CN111236176B - 一种利用水力辅助的闸门启闭装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的技术方案是这样实现的：一种利用水力辅助的闸门启闭装置，包括基座以及设置在基座上的闸门门体和启闭设备，所述基座上开设有辅助井，所述启闭设备包括卷扬机构、起门机构和闭门机构，所述卷扬机构包括电机和转动组件，所述起门机构包括第一主力钢丝绳，所述闭门机构包括加重水箱、第二主力钢丝绳、闭门钢丝绳以及固定在基座上的第一定滑轮、第三定滑轮、第四定滑轮；本发明通过第一主力钢丝绳和第二主力钢丝绳的切换达到开启和关闭闸门的目的，同时利用加重水箱平衡开启和关闭闸门时的摩擦力，方便闸门的启闭，同时减少所需的动能，减少电机的负荷，提高设备的使用寿命。

Description

一种利用水力辅助的闸门启闭装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及闸门控制技术领域，尤其是一种利用水力辅助的闸门启闭装置及其控制方法。

背景技术

闸门是一种用于关闭和开放泄(放)水通道的控制设施；其作为水工建筑物的重要组成部分，可用以拦截水流，控制水位、调节流量、排放泥沙和飘浮物等；闸门通常用于溢流坝、岸边溢洪道、泄水孔和水工隧洞等水工建筑物，具有拦截水流、控制水位、调节流量、控制航运、排放泥沙和漂浮物等功能。

现有的闸门在启闭时，由于上下游水头差存在，闸门门体与轨道之间存在较大的摩擦力，起门时摩擦力向下，闭门时摩擦力向上，一旦摩擦力大于自重，无下压力的卷扬式启闭机就无法关闭闸门；对于这种情况，往往采用加重块的办法解决，但这样闸门的自重增加，增加了启闭力，启闭机的容量增加，需要使用多个启闭机，同时带来较大的负荷，成本大幅度增加。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种利用水力辅助的闸门启闭装置及其控制方法；用以解决上述背景技术中提到的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种利用水力辅助的闸门启闭装置，包括基座和设置在基座上的闸门门体以及安装在基座上用于升降闸门门体的启闭设备，所述基座下端开设有供水流通过的闸门门洞；其特征在于：所述基座上设有辅助井，所述辅助井内无积水，所述闸门门体上方固定有启闭梁，所述启闭设备包括卷扬机构、起门机构和闭门机构，所述卷扬机构安装在基座上方，所述加重水箱位于辅助井内且不与辅助井相接触；所述卷扬机构包括电机和受电机控制转动的转动机构，所述转动机构包括第一卷筒和第二卷筒，所述第一卷筒位于第二卷筒左侧并与第二卷筒固定连接；所述起门机构包括第一主力钢丝绳，所述第一主力钢丝绳的两端分别与第二卷筒和启闭梁的上端面固定连接；所述闭门机构包括加重水箱、第二主力钢丝绳、闭门钢丝绳以及固定在基座上的第一定滑轮、第三定滑轮、第四定滑轮，所述加重水箱位于辅助井内，所述第一定滑轮、第三定滑轮和第四定滑轮均固定在所述基座上且位于所述基座靠近水流上游端面，第一定滑轮位于加重水箱上方，所述第四定滑轮位于所述闸门门体的一侧且位于启闭梁下方，所述第二主力钢丝绳的两端与所述第一卷筒和启闭梁下端固定连接，该第二主力钢丝绳经过所述第四定滑轮，所述第二主力钢丝绳与所述第四定滑轮下端面连接且其可在第四定滑轮上左右运动，所述第三定滑轮位于所述第一定滑轮与第四定滑轮之间，所述闭门钢丝绳的两端分别与加重水箱和启闭梁下端固定连接，且该闭门钢丝绳从加重水箱开始依次经过第一定滑轮、第三定滑轮和第四定滑轮然后与启闭梁连接，所述闭门钢丝绳与所述第一定滑轮和第三定滑轮的上端面连接，该闭门钢丝绳与所述第四定滑轮的下端面连接，闭门钢丝绳可在第一定滑轮、第三定滑轮和第四定滑轮上左右运动；所述第一卷筒和第二卷筒均包括紧筒和松筒，所述松筒直径大于所述紧筒，所述紧筒与松筒固定连接，所述第一卷筒和第二卷筒上均设置有用于将第二主力钢丝绳和第一主力钢丝绳在其紧筒和松筒之间来回切换的切换机构，所述切换机构用于切换第一主力钢丝绳和第二主力钢丝绳的松紧程度，以切换松紧程度来切换第一主力钢丝绳和第二主力钢丝绳的工作状态；所述基座上还设有用于将加重水箱从下往上拉动复位的复位机构和用于在起门时抵消部分门体向下摩擦力的起门辅助机构。

优选为：所述复位机构包括复位钢丝绳，所述第三定滑轮位于所述第一卷筒下方，所述复位钢丝绳的两端分别与第一卷筒和加重水箱固定连接，该复位钢丝绳依次连接所述加重水箱、第一定滑轮、第三定滑轮和第一卷筒，所述复位钢丝绳与第一定滑轮的上端面连接与第三定滑轮的下端面连接，且该复位钢丝绳可在第一定滑轮和第三定滑轮上左右运动。

