CN111809576B - 一种复合传动稳定自锁智能测控一体化闸门 - Google Patents

Abstract

一种一体化闸门，包括闸门(1)、闸门外侧的框架(2)、提升系统(3)和驱动系统(4)，所述提升系统(3)包括齿条(32)、第一齿轮(37)、齿条安装板和闸门连接板，所述齿条(32)固定在齿条安装板内，所述齿条安装板下方装配有闸门连接板，所述闸门连接板与闸门(1)连接在一起，在所述齿条安装板上方安装有第一齿轮(37)，所述第一齿轮(37)与齿条(32)啮合，所述驱动系统(4)包括电机(41)，所述电机(41)输出端连接有第一传动部，所述第一传动部与第一传动轴(38)连接，能够驱动提升系统(3)沿闸门(1)布置方向运动。本发明一体化闸门有效实现了闸门稳定上升，并具自锁功能，适用于各类农业灌溉环境。

Description

一种复合传动稳定自锁智能测控一体化闸门

技术领域

本发明涉及一体化闸门技术领域，具体涉及一种复合传动稳定自锁智能测控一体化闸门。

背景技术

21世纪以来,我国的农业灌溉向着自动化、信息化方向发展,灌区灌溉用水效率的要求也进一步提高。在这一指导思想下,灌区闸门设备的建设也在积极的开展中,旨在把人工控制的灌区系统向自动化控制方向发展,实现灌区设施的及时监测、调控,达到水资源优化配置的目的。在智能灌溉建设中，一体化闸门也在不断的改进，但目前使用的水利闸门多采用钢缆拉动的方式，例如专利号为CN201910952787.4，名称为新型一体化闸门中就是采用的这种钢缆拉动闸门的方式，但此种钢缆拉动的方式，闸门稳定性差，像该专利中就增加了额外的稳定锁定装置来锁止闸门。

另外，还有采用螺杆与闸门连接的一体化闸门，例如专利号为CN201811030352.6，名称为一体化螺杆式具有清淤功能插板闸门的专利，该专利中采用螺杆丝杠与闸门连接，然后再阀门主体上方设置与螺杆丝杆连接的减速电机，虽然可利用螺杆丝杠的自锁能力解决了闸门自锁的问题，但螺杆丝杠的运动方向受限较大，对使用环境要求较高，必须笔直的沿竖直方向运动，而在农业灌溉中，水流对闸门的冲击力较大，闸门的轻微晃动都会影响螺杆丝杠的垂直运动，实用性差。

发明内容

为解决上述传统闸门不能稳定提升锁止的问题，本发明提出了一种新型的复合传动稳定自锁智能测控一体化闸门，采用齿轮齿条传动的方式拉动闸门上升，驱动部再配合蜗轮蜗杆传动方式控制齿轮齿条传动，有效实现了闸门稳定上升，并具自锁功能。另外，齿轮齿条传动对闸门的使用环境要求低，适用于各类农业灌溉环境。

本发明的技术方案如下：

一种复合传动稳定自锁智能测控一体化闸门，包括闸门、闸门外侧的框架、提升系统和驱动系统，所述提升系统与闸门连接，所述驱动系统驱动提升系统沿闸门布置方向运动。

所述框架包括左侧边框、右侧边框、底边框和上支撑板，所述底边框连接于左侧边框和右侧边框的底部，所述上支撑板连接于左侧边框和右侧边框的顶部，在所述上支撑板上方还罩有上盖。

所述提升系统包括齿条、第一齿轮、齿条安装板和闸门连接板，所述齿条固定在齿条安装板内，所述齿条安装板下方装配有闸门连接板，所述闸门连接板与闸门连接在一起，所述齿条安装板和齿条贯穿上支撑板后伸入上盖内，所述上盖顶部开孔，便于齿条安装板和齿条穿出上盖后继续向上运动，在所述上支撑板上方的齿条安装板内安装有第一齿轮，所述第一齿轮尺寸与齿条配合，所述第一齿轮上连接有第一传动轴。

