CN110593216A - 一种闸门减振装置及闸门 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种闸门减振装置及闸门，闸门减振装置包括：用于安装于闸门上的安装部；所述安装部与门槽相对的端面上开设有第一滑槽；减振机构，所述减振机构包括设于所述第一滑槽内的滑行件和弹性件，所述滑行件的一端伸出所述第一滑槽外且用于与门槽内壁抵接，所述滑行件的另一端与所述第一滑槽的底壁之间形成容置空间，所述弹性件置于所述容置空间中，所述门槽内壁与所述滑行件抵接时可驱动所述滑行件向第一滑槽内滑行并压缩所述弹性件。由此，滑行件压缩弹性件形成预压力，弹簧在闸门振动过程中反弹起到阻尼减震的作用，从而能有效解决现有技术中存在的闸门对动水接触时引起的振动问题。

Description

一种闸门减振装置及闸门

技术领域

本发明涉及水下闸门设计技术领域，尤其涉及一种闸门减振装置及闸门。

背景技术

闸门是水闸的关键部分，用于关闭和开启水闸孔口，以达到控制水量的目的。目前，在水利水电工程中，平面闸门因布置紧凑，制造较易，维修方便等优点，广泛用于各类水工建筑物及其他场合。平面闸门的基本尺寸根据孔口尺寸确定。水闸位于孔口左右两侧的端部开设从沿水闸高度方向延伸至水闸上端面的U型门槽，闸门关闭时，平面闸门的左右两端卡入相应的U型门槽后，再缓缓落下以关闭水闸孔口。

闸门在启闭过程中或局部开启泄水时，流道内特别是门槽范围的水流紊乱、流态复杂，均可能会引起闸门上下游方向和左右方向的振动，严重时可能会引起闸门的破坏。闸门的长期振动轻则将会对闸门自身结构造成疲劳损伤，重则会导致其他水工结构物产生裂缝甚至地基沉降，因此，闸门作为水利水电工程中重要的挡水和泄水装置，确保其结构的可靠对保障工程的安全有效运行至关重要。闸门的振动，通常与闸门开度、门后淹没水跃、止水漏水、闸门底缘型式等因素有关，闸门振动的原因复杂，但总体来说，是由于动水作用引起的。工程实践证明，闸门泄流时或闸门在动水操作中受到水流作用时都会发生不同程度的振动。一般情况下，振动比较弱，不致于影响闸门的安全运行，但在某些特定条件下，闸门将产生强烈振动，甚至产生共振或动力失稳现象，其中危害性最大的则是闸门结构在特殊水动力荷载作用下产生的共振。目前通过优化闸门结构的动特性，使闸门结构的低频区远离水动力荷载的高能区，已成为控制和避免闸门危害性振动的重要途径，但是上述措施都是针对避免闸门产生强烈振动所采取的措施，当闸门与动水接触时总会产生振动。

目前抑制闸门反向振动主要采用反向支承，如设置铰式反向弹性滑块（轮），或带有复合材料滑块的板弹簧装置，在多泥沙或者污物的水流环境中，污物或者粗泥沙容易进入铰式反向弹性滑块（轮）铰接部位或者挂在板弹簧上，影响其作用效果，并且以上弹性装置的变形反力无法准确计算，多依靠经验，工程实践中出现过由于闸门自重较轻，而弹性装置反力太大，支承摩阻力大于闸门自重，导致闸门无法下落。

再者，现有技术方案中只考虑了闸门的上下游方向的减振，未考虑闸门侧向的减振措施。此外，对于可能意外承受反向水压的闸门（如抽水蓄能电站长尾水隧洞中尾闸室事故闸阀门，可能意外承受来自上库的水压力），目前的闸门设计也未考虑此情况的减振措施。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种运行可靠、使用寿命长，且可有效抑制闸门振动的闸门减振装置，还相应提供一种具有该闸门减振装置的闸门。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种闸门减振装置，包括：