优选为：所述第一卷筒和第二卷筒均为中空结构，所述第一卷筒包括两个紧筒和一个位于两个紧筒之间的松筒，所述第二卷筒包括一个紧筒和一个位于紧筒右侧的松筒，所述紧筒与松筒的连接处均朝松筒方向倾斜设置，所述切换机构包括电动液压缸和受电动液压缸控制左右移动的拨动架，所述拨动架上固定有两根间隔设置的拨动杆，所述电动液压缸安装在第一卷筒和第二卷筒内部左侧壁上，所述拨动架固定在所述电动液压缸输出端上，所述第一卷筒和第二卷筒上均开设有连通其内部的拨动槽，所述拨动槽从左到右呈直线设置，所述拨动杆经过拨动槽穿出至第一卷筒和第二卷筒外部，所述第一主力钢丝绳的一端固定于第二卷筒的拨动杆上，所述第二主力钢丝绳的一端和复位钢丝绳的一端分别固定与第一卷筒的两拨动杆上，所述第二主力钢丝位于所述复位钢丝绳左侧。

优选为：所述辅助井为两个，两个辅助井分别位于所述闸门门体两侧，且右侧辅助井上均设置有与左侧辅助井相对称的转动组件、起门机构以及闭门机构。

优选为：所述加重水箱上设有调节机构，所述调节机构包括增重进水管和减重出水管，所述增重进水管和减重出水管固定在所述加重水箱上且与加重水箱连通，所述增重进水管远离加重水箱的端口用于进水，所述减重出水管远离加重水箱的端口用于排水，所述增重进水管和减重出水管上均安装有电动阀门和流量计，所述电动阀门用于控制其管路的通断，所述流量计用于检测并传达经过减重出水管和增重进水管的水流量。

优选为：所述起门辅助机构包括起门钢丝绳和第二定滑轮，所述第二定滑轮固定在所述基座上，所述第二定滑轮位于卷扬机构和启闭梁之间，所述起门钢丝绳的两端分别与加重水箱和启闭梁上端面固定连接，所述起门钢丝绳依次连接加重水箱、第一定滑轮、第二定滑轮和启闭梁，所述起门钢丝绳与所述第一定滑轮和第二定滑轮的上端面连接且可在第一定滑轮和第二定滑轮上左右运动。

优选为：所述第一定滑轮、第二定滑轮、第三定滑轮和第四定滑轮均包括滑轮和滑轮架，且各滑轮均通过滑轮架固定在所述基座上，所述第一定滑轮的滑轮分为从左到右依次连接的第一轮体、第二轮体和第三轮体，所述第一轮体、第二轮体和第三轮体均分为上轮体和下轮体，且各下轮体上均安装有电动千斤顶，且各下轮体上的电动千斤顶顶杆输出端均与其对应的上轮体固定连接，所述起门钢丝绳与第一轮体连接，所述闭门钢丝绳与第二轮体连接，所述复位钢丝绳与第三轮体连接；以第一轮体为例，当第一轮体上的电动千斤顶带动上轮体向上移动至最远处时，第一轮体的上轮体与下轮体组成的外轮廓为圆形。

优选为：所述基座上还设有控制器，所述控制器安装在基座上且位于卷扬机构左侧，所述控制器与所述电机、电动阀门、流量计、电动千斤顶和电动液压缸电连接，所述控制器上可显示增重进水管和减重出水管上流量计测得的水流量数值。

优选为：所述电机通过传动机构控制所述转动组件转动，所述传动机构包括主动齿轮、从动齿轮和传动轴，所述第一卷筒和第二卷筒上均固定有从动齿轮，所述传动轴与所述电机的电机轴输出端固定连接，所述传动轴上固定有与从动齿轮相匹配的主动齿轮，且各主动齿轮与一个从动齿轮连接。

一种利用水力辅助的闸门启闭控制方法，其特征在于：该利用水力辅助的闸门的启闭控制方法的具体步骤如下：

S1：开启闸门：调节控制器启动第一卷筒和第二卷筒上的电动液压缸，第一卷筒上电动液压缸向右推动其内的拨动架，拨动架带动拨动杆将第一卷筒上的第二主力钢丝绳向右推动至松筒上、同时复位钢丝绳向右推动至紧筒上，第二卷筒上的电动液压缸向左推动其内的拨动架，拨动架带动拨动杆将第二卷筒上的第一主力钢丝绳向左推动至紧筒处，此时第一主力钢丝绳受力绷紧，然后通过控制器启动电机，电机控制第二卷筒转动，将第一主力钢丝绳往上方拉动卷至第二卷筒上，第一主力钢丝绳带动启闭梁往上移动，闸门门体由启闭梁带动向上打开露出闸门门洞，持续工作直至闸门门洞完全露出，然后通过控制器关闭电机，闸门开启；

S2：加重水箱复位：调节控制器将第一卷筒上的复位钢丝绳拨动至紧筒上、同时第二主力钢丝绳位于松筒上，将第一主力钢丝绳拨动至松筒上，复位钢丝绳受力绷紧，通过控制器启动电机，电机控制第一卷筒转动，第一卷筒将复位钢丝绳向上拉动并将其卷至第一卷筒上，复位钢丝绳向上拉动加重水箱至第一定滑轮下方处；

S3：关闭闸门：调节控制器启动第一卷筒和第二卷筒上的电动液压缸，第一卷筒上电动液压缸向左推动其内的拨动架，拨动架带动拨动杆将第一卷筒上的第二主力钢丝绳向左推动至紧筒上、同时复位钢丝绳向左推动至松筒上，第二卷筒上的电动液压缸向右推动其内的拨动架，拨动架带动拨动杆将第二卷筒上的第一主力钢丝绳向右推动至松筒处，此时第二主力钢丝绳受力绷紧，然后通过控制器启动电机，电机控制第一卷筒转动，将第二主力钢丝绳往上方拉动，第二主力钢丝绳通过第四定滑轮转向带动启闭梁往下移动，闸门门体由启闭梁带动向下关闭盖住闸门门洞；与此同时，加重水箱在闸门关闭时，加重水箱通过自身重力和闭门钢丝绳的带动在辅助井内向下移动，直至闸门门体完全盖住闸门门洞，通过控制器关闭电机，闸门关闭。