所述驱动系统包括电机，所述电机通过电机架固定在上支撑板上，所述电机输出端连接有第一传动部，所述第一传动部与第一传动轴连接，在电机的作用下，带动第一齿轮转动，第一齿轮的转动再带动齿条和齿条安装板拉动闸门动作。

如上所述的一体化闸门，所述第一传动部包括联轴器、蜗杆、蜗轮和第二固定架，所述联轴器一端与电机连接在一起，另一端与蜗杆连接，所述蜗轮套在第一传动轴上，所述蜗杆和蜗轮通过第二固定架装配在一起。所述第二固定架与蜗杆、第一传动轴连接处装配有轴套。通过蜗轮蜗杆传动来驱动与第一传动轴的动作，不仅动力传递稳定，还可利用蜗轮蜗杆的自锁功能实现闸门的稳定开关。

优选的，所述第二固定架包括一U型支架和前封板，所述前封板位于蜗轮正前方，方便安装维护。

如上所述的一体化闸门，所述齿条安装板包括U型支板，所述U型支板开口朝向闸门后方。

进一步的，所述U型支板下方连接有闸门连接板，所述闸门连接板包括铰接环和闸门固定板，所述铰接环位于闸门固定板上方，所述铰接环通过销轴装配在U型支板下方开槽内，所述闸门固定板与闸门固定在一起。通过铰接环与U型支板的铰接，在U型支板向上拉动时，所述U型支板和闸门之间可以产生轻微转动，以适应水流冲击，便于闸门的稳定提升。

优选的，所述上支撑板上方的U型支板一侧和/或两侧还设有限位柱，所述限位柱装配在第一固定架上，所述第一固定架装配在上支撑板上。在U型支板上移过程中，所述限位柱可对U型支板起到限位和导向作用。作为进一步的优选，所述限位柱材料可采用尼龙等弹性材料。

进一步的，所述上支撑板上方的U型支板一侧还安装有限位开关。作为一种保险措施，如果U型支板在提升或下降的过程中倾斜角度过大，则会触发限位开关保护，让电机停止工作，从而保护本一体化闸门。

如上所述的一体化闸门，还包括手动控制系统，所述手动控制系统包括第三固定架、第二传动部、手动管轴和手柄，所述第三固定架固定在上支撑板上，所述第二传动部和手动管轴装配在第三固定架上，所述第二传动部一端与驱动系统的第一传动部连接，另一端与手动管轴连接，所述手动管轴的另一端连接有手柄。驱动系统在驱动第一传动部动作的同时，可一并驱动第二传动部动作。反之，在驱动系统出现故障时，通过操作手柄来驱动第二传动部动作可反向驱动第一传动部动作，进而控制闸门升降动作。

进一步的，所述第二传动部至少包括第二齿轮和第三齿轮，所述第二齿轮直接或通过中间件与第三齿轮连接，所述第二齿轮与第一传动部连接，所述第三齿轮安装在支撑套筒外侧，所述支撑套筒套在手动管轴外部，所述手动管轴能够在支撑套筒内前后移动，所述支撑套筒前后两端装配在第三固定架上，所述手动管轴上设有向外伸出的挡柱，所述第三齿轮朝向挡柱一侧设有卡合部，平时工作时，所述挡柱与第三齿轮的卡和部之间保持一定距离，需要手动控制时，所述挡柱能在手动管轴的拉动下卡进卡合部中。

进一步的，所述手柄包括手柄架和摇把手柄，所述手柄架与手动管轴连接在一起，所述摇把手柄转动连接在手柄架另一端。平时状态下，所述摇把手柄转动至与手柄架贴齐的状态，以减小手柄部分占用空间，需要手动控制时，将摇把手柄转出，即可方便的摇动手柄架了。优选的，所述上盖6在摇把手柄一端设有可拆卸的侧盖7，在需要转出摇把手柄时，将侧盖7拆下即可。

如上所述的一体化闸门，所述左侧边框和右侧边框与闸门接触面设有第一凹槽，所述第一凹槽内设置有闸门夹板，所述闸门两端伸入闸门夹板内部。通过闸门夹板的保护，避免闸门直接与左侧边框和右侧边框接触，有利于延长闸门的使用寿命。

