CN112878280A - 分层取水叠梁门系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分层取水叠梁门系统，属于水利水电技术领域，提供一种能够实现简单、快速的分层取水操作的分层取水叠梁门系统，包括进水塔，在进水塔内设置有门槽，在进水塔上位于门槽上方设置有操作门机，在门槽内设置有若干节依次层叠的门节，相邻门节之间设置有能够自动抓取和自动脱钩的抓脱装置进行连接；操作门机通过吊绳与最上层的门节连接。本发明通过设置抓脱装置，可通过操作门机的往复起吊和下落上门节即实现上门节与下门节之间的被动式自动抓取和脱钩；本发明无需将门节吊离门槽，也无需将门节临时存放到储门槽内，即可实现对叠梁门的分层取水控制。因此，本发明可实现简单、快速的分层取水操作。

Description

分层取水叠梁门系统

技术领域

本发明涉及水利水电技术领域，尤其涉及一种分层取水叠梁门系统。

背景技术

大型水利水电工程的水库蓄水后，由于水深较深，往往出现较明显的水温分层现象。大型水库消落深度也非常大，其进水口位置非常低，在高库水位时，取水温度低于天然河床水温，对下游河床水生物、农业灌溉、鱼类繁殖等造成较大影响。因此，大型水库多采用叠梁闸门进行分层取水，即利用拦污栅后的备用栅槽设置叠梁闸门，根据不同水位高度，运用坝顶门机增减叠梁闸门高度，实现分层取水。

但是，目前叠梁闸门操作流程为：蓄水水位降低至某高程后，运用坝顶门机配合抓梁将顶层叠梁闸门抓取出坝面，再运用坝顶门机横移小车将叠梁闸门存放在下游储门槽内；蓄水水位继续降低至某高程后，重复上述动作逐段将下一层叠梁闸门存放在下游储门槽内。当蓄水水位从最低水位往上升时，采用上述流程的逆向操作，即利用坝顶门机配合抓梁先将底层叠梁闸门从储门槽内提升至坝面，然后横移至备用栅槽，之后将其下放至底层，抓梁拖钩完成操作。一般情况为了减少抓梁抓取操作次数，其叠梁闸门分段均较大，上述操作流程中，大分段闸门出槽及入槽均是重大构件吊装、人员临边等危险度较高的操作，其时间流程也相对较长。

因此，传统的叠梁门系统中，存在如下主要的缺陷：

A、下游需要较多储门槽，造成进水口坝面顺水流方向长度增加。

B、由于叠梁闸门大分段需要出坝顶并横移至下游储门槽，坝顶门机轨上扬程高，并需要为双向门机，相应配置横移小车，引起坝顶门机投资增加。

C、每一节叠梁门的门节都需要进行起吊、转移后再存放到储门槽内，因此操作时间长、效率低，且临边等危险因素较多。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种能够实现简单、快速的分层取水操作的分层取水叠梁门系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：分层取水叠梁门系统，包括进水塔，在进水塔内设置有门槽，在进水塔上位于门槽上方设置有操作门机，在门槽内设置有若干节依次层叠的门节，相邻门节之间设置有能够自动抓取和自动脱钩的抓脱装置进行连接；操作门机通过吊绳与最上层的门节连接。

进一步的是：所述抓脱装置包括旋转吊轴、旋转吊耳、驱动定位销、上承载吊耳、下承载吊耳和下定位板；上承载吊耳固定设置于相邻的两个门节中位于上部的上门节上，下承载吊耳固定设置于相邻的两个门节中位于下部的下门节上；在上承载吊耳上设置有一个导向孔，在下承载吊耳上设置有穿脱槽；所述旋转吊轴包括上部的导向段和下部到抓取段，在旋转吊轴的上端设置有限位端帽，在旋转吊轴的下端设置有旋转吊耳，并且所述旋转吊耳为从旋转吊轴的外壁向外突出的档板结构，并且旋转吊耳呈镜像对称的设置有两个；旋转吊轴的导向段能够自由轴向移动和转动地设置于上承载吊耳的导向孔内，并且在导向段的外周壁上设置有旋转导向槽，所述驱动定位销固定安装于上承载吊耳内，并且驱动定位销的一端伸入至导向孔内与旋转导向槽配合以实现如下功能：当旋转吊轴相对于上承载吊耳沿轴向往复移动一个循环时，驱动定位销驱动旋转吊轴旋转90°；所述穿脱槽包括允许旋转吊轴下端穿过的中心槽和仅允许特定角度下的旋转吊耳穿过的边槽；所述下定位板设置于穿脱槽正下方。