本发明的有益效果是：通过切换机构切换起门机构和闭门机构的工作状态，达到使用同一卷扬机构完成启闭闸门的效果，在闸门关闭时，通过卷扬机构给予闸门门体下拉力，同时加重水箱给予闸门门体向下的拉力，抵消部分摩擦力，减小卷扬机构关闭闸门的负荷，同时通过调节机构，根据实际摩擦力对加重水箱的重量进行调节，保证受力平衡；同时在闸门打开时，通过第一定滑轮上轮体的切换，加重水箱通过起门钢丝绳对闸门门体施加向上的拉力，减小起门时的负荷，达到降低起门牵引力的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例的结构示意图；

图2为本发明第一实施例中第一主力钢丝绳的示意图；

图3为本发明第一实施例中第二主力钢丝绳的示意图；

图4为本发明第一实施例中闭门钢丝绳的示意图；

图5为本发明第一实施例中复位钢丝绳的示意图；

图6为本发明第一实施例中第一卷筒的结构示意图；

图7为本发明第一实施例中第二卷筒的结构示意图；

图8为本发明第二实施例的结构示意图；

图9为本发明第二实施例中起门钢丝绳的示意图；

图10为本发明第二实施例中第一定滑轮的结构示意图；

图11为本发明第二实施例中传动机构的结构示意图；

图中示例为：1、基座，2、闸门门体，3、闸门门洞，4、辅助井，5、启闭梁，6、卷扬机构，61、传动机构，611、主动齿轮，612、从动齿轮，613、传动轴，601、电机，602、第一卷筒，603、第二卷筒，604、松筒，605、紧筒，7、加重水箱，8、第一主力钢丝绳，9、起门钢丝绳，10、第一定滑轮，101、滑轮架，102、第一轮体，103、第二轮体，104、第三轮体，105、上轮体，106、下轮体，107、电动千斤顶，11、第二定滑轮，12、第二主力钢丝绳，13、闭门钢丝绳，14、第三定滑轮，15、第四定滑轮，16、切换机构，161、电动液压缸，162、拨动架，163、拨动杆，17、流量计，18、调节机构，181、增重进水管，182、减重出水管，183、电动阀门，19、控制器，20、复位钢丝绳。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一实施例

如图1～7所示，本发明公开了一种利用水力辅助的闸门启闭装置，包括基座1和设置在基座1上的闸门门体2以及安装在基座1上用于升降闸门门体2的启闭设备，所述基座1下端开设有供水流通过的闸门门洞3；在本实施例中，所述基座1上设有辅助井4，所述辅助井4内无积水，所述闸门门体2上方固定有启闭梁5，所述启闭设备包括卷扬机构6、起门机构和闭门机构，所述卷扬机构6安装在基座1上方，所述加重水箱7位于辅助井4内且不与辅助井4相接触；所述卷扬机构6包括电机601和受电机601控制转动的转动组件，所述转动组件包括第一卷筒602和第二卷筒603，所述第一卷筒602位于第二卷筒603左侧并与第二卷筒603固定连接；所述起门机构包括第一主力钢丝绳8，所述第一主力钢丝绳8的两端分别与第二卷筒603和启闭梁5的上端面固定连接；所述闭门机构包括加重水箱7、第二主力钢丝绳12、闭门钢丝绳13以及固定在基座1上的第一定滑轮10、第三定滑轮14、第四定滑轮15，所述加重水箱7位于辅助井4内，所述第一定滑轮10、第三定滑轮14和第四定滑轮15均固定在所述基座1上且位于所述基座1靠近水流上游端面，第一定滑轮10位于加重水箱7上方，所述第四定滑轮15位于所述闸门门体2的一侧且位于启闭梁5下方，所述第二主力钢丝绳12的两端与所述第一卷筒602和启闭梁5下端固定连接，该第二主力钢丝绳12经过所述第四定滑轮15，所述第二主力钢丝绳12与所述第四定滑轮15下端面连接且其可在第四定滑轮15上左右运动，所述第三定滑轮14位于所述第一定滑轮10与第四定滑轮15之间，所述闭门钢丝绳13的两端分别与加重水箱7和启闭梁5下端固定连接，且该闭门钢丝绳13从加重水箱7开始依次经过第一定滑轮10、第三定滑轮14和第四定滑轮15然后与启闭梁5连接，所述闭门钢丝绳13与所述第一定滑轮10和第三定滑轮14的上端面连接，该闭门钢丝绳13与所述第四定滑轮15的下端面连接，闭门钢丝绳13可在第一定滑轮10、第三定滑轮14和第四定滑轮15上左右运动；所述第一卷筒602和第二卷筒603均包括紧筒605和松筒604，所述松筒604直径大于所述紧筒605，所述紧筒605与松筒604固定连接，所述第一卷筒602和第二卷筒603上均设置有用于将第二主力钢丝绳12和第一主力钢丝绳8在其紧筒605和松筒604之间来回切换的切换机构16，所述切换机构16用于切换第一主力钢丝绳8和第二主力钢丝绳12的松紧程度，以切换松紧程度来切换第一主力钢丝绳8和第二主力钢丝绳12的工作状态；所述基座1上还设有用于将加重水箱7从下往上拉动复位的复位机构和用于在起门时抵消部分门体向下摩擦力的起门辅助机构。

