CN110565596A - 一种通过蜗轮传动的钢闸门 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过蜗轮传动的钢闸门，包括凹槽和钢闸门板，钢闸门板上安装有电动机，电动机连接有竖直的蜗杆，蜗杆上设置有上螺纹段和下螺纹段，上螺纹段处安装有上蜗轮，上蜗轮上设置有上传力杆，上传力杆左右两端分别对应设置有上左同步直齿轮组和上右同步直齿轮组，下螺纹段处安装有下蜗轮，下蜗轮上设置有下传力杆，下传力杆左右两端分别对应设置有下左同步直齿轮组和下右同步直齿轮组，凹槽内前后位置均安装有钢板齿条，钢板齿条分别与上左同步直齿轮组、上右同步直齿轮组、下左同步直齿轮组和下右同步直齿轮组啮合连接。本发明其设计合理，结构简单，节能高效、简洁美观和稳定易用，更加能够满足人们的使用需求。

Description

一种通过蜗轮传动的钢闸门

技术领域

本发明涉及于水利工程闸门技术领域，尤其涉及一种通过蜗轮传动的钢闸门。

背景技术

已知水利工程是为了消除水害和开发利用水资源而修建的工程，水利工程需要修建坝、堤、溢洪道、水闸、进水口、渠道、渡漕、渠道、鱼道等不同类型的水工建筑物，以实现其目标，但是目前大多数用于水利工程的水利闸门均为升降式水利闸门。如图1所示，现有的升降式水闸门包括安装在水坝上钢闸门板100和钢闸门板100上方的机电房200，机电房200中的启闭机300，启闭机300用来控制钢闸门板1000的升降，钢闸门板100启闭方式主要通过顶部的启闭机进行启闭，钢闸门板100和机电房200中机电设备结构是完全分离的两套系统，机电房200为钢筋混凝钢筋混凝土梁或房子，钢闸门板100在水坝的竖向门槽内进行上下运动，通过机电房200中的启闭机300进行上升钢闸门板100进行泄洪，达到降低水位，也通过机电房200中的启闭机300进行下降钢闸门板100进行蓄水，达到抬高水位，以实现调节水位功能，如图2所示且钢闸门板100两侧端面是通过主轮1000与水坝相连接，水坝的竖向门槽上预埋有预埋钢板10001，通过埋钢板10001与主轮1000相连接，从而实现钢闸门板100的上下运动，此种结构的钢闸门存在如下缺陷：

第一，需要在钢闸门板上方设置专门的机电房，机电房中安装有启闭机，机电房为钢筋混凝钢筋混凝土梁或房子，这样会增加土建工程费用和配套的启闭机电设备费用，提高了成本的投入，同时也会影响到周围的环境景观，不满足现代的提倡的人与自然和谐相处，人与景观的协调相处与发展；

第二，启闭机与钢闸门板安装调试复杂，从而也会提高检修和维护的难度，相应的成本也会提高；

第三，通过埋钢板与主轮相连接，从而实现钢闸门板的上下运动，不利于上下运行，从而不方便使用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种通过蜗轮传动的钢闸门，其设计合理，结构简单，节能高效、简洁美观和稳定易用，更加能够满足人们的使用需求。

为了实现上述目的，本发明所采取技术方案是：

一种通过蜗轮传动的钢闸门，包括水坝两侧的凹槽和在凹槽内运动的钢闸门板，凹槽分为左凹槽和右凹槽，钢闸门板上安装有电动机，电动机连接有竖直的蜗杆，蜗杆上设置有上螺纹段和下螺纹段，上螺纹段处安装有上蜗轮，上蜗轮上设置有上传力杆，上传力杆左右两端分别对应设置有上左同步直齿轮组和上右同步直齿轮组，下螺纹段处安装有下蜗轮，下蜗轮上设置有下传力杆，下传力杆左右两端分别对应设置有下左同步直齿轮组和下右同步直齿轮组，左凹槽和右凹槽的内侧前面分别对应设置有前钢板齿条一和前钢板齿条二，凹槽一和凹槽二的内侧后面分别对应设置有后钢板齿条一和后钢板齿条二，前钢板齿条一和后钢板齿条一分别通过上左同步直齿轮组和下左同步直齿轮组传动啮合连接，前钢板齿条二和后钢板齿条二分别通过上右同步直齿轮组和下右同步直齿轮组传动啮合连接。

