CN111335273A - 齿轮启闭的旋转浮式闸门系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种齿轮启闭的旋转浮式闸门系统，涉及水利工程技术领域。所述齿轮启闭的旋转浮式闸门系统包括：闸门、齿圈、齿轮和驱动装置，所述齿圈安装于所述闸门，所述齿轮与所述齿圈啮合，所述驱动装置与所述齿轮相连，所述驱动装置通过所述齿轮带动所述齿圈转动，以带动所述闸门旋转。所述齿轮启闭的旋转浮式闸门系统中，闸门在驱动装置的驱动下可进行360度正反向转动，转动范围大，便于检修。所述齿轮启闭的旋转浮式闸门系统设有制动装置、支承装置和止水装置，所述闸门内部设置有密封腔。

Description

齿轮启闭的旋转浮式闸门系统

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，尤其是涉及一种齿轮启闭的旋转浮式闸门系统。

背景技术

在水利工程和景观工程领域中，旋转式钢闸门主要承担挡潮(挡洪)、通航、城市水景观等任务。在现有技术的一种旋转式钢闸门中，闸门在液压启闭机的驱动下转动。具体地，在一种设置方式中，液压启闭机布置在闸墩内，通过其驱动拐臂带动闸门单方向旋转，转动范围为90度。或者，在另一种设置方式中，液压启闭机布置在闸墩外，通过其驱动支臂带动闸门单方向旋转，闸门正常旋转范围不超过90度。

但是，由于现有技术中的闸门通过液压启闭机驱动，在布置上就使得闸门只能单方向旋转，且可转动范围有限，这对闸门的检修造成了极大的不便。液压启闭机所需启闭力大且启闭力臂为非恒定，对设备运行不利。

发明内容

本发明的目的在于提供一种齿轮启闭的旋转浮式闸门系统，闸门在驱动装置的驱动下可进行正反向360度正反向转动，旋转范围大，便于检修。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种齿轮启闭的旋转浮式闸门系统，包括：闸门、齿圈、齿轮和驱动装置，所述齿圈安装于所述闸门，所述齿轮与所述齿圈啮合，所述驱动装置与所述齿轮相连，所述驱动装置通过所述齿轮带动所述齿圈转动，以带动所述闸门旋转。

在一种可行实施方案中，所述齿轮与所述齿圈的上部区域的齿啮合。

在一种可行实施方案中，所述闸门包括门体和转盘，所述门体的两侧端部分别设置有所述转盘，各所述转盘远离所述门体的一侧端面均设置有所述齿圈，各所述齿圈均啮合有所述齿轮。

在一种可行实施方案中，所述驱动装置的数量为两个或多个，各所述驱动装置分别连接有所述齿轮，各所述齿轮均与所述齿圈啮合；

齿轮启闭的旋转浮式闸门系统还包括控制装置，各所述驱动装置分别与所述控制装置连接，所述控制装置用于控制各所述驱动装置同步运转。

在一种可行实施方案中，还包括制动装置，所述制动装置与所述控制装置连接，所述控制装置用于控制所述制动装置工作以使所述闸门停止转动。

在一种可行实施方案中，所述闸门的外周面设置有制动盘，所述制动装置用于夹持所述制动盘，同时起到锁定闸门作用。

在一种可行实施方案中，所述制动盘固定在所述门体的转盘上，且所述制动盘沿所述转盘的径向向外延伸。

在一种可行实施方案中，所述闸门连接有支承装置，所述支承装置包括支承轴、轴承和密封结构，所述支承轴的一端通过所述轴承与所述闸门转动连接，所述支承轴的另一端用于与闸墩固定连接，所述密封结构安装于所述轴承的两侧。

在一种可行实施方案中，所述闸门与闸底槛之间设置有止水装置，所述止水装置包括柔性止水件和止水埋件，所述柔性止水件安装于所述闸门，所述止水埋件安装于闸底槛；在所述闸门位于关闭状态时，所述柔性止水件在所述闸门与所述止水埋件之间，且所述柔性止水件处于压缩状态。