在本实施例中，所述复位机构包括复位钢丝绳20，所述第三定滑轮位于所述第一卷筒602下方，所述复位钢丝绳20的两端分别与第一卷筒602和加重水箱7固定连接，该复位钢丝绳20依次连接所述加重水箱7、第一定滑轮10、第三定滑轮14和第一卷筒602，所述复位钢丝绳20与第一定滑轮10的上端面连接与第三定滑轮14的下端面连接，且该复位钢丝绳20可在第一定滑轮10和第三定滑轮14上左右运动。

在本实施例中，所述第一卷筒602和第二卷筒603均为中空结构，所述第一卷筒602包括两个紧筒605和一个位于两个紧筒605之间的松筒604，所述第二卷筒603包括一个紧筒605和一个位于紧筒605右侧的松筒604，所述紧筒605与松筒604的连接处均朝松筒604方向倾斜设置，所述切换机构16包括电动液压缸161和受电动液压缸161控制左右移动的拨动架162，所述拨动架162上固定有两根间隔设置的拨动杆163，所述电动液压缸161安装在第一卷筒602和第二卷筒603内部左侧壁上，所述拨动架162固定在所述电动液压缸161输出端上，所述第一卷筒602和第二卷筒603上均开设有连通其内部的拨动槽，所述拨动槽从左到右呈直线设置，所述拨动杆163经过拨动槽穿出至第一卷筒602和第二卷筒603外部，所述第一主力钢丝绳8的一端固定于第二卷筒603的拨动杆163上，所述第二主力钢丝绳12的一端和复位钢丝绳20的一端分别固定与第一卷筒602的两拨动杆163上，所述第二主力钢丝绳12位于所述复位钢丝绳20左侧。

在本实施例中：所述辅助井4为两个，两个辅助井4分别位于所述闸门门体2两侧，且右侧辅助井4上均设置有与左侧辅助井4相对称的转动组件、起门机构以及闭门机构。

在本实施例中，所述加重水箱7上设有调节机构18，所述调节机构18包括增重进水管181和减重出水管182，所述增重进水管181和减重出水管182固定在所述加重水箱7上且与加重水箱7连通，所述增重进水管181远离加重水箱7的端口用于进水，所述减重出水管182远离加重水箱7的端口用于排水，所述增重进水管181和减重出水管182上均安装有电动阀门183，所述电动阀门183用于控制其管路的通断，所述流量计17用于检测并传达经过减重出水管182和增重进水管181的水流量。

在本实施例中，所述基座1上还设有控制器19，所述控制器19安装在基座1上且位于卷扬机构6左侧，所述控制器19与所述电机601、电动阀门183和电动液压缸161电连接，所述控制器19上可显示增重进水管181和减重出水管182上流量计测得的水流量数值。

一种利用水力辅助的闸门启闭控制方法，该利用水力辅助的闸门的启闭控制方法的具体步骤如下：

S1：开启闸门：调节控制器启动第一卷筒和第二卷筒上的电动液压缸，第一卷筒上电动液压缸向右推动其内的拨动架，拨动架带动拨动杆将第一卷筒上的第二主力钢丝绳向右推动至松筒上、同时复位钢丝绳向右推动至紧筒上，第二卷筒上的电动液压缸向左推动其内的拨动架，拨动架带动拨动杆将第二卷筒上的第一主力钢丝绳向左推动至紧筒处，此时第一主力钢丝绳受力绷紧，然后通过控制器启动电机，电机控制第二卷筒转动，将第一主力钢丝绳往上方拉动卷至第二卷筒上，第一主力钢丝绳带动启闭梁往上移动，闸门门体由启闭梁带动向上打开露出闸门门洞，持续工作直至闸门门洞完全露出，然后通过控制器关闭电机，闸门开启。

S2：加重水箱复位：调节控制器将第一卷筒上的复位钢丝绳拨动至紧筒上、同时第二主力钢丝绳位于松筒上，将第一主力钢丝绳拨动至松筒上，复位钢丝绳受力绷紧，通过控制器启动电机，电机控制第一卷筒转动，第一卷筒将复位钢丝绳向上拉动并将其卷至第一卷筒上，复位钢丝绳向上拉动加重水箱至第一定滑轮下方处。

S3：关闭闸门：调节控制器启动第一卷筒和第二卷筒上的电动液压缸，第一卷筒上电动液压缸向左推动其内的拨动架，拨动架带动拨动杆将第一卷筒上的第二主力钢丝绳向左推动至紧筒上、同时复位钢丝绳向左推动至松筒上，第二卷筒上的电动液压缸向右推动其内的拨动架，拨动架带动拨动杆将第二卷筒上的第一主力钢丝绳向右推动至松筒处，此时第二主力钢丝绳受力绷紧，然后通过控制器启动电机，电机控制第一卷筒转动，将第二主力钢丝绳往上方拉动，第二主力钢丝绳通过第四定滑轮转向带动启闭梁往下移动，闸门门体由启闭梁带动向下关闭盖住闸门门洞；与此同时，加重水箱在闸门关闭时，加重水箱通过自身重力和闭门钢丝绳的带动在辅助井内向下移动，直至闸门门体完全盖住闸门门洞，通过控制器关闭电机，闸门关闭。

通过上述技术方案，在开启和关闭闸门时，通过切换机构将第一主力钢丝绳和第二主力钢丝绳在紧筒和松筒上来回切换；在开启闸门时，第一主力钢丝绳绷紧工作将闸门门体往上拉动打开；在关闭闸门时，第二主力钢丝绳绷紧工作将闸门门体往下拉动关闭，同时加重水箱通过闭门钢丝绳给予闸门门体向下的拉力辅助闸门关闭；在开启和关闭闸门时复位钢丝绳一直在松筒上处于非工作状态，在闸门关闭后，通过切换机构使复位钢丝绳开始工作，将水箱重新往上拉动。

