CN110359431B - 高水头检修闸门中的弹簧定轮装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的是水利水电工程技术领域的一种高水头检修闸门中的弹簧定轮装置，包括定轮机构，所述定轮机构包括轮架和位于轮架上的定轮和扭力杆，定轮机构通过扭力杆与闸门门叶结构转动连接，在所述轮架上靠近定轮的一端设有弹簧预加载机构，所述弹簧预加载机构包括支承在支架与轮架之间的经过预加载的弹簧，所述支架与闸门门叶结构固定连接，所述弹簧可推动轮架绕扭力杆转动。本发明的有益效果是：通过在闸门支架与定轮机构之间设置弹簧来对定轮进行预加载，与传统扭力杆预加载方式相比，采用弹簧进行预加载成本低，制造安装简便，加载容易，适应性强。
Description
技术领域
本发明涉及水利水电工程技术领域，尤其涉及一种高水头检修闸门中的弹簧定轮装置及安装方法。
背景技术
在大坝建设过程中，一般需要修筑泄洪洞，正常蓄水发电过程中泄洪洞通过多道闸门进行封闭挡水，洪水期间开启闸门进行泄洪。在泄洪洞的入口处一般会设置一扇检修闸门，闸门类型为平面闸门，为了减小高水头检修闸门的启闭力，通常闸门的主支承型式采用滑道和定轮相结合的设计理念，闸门静水启闭，启门时采用定轮支承，减小启门力，闭门挡水时采用滑块支承。为了使定轮在启门过程中发挥作用，一般是在安装时通过扭力杆的扭转对检修闸门上的定轮装置进行预加载，但在实际应用过程中发现，扭力定轮装置在现场安装过程中扭力杆的预加载不好实施，导致预加载不能达到设计要求，有必要研究一种新的预加载方式。
发明内容
为克服现有扭力杆预加载在定轮装置中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种预加载更加方便的弹簧定轮装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
高水头检修闸门中的弹簧定轮装置，包括定轮机构，所述定轮机构包括轮架和位于轮架上的定轮和扭力杆，定轮机构通过扭力杆与闸门门叶结构转动连接，在所述轮架上靠近定轮的一端设有弹簧预加载机构，所述弹簧预加载机构包括支承在支架与轮架之间的经过预加载的弹簧，所述支架与闸门门叶结构固定连接，所述弹簧可推动轮架绕扭力杆转动。
进一步的是，所述支架与弹簧之间还设有一块支承楔形块，所述支承楔形块的右面与弹簧相连，支承楔形块的左面与支架之间在经过支承楔形块对弹簧施加预载荷后插入边缘楔形块进行固定连接。
进一步的是，所述边缘楔形块包括两个，分别设置在支承楔形块与支架之间的两侧，在两块边缘楔形块之间还设有一块中间楔形块。
进一步的是，所述轮架上靠近定轮的一端设有一个支承底座，支承底座的端面与支承楔形块的右端面相平齐，所述弹簧两端分别支承在支承楔形块和支承底座相对的端面上。
进一步的是，所述支承楔形块与支承底座之间还设有导向轴和弹簧套筒，所述弹簧穿在导向轴上，弹簧套筒套在弹簧外，弹簧的两端分别与导向轴和弹簧套筒的内端面接触，所述导向轴和弹簧套筒的外端均通过弧面结构分别与支承底座和支撑楔形块接触连接。
进一步的是，所述弹簧为碟簧。
高水头检修闸门中的弹簧定轮装置的安装方法，包括以下步骤：
a、在闸门门叶结构预定位置安装好定轮装置；
b、在靠近定轮装置的闸门门叶结构焊接所述支架，作为弹簧的刚性支撑；
c、将导杆、套筒和弹簧组装好放置在轮架的支承底座与支承楔形块之间，然后在支承楔形块与支架之间放入超薄型液压千斤顶，对弹簧进行预加载；
d、当预加载达到设计要求后，在支承楔形块与支架之间插入边缘楔形块并焊接固定，然后取下超薄型液压千斤顶，并在腾出的空间插入中间楔形块并焊接固定，完成预加载。
本发明的有益效果是：通过在闸门支架与定轮装置之间设置弹簧来对定轮进行预加载，与传统扭力轴加载方式相比，采用弹簧进行预加载成本低，制造安装简便，加载容易，适应性强。
附图说明
图1是本发明结构主视图。