所述上传力杆和下传力杆分别对应安装在钢闸门板背水面位置，其设计便于人们将上传力杆和下传力杆安装在钢闸门板上，减少了安装的成本，同时也有利于避免水对上传力杆和下传力杆的腐蚀，从而能够延长使用寿命。

所述上左同步直齿轮组、上右同步直齿轮组、下左同步直齿轮组和下右同步直齿轮组均为主动轮和从动轮两个相互啮合传动的齿轮构成，其中主动轮均在钢闸门板背水面位置，而从动轮安装在钢闸门板迎水面位置，从而更加有利于传动，更为重要的是通过主动轮和从动轮两个相互啮合传动的齿轮构成，方便传动。

所述前钢板齿条一、前钢板齿条二、后钢板齿条一和后钢板齿条二的横截面形状均为L形，其方便安装在水坝两侧的凹槽1上，也有利于与上左同步直齿轮组、上右同步直齿轮组、下左同步直齿轮组和下右同步直齿轮组啮合，从而方便运动。

所述钢闸门板的背水面下部安装有侧向限位轮。

所述钢闸门板的下底面设置有底止水橡胶，钢闸门板的迎水面两侧设置有侧止水橡胶。

所述水坝两侧的凹槽为竖直状或斜卧状，钢闸门板垂直、 斜卧或其或水平卧倒在凹槽内，普通的维护是在门槽内检修，检修十分不方便，本发明由于顶部没有房子或结构梁挡住，钢闸门板出门槽非常方便，极大方便人们的检修。

本发明中电动机连接有竖直的蜗杆，蜗杆上设置有上螺纹段和下螺纹段，上螺纹段处安装有上蜗轮，上蜗轮上设置有上传力杆，上传力杆左右两端分别对应设置有上左同步直齿轮组和上右同步直齿轮组，下螺纹段处安装有下蜗轮，下蜗轮上设置有下传力杆，下传力杆左右两端分别对应设置有下左同步直齿轮组和下右同步直齿轮组，即蜗杆上下串联有两个蜗轮，蜗杆转动上螺纹段和下螺纹段，从而带动两个蜗轮作同步旋转运动，蜗轮同时输出两组动力传递至钢闸门板两侧外啮合的所述上左同步直齿轮组、上右同步直齿轮组、下左同步直齿轮组和下右同步直齿轮组，现有技术中蜗轮蜗杆系统集成在箱体，箱体内的蜗杆上只有一段螺纹和一个蜗轮啮合，蜗杆旋转后带动一个蜗轮输出动力，改进后将传统的单轴动力输出变为双轴动力输出，运行更加稳定。

本发明中上传力杆左右两端分别对应设置有上左同步直齿轮组和上右同步直齿轮组，下传力杆左右两端分别对应设置有下左同步直齿轮组和下右同步直齿轮组，前钢板齿条一和后钢板齿条一分别通过上左同步直齿轮组和下左同步直齿轮组传动啮合连接，前钢板齿条二和后钢板齿条二分别通过上右同步直齿轮组和下右同步直齿轮组传动啮合连接，其为四对外啮合同步直齿轮，每侧各一对，分别与两侧预埋钢板齿条啮合，钢闸门板提升及降落由滚动行走变为齿轮啮合行走，而现有钢闸门板两侧为上下各一个主轮，为四个圆形主轮，这种门槽预埋了钢板，闸门每侧的两个主轮在槽内与钢板接触并滚动行走，为保证主轮不会卡在门槽内，主轮与预埋钢板之间余有 20mm 的间隙，由于钢闸门在挡水和泄水过程中会受到波浪和动水压力冲击，钢闸门主轮在门槽内常常会产生震动，受主轮经常性的冲击作用， 槽内钢板及主轮表面坑洼不平，使用年限越长，闸门运行摩擦阻力越大，容易导致钢板生锈，降低使用寿命，而改进后凹槽内预埋钢板齿条，钢闸门板两侧四对外啮合同步直齿轮与预埋的钢板齿条啮合紧密，不存在缝隙，即使受到波浪和动水压力冲击，钢闸门门体不会震动，提高了闸门运行稳定性，消除了闸门振动现象，提高了钢闸门整体使用寿命。