在一种可行实施方案中，所述闸门的内部设置有密封腔。

相对于现有技术，本发明所述的齿轮启闭的旋转浮式闸门系统至少具有以下优势：

本发明所述的齿轮启闭的旋转浮式闸门系统在应用过程中，在闸门开启或关闭的过程中，驱动装置通过齿轮带动齿圈转动，齿圈带动闸门转动，从而使得闸门由开启位置旋转到关闭位置，或者由关闭位置旋转到开启位置。由于齿圈为环形结构，因此齿圈可进行360度正反向转动，从而使得齿圈可带动闸门进行360度正反向转动，使得闸门的旋转范围不受限制。在进行闸门需要检修时，可以将闸门整体翻转到水面上方，以便于进行闸门的检修。齿轮驱动所需启闭力小且启闭力臂为恒定，有利于设备运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的齿轮启闭的旋转浮式闸门系统的结构示意图一；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为本发明实施例提供的齿轮启闭的旋转浮式闸门系统的结构示意图二；

图4为本发明实施例提供的齿轮启闭的旋转浮式闸门系统的结构示意图三；

图5为本发明实施例提供的齿轮启闭的旋转浮式闸门系统中驱动装置的结构示意图一；

图6为本发明实施例提供的齿轮启闭的旋转浮式闸门系统中驱动装置的结构示意图二；

图7为本发明实施例提供的齿轮启闭的旋转浮式闸门系统中驱动装置的结构示意图三；

图8为本发明实施例提供的齿轮启闭的旋转浮式闸门系统中支承轴与闸门的连接示意图；

图9为图8中C处的局部放大图；

图10为本发明实施例提供的齿轮启闭的旋转浮式闸门系统处于开启状态的剖视图；

图11为本发明实施例提供的齿轮启闭的旋转浮式闸门系统处于关闭状态的剖视图；

图12为图11中B处的局部放大图；

图13为本发明实施例提供的齿轮启闭的旋转浮式闸门系统中止水埋件的结构示意图。

图中：

100-闸门；110-门体；111-密封腔；112-隔板；120-转盘；121-制动盘；130-齿圈；140-齿轮；

200-驱动装置；210-驱动电机；220-减速器；230-应急操作器；

300-制动装置；411-柱状压缩部；412-板状连接部；420-止水埋件；430-止水支架；

500-支承装置；510-支承轴；520-轴承；521-外壳；522-外圈；523-内圈；524-滚珠；530-密封结构；531-第一密封盖；532-第二密封盖；533-柔性圈；534-止水套；535-O型圈；536-定位环；537-柔性止水环；540-端盖；

600-闸底槛；610-沉沙槽；620-闸墩。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

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。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

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，也可以是电连接或焊接，还可以是无线信号连接；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。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

如图1-图4所示，本实施例提供一种旋转浮式闸门100系统，包括：闸门100、齿圈130、齿轮140和驱动装置200，齿圈130安装于闸门100，齿轮与齿圈130啮合，驱动装置200与齿轮140相连，驱动装置200通过齿轮140带动齿圈130转动，以带动闸门100旋转。

具体地，驱动装置200用于驱动齿轮140转动，齿轮140与齿圈130啮合，因此在齿轮140转动过程中，带动齿圈130转动。由于齿圈130与闸门100连接，因此闸门100随之转动。

驱动装置200优选使用电机或油马达提供驱动力。在一种具体实施方案中，如图2、图5-图7所示，驱动装置200包括：驱动电机210和减速器220，驱动电机210与减速器220相连，减速器220与齿轮140相连。具体地，驱动电机210的输出轴与减速器220的输入轴相连，减速器220的输出轴套设有齿轮140，齿轮140与齿圈130啮合。驱动装置200通过安装架固定于闸墩620。

进一步地，旋转浮式闸门100系统还包括控制装置(图中未示出)，控制装置与驱动装置200连接，用于控制驱动装置200运转，从而控制闸门100同步转动。控制装置与驱动装置200之间可通过信号线缆传输信号，也可通过无线信号传输信号。