进一步的，所述左侧边框和右侧边框下端设有倾斜面，所述底边框两端设有与左侧边框和右侧边框下端倾斜面相配合的倾斜面，在左侧边框、右侧边框和底边框相互连接处的外端设有L型连接板，用于左侧边框、右侧边框和底边框的连接。

优选的，所述左侧边框、右侧边框和底边框相互连接处设有内凹槽，所述内凹槽尺寸与L型连接板尺寸配合，可使L型连接板安装后完全没入左侧边框、右侧边框和底边框内，便于左侧边框、右侧边框和底边框在现场的安装。

如上所述的一体化闸门，所述底边框上表面还设有一道横向凹槽，所述凹槽尺寸不小于闸门厚度，在凹槽内放置有密封条，所述密封条采用弹性材料制作，放置进底边框的凹槽内后，上表面与底边框的上表面平齐或略高。相比传统闸门与底边框硬性连接方式，密封条可以给与闸门一定的缓冲，减轻闸门对框架的直接冲击，延长闸门的使用寿命。

本发明的有益效果在于：

1、本发明公开的一体化闸门，采用齿轮齿条传动的方式拉动闸门上升，驱动部再配合蜗轮蜗杆传动方式控制齿轮齿条传动这种复合传动方式，有效实现了闸门稳定上升，并具自锁功能。并且，齿轮齿条传动对闸门的使用环境要求低，适用于各类农业灌溉环境。

2、本发明公开的一体化闸门，还配备有手动控制系统，其摇把手柄设置内上盖的侧盖内，需要进行手动控制时，可打开侧盖，将摇把手柄取出人工控制闸门的升降。

3、本发明公开的一体化闸门，所述左侧边框、右侧边框和底边框通过插接方式组装在一起，增大了其相互间的接触面，连接更加牢固。而且，在底边框的上表面内还埋有密封条，可减轻闸门对框架的直接冲击，延长闸门的使用寿命。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，本申请的方案和优点对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

在附图中：

图1为本实施例1复合传动稳定自锁智能测控一体化闸门的立体图；

图2为图1去掉上盖后的结构示意图；

图3为图1的正视图；

图4为图3去掉上盖后的结构示意图；

图5为图4的倾斜视角图；

图6为图4的俯视图；

图7为第三齿轮的结构示意图；

图8为左侧边框的立体图；

图9为左侧边框的结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为俯视图；

图10为左侧边框拆除后，闸门夹板及密封条的结构示意图；

图11为图10的正视图；

图12为底边框的结构示意图，其中(a)为立体视图，(b)为仰视图；

图13为闸门连接铰链的结构示意图；

图中各附图标记所代表的组件为：

1、闸门，2、框架，21、左侧边框，211、第一凹槽，212、第一插接斜面，213、第一连接孔，214、第二连接孔，215、第二凹槽，22、右侧边框，23、底边框，231、第二插接斜面，232、第三凹槽，233、第三连接孔，234、第四凹槽，24、上支撑板，25、L型连接板，3、提升系统，31、U型支板，32、齿条，33、闸门连接铰链，331、铰接环，332、闸门固定板，34、第一固定架，35、尼龙柱，36、限位开关，37、第一齿轮，38、第一传动轴，4、驱动系统，41、电机，42、联轴器，43、蜗杆，44、蜗轮，45、第二固定架，46、前封板，47、电机架，5、手动控制系统，51、第二齿轮，52、第三齿轮，521、十字槽卡合部，53、第三固定架，54、手动转轴，55、支撑套筒，56、手柄架，57、摇把手柄，6、上盖，7、侧盖，8、闸门夹板，9、密封条。

具体实施方式

下面将结合附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。需要说明，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的实施方式所限制。

本发明中提及的方位“前后”、“左右”等，仅用来表达相对的位置关系，而不受实际应用中任何具体方向参照的约束。

实施例1

参见图1-图6，图1-图6为本实施例的一种复合传动稳定自锁智能测控一体化闸门的结构示意图，包括闸门1、闸门1外侧的框架2、提升系统3和驱动系统4，所述提升系统3与闸门1连接，所述驱动系统4驱动提升系统3沿闸门1布置方向运动。

