本发明不仅精确度较高，而且操作难度较低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中外涡轮、中蜗杆的传动示意图。

图3是图2的俯视图。

图4是本发明中一号升降装置的结构示意图。

图5是本发明中闸门升起时，一号升降装置的状态示意图。

图6是本发明中闸门降下时，一号升降装置的状态示意图。

图中：闸门1、竖向滑块11、外涡轮2、中蜗杆3、限位轴承31、直线轴承32、内涡轮4、传动丝杆5、联轴器50、前丝杆51、后丝杆52、一号升降装置6、底座61、底前板611、底后板612、托座62、托前板621、托后板622、一号传动横轴63、左上前板631、左下前板632、左上后板633、左下后板634、二号传动横轴64、右上前板641、右下前板642、右上后板643、右下后板644、一号螺纹孔65、二号螺纹孔66、二号升降装置7、三号螺纹孔71、四号螺纹孔72、左立柱8、竖向滑槽81、右立柱9、电机10、支撑底面12。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1―图6，一种用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸，包括闸门1、左立柱8与右立柱9，所述闸门1的左右两侧分别与左立柱8、右立柱9的内侧壁进行竖向的滑动配合；

所述用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸还包括外涡轮2、中蜗杆3、内涡轮4、传动丝杆5与一号升降装置6，该一号升降装置6包括底座61、托座62、一号传动横轴63与二号传动横轴64，一号传动横轴63、二号传动横轴64的内部分别开设有一号螺纹孔65、二号螺纹孔66，所述一号传动横轴63的前端与左上前板631的底端、左下前板632的顶端同时铰连，一号传动横轴63的后端与左上后板633的底端、左下后板634的顶端同时铰连，所述二号传动横轴64的前端与右上前板641的底端、右下前板642的顶端同时铰连，二号传动横轴64的后端与右上后板643的底端、右下后板644的顶端同时铰连，所述底座61的底面与支撑底面12相接触，底座61的顶面与底前板611、底后板612的底部相连接，底前板611的两端分别与左下前板632的底端、右下前板642的底端相铰连，底后板612的两端分别与左下后板634的底端、右下后板644的底端相铰连，所述托座62的顶面与闸门1的底部相接触，托座62的底面与托前板621、托后板622的顶部相连接，托前板621的两端分别与左上前板631的顶端、右上前板641的顶端同时铰连，托后板622的两端分别与左上后板633的顶端、右上后板643的顶端同时铰连；

所述中蜗杆3与位于其两侧的外涡轮2、内涡轮4均啮合，内涡轮4的中部与传动丝杆5的首端固定连接，传动丝杆5的尾端依次穿经一号螺纹孔65、二号螺纹孔66后延伸至二号螺纹孔66的外部，且传动丝杆5与一号螺纹孔65、二号螺纹孔66均进行螺纹传动配合。

所述用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸还包括与一号升降装置6结构一致的二号升降装置7，该二号升降装置7包括三号螺纹孔71与四号螺纹孔72，所述传动丝杆5的尾端依次穿经一号螺纹孔65、二号螺纹孔66、三号螺纹孔71、四号螺纹孔72后延伸至四号螺纹孔72的外部，且传动丝杆5与一号螺纹孔65、二号螺纹孔66、三号螺纹孔71、四号螺纹孔72都进行螺纹传动配合。

所述传动丝杆5包括同轴的前丝杆51与后丝杆52，所述前丝杆51的首端与内涡轮4的中部固定连接，前丝杆51的尾端依次穿经一号螺纹孔65、二号螺纹孔66后与联轴器50的一端相连接，联轴器50的另一端与后丝杆52的首端相连接，后丝杆52的尾端依次穿经三号螺纹孔71、四号螺纹孔72后延伸至四号螺纹孔72的外部。

所述外涡轮2的中部与电机10的输出端相连接，外涡轮2的侧围、内涡轮4的侧围同时与位于外涡轮2、内涡轮4之间的中蜗杆3相互啮合。

所述中蜗杆3的底端与限位轴承31相连接，中蜗杆3的首端穿经直线轴承32的中部而过。

所述直线轴承32的侧部与闸门1的正面相连接，直线轴承32、闸门1的交接处位于左立柱8、右立柱9之间。

所述左立柱8、右立柱9的内侧壁内均设置有竖向滑槽81，所述闸门1的左右两侧均设置有竖向滑块11，且竖向滑块11与对应的竖向滑槽81进行竖向滑动配合。

一种上述用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：

先驱动外涡轮2转动，再由转动的外涡轮2经中蜗杆3带动内涡轮4转动，然后由转动的内涡轮4带动传动丝杆5转动，再由转动的传动丝杆5与一号螺纹孔65、二号螺纹孔66进行螺纹传动配合，以改变一号传动横轴63、二号传动横轴64的间距，从而改变底座61、托座62的间距，进而升起或降下闸门1。