图2是本发明结构俯视图。
图中标记为，1-轮架，2-支架，3-弹簧，4-导向轴，5-弹簧套筒，6-闸门门叶结构，7-滑块，11-定轮，12-扭力杆，13-支承底座，21-支承楔形块，22-边缘楔形块，23-中间楔形块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1、图2所示，本发明的高水头检修闸门中的弹簧定轮装置，包括定轮机构，所述定轮机构包括轮架1和位于轮架1上的定轮11和扭力杆12，定轮机构通过扭力杆12与闸门门叶结构6转动连接，在所述轮架1上靠近定轮11的一端设有弹簧预加载机构，所述弹簧预加载机构包括支承在支架2与轮架1之间的经过预加载的弹簧3，所述支架2与闸门门叶结构6固定连接，所述弹簧3可推动轮架1绕扭力杆12转动。
该装置的工作过程是：闸门门叶结构6挡水时，受到上游高水头作用，闸门门叶结构6压缩水封，使定轮机构中的弹簧3被压缩到设计极限状态，此时滑块7与导轨接触进行主支承；启门时，先提起充水阀进行充水平压，待闸门门叶结构6上下游水位差小于一定量时，弹簧3恢复到工作状态，推动闸门门叶结构6使滑块7与轨道脱开，主支承由定轮机构的定轮11承担，定轮机构与轨道为滚动摩擦，摩擦系数小，故启门力大大减小。
在对弹簧3进行预加载时，一般是采用现场加载的方式，为了方便加载，本申请在所述支架2与弹簧3之间设置了一块支承楔形块21，所述支承楔形块21的右面与弹簧3相连，支承楔形块21的左面与支架2之间在经过支承楔形块21对弹簧3施加预载荷后插入边缘楔形块22进行固定连接。预载荷可通过液压千斤顶进行施加。
由于受力较大，为保证支承的稳定性，所述边缘楔形块22包括两个，分别设置在支承楔形块21与支架2之间的两侧，在两块边缘楔形块22之间还设有一块中间楔形块23，提高支架2与支承楔形块21支承的平稳性。
为了便于弹簧3与轮架1的连接，在所述轮架1上靠近定轮11的一端设有一个支承底座13，支承底座13的端面与支承楔形块21的右端面相平齐，所述弹簧3两端分别抵在支承楔形块21的右面和支承底座13的端面上。
进一步的，为了保证弹簧3压缩的稳定性，在所述支承楔形块21与支承底座13之间还设有导向轴4和弹簧套筒5，所述弹簧3穿在导向轴4上，弹簧套筒5套在弹簧3外，弹簧3的两端分别与导向轴4和弹簧套筒5的内端面接触，导向轴4的长度要小于弹簧套筒5的长度，为弹簧3压缩留出空间。由于轮架1在转动过程中会使弹簧3出现小弧度的摆动，因此将所述导向轴4和弹簧套筒5的外端均设置成弧面结构分别与支承底座13和支承楔形块21接触连接，弧形接触可使导向轴4和弹簧套筒5略微摆动，从而避免零件之间出现干涉。为了保证导向轴4、弹簧套筒5与支承底座13和支承楔形块21连接的可靠性，在支承底座13和支承楔形块21端面的周边设有多个小凸台对导向轴4和弹簧套筒5的端部进行限位。
本申请中所述的弹簧3为机械弹簧，其中优选碟簧，碟簧体积小，结构稳定，便于安装和预加载，在使用时可在外部涂上防腐涂料，延长使用寿命。
本装置的安装和加载的方法，包括以下步骤：
a、在闸门门叶结构6预定位置安装好定轮装置；
b、在靠近定轮装置的闸门门叶结构6上焊接所述支架2，作为弹簧3的刚性支撑；
c、将导向轴4、弹簧套筒5和弹簧3组装好放置在轮架1的支承底座13与支承楔形块21之间，然后在支承楔形块21与支架2之间放入超薄型液压千斤顶，对弹簧3进行预加载；
d、当预加载达到设计要求后，在支承楔形块21与支架2之间插入边缘楔形块22并焊接固定，然后取下超薄型液压千斤顶，并在腾出的空间插入中间楔形块23并焊接固定，完成预加载。
实施例：