所述框架2包括左侧边框21、右侧边框22、底边框23和上支撑板24，所述底边框23连接于左侧边框21和右侧边框22的底部，所述上支撑板24连接于左侧边框21和右侧边框22的顶部，在所述上支撑板24上方还罩有上盖6。

所述提升系统3包括齿条32、第一齿轮37、U型支板31和闸门连接板，所述U型支板31开口朝向闸门1后方，所述齿条32固定在U型支板31内侧壁上，所述U型支板31下方装配有闸门连接板，所述闸门连接板与闸门1连接在一起，所述U型支板31和齿条32贯穿上支撑板24后伸入上盖6内，所述上盖6顶部开孔，便于U型支板31和齿条32穿出上盖6后继续向上运动，在所述上支撑板24上方的U型支板31内安装有第一齿轮37，所述第一齿轮37尺寸与齿条32配合，所述第一齿轮37上连接有第一传动轴38。

所述驱动系统4包括电机41，所述电机41位于上支撑板24最右侧，并通过电机架47固定在上支撑板24上，所述电机41输出端连接有第一传动部，所述第一传动部与第一传动轴38连接，在电机41的作用下，带动第一传动轴38和第一齿轮37转动，第一齿轮37的转动再带动齿条32和U型支板31拉动闸门1动作。

在本实施例中，所述第一传动部包括联轴器42、蜗杆43、蜗轮44和第二固定架45。所述第二固定架45包括一U型支架和前封板46，所述U型支架开口朝向前方，所述前封板46位于U型支架开口处，方便安装维护。所述联轴器42一端与电机41连接在一起，另一端与蜗杆43头部连接，所述蜗杆43穿过第二固定架45的U型支架两侧边，所述蜗轮44位于第二固定架45内的蜗杆43部分上方，其轴心穿有第一传动轴38，所述第二固定架45与蜗杆43、第一传动轴38连接处装配有轴套，方便蜗杆43和第一传动轴38的自由转动。通过蜗轮蜗杆传动来驱动与第一传动轴38的动作，不仅动力传递稳定，还可利用蜗轮蜗杆的自锁功能实现闸门1的稳定开关。

进一步的，所述U型支板31下方连接有闸门连接铰链33，所述闸门连接铰链33包括铰接环331和闸门固定板332，参见图13。所述铰接环331位于闸门固定板332上方，所述铰接环331通过销轴装配在U型支板31下方开槽内，所述闸门固定板332上设有安装孔，用于与闸门1固定在一起。通过铰接环331与U型支板31的铰接，在U型支板31向上拉动时，所述U型支板31和闸门1之间可以产生轻微转动，以适应水流冲击，便于闸门1的稳定提升。

优选的，所述上支撑板24上方的U型支板31右侧设有尼龙柱35，左侧设有限位开关36，参见图6。所述尼龙柱35包括两个以上，装配在第一固定架34的同一竖直面内，所述第一固定架34装配在上支撑板24上。并使U型支板31右端与尼龙柱35靠在一起。在U型支板31上移过程中，所述尼龙柱35可对U型支板31起到限位和导向作用。所述限位开关36装配在第一固定架34的左侧，其头部靠近U型支架31。作为一种保险措施，如果U型支板31在提升或下降的过程中因闸门连接铰链33断裂或出现其他意外状态，导致U型支架31倾斜角度过大时，就会触发限位开关36保护，让电机41停止工作，从而保护本一体化闸门。

在本实施例中，还包括手动控制系统5，所述手动控制系统5位于上支撑板24左侧，包括第三固定架53、第二传动部、手动管轴54和手柄，所述第三固定架53固定在上支撑板24上，所述第二传动部和手动管轴54装配在第三固定架53上，所述第二传动部一端与驱动系统4的蜗杆43连接，另一端与手动管轴54连接，所述手动管轴54的另一端连接有手柄。电机41在驱动蜗杆43动作的同时，可一并驱动第二传动部动作。反之，在驱动系统4出现故障时，通过操作手柄来驱动第二传动部动作可反向驱动蜗杆43动作，进而控制闸门1升降动作。