进一步的是：所述旋转导向槽由上部导向槽和下部导向槽所组成，上部导向槽和下部导向槽呈沿周向错位45°的镜像设置，上部导向槽和下部导向槽分别包括四个沿周向间隔均匀设置的V形槽，每个V形槽包括沿轴向的竖向侧壁和相对于轴向倾斜的斜向侧壁。

进一步的是：还包括抓梁，操作门机通过吊绳与抓梁连接，抓梁与门节之间通过抓脱装置进行连接。

本发明的有益效果是：本发明通过在相邻两个门节之间设置能够自动抓取和自动脱钩的抓脱装置，具体通过采用由旋转吊轴、旋转吊耳、驱动定位销、上承载吊耳、下承载吊耳和下定位板等结构组成的一种具体的机械式抓脱装置，可通过操作门机的往复起吊和下落上门节即实现上门节与下门节之间的被动式自动抓取和脱钩，进而实现了门节与门节之间的自动抓脱控制；这样一来，可通过连续的抓脱控制，即可实现同时对多层门节的一次性起吊，无需将门节吊离门槽，也无需将门节临时存放到储门槽内，即可实现对叠梁门的分层取水控制。因此，本发明可实现简单、快速的分层取水操作。

附图说明

图1为本发明所述的分层取水叠梁门系统整体的示意图；

图2为叠梁门中各门节层叠设置时的示意图；

图3为图2中部分门节被吊起至锁定在门槽顶部时的示意图；

图4和图5分别为本发明中的分层取水叠梁门系统在不同高程位置取水时的示意图；

图6为相邻两门节之间通过本发明所述的抓脱装置连接时的示意图；

图7为图6的俯视图；

图8为抓脱装置的具体连接示意图；

图9为旋转导向槽沿周向展开后的平面示意图；

图10至图14为旋转吊轴连同旋转吊耳转动至不同角度位置时与穿脱槽的位置对应关系的示意图；

图中标记为：进水塔1、门槽2、操作门机3、抓梁4、门节5、上门节5-1、下门节5-2、抓脱装置6、吊绳7、旋转吊轴11、旋转吊耳12、驱动定位销13、上承载吊耳14、下承载吊耳15、下定位板16、穿脱槽17、限位端帽18、旋转导向槽19、中心槽20、边槽21、上部导向槽22、下部导向槽23、竖向侧壁24、斜向侧壁25、导向孔26。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

需要说明，若本发明中有涉及方向性指示用语，如上、下、左、右、前、后的方向、方位用语，是为了利于构件间相对位置联系的描述，非为相关构件、构件间位置关系的绝对位置特指，仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。若本发明中有涉及数量的用语，如“多”、“多个”、“若干”等，具体指的是两个及两个以上。

如图1至图14中所示，本发明所述的分层取水叠梁门系统，包括进水塔1，在进水塔1内设置有门槽2，在进水塔1上位于门槽2上方设置有操作门机3，在门槽2内设置有若干节依次层叠的门节5，相邻门节5之间设置有能够自动抓取和自动脱钩的抓脱装置6进行连接；操作门机3通过吊绳7与最上层的门节5连接。

其中，操作门机3为起吊装置，如可设置为卷扬机，以用于起吊叠梁门中的门节5。理论上，本发明中的操作门机3可直接通过吊绳7与门槽2内最顶部的门节5相连；另外，也可设置有一个抓梁4，操作门机3通过吊绳7与抓梁4连接，然后抓梁4再与相应的门节5进行配合连接；并且，抓梁4与门节5之间的连接结构也可采用抓脱装置6进行连接，这样也可实现抓梁4与门节5之间的自动抓脱。

更为具体的，参照附图所示的具体结构，本发明中的抓脱装置6可具体采用如下结构设置：其包括旋转吊轴11、旋转吊耳12、驱动定位销13、上承载吊耳14、下承载吊耳15和下定位板16；上承载吊耳14固定设置于相邻的两个门节5中位于上部的上门节5-1上，下承载吊耳15固定设置于相邻的两个门节5中位于下部的下门节5-2上；在上承载吊耳14上设置有一个导向孔26，在下承载吊耳15上设置有穿脱槽17；所述旋转吊轴11包括上部的导向段和下部到抓取段，在旋转吊轴11的上端设置有限位端帽18，在旋转吊轴11的下端设置有旋转吊耳12，并且所述旋转吊耳12为从旋转吊轴11的外壁向外突出的档板结构，并且旋转吊耳12呈镜像对称的设置有两个；旋转吊轴11的导向段能够自由轴向移动和转动地设置于上承载吊耳14的导向孔26内，并且在导向段的外周壁上设置有旋转导向槽19，所述驱动定位销13固定安装于上承载吊耳14内，并且驱动定位销13的一端伸入至导向孔26内与旋转导向槽19配合以实现如下功能：当旋转吊轴11相对于上承载吊耳14沿轴向往复移动一个循环时，驱动定位销13驱动旋转吊轴11旋转90°；所述穿脱槽17包括允许旋转吊轴11下端穿过的中心槽20和仅允许特定角度下的旋转吊耳12穿过的边槽21；所述下定位板16设置于穿脱槽17正下方。