具体地，各驱动装置200均与控制装置连接，控制装置控制各驱动装置200同步运转，从而控制闸门100两侧的转盘120同步转动，以使得闸门100转动过程更为稳定。

继续参照图5-图7，进一步地，驱动装置200还包括应急操作器230。应急操作器230与减速器220连接，在外电力丢失的情况下，应急操作器230可带动驱动装置200启闭闸门100。如图6所示，应急操作器230与减速器220的输出轴连接。

在一种可行实施方式中，齿轮140可与齿圈130的任意位置啮合。优选地，齿轮140均与齿圈130的上半圈的齿啮合。同样地，由于齿轮140与驱动装置200相连，因此驱动装置200的固定位置也与齿圈130的上部区域对应。如此设置，使得驱动装置200的安装位置较为靠上，驱动装置200均位于水面上方，避免驱动装置200浸水。

具体地，齿圈130可以内齿结构，也可以为外齿结构。在图1-图3中，齿圈130均为外齿结构。

如图1-图4所示，闸门100可采用如下结构：闸门100包括门体110和转盘120，门体110的两侧端部分别设置有转盘120，各转盘120在靠近闸墩620的一侧端面均设置有齿圈130，各齿圈130均啮合有齿轮140。

如图3和图4所示，齿圈130的端面与转盘120的端面贴合，且齿圈130上设置有通孔，用于穿过螺栓，齿圈130通过螺栓与转盘120连接。

在一种可行实施方案中，优选地，在一个齿圈130上对应啮合有2-4个齿轮140，每个齿轮140均对应连接有一个驱动装置200，多个驱动装置200在控制装置的控制下同步运转。增加驱动装置200的数量，可以提供更大的驱动力，以带动更大的闸门100转动。具体地，驱动装置200的数量和单个驱动装置200的驱动力可根据闸门100所需的启闭力进行布置和设定。

如图1-图3所示，齿圈130为外齿结构，在齿圈130上啮合有3个齿轮140，3个齿轮140均位于齿圈130的上部区域，3个齿轮140分别一一对应连接有驱动装置200。

在一种可行实施方案中，闸门100的内部设置有密封腔111，可以通过调节密封腔111的体积来平衡全部或部分闸门100自重，以减小启闭力。

如图10和图11所示，密封腔111位于闸门100的门体110内部，密封腔111可以为一个，也可以为多个。在密封腔111内设置有多个隔板112，隔板112在密封腔111内部对于门体110起到支撑作用。

如图1－图3所示，在一种可行实施方案中，旋转浮式闸门100系统还包括制动装置300，制动装置300与控制装置连接，控制装置用于控制制动装置300工作以使闸门100停止转动。

具体地，制动装置300可以为夹持式，在控制装置控制驱动装置200工作使闸门100停止运转后，控制装置控制制动装置300夹持闸门100，以使得闸门100更快停止转动，且在闸门100处于静止状态时，制动装置300对于闸门100起到锁定作用。

闸门100设置有制动盘121，当闸门100包括门体110和转盘120时，转盘120的外周面设置有制动盘121，制动装置300用于夹紧或松开制动盘121。

具体地，在转盘120外环面设置有沿其径向向外凸起的制动盘121，制动盘121的厚度小于转盘120的厚度。

如图10和图11所示，相对一个齿圈130可设置两个或多个制动装置300，制动装置300呈镜面对称设置，制动装置300通过安装架与闸墩620固定连接。制动装置300的数量和单个制动装置300的制动力可根据闸门100所需的制动力进行布置和设定。

具体地，制动装置300可选用工业制动器，优先选用液压盘式，带独立液压泵站。控制装置与制动装置300连接，通过制动装置300控制闸门100停止，并实现多个制动装置300同步工作。

闸门100相对于闸墩620为转动连接，在一种可行实施方案中，闸门100通过支承装置500与闸墩620转动连接。如图8和图9所示，闸门100连接有支承装置500，支承装置500包括支承轴510、轴承520和密封结构530，支承轴510的一端通过轴承520与闸门100转动连接，支承轴510的另一端用于与闸墩620固定连接，密封结构530安装于轴承520的两侧。