进一步的，所述第二传动部包括第二齿轮51和第三齿轮52，所述第二齿轮51与第三齿轮52啮合在一起，所述第二齿轮51与蜗杆43连接，所述第三齿轮52安装在第二齿轮51上方，其内部穿有支撑套筒55，所述支撑套筒55前后两端通过轴套装配在第三固定架53上，所述支撑套筒55内穿有手动管轴54，所述手动管轴54长度大于支撑套筒55，所述手动管轴54能够在支撑套筒55内前后移动。

进一步的，所述支撑套筒55中间位置设有两道长孔，所述手动管轴54上设有两个向外伸出的挡柱，所述挡柱能够自支撑套筒55的两道长孔中伸出。

进一步的，所述第三齿轮52朝向挡柱一侧设有十字槽卡合部521，参见图7。平时工作时，所述挡柱与第三齿轮52的十字槽卡合部521之间保持一定距离，需要手动控制时，所述挡柱能在手动管轴54的拉动下卡进十字槽卡合部521中。此时，再通过手柄转动手动管轴54，手动管轴54就能带动第三齿轮52转动，继而带动第二齿轮51和蜗杆43转动。

在本实施例中，所述手柄包括手柄架56和摇把手柄57，所述手柄架56与手动管轴54连接在一起，所述摇把手柄57转动连接在手柄架56另一端。平时状态下，所述摇把手柄57转动至与手柄架56贴齐的状态，以减小手柄部分占用空间，需要手动控制时，将摇把手柄57向外转出，即可方便的摇动手柄架56了。优选的，所述上盖6在摇把手柄57一端设有可拆卸的侧盖7，在需要转出摇把手柄57时，将侧盖7拆下即可。

下面结合图8和图9，所述左侧边框21和右侧边框22与闸门1接触面设有第一凹槽211，所述第一凹槽211内设置有闸门夹板8，所述闸门1两端伸入闸门夹板8内部。通过闸门夹板8的保护，避免闸门1直接与左侧边框21和右侧边框22接触，有利于延长闸门1的使用寿命。

进一步的，所述左侧边框21和右侧边框22上端设有第一连接孔213，用于与上支撑板24的连接。下端设有第一插接斜面212和第二连接孔214，所述底边框23两端设有与左侧边框21和右侧边框22下端倾斜面相配合的第二插接斜面231，参见图10和图11。在左侧边框21、右侧边框22和底边框23相互连接处的外端设有L型连接板25，用于左侧边框21、右侧边框22和底边框23的连接。相比传统闸门两侧和底部均采用矩形框架连接的方式，增大了其相互间的接触面，连接更加牢固。

优选的，所述左侧边框21、右侧边框22和底边框23相互连接处设有第二凹槽215和第四凹槽234，所述第二凹槽215和第四凹槽234尺寸与L型连接板25尺寸配合，可使L型连接板25安装后完全没入左侧边框21、右侧边框22和底边框23内，便于左侧边框21、右侧边框22和底边框23在现场的安装。

参见图12，所述底边框23上表面还设有第三凹槽232，所述第三凹槽232尺寸不小于闸门1厚度，在第三凹槽232内放置有密封条9，所述密封条9采用弹性材料制作，放置进底边框23的第三凹槽232内后，上表面与底边框23的上表面平齐或略高。相比传统闸门1与底边框23硬性连接方式，密封条9可以给与闸门1一定的缓冲，减轻闸门1对框架2的直接冲击，延长闸门的使用寿命。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或增减替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种复合传动稳定自锁智能测控一体化闸门，其特征在于，包括闸门(1)、闸门外侧的框架(2)、提升系统(3)和驱动系统(4)，所述提升系统(3)与闸门(1)连接，所述驱动系统(4)驱动提升系统(3)沿闸门(1)布置方向运动；

所述框架(2)包括左侧边框(21)、右侧边框(22)、底边框(23)和上支撑板(24)，所述底边框(23)连接于左侧边框(21)和右侧边框(22)的底部，所述上支撑板(24)连接于左侧边框(21)和右侧边框(22)的顶部，在所述上支撑板(24)上方还罩有上盖(6)；