除此之外，在闸门门体两侧均设有辅助井的设置，使用两个起门机构、闭门机构以及复位机构，闸门门体右侧的第一主力钢丝绳经过传动定滑轮连接至第二卷筒上，闸门门体右侧的第二主力钢丝绳和复位钢丝绳通过传动定滑轮连接至第一卷筒上，保证卷扬机构同时控制闸门门体两侧的起门机构和闭门机构，减少了卷扬机构的数量，减少了启闭成本，保证了两侧起门机构和闭门机构的同步控制，使闸门门体受力均匀，提高了闸门的启闭的便捷性；同时调节机构的设置，在启闭闸门时，可以根据闸门门体与基座间的实际摩擦力，然后通过读取流量计数值精准地对加重水箱的重量进行调节，从而调节加重水箱对闸门门体的牵引力大小，保证加重水箱与摩擦力的平衡，保证启闭闸门的稳定性。

第二实施例

如图8～11所示，本发明公开了一种利用水力辅助的闸门启闭装置，包括基座1和设置在基座1上的闸门门体2以及安装在基座1上用于升降闸门门体2的启闭设备，所述基座1下端开设有供水流通过的闸门门洞3；在本实施例中，所述基座1上设有辅助井4，所述辅助井4内无积水，所述闸门门体2上方固定有启闭梁5，所述启闭设备包括卷扬机构6、起门机构和闭门机构，所述卷扬机构6安装在基座1上方，所述加重水箱7位于辅助井4内且不与辅助井4相接触；所述卷扬机构6包括电机601和受电机601控制转动的转动组件，所述转动组件包括第一卷筒602、第二卷筒603，所述第一卷筒602位于第二卷筒603左侧并与第二卷筒603固定连接；所述起门机构包括第一主力钢丝绳8，所述第一主力钢丝绳8的两端分别与第二卷筒603和启闭梁5的上端面固定连接；所述闭门机构包括加重水箱7、第二主力钢丝绳12、闭门钢丝绳13以及固定在基座1上的第一定滑轮10、第三定滑轮14、第四定滑轮15，所述加重水箱7位于辅助井4内，所述第一定滑轮10、第三定滑轮14和第四定滑轮15均固定在所述基座1上且位于所述基座1靠近水流上游端面，第一定滑轮10位于加重水箱7上方，所述第四定滑轮15位于所述闸门门体2的一侧且位于启闭梁5下方，所述第二主力钢丝绳12的两端与所述第一卷筒602和启闭梁5下端固定连接，该第二主力钢丝绳12经过所述第四定滑轮15，所述第二主力钢丝绳12与所述第四定滑轮15下端面连接且其可在第四定滑轮15上左右运动，所述第三定滑轮14位于所述第一定滑轮10与第四定滑轮15之间，所述闭门钢丝绳13的两端分别与加重水箱7和启闭梁5下端固定连接，且该闭门钢丝绳13从加重水箱7开始依次经过第一定滑轮10、第三定滑轮14和第四定滑轮15然后与启闭梁5连接，所述闭门钢丝绳13与所述第一定滑轮10和第三定滑轮14的上端面连接，该闭门钢丝绳13与所述第四定滑轮15的下端面连接，闭门钢丝绳13可在第一定滑轮10、第三定滑轮14和第四定滑轮15上左右运动；所述第一卷筒602和第二卷筒603均包括紧筒605和松筒604，所述松筒604直径大于所述紧筒605，所述紧筒605与松筒604固定连接，所述第一卷筒602和第二卷筒603上均设置有用于将第二主力钢丝绳12和第一主力钢丝绳8在其紧筒605和松筒604之间来回切换的切换机构16，所述切换机构16用于切换第一主力钢丝绳8和第二主力钢丝绳12的松紧程度，以切换松紧程度来切换第一主力钢丝绳8和第二主力钢丝绳12的工作状态；所述基座1上还设有用于将加重水箱7从下往上拉动复位的复位机构和用于在起门时抵消部分门体向下摩擦力的起门辅助机构。

在本实施例中，所述复位机构包括复位钢丝绳20，所述第三定滑轮位于所述第一卷筒602下方，所述复位钢丝绳20的两端分别与第一卷筒602和加重水箱7固定连接，该复位钢丝绳20依次连接所述加重水箱7、第一定滑轮10、第三定滑轮14和第一卷筒602，所述复位钢丝绳20与第一定滑轮10的上端面连接与第三定滑轮14的下端面连接，且该复位钢丝绳20可在第一定滑轮10和第三定滑轮14上左右运动。

在本实施例中，所述第一卷筒602和第二卷筒603均为中空结构，所述第一卷筒602包括两个紧筒605和一个位于两个紧筒605之间的松筒604，所述第二卷筒603包括一个紧筒605和一个位于紧筒605右侧的松筒604，所述紧筒605与松筒604的连接处均朝松筒604方向倾斜设置，所述切换机构16包括电动液压缸161和受电动液压缸161控制左右移动的拨动架162，所述拨动架162上固定有两根间隔设置的拨动杆163，所述电动液压缸161安装在第一卷筒602和第二卷筒603内部左侧壁上，所述拨动架162固定在所述电动液压缸161输出端上，所述第一卷筒602和第二卷筒603上均开设有连通其内部的拨动槽，所述拨动槽从左到右呈直线设置，所述拨动杆163经过拨动槽穿出至第一卷筒602和第二卷筒603外部，所述第一主力钢丝绳8的一端固定于第二卷筒603的拨动杆163上，所述第二主力钢丝绳12的一端和复位钢丝绳20的一端分别固定与第一卷筒602的两拨动杆163上，所述第二主力钢丝绳12位于所述复位钢丝绳20左侧。