用于安装于闸门上的安装部；所述安装部与门槽相对的端面上开设有第一滑槽；

减振机构，所述减振机构包括设于所述第一滑槽内的滑行件和弹性件，所述滑行件的一端伸出所述第一滑槽外且用于与门槽内壁抵接，所述滑行件的另一端与所述第一滑槽的底壁之间形成容置空间，所述弹性件置于所述容置空间中，所述门槽内壁与所述滑行件抵接时可驱动所述滑行件向第一滑槽内滑行并压缩所述弹性件。

由此，滑行件压缩弹性件形成预压力，弹簧在闸门振动过程中反弹起到阻尼减震的作用，从而能有效解决现有技术中存在的闸门对动水接触时引起的振动问题；此外，对于可能承受反向水压的闸门，反向水压力作用于闸门门体上，传递到滑行件压缩弹性体使闸门后退，闸门水封脱离门槽止水面泄压，以保护闸门结构的安全。

此外，弹性件位于封闭的容置空间内，可防止粗泥沙及其他污物进入弹性体工作空间，避免影响到弹性体的工作效果，还能延长弹性体的使用寿命；并且，弹性体变形反力可以根据其压缩距离准确计算，从而可根据闸门的特性准确配置弹性体，确保闸门设计合理。

作为上述技术方案的进一步改进：

作为滑行件的一种具体结构形式，所述滑行件为滚轮，所述滚轮安装于一轮轴上；所述第一滑槽与轮轴两端分别对应的内壁上开设有第二滑槽，所述第二滑槽沿所述滑行件的滑行方向延伸，所述轮轴的两端滑设于相应的第二滑槽中。第二滑槽为滚轮的滑行提高精确的导向作用。

滚轮优选自润滑工程塑料合金MGB滚轮或2Cr13轮轴，为点接触双曲滚轮，可适应闸门支承方向的挠度变形及消除制造安装缺陷（如变形挠曲）。

弹性件根据闸门运行环境、反侧向支承需的支承力的大小以及需求的压缩行程可以选择圆柱螺旋压缩弹簧、蝶形弹簧或者中空圆柱体聚氨酯材料弹性体。

作为弹性件的一种具体结构形式，所述弹性件为弹簧，所述弹簧的轴向方向与所述滑行件的滑行方向一致。

为引导弹簧的弹性形变，所述弹簧穿设于一导杆上，所述第一滑槽的底壁上开设有贯穿所述安装部的通孔，所述导杆的一端穿过所述通孔并伸出所述第一滑槽外，所述导杆的另一端通过连接组件与轮轴相连。

为进一步将弹性件封闭在其工作空间内，所述连接组件设于所述第一滑槽中，所述连接组件包括与导杆固连的封板，以及分别连接于所述封板沿轮轴轴向方向两端的导板，所述封板用于封闭所述容置空间，所述导板沿所述滑行件的滑行方向延伸至与轮轴相连。

所述导杆伸出所述通孔外的端部上套设有防止所述导杆端部回退至所述第一滑槽中的限位件。

所述安装部靠近所述滑行件的端部套设有用于与闸门连接的安装板，所述安装板的四周开设有安装孔。

所述安装孔中穿设有螺栓，所述螺栓背向门槽的一端穿设有螺母和调整垫片，所述调整垫片设于螺母和安装板之间。

弹性体预压力可以通过调整垫片调整，使闸门各向受力均匀，可有效吸收闸门水平振动产生的振动量，保护闸门结构的安全。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种闸门，所述闸门上设有多个如上所述的闸门减振装置，所述闸门减振装置位于闸门和门槽的内壁之间，所述滑行件与所述门槽的内壁抵接。