以某大坝检修闸门为例，检修闸门孔口尺寸为13m×8m，设计水头为142.24m，总水压力为152094KN。平面检修闸门的操作条件为静水闭门充水平压后静水启门，但实际情况下达到完全平压是无法做到的，因此设计该闸门时，考虑闸门最大操作压差为0.5m。为了保证检修门能够在正常情况下封水，又同时保证平板检修门在0.5m压差的情况下减小门叶与门槽之间的摩擦力，减小水封的压缩量，保护水封的目的，需对定轮装置进行预加载。通过预加载的方式，实现正常封水条件下，水封的压缩量为5mm，保证封水效果，在0.5m压差下操作时，水封的压缩量为1mm，减小摩擦力，保护水封。
由于检修闸门与垂直面呈1:0.1的坡度，预加载时除了考虑0.5m的压差外，同时需考虑闸门的重量。经计算，单个轮子的轮压为193.8kN，碟簧上的预加荷载为161.5kN，在工作闸门正常封水的情况下，水封压缩量变化值4mm，碟簧的压缩量为4.8mm。通过计算，12片碟簧能够满足预加载力的要求，碟簧直径为250mm，在预加载力的作用下，碟簧总压缩量为32.7mm，满足空间要求。计算工作闸门正常封水的情况下，水封压缩量变化值为4mm，经计算，此时碟簧的总压缩量为37.5mm，碟簧荷载为222kN，远小于水压力152094KN，闸门能够正常封水，满足设计要求。
通常情况下，高水头闸门采用扭力轴的方式对定轮进行预加载。但经过研究和实际应用发现，碟簧相对于扭力轴有着造价低，生产周期短，制造安装简单，可调节范围广等优点，具有很好的实用性和应用前景。
Claims (3)
1.高水头检修闸门中的弹簧定轮装置，包括定轮机构，所述定轮机构包括轮架（1）和位于轮架（1）上的定轮（11）和扭力杆（12），定轮机构通过扭力杆（12）与闸门门叶结构（6）转动连接，其特征是：在所述轮架（1）上靠近定轮（11）的一端设有弹簧预加载机构，所述弹簧预加载机构包括支承在支架（2）与轮架（1）之间的经过预加载的弹簧（3），所述支架（2）与闸门门叶结构（6）固定连接，所述弹簧（3）可推动轮架（1）绕扭力杆（12）转动；所述支架（2）与弹簧（3）之间还设有一块支承楔形块（21），所述支承楔形块（21）的右面与弹簧（3）相连，支承楔形块（21）的左面与支架（2）之间在经过支承楔形块（21）对弹簧（3）施加预载荷后插入边缘楔形块（22）进行固定连接，所述边缘楔形块（22）包括两个，分别设置在支承楔形块（21）与支架（2）之间的两侧，在两块边缘楔形块（22）之间还设有一块中间楔形块（23）；所述轮架（1）上靠近定轮（11）的一端设有一个支承底座（13），支承底座（13）的端面与支承楔形块（21）的右端面相平齐，所述弹簧（3）两端分别支承在支承楔形块（21）和支承底座（13）相对的端面上，所述支承楔形块（21）与支承底座（13）之间还设有导向轴（4）和弹簧套筒（5），所述弹簧（3）穿在导向轴（4）上，弹簧套筒（5）套在弹簧（3）外，弹簧（3）的两端分别与导向轴（4）和弹簧套筒（5）的内端面接触，所述导向轴（4）和弹簧套筒（5）的外端均通过弧面结构分别与支承底座（13）和支撑楔形块（21）接触连接。
2.如权利要求1所述的高水头检修闸门中的弹簧定轮装置，其特征是：所述弹簧（3）为碟簧。
3.如权利要求1所述的高水头检修闸门中的弹簧定轮装置的安装方法，其特征是，包括以下步骤：
a、在闸门门叶结构（6）预定位置安装好定轮装置；
b、在靠近定轮装置的闸门门叶结构（6）焊接所述支架（2），作为弹簧（3）的刚性支撑；
c、将导向轴（4）、弹簧套筒（5）和弹簧（3）组装好放置在轮架（1）的支承底座（13）与支承楔形块（21）之间，然后在支承楔形块（21）与支架（2）之间放入超薄型液压千斤顶，对弹簧（3）进行预加载；
d、当预加载达到设计要求后，在支承楔形块（21）与支架（2）之间插入边缘楔形块（22）并焊接固定，然后取下超薄型液压千斤顶，并在腾出的空间插入中间楔形块（23）并焊接固定，完成预加载。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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