在本实施例中：所述辅助井4为两个，两个辅助井4分别位于所述闸门门体2两侧，且右侧辅助井4上均设置有与左侧辅助井4相对称的转动组件、起门机构以及闭门机构。

在本实施例中，所述加重水箱7上设有调节机构18，所述调节机构18包括增重进水管181和减重出水管182，所述增重进水管181和减重出水管182固定在所述加重水箱7上且与加重水箱7连通，所述增重进水管181远离加重水箱7的端口用于进水，所述减重出水管182远离加重水箱7的端口用于排水，所述增重进水管181和减重出水管182上均安装有电动阀门183，所述电动阀门183用于控制其管路的通断，所述流量计17用于检测并传达经过减重出水管182和增重进水管181的水流量。

在本实施例中，所述起门辅助机构包括起门钢丝绳9和第二定滑轮11，所述第二定滑轮11固定在所述基座1上，所述第二定滑轮11位于卷扬机构6和启闭梁5之间，所述起门钢丝绳9的两端分别与加重水箱7和启闭梁5上端面固定连接，所述起门钢丝绳9依次连接加重水箱7、第一定滑轮10、第二定滑轮11和启闭梁5，所述起门钢丝绳9与所述第一定滑轮10和第二定滑轮11的上端面连接且可在第一定滑轮10和第二定滑轮11上左右运动。

在本实施例中，所述第一定滑轮10、第二定滑轮11、第三定滑轮14和第四定滑轮15均包括滑轮和滑轮架101，且各滑轮均通过滑轮架101固定在所述基座1上，所述第一定滑轮10的滑轮分为从左到右依次连接的第一轮体102、第二轮体103和第三轮体104，所述第一轮体102、第二轮体103和第三轮体104均分为上轮体105和下轮体106，且各下轮体106上均安装有电动千斤顶107，且各下轮体106上的电动千斤顶107顶杆输出端均与其对应的上轮体105固定连接，所述起门钢丝绳9与第一轮体102连接，所述闭门钢丝绳13与第二轮体103连接，所述复位钢丝绳20与第三轮体104连接；以第一轮体102为例，当第一轮体102上的电动千斤顶107带动上轮体105向上移动至最远处时，第一轮体102的上轮体105与下轮体106组成的外轮廓为圆形。

在本实施例中，所述基座1上还设有控制器19，所述控制器19安装在基座1上且位于卷扬机构6左侧，所述控制器19与所述电机601、电动阀门183、电动千斤顶107和电动液压缸161电连接，所述控制器19上可显示增重进水管181和减重出水管182上流量计测得的水流量数值。

在本实施例中，所述电机601通过传动机构61控制所述转动组件转动，所述传动机构61包括主动齿轮611、从动齿轮612和传动轴613，所述第一卷筒602和第二卷筒603上均固定有从动齿轮612，所述传动轴613与所述电机601的电机轴输出端固定连接，所述传动轴613上固定有与从动齿轮612相匹配的主动齿轮611，且各主动齿轮611与一个从动齿轮612连接，所述主动齿轮611与从动齿轮612相匹配且主动齿轮611的直径小于从动齿轮612。

通过采用上述技术方案：在开启闸门时，通过第一定滑轮上电动千斤顶的伸缩保证起门钢丝绳、闭门钢丝绳和复位钢丝绳之间工作状态的切换，达到在起门时起门钢丝绳绷紧工作，闭门时闭门钢丝绳绷紧工作，加重水箱复位时复位钢丝绳绷紧工作；在闸门开启时，起门钢丝绳绷紧工作，加重水箱通过起门钢丝绳对闸门门体施加向上的牵引力，减小了起门时卷扬机构所需要的向上拉力，减小了起门时的负荷，保证了开启闸门时的稳定性；同时电机通过传动机构带动第一卷筒和第二卷筒转动，采用电机控制传动轴转动，传动轴控制主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮转动然后从动齿轮带动第一卷筒和第二卷筒转动的方式进行工作，减小了电机的负荷，资源合理使用，提高了工作效率。

需要说明的是：本发明的工作原理为：

(1)闸门开启：调节控制器启动第一卷筒和第二卷筒上的电动液压缸，第一卷筒上电动液压缸向右推动其内的拨动架，拨动架带动拨动杆将第一卷筒上的第二主力钢丝绳向右推动至松筒上、同时复位钢丝绳向右推动至紧筒上，第二卷筒上的电动液压缸向左推动其内的拨动架，拨动架带动拨动杆将第二卷筒上的第一主力钢丝绳向左推动至紧筒处；因松筒直径小于紧筒，此时第一主力钢丝绳受力绷紧，第二主力钢丝绳和复位钢丝绳处于松动状态不受力；通过控制器调节电动千斤顶，第一轮体上的千斤顶将上轮体向上推动，第二轮体和第三轮体上的千斤顶将各自上轮体向下推动，从而达到起门钢丝绳绷紧受力，闭门钢丝绳和复位钢丝绳松动不受拉力，此时加重水箱受起门钢丝绳拉动，加重水箱通过起门钢丝绳给予闸门门体向上的拉力；然后通过控制器启动电机，电机控制第二卷筒转动，将第一主力钢丝绳往上方拉动卷至第二卷筒上，第一主力钢丝绳带动启闭梁往上移动，闸门门体由启闭梁带动向上打开露出闸门门洞，此时加重水箱随着闸门的开启在辅助井内向下移动，持续工作直至闸门门洞完全露出，然后通过控制器关闭电机，闸门开启。