作为上述技术方案的进一步改进：

多个闸门减振装置设于所述闸门的背水面、迎水面和/或侧端面上。

迎水面上的弹性件压缩行程为40～60mm，预压缩20～30mm；侧端面上的弹性件压缩行程为20～30mm，预压缩10～15mm。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明将弹性件置于安装部和连接组件围合形成的空间内，可防止粗泥沙及其他污物进入弹性体工作空间，避免影响到弹性体的工作效果，还能延长弹性体的使用寿命；弹性体变形反力可以准确计算，可根据闸门的特性准确配置弹性体，确保闸门设计合理；另外滚轮部件等均采用具有防腐蚀特性的材料，适应复杂的水下环境，减少维修及更换次数。

2、弹性件预压力可以通过调整垫片调整，使闸门各向受力均匀，可有效吸收闸门水平振动产生的振动量，保护闸门结构的安全。

3、弹性件预压后还有20～30mm的压缩余量，对于可能承受反向水压的闸门，反向水压力作用于闸门门体上，传递到反向弹性滚轮支承装置压缩弹性体使闸门后退，闸门水封脱离门槽止水面泄压，以保护闸门结构的安全。

4、本发明结构简单，安装方便，合理可靠。

附图说明

图1为本发明的闸门减振装置的立体结构示意图。

图2为实施例1的闸门减振装置的横剖结构示意图。

图3为实施例1的闸门减振装置的纵剖结构示意图。

图4为本发明的闸门安装后的俯视示意图。

图5为本发明的闸门的立体结构示意图。

图6为实施例2的闸门减振装置的横剖结构示意图。

图7为实施例2的闸门减振装置的纵剖结构示意图。

图例说明：1、安装部；11、第一滑槽；12、第二滑槽；13、通孔；14、安装板；15、螺栓；16、螺母；17、调整垫片；2、减振机构；21、滑行件；22、弹性件；23、轮轴；24、导杆；25、封板；26、导板；27、限位件；28、垫板；29、间隔环；3、闸门；31、面板；32、侧座板；4、门槽。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1：

如图1所示，本实施例的闸门减振装置，包括安装部1和减振机构2。如图4和5所示，安装部1安装于闸门3上，减振机构2用于闸门3振动过程中缓冲门槽4内壁对闸门3的冲击。

如图1所示，本实施例中，安装部1为一侧面开口的立方体箱式结构，安装时，该侧开口与门槽4相对设置，安装部1的内腔形成第一滑槽11。安装部1朝向门槽4端部套设有与闸门连接的安装板14，安装板14的四周开设有安装孔。安装孔中穿设有螺栓15，螺栓15背向门槽的一端穿设有螺母16和调整垫片17，调整垫片17设于螺母16和安装板14之间。

减振机构2包括设于第一滑槽11内的滑行件21和弹性件22，滑行件21的一端伸出第一滑槽11外且用于与门槽4内壁抵接，滑行件21的另一端与第一滑槽11的底壁111之间形成容置空间，弹性件22置于容置空间中，门槽4内壁与滑行件21抵接时可驱动滑行件21向第一滑槽11内滑行并压缩弹性件22。

如图2和3所示，本实施例中，滑行件21为滚轮，滚轮安装于一轮轴23上；第一滑槽11与轮轴23两端分别对应的内壁上开设有第二滑槽12，第二滑槽12沿滑行件21的滑行方向延伸，轮轴23的两端滑设于相应的第二滑槽12中。

滚轮包括工程塑料合金MGB滚轮211、2Cr13轮轴212，滚轮材质具备自润滑、承载能力强、防腐蚀等特性，不必设置轴承，减少失效概率，可适应复杂的水下环境，减少维修及更换次数；滚轮为点接触双曲滚轮，可适应闸门支承方向的挠度变形及消除制造安装缺陷（如变形挠曲）。

