CN112900378B - 分体式节能型水闸系统 - Google Patents

Abstract

本说明书一个或多个实施例公开了一种分体式节能型水闸系统。该分体式节能型水闸系统，包括：闸门，包括分体设置的门体；门体切换装置，包括切换控制机、切换机构和连接体，所述连接体分别设置在所述门体上，在所述门体处于分离状态时，所述切换控制机控制所述切换机构驱动所述连接体结合，实现所述门体合并为一体，并且在所述门体处于合并为一体的状态时，所述切换控制机控制所述切换机构驱动所述连接体分开，实现所述门体分离，可以实现闸门根据实际情况对不同排放流量进行调节，降低能源消耗。

Description

分体式节能型水闸系统

技术领域

本申请涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种分体式节能型水闸系统。

背景技术

水闸是修建在河道和渠道上利用闸门控制流量和调节水位的水工建筑物。关闭闸门可以拦洪、挡潮或者抬高上游水位，从而满足灌溉、发电、航运、水产、环保、工业和生活用水的需求。开启闸门可以泄出洪水、弃水或废水，也可以对下游河道或渠道供水，应用广泛。水闸主要由闸室以及与闸室相连接的上游连接段和下游连接段组成。闸室是水闸的主体，闸室中主要安装有底板、闸门、启闭机、闸墩、胸墙、工作桥和交通桥等闸门是用来挡水和控制过闸流量，闸墩用以分割闸孔以及支承闸门、胸墙、工作桥和交通桥等。底板是闸室的基础，将闸室上部结构的重量及载荷向地基传递，同时兼有防渗和放冲的作用。

存在的问题是，目前闸门的重量较大，有的甚至有数吨重，如果采用电机驱动升降机构实现闸门的升降则需要电机具有较大的功率，对于水闸比如灌溉水渠在某些情况下需要闸门控制的排放流量不大，确实存在能源消耗较大的问题。因此如何实现闸门根据实际情况对不同排放流量进行调节，降低能源消耗成为亟需解决的技术问题。

发明内容

本说明书一个或多个实施例的目的是提供一种分体式节能型水闸系统及水闸，可以实现闸门根据实际情况对不同排放流量进行调节，降低能源消耗。

为解决上述技术问题，本说明书一个或多个实施例是这样实现的：

第一方面，提出了一种分体式节能型水闸系统，包括：闸门，包括分体设置的门体；门体切换装置，包括切换控制机、切换机构和连接体，所述连接体分别设置在所述门体上，在所述门体处于分离状态时，所述切换控制机控制所述切换机构驱动所述连接体结合，实现所述门体合并为一体，并且在所述门体处于合并为一体的状态时，所述切换控制机控制所述切换机构驱动所述连接体分开，实现所述门体分离；其中，所述切换机构包括切换杆、连杆机构和设置在所述第一门体两侧的连接体，所述第一门体的内部设置有用于容纳所述连杆机构的连杆机构容纳空间，所述连杆机构包括凸轮轴和从动杆，所述连接体包括连接杆、自所述连杆机构容纳空间向所述第一门体的侧边延伸的贯穿孔，所述延伸部设置有与所述贯穿孔对应的结合槽，所述从动杆连接至所述连接杆并且带动所述连接杆在所述第一门体上的贯穿孔移动，当所述结合槽与所述贯穿孔对准时，所述切换杆沿一个方向转动所述凸轮轴为第一角度的情况下，实现所述从动杆带动所述连接杆从所述贯穿孔伸入至所述结合槽，并且在所述切换杆沿另一个方向转动所述凸轮轴为第二角度的情况下，实现所述从动杆带动所述连接杆从所述结合槽退回至所述贯穿孔。

由以上本说明书一个或多个实施例提供的技术方案可见，本申请提供的分体式节能型水闸系统中的闸门，包括分体设置的门体，也就是多个分体设置的门体拼接后得到一个整体的闸门，对应分体设置的门体做出的改进，还包括门体切换装置，该门体切换装置可以使得多个门体的上的连接体结合，或者多个门体上的连接体分开，实现多个门体合并为一体或者多个门体分离。具体地，切换控制机通过切换机构来驱动连接体结合或者分开。在当多个门体合并为一体时，闸门起到阻止水流的作用，还可以将闸门整体拉起，从而对水流进行较大流量的调整。当多个门体分离时，可以对其中一个门体拉起，从而对水流进行较小流量的调整。因此可以根据实际生产情况确定是否是将闸门整体拉起还是拉起其中一个门体来控制不同的排放流量，降低能源消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对一个或多个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说明书中记载的一些实施例，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是本发明实施例提供的一种分体式节能型水闸系统处于未开闸状态的结构示意图。