具体地，轴承520与闸门100的转盘120连接，在转盘120上设置有安装孔，轴承520固定于安装孔中，密封结构530也设置于安装孔中，密封结构530在安装孔中对轴承520和支承轴510进行密封，以避免水进入轴承520与支承轴510之间以及支承轴510的内部。

支承轴510可以为空心轴。当支承轴510为空心轴时，支承轴510的一端与闸墩620固定连接，另一端的端部设置有端盖540，端盖540用于对支承轴510内的腔室进行密封。

轴承520包括外壳521、外圈522、内圈523和滚珠524，外壳521套设于外圈522外侧，且与外圈522固定连接，外圈522套设于内圈523外侧，滚珠524位于内圈523与外圈522之间。密封结构530至少包括第一密封盖531、第二密封盖532、柔性圈533、止水套534和O型圈535。

第一密封盖531为台阶状结构，第一密封盖531通过螺栓与外壳521连接。第一密封盖531的外周面与安装孔的孔壁贴合。第一密封盖531与安装孔的孔壁之间设置有O型圈535；第一密封盖531与外壳521之间设置有O型圈535。O型圈535处于压缩状态，以起到止水作用。

第二密封盖532为类似T型的结构，第二密封盖532与第一密封盖531之间通过螺钉固定连接。第二密封盖532的部分区域与第一密封盖531的端面贴合，第二密封盖532的部分区域与第一密封盖531的内侧壁贴合。

止水套534套设在支承轴510上，止水套534与支承轴510之间设置有O型圈535。O型圈535处于压缩状态，以在支承轴510与止水套534之间起到止水作用。

第二密封盖532与止水套534之间具有一定的间隙。

在止水套534的外侧靠近于内圈523的端面套设有柔性圈533。柔性圈533位于第一密封盖531、第二密封盖532、外圈522和止水套534之间形成的空间内。柔性圈533的外环壁与第一封盖贴合，柔性圈533的左侧壁与第二封盖贴合，柔性圈533的内环壁与止水套534紧密接触。

如图9所示，柔性圈533的截面为类似于“7”的形状。如此设置，使得柔性圈533的弹性更大，密封效果更好。

在止水套534远离轴承520的一侧设置有定位环536，止水套534位于定位环536与内圈523之间，定位环536的外径大于止水套534的外径，定位环536与第二密封盖532之间设置有柔性止水环537。

支承轴510的一端通过混凝土预埋的方式与闸墩620固定。优选地，在支承轴510的一端可以设置有加强环。在安装固定支承轴510时，将支承轴510设置有加强环的一端埋设到闸墩620中，从而提高支承轴510与闸墩620的连接强度和密实性。

轴承520可以为调心滚子轴承520或关节轴承520，采用关节轴承520时，可选用自润滑型式，实现免维护。如此设置，在闸门100安装或运行过程中，在转盘120发生一定角度的偏转变形时，调心滚子轴承520或关节轴承520均可适应转盘120偏转而不影响闸门100运行，以保证闸门100的顺畅运转。

在本实施例中，闸门100位于闸底槛600的上方，闸底槛600上设置有门库，如图10所示，当闸门100处于开启状态时，闸门100位于门库中。如图11所示，当闸门100处于关闭状态时，部分闸门100旋转后伸出到门库外侧。

优选地，在门库的底部设置有沉沙槽610，沉沙槽610可聚集河底淤沙，定期清除。

如图11－图13所示，在一种可行实施方案中，闸门100与闸底槛之间设置有止水装置，止水装置包括柔性止水件和止水埋件420，柔性止水件安装于闸门100，止水埋件420用于与闸底槛连接；在闸门100位于关闭状态时，柔性止水件在闸门100与止水埋件420之间，且柔性止水件处于压缩状态。具体地，在闸门100与止水埋件420之间，柔性止水件的预压缩量在10mm-50mm之间，以满足闸门100的止水需求。