(2)加重水箱复位：调节控制器通过控制电动液压缸将第一卷筒上的复位钢丝绳拨动至紧筒上、将第二卷筒上的第二主力钢丝绳拨动至松筒上，将第一主力钢丝绳拨动至松筒上；因松筒直径小于紧筒，复位钢丝绳受力绷紧，第二主力钢丝绳和第一主力钢丝绳处于松动状态不受力；通过控制器调节电动千斤顶，第三轮体上的千斤顶将上轮体向上推动，第一轮体和第二轮体上的千斤顶将各自上轮体向下推动，从而达到复位钢丝绳绷紧受力，闭门钢丝绳和起门钢丝绳松动不受拉力；通过控制器启动电机，电机控制第一卷筒转动，第一卷筒将复位钢丝绳向上拉动并将其卷至第一卷筒上，复位钢丝绳向上拉动加重水箱至第一定滑轮下方处恢复原位；

(3)闸门关闭：调节控制器启动第一卷筒和第二卷筒上的电动液压缸，第一卷筒上电动液压缸向左推动其内的拨动架，拨动架带动拨动杆将第一卷筒上的第二主力钢丝绳向左推动至紧筒上、同时复位钢丝绳向左推动至松筒上，第二卷筒上的电动液压缸向右推动其内的拨动架，拨动架带动拨动杆将第二卷筒上的第一主力钢丝绳向右推动至松筒处；因松筒直径小于紧筒，此时第二主力钢丝绳受力绷紧，第一主力钢丝绳和复位钢丝绳处于松动状态不受力；通过控制器调节电动千斤顶，第二轮体上的千斤顶将上轮体向上推动，第一轮体和第三轮体上的千斤顶将各自上轮体向下推动，从而达到起门钢丝绳绷紧受力，起门钢丝绳和复位钢丝绳松动不受拉力，此时加重水箱受闭门钢丝绳拉动，加重水箱通过闭门钢丝绳给予闸门门体向下的拉力；然后通过控制器启动电机，电机控制第一卷筒转动，将第二主力钢丝绳往上方拉动，第二主力钢丝绳通过第四定滑轮转向带动启闭梁往下移动，闸门门体由启闭梁带动向下关闭盖住闸门门洞；与此同时，加重水箱在闸门关闭时，加重水箱随着闸门的关闭在辅助井内向下移动，直至闸门门体完全盖住闸门门洞，通过控制器关闭电机，闸门关闭。

(4)加重水箱调节：因各工程中在闸门开启和关闭时，其闸门门体与基座之间的摩擦力不同，可根据实际测得的摩擦力对加重水箱的重量进行调节，达到平衡摩擦力的效果；通过控制器控制增重进水管上的电动阀门开启，水流从增重进水管进入加重水箱中，加重水箱的重量提升可抵消的摩擦力变大；通过控制器控制减重出水管上的电动阀门开启，加重水箱内的水从减重出水管排出，加重水箱的重量变低可抵消的摩擦力变小，此设置较为灵活，适用范围广。