所述提升系统(3)包括齿条(32)、第一齿轮(37)、齿条安装板和闸门连接板，所述齿条(32)固定在齿条安装板内，所述齿条安装板下方装配有闸门连接板，所述闸门连接板与闸门(1)连接在一起，所述齿条安装板和齿条(32)贯穿上支撑板(24)后伸入上盖(6)内，在所述上支撑板(24)上方的齿条安装板内安装有第一齿轮(37)，所述第一齿轮(37)尺寸与齿条(32)配合，所述第一齿轮(37)上连接有第一传动轴(38)；

所述驱动系统(4)包括电机(41)，所述电机(41)通过电机架(47)固定在上支撑板(24)上，所述电机(41)输出端连接有第一传动部，所述第一传动部与第一传动轴(38)连接，在电机(41)的作用下，带动第一齿轮(37)动作；

所述第一传动部包括联轴器(42)、蜗杆(43)、蜗轮(44)和第二固定架(45)，所述联轴器(42)一端与电机(41)连接在一起，另一端与蜗杆(43)连接，所述蜗轮(44)套在第一传动轴(38)上，所述蜗杆(43)和蜗轮(44)通过第二固定架(45)装配在一起，通过蜗轮蜗杆传动来驱动第一传动轴(38)的动作，不仅动力传递稳定，还可利用蜗轮蜗杆的自锁功能实现闸门(1)的稳定开关；

还包括手动控制系统(5)，所述手动控制系统(5)包括第三固定架(53)、第二传动部、手动管轴(54)和手柄，所述第三固定架(53)固定在上支撑板(24)上，所述第二传动部和手动管轴(54)装配在第三固定架(53)上，所述第二传动部一端与驱动系统(4)的第一传动部连接，另一端与手动管轴(54)连接，所述手动管轴(54)的另一端连接有手柄；

所述第二传动部至少包括第二齿轮(51)和第三齿轮(52)，所述第二齿轮(51)直接或通过中间件与第三齿轮(52)连接，所述第二齿轮(51)与第一传动部连接，所述第三齿轮(52)安装在支撑套筒(55)外侧，所述支撑套筒(55)套在手动管轴(54)外部，所述手动管轴(54)能够在支撑套筒(55)内前后移动，所述支撑套筒(55)前后两端装配在第三固定架(53)上，所述手动管轴(54)上设有向外伸出的挡柱(541)，所述第三齿轮(52)朝向挡柱(541)一侧设有卡合部，所述挡柱(541)能在手动管轴(54)的拉动下卡进卡合部中。

2.根据权利要求1所述的一种复合传动稳定自锁智能测控一体化闸门，其特征在于，所述齿条安装板包括U型支板(31)，所述U型支板(31)开口朝向闸门(1)后方。

3.根据权利要求2所述的一种复合传动稳定自锁智能测控一体化闸门，其特征在于，所述U型支板(31)下方连接有闸门连接板，所述闸门连接板上方设有铰接环(331)，所述铰接环(331)通过销轴装配在U型支板(31)下方开槽内。

4.根据权利要求2或3所述的一种复合传动稳定自锁智能测控一体化闸门，其特征在于，所述上支撑板(24)上方的U型支板(31)一侧和/或两侧设有限位柱，所述限位柱装配在第一固定架(34)上。

5.根据权利要求4所述的一种复合传动稳定自锁智能测控一体化闸门，其特征在于，所述上支撑板(24)上方的U型支板(31)一侧安装有限位开关(36)。

6.根据权利要求1所述的一种复合传动稳定自锁智能测控一体化闸门，其特征在于，所述手柄包括手柄架(56)和摇把手柄(57)，所述手柄架(56)与手动管轴(54)连接在一起，所述摇把手柄(57)转动连接在手柄架(56)另一端。

7.根据权利要求1所述的一种复合传动稳定自锁智能测控一体化闸门，其特征在于，所述左侧边框(21)和右侧边框(22)与闸门(1)接触面设有第一凹槽(211)，所述第一凹槽(211)内设置有闸门夹板(8)，所述闸门(1)两端伸入闸门夹板(8)内部。

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