本发明具有如下有益效果：

1、造价低—本发明通过电动机与蜗杆连接，蜗杆与两个蜗轮传动连接，从而实现了启动，不需额外配备启闭机和专门的机电房，节约了启闭机购置安装费和土建专门的机电房费用，其土建只用凹槽，土建结构简单，同时对周围环境破坏较小，可以满足周围环境美观需求， 总体造价比传统方式低 20%～40%；

2、安装简单和 运行维护成本低—本发明蜗轮蜗杆传动，其结构简单、容易分解、安装方便，只需定期润滑保养，后期运行维修方便；

3、运行稳定和延长工作年限—蜗轮蜗杆传动平稳，无噪音， 避免的普通钢闸门震动缺点，可保证蜗轮钢闸门在升降过程中稳定运行， 提高了钢闸门使用寿命。

附图说明

图1为现有技术升降式水闸门示意图；

图2为现有技术升降式水闸门板与门槽连接示意图；

图3为本发明结构示意图；

图4为本发明俯视状态示意图；

图5为本发明侧视方向示意图；

图6为图3处A—A处剖视图；

图7为本发明钢闸门板与凹槽连接示意图；

图8为本发明竖直凹槽状态下示意图；

图9为本发明垂直和斜轨凹槽状态下示意图；

图10为本发明垂直和水平凹槽状态下示意图；

图11为本发明蜗杆与同步直齿轮组(主动轮和从动轮) 运动关系示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

参阅图3至图7，如图所示，一种通过蜗轮传动的钢闸门，包括水坝两侧的凹槽1和在凹槽1内运动的钢闸门板2，凹槽1分为左凹槽11和右凹槽12，钢闸门板2上安装有电动机21，电动机21连接有竖直的蜗杆22，蜗杆22上设置有上螺纹段221和下螺纹段222，上螺纹段221处安装有上蜗轮23，上蜗轮23上设置有上传力杆24，上传力杆24左右两端分别对应设置有上左同步直齿轮组241和上右同步直齿轮组242，下螺纹段222处安装有下蜗轮25，下蜗轮24上设置有下传力杆26，下传力杆26左右两端分别对应设置有下左同步直齿轮组261和下右同步直齿轮组262，所述上传力杆24和下传力杆26分别对应安装在钢闸门板2背水面位置，其设计便于人们将上传力杆24和下传力杆26安装在钢闸门板2上，减少了安装的成本，同时也有利于避免水对上传力杆24和下传力杆26的腐蚀，从而能够延长使用寿命，所述上左同步直齿轮组241、上右同步直齿轮组242、下左同步直齿轮组261和下右同步直齿轮组262均为主动轮30和从动轮40两个相互啮合传动的齿轮构成，其中主动轮均在钢闸门板2背水面位置，而从动轮安装在钢闸门板2迎水面位置，从而更加有利于传动，更为重要的是通过主动轮和从动轮两个相互啮合传动的齿轮构成，方便传动；左凹槽11和右凹槽12的内侧前面分别对应设置有前钢板齿条一111和前钢板齿条二121，凹槽一11和凹槽二12的内侧后面分别对应设置有后钢板齿条一112和后钢板齿条二122，前钢板齿条一111和后钢板齿条一112分别通过上左同步直齿轮组241和下左同步直齿轮组261传动啮合连接，前钢板齿条二121和后钢板齿条二122分别通过上右同步直齿轮组242和下右同步直齿轮组262传动啮合连接，所述前钢板齿条一111、前钢板齿条二121、后钢板齿条一112和后钢板齿条二122的横截面形状均为L形，其方便安装在水坝两侧的凹槽1上，也有利于与上左同步直齿轮组241、上右同步直齿轮组242、下左同步直齿轮组261和下右同步直齿轮组262啮合，从而方便运动；所述钢闸门板2的背水面下部安装有侧向限位轮27；所述钢闸门板2的下底面设置有底止水橡胶28，钢闸门板2的迎水面两侧设置有侧止水橡胶29。