更为具体的，一种具体实现上述功能：“当旋转吊轴11相对于上承载吊耳14沿轴向往复移动一个循环时，驱动定位销13驱动旋转吊轴11旋转90°”的结构参照附图8和9中所示：所述旋转导向槽19由上部导向槽22和下部导向槽23所组成，上部导向槽22和下部导向槽23呈沿周向错位45°的镜像设置，上部导向槽22和下部导向槽23分别包括四个沿周向间隔均匀设置的V形槽，每个V形槽包括沿轴向的竖向侧壁24和相对于轴向倾斜的斜向侧壁25。其中，“上部导向槽22和下部导向槽23呈沿周向错位45°的镜像设置”具体指的是上部导向槽22和下部导向槽23在上下的镜像对称的位置关系的基础上，再沿旋转吊轴11的周向相对转动错位45°后得到的相对位置关系，具体也可参照附图9中所示的位置关系。

在上述本发明所述的具体的抓脱装置6结构中，本发明中实现对门节5抓脱操作步骤如下：

第一步、参照附图10中所示的初始状态，由操作门机3吊起的包含上门节5-1或抓梁4连同旋转吊轴11一起下放，此时旋转吊轴11应当被预先定位至使得旋转吊耳12与下门节5-2上对应的穿脱槽17的边槽21对齐，即处于附图10所示的角度位置状态；然后在下放上门节5-1的过程中，旋转吊轴11的下端和旋转吊耳12可插入并穿过穿脱槽17，直到旋转吊轴11的下端接触到下定位板16后旋转吊轴11停止下移，之后随着上门节5-1继续下放的过程中，驱动定位销13相对于旋转吊轴11继续向下移动，进而通过驱动定位销13与旋转导向槽19的配合驱动旋转吊轴11逆时针转动45°后停止，此时上门节5-1与下门节5-2相互接触配合；

第二步、参照附图11中所示的状态为上述第一步结束时的状态，此时旋转吊耳12由于已经相对于穿脱槽17的边槽21转动了一定角度(逆时针转动了45°)，因此旋转吊耳12无法向上直接从边槽21脱出；此时若需要抓取下门节5-2的操作，则可直接控制操作门机3起吊，上门节5-1首先被向上吊起一定距离，带动驱动定位销13相对于旋转吊轴11向上移动一定距离，进而通过驱动定位销13与旋转导向槽19的配合使得旋转吊轴11逆时针转动45°；然后随着操作门机3的继续起吊，此时的旋转吊耳12与穿脱槽17的边槽21呈90°的关系，因此旋转吊轴11将通过旋转吊耳12直接将下门节5-2一并吊起，因此可实现对下门节5-2的抓取目的；

第三步、参照附图12中所示的状态为上述第二步结束时的状态，此时下门节5-2处于被抓取的状态；此时若需要实现下放下门节5-2的操作，则可控制操作门机3将下门节5-2下放直到下门节5-2下放至能被支撑的位置，如下放至下门节5-2完全层叠的放置到更下方的门节5上；然后控制操作门机3继续下放一定距离，以使得连接下门节5-2和上门节5-1的旋转吊轴11继续向下移动，直到该旋转吊轴11的下端接触到下定位板16后旋转吊轴11停止下移，然后再控制上门节5-1继续下放一定距离，使该上门节5-1内对应的驱动定位销13相对于旋转吊轴11继续向下移动，进而通过该驱动定位销13与旋转导向槽19的配合使得旋转吊轴11逆时针转动45°后停止。另外，该步骤中需要注意的是，若在上门节5-1上方还有更多的门节5或者有抓梁4的情况时，只需要控制操作门机3下放使得上门节5-1与下门节5-2之间的旋转吊轴11逆时针转动45°即可；不宜一直下放，否则可能导致上门节5-1与上方的其它门节5或抓梁4之间抓脱装置6内的旋转吊轴11也发生逆时针转动45°的情况，该情况在只需要下放下门节5-2的操作过程中是不希望发生的。