弹性件22根据闸门运行环境、反侧向支承需的支承力的大小以及需求的压缩行程可以选择圆柱螺旋压缩弹簧、蝶形弹簧或者聚氨酯材料弹性体。

如图2和3所示，本实施例中，弹性件22为穿设于一导杆24上的弹簧，弹簧的轴向方向与滑行件21的滑行方向一致。第一滑槽11的底壁111上开设有贯穿安装部1的通孔13，导杆24的一端穿过通孔13并伸出第一滑槽11外，导杆24的另一端通过连接组件与轮轴23相连。

连接组件设于第一滑槽11中，连接组件包括与导杆24固连的封板25，以及分别连接于封板25沿轮轴23轴向方向两端的导板26，导板26沿滑行件21的滑行方向延伸至与轮轴23相连。轮轴23的端部穿过相应的导板26后滑设于第二滑槽12中。导板26的另一端延伸一定长度，且导板26靠近第一滑槽11的侧壁设置，封板25、两个导板26，以及第一滑槽11的底壁和侧壁围合形成封闭空间，可防止粗泥沙及其他污物进入弹性体工作空间，避免影响到弹性体的工作效果。

其中，封板25与弹簧相对的端面上还设有垫板28，第一滑槽11底壁上也设有垫板28，弹簧的两端与相应的垫板抵接，可减少弹簧的磨损。滚轮与导板26之间设有间隔环29，以避免污泥堵塞在滚轮与导板26之间的间隙中。

此外，导杆24伸出通孔13外的端部上套设有防止导杆24端部回退至第一滑槽11中的限位件27。限位件27为螺母，导杆24端部圆周面上设有与螺母配合的螺纹。

如图4和5所示，闸门减振装置通过安装板14安装于闸门3的背水面、迎水面和侧端面上。具体地，闸门3侧端部的背水面和迎水面相对侧端面伸长一定距离，从而形成一定的容纳空间，该容纳空间内从上至下间隔布置多块连接背水面、迎水面和侧端面的侧座板32。这一部位卡入门槽4中。背水面或迎水面的伸长部位开设可供安装部1穿过的容置孔，安装部1的开口端朝向门槽4，另一端穿过容置孔后置于上述容纳空间中，闸门减振装置通过安装板14和螺栓紧固件与背水面或迎水面固连。侧面的闸门减振装置的安装方式如下：安装部1的开口端朝向门槽4，另一端置于上述容纳空间中，安装板14的上下两端通过螺栓分别与相邻两个侧座板固连。门槽4内壁压缩弹簧产生的弹簧预压力可以通过调整垫片调整。

闸门3的两个侧端部卡入门槽4后，滑行件21与门槽4的内壁抵接时将驱动滑行件21向第一滑槽11内滑行并压缩弹簧，从而给弹簧提供预压力。

在平面闸门面板31（包括背水面和迎水面）或者侧座板32与螺母16之间安装一定数量不同厚度的调整垫片17，使闸门减振装置安装于闸门门叶上随闸门3卡入门槽4时，弹簧预压缩后的滚轮突出于闸门面板的距离等于闸门门叶面板或侧座板表面与门槽埋件轨道表面之间的设计距离，弹簧预压缩产生的弹力将闸门3弹压在门槽埋件上。

连接组件卡入第一滑槽11中，弹性件22位于连接组件和安装部1所形成的封闭空间内，可以有效的防治粗泥沙及污物进入，避免影响到弹性体的弹力。

更为具体的方案为，结合图2，本实施例中弹簧为矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧，面板上的闸门减振装置的压缩弹簧自由高度为300mm，压缩行程为60mm，预压缩30mm；侧向的闸门减振装置的压缩弹簧高度100mm，压缩行程为20mm，预压缩10mm。