本发明中电动机21连接有竖直的蜗杆22，蜗杆22上设置有上螺纹段221和下螺纹段222，上螺纹段221处安装有上蜗轮23，上蜗轮23上设置有上传力杆24，上传力杆24左右两端分别对应设置有上左同步直齿轮组241和上右同步直齿轮组242，下螺纹段222处安装有下蜗轮25，下蜗轮24上设置有下传力杆26，下传力杆26左右两端分别对应设置有下左同步直齿轮组261和下右同步直齿轮组262，即蜗杆22上下串联有两个蜗轮，蜗杆22转动上螺纹段221和下螺纹段222，从而带动两个蜗轮作同步旋转运动，蜗轮22同时输出两组动力传递至钢闸门板2两侧外啮合的所述上左同步直齿轮组241、上右同步直齿轮组242、下左同步直齿轮组261和下右同步直齿轮组262，现有技术中蜗轮蜗杆系统集成在箱体，箱体内的蜗杆上只有一段螺纹和一个蜗轮啮合，蜗杆旋转后带动一个蜗轮输出动力，改进后将传统的单轴动力输出变为双轴动力输出，运行更加稳定。

本发明中上传力杆24左右两端分别对应设置有上左同步直齿轮组241和上右同步直齿轮组242，下传力杆26左右两端分别对应设置有下左同步直齿轮组261和下右同步直齿轮组262，前钢板齿条一111和后钢板齿条一112分别通过上左同步直齿轮组241和下左同步直齿轮组261传动啮合连接，前钢板齿条二121和后钢板齿条二122分别通过上右同步直齿轮组242和下右同步直齿轮组262传动啮合连接，其为四对外啮合同步直齿轮，每侧各一对，分别与两侧预埋钢板齿条啮合，钢闸门板2提升及降落由滚动行走变为齿轮啮合行走，而现有钢闸门板两侧为上下各一个主轮，为四个圆形主轮，这种门槽预埋了钢板，闸门每侧的两个主轮在槽内与钢板接触并滚动行走，为保证主轮不会卡在门槽内， 主轮与预埋钢板之间余有 20mm 的间隙，由于钢闸门在挡水和泄水过程中会受到波浪和动水压力冲击， 钢闸门主轮在门槽内常常会产生震动，受主轮经常性的冲击作用， 槽内钢板及主轮表面坑洼不平，使用年限越长，闸门运行摩擦阻力越大， 容易导致钢板生锈，降低使用寿命，而改进后凹槽内预埋钢板齿条，钢闸门板2两侧四对外啮合同步直齿轮与预埋的钢板齿条啮合紧密，不存在缝隙，即使受到波浪和动水压力冲击，钢闸门门体不会震动，提高了闸门运行稳定性，消除了闸门振动现象，也提高了钢闸门整体使用寿命。