所述外涡轮2的正方向转动与缩小一号传动横轴63、二号传动横轴64的间距，升起闸门1相对应；

所述外涡轮2的反方向转动与扩大一号传动横轴63、二号传动横轴64的间距，降下闸门1相对应。

本发明的原理说明如下：

本发明在应用时，作为传动丝杆驱动的升降装置的数量不限定一个，升降装置的具体数量依使用需求而定，当采用的升降装置的数量不止一个时，升降装置只要能与传动丝杆进行螺纹传动配合，且在该螺纹传动配合下能对闸门进行升降操作即可，与该核心目的关联不大的其余结构可以存在差异。

实施例1：

参见图1―图6，一种用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸，包括闸门1、左立柱8、右立柱9、外涡轮2、中蜗杆3、内涡轮4、传动丝杆5与一号升降装置6，该一号升降装置6包括底座61、托座62、一号传动横轴63与二号传动横轴64，一号传动横轴63、二号传动横轴64的内部分别开设有一号螺纹孔65、二号螺纹孔66，所述一号传动横轴63的前端与左上前板631的底端、左下前板632的顶端同时铰连，一号传动横轴63的后端与左上后板633的底端、左下后板634的顶端同时铰连，所述二号传动横轴64的前端与右上前板641的底端、右下前板642的顶端同时铰连，二号传动横轴64的后端与右上后板643的底端、右下后板644的顶端同时铰连，所述底座61的底面与支撑底面相接触，底座61的顶面与底前板611、底后板612的底部相连接，底前板611的两端分别与左下前板632的底端、右下前板642的底端相铰连，底后板612的两端分别与左下后板634的底端、右下后板644的底端相铰连，所述托座62的顶面与闸门1的底部相接触，托座62的底面与托前板621、托后板622的顶部相连接，托前板621的两端分别与左上前板631的顶端、右上前板641的顶端同时铰连，托后板622的两端分别与左上后板633的顶端、右上后板643的顶端同时铰连；所述中蜗杆3与位于其两侧的外涡轮2、内涡轮4均啮合，内涡轮4的中部与传动丝杆5的首端固定连接，传动丝杆5的尾端依次穿经一号螺纹孔65、二号螺纹孔66后延伸至二号螺纹孔66的外部，且传动丝杆5与一号螺纹孔65、二号螺纹孔66均进行螺纹传动配合。

一种上述用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸的使用方法，包括以下步骤：先驱动外涡轮2转动，再由转动的外涡轮2经中蜗杆3带动内涡轮4转动，然后由转动的内涡轮4带动传动丝杆5转动，再由转动的传动丝杆5与一号螺纹孔65、二号螺纹孔66进行螺纹传动配合，以改变一号传动横轴63、二号传动横轴64的间距，从而改变底座61、托座62的间距，进而升起或降下闸门1。优选外涡轮2的正方向转动与缩小一号传动横轴63、二号传动横轴64的间距，升起闸门1相对应；所述外涡轮2的反方向转动与扩大一号传动横轴63、二号传动横轴64的间距，降下闸门1相对应

实施例2：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸还包括与一号升降装置6结构一致的二号升降装置7，该二号升降装置7包括三号螺纹孔71与四号螺纹孔72，所述传动丝杆5的尾端依次穿经一号螺纹孔65、二号螺纹孔66、三号螺纹孔71、四号螺纹孔72后延伸至四号螺纹孔72的外部，且传动丝杆5与一号螺纹孔65、二号螺纹孔66、三号螺纹孔71、四号螺纹孔72都进行螺纹传动配合。所述传动丝杆5包括同轴的前丝杆51与后丝杆52，所述前丝杆51的首端与内涡轮4的中部固定连接，前丝杆51的尾端依次穿经一号螺纹孔65、二号螺纹孔66后与联轴器50的一端相连接，联轴器50的另一端与后丝杆52的首端相连接，后丝杆52的尾端依次穿经三号螺纹孔71、四号螺纹孔72后延伸至四号螺纹孔72的外部。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸，包括闸门(1)、左立柱(8)与右立柱(9)，所述闸门(1)的左右两侧分别与左立柱(8)、右立柱(9)的内侧壁进行竖向的滑动配合，其特征在于：