更为具体的方案为，面板上的闸门减振装置设置6组（每侧3组）；侧向的闸门减振装置设置4组（每侧2组）。

实施例2：

本实施例的闸门减振装置结构与实施例1基本相同，不同点在于：如图6和7所示，弹性件22为中空圆柱形聚氨酯材料制成的压缩弹簧，此种材质具有高弹力及良好的抗腐蚀性；单个面板上的闸门减振装置设置3个串接的弹性体，每个弹性体自由高度为100mm，三个串接后总压缩行程为60mm，预压缩30mm；单个侧向的闸门减振装置设置1个弹性体，弹性体高度100mm，压缩行程为20mm，预压缩10mm。

更为具体的方案为，结合图5，根据平面闸门的面积及承受的水头大小，面板上的闸门减振装置设置8组（每侧4组）；侧向的闸门减振装置设置4组（每侧2组）。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种闸门减振装置，其特征在于，包括：

用于安装于闸门（3）上的安装部（1）；所述安装部（1）与门槽（4）相对的端面上开设有第一滑槽（11）；

减振机构（2），所述减振机构（2）包括设于所述第一滑槽（11）内的滑行件（21）和弹性件（22），所述滑行件（21）的一端伸出所述第一滑槽（11）外且用于与门槽（4）内壁抵接，所述滑行件（21）的另一端与所述第一滑槽（11）的底壁（111）之间形成容置空间，所述弹性件（22）置于所述容置空间中，所述门槽（4）内壁与所述滑行件（21）抵接时可驱动所述滑行件（21）向第一滑槽（11）内滑行并压缩所述弹性件（22）。

2.根据权利要求1所述的闸门减振装置，其特征在于，所述滑行件（21）为滚轮，所述滚轮安装于一轮轴（23）上；所述第一滑槽（11）与轮轴（23）两端分别对应的内壁上开设有第二滑槽（12），所述第二滑槽（12）沿所述滑行件（21）的滑行方向延伸，所述轮轴（23）的两端滑设于相应的第二滑槽（12）中。

3.根据权利要求2所述的闸门减振装置，其特征在于，所述弹性件（22）为弹簧或聚氨酯弹性体，所述弹性件的压缩方向与所述滑行件（21）的滑行方向一致。

4.根据权利要求3所述的闸门减振装置，其特征在于，所述弹簧穿设于一导杆（24）上，所述第一滑槽（11）的底壁（111）上开设有贯穿所述安装部（1）的通孔（13），所述导杆（24）的一端穿过所述通孔（13）并伸出所述第一滑槽（11）外，所述导杆（24）的另一端通过连接组件与轮轴（23）相连。

5.根据权利要求4所述的闸门减振装置，其特征在于，所述连接组件设于所述第一滑槽（11）中，所述连接组件包括与导杆（24）固连的封板（25），以及分别连接于所述封板（25）沿轮轴（23）轴向方向两端的导板（26），所述封板（25）用于封闭所述容置空间，所述导板（26）沿所述滑行件（21）的滑行方向延伸至与轮轴（23）相连。

6.根据权利要求3所述的闸门减振装置，其特征在于，所述导杆（24）伸出所述通孔（13）外的端部上套设有防止所述导杆（24）端部回退至所述第一滑槽（11）中的限位件（27）。

7.根据权利要求1-6任一项所述的闸门减振装置，其特征在于，所述安装部（1）靠近所述滑行件（21）的端部套设有用于与闸门连接的安装板（14），所述安装板（14）的四周开设有安装孔。

8.根据权利要求7所述的闸门减振装置，其特征在于，所述安装孔中穿设有螺栓（15），所述螺栓（15）背向门槽的一端穿设有螺母（16）和调整垫片（17），所述调整垫片（17）设于螺母（16）和安装板（14）之间。

9.一种闸门，其特征在于，所述闸门（3）上设有多个如权利要求1-8任一项所述的闸门减振装置，所述闸门减振装置位于闸门（3）和门槽（4）的内壁之间，所述滑行件（21）与所述门槽（4）的内壁抵接。

10.根据权利要求9所述的闸门，其特征在于，多个闸门减振装置设于所述闸门（3）的背水面、迎水面和/或侧端面上。