本发明中所述钢闸门板2的下底面设置有底止水橡胶28，底止水橡胶28与水闸混凝土底板进行压缩，从而更加方便止水，钢闸门板2的迎水面两侧设置有侧止水橡胶29，侧止水橡胶29压缩在水闸两侧混凝土闸墩，这样钢闸门可实现三面挡水不漏水。在此状态下，由电动机提供原始动力，带动与电动机同轴的立式蜗杆旋转，蜗杆与上蜗轮23和下蜗轮24两个蜗轮啮合后，蜗杆的竖向动力扭矩转变为上蜗轮和下蜗轮两个横向动力扭矩，分别经上传力杆24和下传力杆26同轴传递给两侧的外啮合的同步直齿轮（上左同步直齿轮组241、上右同步直齿轮组242、下左同步直齿轮组261和下右同步直齿轮组262），外啮合的同步直齿轮与门槽中凹槽1钢板齿条啮合后钢闸门作上升运动，底止水橡胶28脱离水闸混凝土底板，闸门前的水从底部流向下游，蜗轮钢闸门和普通钢闸门一样，可根据水位控制要求停留在任意位置，如闸门需要全部开启，则闸门继续沿着轨道往上走直至不影响闸底过水要求。反之如果闸门处于开启状态，需要下闸挡水时，重复以上的步骤，唯一不同的是蜗杆旋转方向相反。

本发明中门槽中所述水坝两侧的凹槽1上部斜轨转角可以在 0～90°之间变化，如图8所示本发明所述水坝两侧的凹槽1为竖直状，即当转角为 90°时门槽中凹槽1为垂直轨道，闸门升起后是垂直的，本发明钢闸门板2为垂直运行过程，使用非常方便，大大降低了成本；如图9所示当转角在 0～90°之间时，闸门是斜卧在门槽内，本发明型所述水坝两侧的凹槽1为垂直和斜轨凹槽状态运行过程，使用非常方便，大大降低了成本；如图10所示当转角为 0°时，闸门升起后水平卧倒在门槽内，本发明型所述水坝两侧的凹槽1为垂直和水平凹槽状态运行过程，使用非常方便，大大降低了成本。本发明所述水坝两侧的凹槽1为竖直状或斜卧状，钢闸门板2垂直、 斜卧或其或水平卧倒在凹槽1内，普通闸门的维护是在门槽内检修，检修十分不方便，本发明由于顶部没有房子或结构梁挡住，钢闸门板2出门槽非常方便，极大方便人们的检修。门槽水坝两侧的凹槽1由垂直轨道变为斜轨道，方便闸门运行维护，普通钢闸门的启闭机布置在钢闸门的顶部机电房，从而为钢闸门提供竖向提升力，因此门槽根据闸门提升方向布置为垂直轨道，而本发明恰好相反，钢闸门板2可布置为斜轨门槽，从而改变了由外力提升方向决定门槽轨道布置方式。本发明中钢闸门板2上安装有电动机21，其自带动力系统，驱动力由电动机21传递至闸门两侧的外啮合同步直齿轮，因此门槽轨道布置方式决定了闸门的运行方向，相比启闭机+普通钢闸门的传统方式，极大地方便了闸门的运行维护，提升后的蜗轮钢闸门可以斜卧在门槽内，普通的维护在原位检修，即使需要出槽检修，本发明由于顶部没有房子或结构梁挡住，钢闸门板出门槽非常方便，极大方便人们的检修。

如图11所示，本发明中其蜗杆22与同步直齿轮组(主动轮和从动轮) 运动关系示意图，本发明中所述上左同步直齿轮组241、上右同步直齿轮组242、下左同步直齿轮组261和下右同步直齿轮组262均为主动轮30和从动轮30两个相互啮合传动的齿轮构成，其中主动轮30均在钢闸门板2背水面位置，而从动轮40安装在钢闸门板2迎水面位置，从而更加有利于传动，其为四对外啮合同步直齿轮，每侧各一对，分别与两侧预埋钢板齿条啮合，钢闸门板2提升及降落由滚动行走变为齿轮啮合行走，而现有钢闸门板两侧为上下各一个主轮，为四个圆形主轮，这种门槽预埋了钢板，闸门每侧的两个主轮在槽内与钢板接触并滚动行走，为保证主轮不会卡在门槽内，主轮与预埋钢板之间余有 20mm 的间隙，由于钢闸门在挡水和泄水过程中会受到波浪和动水压力冲击，钢闸门主轮在门槽内常常会产生震动，受主轮经常性的冲击作用，槽内钢板及主轮表面坑洼不平，使用年限越长，闸门运行摩擦阻力越大，容易导致钢板生锈，降低使用寿命，而改进后凹槽内预埋钢板齿条，钢闸门板2两侧四对外啮合同步直齿轮与预埋的钢板齿条啮合紧密，不存在缝隙，即使受到波浪和动水压力冲击，钢闸门门体不会震动，提高了闸门运行稳定性，消除了闸门振动现象，也提高了钢闸门整体使用寿命。