需要说明的是：因在开启闸门和关闭闸门时，加重水箱都在辅助井内往下运动，所以每次在开启闸门或关闭闸门后，加重水箱都需进行复位，以保证在开启和关闭闸门时闸门门体与基座之间的摩擦力得到抵消，减小卷扬机构的负荷，保证闸门开启和关闭的稳定性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种利用水力辅助的闸门启闭装置，包括基座和设置在基座上的闸门门体以及安装在基座上用于升降闸门门体的启闭设备，所述基座下端开设有供水流通过的闸门门洞；其特征在于：所述基座上设有辅助井，所述闸门门体上方固定有启闭梁，所述启闭设备包括卷扬机构、起门机构和闭门机构，所述卷扬机构安装在基座上方；所述卷扬机构包括电机和受电机控制转动的转动组件，所述转动组件包括第一卷筒和第二卷筒，所述第一卷筒位于第二卷筒左侧并与第二卷筒固定连接；所述起门机构包括第一主力钢丝绳，所述第一主力钢丝绳的两端分别与第二卷筒和启闭梁的上端面固定连接；所述闭门机构包括加重水箱、第二主力钢丝绳、闭门钢丝绳以及固定在基座上的第一定滑轮、第三定滑轮、第四定滑轮，所述加重水箱位于辅助井内，所述第四定滑轮位于所述闸门门体的一侧且位于启闭梁下方，所述第二主力钢丝绳的两端与所述第一卷筒和启闭梁下端固定连接，该第二主力钢丝绳经过所述第四定滑轮，所述第三定滑轮位于所述第一定滑轮与第四定滑轮之间，所述闭门钢丝绳的两端分别与加重水箱和启闭梁下端固定连接，且该闭门钢丝绳从加重水箱开始依次经过第一定滑轮、第三定滑轮和第四定滑轮然后与启闭梁连接；所述第一卷筒和第二卷筒均包括紧筒和松筒，所述松筒直径大于所述紧筒，所述第一卷筒和第二卷筒上均设置有用于将第二主力钢丝绳和第一主力钢丝绳在其紧筒和松筒之间来回切换的切换机构；所述基座上还设有用于将加重水箱从下往上拉动复位的复位机构和用于在起门时抵消部分门体向下摩擦力的起门辅助机构；所述复位机构包括复位钢丝绳，所述第三定滑轮位于所述第一卷筒下方，所述复位钢丝绳的两端分别与第一卷筒和加重水箱固定连接，该复位钢丝绳依次连接所述加重水箱、第一定滑轮、第三定滑轮和第一卷筒；所述第一卷筒和第二卷筒均为中空结构，所述第一卷筒包括两个紧筒和一个位于两个紧筒之间的松筒，所述第二卷筒包括一个紧筒和一个位于紧筒右侧的松筒，所述紧筒与松筒的连接处均朝松筒方向倾斜设置，所述切换机构包括电动液压缸和受电动液压缸控制左右移动的拨动架，所述拨动架上设置有两根拨动杆，所述电动液压缸安装在第一卷筒和第二卷筒内部左侧壁上，所述拨动架固定在所述电动液压缸输出端上，所述第一卷筒和第二卷筒上均开设有连通其内部的拨动槽，所述拨动槽从左到右呈直线设置，所述拨动杆经过拨动槽穿出至第一卷筒和第二卷筒外部，所述第一主力钢丝绳的一端固定于第二卷筒的拨动杆上，所述第二主力钢丝绳的一端和复位钢丝绳的一端分别固定与第一卷筒的两拨动杆上，所述第二主力钢丝位于所述复位钢丝绳左侧；所述辅助井为两个，两个辅助井分别位于所述闸门门体两侧，且右侧辅助井上均设置有与左侧辅助井相对称的转动组件、起门机构以及闭门机构；所述加重水箱上设有调节机构，所述调节机构包括增重进水管和减重出水管，所述增重进水管和减重出水管均与所述加重水箱连通，所述增重进水管和减重出水管上均安装有电动阀门和流量计；所述起门辅助机构包括起门钢丝绳和第二定滑轮，所述第二定滑轮固定在所述基座上，所述第二定滑轮位于卷扬机构和启闭梁之间，所述起门钢丝绳的两端分别与加重水箱和启闭梁上端面固定连接，所述起门钢丝绳依次连接加重水箱、第一定滑轮、第二定滑轮和启闭梁；所述第一定滑轮、第二定滑轮、第三定滑轮和第四定滑轮均包括滑轮和滑轮架，且各滑轮均通过滑轮架固定在所述基座上，所述第一定滑轮的滑轮分为从左到右依次连接的第一轮体、第二轮体和第三轮体，所述第一轮体、第二轮体和第三轮体均分为上轮体和下轮体，且各下轮体上均安装有电动千斤顶，且各下轮体上的电动千斤顶顶杆输出端均与其对应的上轮体固定连接，所述起门钢丝绳与第一轮体连接，所述闭门钢丝绳与第二轮体连接，所述复位钢丝绳与第三轮体连接；所述基座上还设有控制器，所述控制器与所述电机、电动阀门、流量计、电动千斤顶和电动液压缸电连接；所述电机通过传动机构控制所述转动组件转动，所述传动机构包括主动齿轮、从动齿轮和传动轴，所述第一卷筒和第二卷筒上均固定有从动齿轮，所述传动轴与所述电机的电机轴输出端固定连接，所述传动轴上固定有与从动齿轮相匹配的主动齿轮，且各主动齿轮与一个从动齿轮连接。

2.一种利用水力辅助的闸门启闭控制方法，其适用于如权利要求1所述的一种利用水力辅助的闸门启闭装置，其特征在于：所述利用水力辅助的闸门的启闭控制方法的具体步骤如下：

S1：开启闸门：调节控制器启动第一卷筒和第二卷筒上的电动液压缸，第一卷筒上电动液压缸向右推动其内的拨动架，拨动架带动拨动杆将第一卷筒上的第二主力钢丝绳向右推动至松筒上、同时复位钢丝绳向右推动至紧筒上，第二卷筒上的电动液压缸向左推动其内的拨动架，拨动架带动拨动杆将第二卷筒上的第一主力钢丝绳向左推动至紧筒处，此时第一主力钢丝绳受力绷紧，调节第一定滑轮使起门钢丝绳绷紧受力，然后通过控制器启动电机，电机控制第二卷筒转动，将第一主力钢丝绳往上方拉动卷至第二卷筒上，第一主力钢丝绳带动启闭梁往上移动，闸门门体由启闭梁带动向上打开露出闸门门洞，持续工作直至闸门门洞完全露出，然后通过控制器关闭电机，闸门开启；

S2：加重水箱复位：调节控制器将第一卷筒上的复位钢丝绳拨动至紧筒上、同时第二主力钢丝绳位于松筒上，将第一主力钢丝绳拨动至松筒上，调节第一定滑轮，此时复位钢丝绳受力绷紧，通过控制器启动电机，电机控制第一卷筒转动，第一卷筒将复位钢丝绳向上拉动并将其卷至第一卷筒上，复位钢丝绳向上拉动加重水箱至第一定滑轮下方；

S3：关闭闸门：调节控制器启动第一卷筒和第二卷筒上的电动液压缸，第一卷筒上电动液压缸向左推动其内的拨动架，拨动架带动拨动杆将第一卷筒上的第二主力钢丝绳向左推动至紧筒上、同时复位钢丝绳向左推动至松筒上，第二卷筒上的电动液压缸向右推动其内的拨动架，拨动架带动拨动杆将第二卷筒上的第一主力钢丝绳向右推动至松筒处，此时第二主力钢丝绳受力绷紧，然后通过控制器启动电机，电机控制第一卷筒转动，将第二主力钢丝绳往上方拉动，第二主力钢丝绳通过第四定滑轮转向带动启闭梁往下移动，闸门门体由启闭梁带动向下关闭盖住闸门门洞；与此同时，加重水箱在闸门关闭时，调节第一定滑轮，闭门钢丝绳绷紧受力，加重水箱通过自身重力和闭门钢丝绳的带动在辅助井内向下移动，直至闸门门体完全盖住闸门门洞，通过控制器关闭电机，闸门关闭。

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