第四步、参照附图13中所示的状态为上述第三步结束时的状态，此时下门节5-2已经被下放至能被支撑的位置，并且此时的旋转吊耳12与穿脱槽17的边槽21相对于附图10所示的初始状态时已经逆时针转动了135°；在附图13所示的状态下，控制操作门机3起吊，上门节5-1首先被向上吊起一定距离，带动驱动定位销13相对于旋转吊轴11向上移动一定距离，进而通过驱动定位销13与旋转导向槽19的配合使得旋转吊轴11逆时针转动45°，此时旋转吊耳12与穿脱槽17的边槽21相对于附图10所示的初始状态时已经逆时针转动了180°，转动后的位置状态如附图14中所示；由于本发明中的旋转吊轴11上的旋转吊耳12有两个呈镜像对称分布设置的情况，相应的穿脱槽17的边槽21也是有两个呈镜像对称分布设置；因此旋转吊轴11每旋转180°，实际即使得两个旋转吊耳12转动至与穿脱槽17的边槽21对齐的位置，因此旋转吊耳12和旋转吊轴11可从穿脱槽17以及边槽21内脱出。因此，当转动至附图14所示的位置状态时，继续起吊上门节5-1后，即可实现上门节5-1与下门节5-2之间的分离。

结合上述步骤一至步骤四的操作，即可实现对相应门节5的下放安装或者抓取上吊操作。进而根据需要合理采取上述步骤一至步骤四的相应操作，即可对相应的门节5实现下放安装或者抓取上吊操作，进而可根据需要实现叠梁门中不同位置的分层开启，如可实现如附图4和附图5中的不同高程位置的取水控制。

另外，本发明中对各节门节5的抓取控制过程中，由于上方的门节5自身即可作为抓取下方的门节5，因此无需将门节5调离门槽即可实现对多节门节5的抓取，因此在分层取水的过程中，无需平移操作门机3以将门节5调离门槽，也无需将抓取的门节5临时放置到储门槽内，因此可使得操作非常的简单、方便，可有效的减少分层取水对叠梁门的操作步骤，提高操作效率。

Claims (4)

1.分层取水叠梁门系统，其特征在于：包括进水塔(1)，在进水塔(1)内设置有门槽(2)，在进水塔(1)上位于门槽(2)上方设置有操作门机(3)，在门槽(2)内设置有若干节依次层叠的门节(5)，相邻门节(5)之间设置有能够自动抓取和自动脱钩的抓脱装置(6)进行连接；操作门机(3)通过吊绳(7)与最上层的门节(5)连接。

2.如权利要求1所述的分层取水叠梁门系统，其特征在于：所述抓脱装置(6)包括旋转吊轴(11)、旋转吊耳(12)、驱动定位销(13)、上承载吊耳(14)、下承载吊耳(15)和下定位板(16)；上承载吊耳(14)固定设置于相邻的两个门节(5)中位于上部的上门节(5-1)上，下承载吊耳(15)固定设置于相邻的两个门节(5)中位于下部的下门节(5-2)上；在上承载吊耳(14)上设置有一个导向孔(26)，在下承载吊耳(15)上设置有穿脱槽(17)；所述旋转吊轴(11)包括上部的导向段和下部到抓取段，在旋转吊轴(11)的上端设置有限位端帽(18)，在旋转吊轴(11)的下端设置有旋转吊耳(12)，并且所述旋转吊耳(12)为从旋转吊轴(11)的外壁向外突出的档板结构，并且旋转吊耳(12)呈镜像对称的设置有两个；旋转吊轴(11)的导向段能够自由轴向移动和转动地设置于上承载吊耳(14)的导向孔(26)内，并且在导向段的外周壁上设置有旋转导向槽(19)，所述驱动定位销(13)固定安装于上承载吊耳(14)内，并且驱动定位销(13)的一端伸入至导向孔(26)内与旋转导向槽(19)配合以实现如下功能：当旋转吊轴(11)相对于上承载吊耳(14)沿轴向往复移动一个循环时，驱动定位销(13)驱动旋转吊轴(11)旋转90°；所述穿脱槽(17)包括允许旋转吊轴(11)下端穿过的中心槽(20)和仅允许特定角度下的旋转吊耳(12)穿过的边槽(21)；所述下定位板(16)设置于穿脱槽(17)正下方。

3.如权利要求1所述的分层取水叠梁门系统，其特征在于：所述旋转导向槽(19)由上部导向槽(22)和下部导向槽(23)所组成，上部导向槽(22)和下部导向槽(23)呈沿周向错位45°的镜像设置，上部导向槽(22)和下部导向槽(23)分别包括四个沿周向间隔均匀设置的V形槽，每个V形槽包括沿轴向的竖向侧壁(24)和相对于轴向倾斜的斜向侧壁(25)。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的分层取水叠梁门系统，其特征在于：还包括抓梁(4)，操作门机(3)通过吊绳与抓梁(4)连接，抓梁(4)与门节(5)之间通过抓脱装置(6)进行连接。

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