本发明中蜗轮蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、体积小等特点，在闸门门体结构中布置电动机、蜗杆和蜗轮等动力组动力系统的蜗轮钢闸门，改进后的的蜗轮钢闸门和普通钢闸门最大的区别是蜗轮钢闸门实现了其自带动力系统，由被动启闭变为主动启闭，不需要额外配备启闭机，钢丝绳支撑着力点也由钢闸门门顶改为闸门两侧的外啮合齿轮，蜗轮钢闸门具有节能高效、 简洁美观和稳定易用等特性。

要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明专利的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种通过蜗轮传动的钢闸门，包括水坝两侧的凹槽（1）和在凹槽（1）内运动的钢闸门板（2），凹槽（1）分为左凹槽（11）和右凹槽（12），其特征在于：钢闸门板（2）上安装有电动机（21），电动机（21）连接有竖直的蜗杆（22），蜗杆（22）上设置有上螺纹段（221）和下螺纹段（222），上螺纹段（221）处安装有上蜗轮（23），上蜗轮（23）上设置有上传力杆（24），上传力杆（24）左右两端分别对应设置有上左同步直齿轮组（241）和上右同步直齿轮组（242），下螺纹段（222）处安装有下蜗轮（25），下蜗轮（24）上设置有下传力杆（26），下传力杆（26）左右两端分别对应设置有下左同步直齿轮组（261）和下右同步直齿轮组（262），左凹槽（11）和右凹槽（12）的内侧前面分别对应设置有前钢板齿条一（111）和前钢板齿条二（121），凹槽一（11）和凹槽二（12）的内侧后面分别对应设置有后钢板齿条一（112）和后钢板齿条二（122），前钢板齿条一（111）和后钢板齿条一（112）分别通过上左同步直齿轮组（241）和下左同步直齿轮组（261）传动啮合连接，前钢板齿条二（121）和后钢板齿条二（122）分别通过上右同步直齿轮组（242）和下右同步直齿轮组（262）传动啮合连接。

2.如权利要求1所述一种通过蜗轮传动的钢闸门，其特征在于：所述上传力杆（24）和下传力杆（26）分别对应安装在钢闸门板（2）背水面位置。

3.如权利要求1所述一种通过蜗轮传动的钢闸门，其特征在于：所述上左同步直齿轮组（241）、上右同步直齿轮组（242）、下左同步直齿轮组（261）和下右同步直齿轮组（262）均为主动轮（30）和从动轮（40）两个相互啮合传动的齿轮构成。

4.如权利要求1所述一种通过蜗轮传动的钢闸门，其特征在于：所述前钢板齿条一（111）、前钢板齿条二（121）、后钢板齿条一（112）和后钢板齿条二（122）的横截面形状均为L形。

5.如权利要求1所述一种通过蜗轮传动的钢闸门，其特征在于：所述钢闸门板（2）的背水面下部安装有侧向限位轮（27）。

6.如权利要求1所述一种通过蜗轮传动的钢闸门，其特征在于：所述钢闸门板（2）的下底面设置有底止水橡胶（28），钢闸门板（2）的迎水面两侧设置有侧止水橡胶（29）。

7.如权利要求1所述一种通过蜗轮传动的钢闸门，其特征在于：所述水坝两侧的凹槽（1）为竖直状或斜卧状。