所述用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸还包括外涡轮(2)、中蜗杆(3)、内涡轮(4)、传动丝杆(5)与一号升降装置(6)，该一号升降装置(6)包括底座(61)、托座(62)、一号传动横轴(63)与二号传动横轴(64)，一号传动横轴(63)、二号传动横轴(64)的内部分别开设有一号螺纹孔(65)、二号螺纹孔(66)，所述一号传动横轴(63)的前端与左上前板(631)的底端、左下前板(632)的顶端同时铰连，一号传动横轴(63)的后端与左上后板(633)的底端、左下后板(634)的顶端同时铰连，所述二号传动横轴(64)的前端与右上前板(641)的底端、右下前板(642)的顶端同时铰连，二号传动横轴(64)的后端与右上后板(643)的底端、右下后板(644)的顶端同时铰连，所述底座(61)的底面与支撑底面(12)相接触，底座(61)的顶面与底前板(611)、底后板(612)的底部相连接，底前板(611)的两端分别与左下前板(632)的底端、右下前板(642)的底端相铰连，底后板(612)的两端分别与左下后板(634)的底端、右下后板(644)的底端相铰连，所述托座(62)的顶面与闸门(1)的底部相接触，托座(62)的底面与托前板(621)、托后板(622)的顶部相连接，托前板(621)的两端分别与左上前板(631)的顶端、右上前板(641)的顶端同时铰连，托后板(622)的两端分别与左上后板(633)的顶端、右上后板(643)的顶端同时铰连；

所述中蜗杆(3)与位于其两侧的外涡轮(2)、内涡轮(4)均啮合，内涡轮(4)的中部与传动丝杆(5)的首端固定连接，传动丝杆(5)的尾端依次穿经一号螺纹孔(65)、二号螺纹孔(66)后延伸至二号螺纹孔(66)的外部，且传动丝杆(5)与一号螺纹孔(65)、二号螺纹孔(66)均进行螺纹传动配合。

2.根据权利要求1所述的一种用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸，其特征在于：所述用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸还包括与一号升降装置(6)结构一致的二号升降装置(7)，该二号升降装置(7)包括三号螺纹孔(71)与四号螺纹孔(72)，所述传动丝杆(5)的尾端依次穿经一号螺纹孔(65)、二号螺纹孔(66)、三号螺纹孔(71)、四号螺纹孔(72)后延伸至四号螺纹孔(72)的外部，且传动丝杆(5)与一号螺纹孔(65)、二号螺纹孔(66)、三号螺纹孔(71)、四号螺纹孔(72)都进行螺纹传动配合。

3.根据权利要求2所述的一种用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸，其特征在于：所述传动丝杆(5)包括同轴的前丝杆(51)与后丝杆(52)，所述前丝杆(51)的首端与内涡轮(4)的中部固定连接，前丝杆(51)的尾端依次穿经一号螺纹孔(65)、二号螺纹孔(66)后与联轴器(50)的一端相连接，联轴器(50)的另一端与后丝杆(52)的首端相连接，后丝杆(52)的尾端依次穿经三号螺纹孔(71)、四号螺纹孔(72)后延伸至四号螺纹孔(72)的外部。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸，其特征在于：所述外涡轮(2)的中部与电机(10)的输出端相连接，外涡轮(2)的侧围、内涡轮(4)的侧围同时与位于外涡轮(2)、内涡轮(4)之间的中蜗杆(3)相互啮合。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸，其特征在于：所述中蜗杆(3)的底端与限位轴承(31)相连接，中蜗杆(3)的首端穿经直线轴承(32)的中部而过。

6.根据权利要求5所述的一种用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸，其特征在于：所述直线轴承(32)的侧部与闸门(1)的正面相连接，直线轴承(32)、闸门(1)的交接处位于左立柱(8)、右立柱(9)之间。

7.根据权利要求1、2或3所述的一种用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸，其特征在于：所述左立柱(8)、右立柱(9)的内侧壁内均设置有竖向滑槽(81)，所述闸门(1)的左右两侧均设置有竖向滑块(11)，且竖向滑块(11)与对应的竖向滑槽(81)进行竖向滑动配合。

8.一种权利要求1、2或3所述的用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸的使用方法，其特征在于所述使用方法包括以下步骤：

先驱动外涡轮(2)转动，再由转动的外涡轮(2)经中蜗杆(3)带动内涡轮(4)转动，然后由转动的内涡轮(4)带动传动丝杆(5)转动，再由转动的传动丝杆(5)与一号螺纹孔(65)、二号螺纹孔(66)进行螺纹传动配合，以改变一号传动横轴(63)、二号传动横轴(64)的间距，从而改变底座(61)、托座(62)的间距，进而升起或降下闸门(1)。

9.根据权利要求8所述的一种用于河工模型的升降高度精准可控式潮水位闸的使用方法，其特征在于：所述外涡轮(2)的正方向转动与缩小一号传动横轴(63)、二号传动横轴(64)的间距，升起闸门(1)相对应；

所述外涡轮(2)的反方向转动与扩大一号传动横轴(63)、二号传动横轴(64)的间距，降下闸门(1)相对应。