柔性止水件通过止水支架430与闸门100连接，柔性止水件与止水支架430之间通过螺栓连接；止水支架430与闸门100固定连接，具体可为螺栓连接或焊接。

柔性止水件可为P型结构，包括柱状压缩部411和板状连接部412，柱状压缩部411的截面优选为环形，即在柱状压缩部411中间具有空腔，以增大柔性止水件的可压缩范围。板状连接部412和柱状压缩部411为一体结构，均由橡胶材质制成。板状连接部412用于与止水支架430连接，柱状压缩部411用于在闸门100与止水埋件420之间进行止水。

由于闸门100的中部区域的变形量较大，两端的变形量较小，因此对应地，柱状压缩部411的中部区域的厚度(或者说直径)较大，柱状压缩部411的两端区域的厚度(或者说直径)较小，以使得柱状压缩部411的中部区域的预压缩量能够达到50mm，两端的预压缩量能够达到10mm，从而适应闸门100关闭挡水时中间变形大、两端变形小要求。

止水埋件420安装在闸底槛600上，优选通过混凝土预埋的方式与闸底槛600固定。止水埋件420的工作面(即与柔性止水件接触的面)具有坡面，止水埋件420的底端与闸门100之间的距离大于止水埋件420的顶端与闸门100之间的距离。具体地，坡面可以为平面也可以为弧形面。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种齿轮启闭的旋转浮式闸门系统，其特征在于，包括：闸门、齿圈、齿轮和驱动装置，所述齿圈安装于所述闸门，所述齿轮与所述齿圈啮合，所述驱动装置与所述齿轮相连，所述驱动装置通过所述齿轮带动所述齿圈转动，以带动所述闸门旋转。

2.根据权利要求1所述的齿轮启闭的旋转浮式闸门系统，其特征在于，所述齿轮与所述齿圈的上部区域的齿啮合。

3.根据权利要求1所述的齿轮启闭的旋转浮式闸门系统，其特征在于，所述闸门包括门体和转盘，所述门体的两侧端部分别设置有所述转盘，各所述转盘远离所述门体的一侧端面均设置有所述齿圈，各所述齿圈均啮合有所述齿轮。

4.根据权利要求1-3任一项所述的齿轮启闭的旋转浮式闸门系统，其特征在于，所述驱动装置的数量为两个或多个，各所述驱动装置分别连接有所述齿轮，各所述齿轮均与所述齿圈啮合；

所述齿轮启闭的旋转浮式闸门系统还包括控制装置，各所述驱动装置分别与所述控制装置连接，所述控制装置用于控制各所述驱动装置同步运转。

5.根据权利要求4所述的齿轮启闭的旋转浮式闸门系统，其特征在于，还包括制动装置，所述制动装置与所述控制装置连接，所述控制装置用于控制所述制动装置工作以使所述闸门停止转动。

6.根据权利要求5所述的齿轮启闭的旋转浮式闸门系统，其特征在于，所述闸门的外周面设置有制动盘，所述制动装置用于夹持所述制动盘，以起到锁定所述闸门的作用。

7.根据权利要求6所述的齿轮启闭的旋转浮式闸门系统，其特征在于，所述制动盘固定在所述闸门的转盘上，且所述制动盘沿所述转盘的径向向外延伸。

8.根据权利要求1所述的齿轮启闭的旋转浮式闸门系统，其特征在于，所述闸门连接有支承装置，所述支承装置包括支承轴、轴承和密封结构，所述支承轴的一端通过所述轴承与所述闸门转动连接，所述支承轴的另一端用于与闸墩固定连接，所述密封结构安装于所述轴承的两侧。

9.根据权利要求1所述的齿轮启闭的旋转浮式闸门系统，其特征在于，所述闸门与闸底槛之间设置有止水装置，所述止水装置包括柔性止水件和止水埋件，所述柔性止水件安装于所述闸门，所述止水埋件安装于闸底槛；在所述闸门位于关闭状态时，所述柔性止水件在所述闸门与所述止水埋件之间，且所述柔性止水件处于压缩状态。

10.根据权利要求1所述的齿轮启闭的旋转浮式闸门系统，其特征在于，所述闸门的内部设置有密封腔。

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