图2是图1所示分体式节能型水闸系统纵向剖面示意图。

图3是图1所示分体式节能型水闸系统沿着A方向的一种结构示意图。

图4是图1所示分体式节能型水闸系统沿着A方向的另一种结构示意图。

图5是图1所示分体式节能型水闸系统处于第一门体开闸状态的结构示意图。

图6是图1所示分体式节能型水闸系统处于闸门整体开闸状态的结构示意图。

图7是本发明实施例提供的另一种分体式节能型水闸系统的启闭机内部的结构示意图。

1-分体式节能型水闸系统；10-闸门；100-第一门体；110-第二门体；101-第一门体的下端部；102-连杆机构容纳空间；103-贯穿孔；104-第一门体的上端部；113-结合槽；106-传感器容纳腔；105-管路；111-主体部；112-延伸部；120-门框；121-导向槽；122-门框的顶部；130-升降杆；200-切换控制机；210-切换机构；211-连杆机构；2110-凸轮轴；2111-从动杆；212-切换杆；140-升降驱动装置；1400-涡轮；1401-蜗杆；1402-基座；220-连接体；300-太阳能电池单元；301-太阳能电池板；400-控制箱；50-储水容器；600-第一电机；610-启闭机；611-内螺纹管；630-离合器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的一个或多个实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的一个或多个实施例，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，都应当属于本文件的保护范围。

图1所示为本申请所涉及的分体式节能型水闸系统1的示意图。本申请提供的分体式节能型水闸系统的改进点与闸门相关，改进点在尽可能减少能耗的前提下可以根据实际情况实现闸门对排放流量的调节，小排放量流量可以开启其中一个门体，而不需要消耗较大的能量抬起整个闸门，利于节能减排。

需要说明的是，本申请提到的方位“上”是闸门安装在分体式节能型水闸系统后正常工作时，在垂直于地面的竖直方向上远离河道或者水渠的底部的运动，反之为本申请提到的“下”的方位。

参照图1所示，为本发明实施例提供的分体式节能型水闸系统的结构示意图。该分体式节能型水闸系统1，包括闸门10和门体切换装置，这里的闸门包括分体设置的门体，可以包括多个门体，也可以如图1所示的闸门包括2个门体，这里的两个门体可以是上下设置，左右设置，在此不做限定，只要分体设置的门体结合后可以合并为整体的闸门。门体切换装置包括的部件比较多也比较零散，门体切换装置在图1中仅展示切换控制机200，门体切换装置详细的结构可以参照图2、图3和图4所示。

参照图2、图3和图4所示的门体切换装置包括切换控制机200、切换机构210和连接体220，连接体220分别设置在门体上，在门体处于分离状态时，切换控制机控制切换机构驱动连接体220结合，实现门体合并为一体，并且在门体处于合并为一体的状态时，切换控制机控制切换机构驱动连接体分开，实现门体分离。图2、图3和图4给出的是门体的数量是两个的情况，对于门体的数量是三个以上的情况也是适用的，需要做到的是连接体220设置在每相邻的两个门体上，并且至少在每相邻的两个门体中的一个上设置一个切换机构。另外图2、图3和图4所示的连接体是在门体的上端部，连接体的位置也可以是在门体的其它位置，并且连接体的结构可以是卡扣等，在此不做限定。

参照图1和图2所示，在一些实施例中，本发明实施例提供的分体式节能型水闸系统中，门体包括第一门体100和第二门体110，第二门体包括主体部111和延伸部112，切换机构210设置于第一门体上，第二门体110的主体部111设置在第一门体100的下方，延伸部112自主体部111至少延伸至第一门100体的一侧。

可以看出第二门体的形状做了进一步设计，使得第二门体即在第一门体的下方，还要第二门体在第一门体的旁边，从而可以尽可能地减少第一门体朝向被挡水流的面积。这样设计的目的是，在只有第一门体打开时可以实现较小的排放流量。

参照图1和图2所示，在一些实施例中，本发明实施例提供的分体式节能型水闸系统，延伸部自主体部延伸至第一门体的两侧，第一门体构造为矩形，并且第一门体100的下端部101呈圆弧形。可以看出，本发明实施例提供的分体式节能型水闸系统中的第一门体朝向被挡水流的面积可以调整为在第一门体和整个闸门分别开闸时调节的排放流量差别很大，以适应差别很大的排放量流量。另外延伸部自主体部延伸至第一门体的两侧，在第一门体开闸排放时，可以保持第二门体受到水流的冲击力较为平衡，避免对第二门体造成损坏。

参照图2、图3和图4所示，在一些实施例中，本发明实施例提供的分体式节能型水闸系统中，切换机构210包括切换杆212、连杆机构211和设置在第一门体两侧的连接体220，第一门体100的内部设置有用于容纳连杆机构211的连杆机构容纳空间102，连杆机构211包括凸轮轴2110和从动杆2111，凸轮轴2110围绕中心点转动后带动从动杆211移动。而切换杆212固定至凸轮轴2110的中心点，切换杆212可以焊接至凸轮轴2110的中心点，也可以是切换杆212与凸轮轴形成为一体。连接体220包括连接杆221、自连杆机构容纳空间102向第一门体100的侧边延伸的贯穿孔103，延伸部112设置有与贯穿孔103对应的结合槽，从动杆213连接至连接杆221并且带动连接杆221在第一门体100上的贯穿孔103中移动，当结合槽113与贯穿孔103对准时，切换杆212沿一个方向(如图中所示逆时针方向)转动凸轮轴为第一角度比如45度的情况下，实现从动杆带动连接杆从贯穿孔伸入至结合槽，并且在切换杆沿另一个方向(如图中所示顺时针方向)转动凸轮轴为第二角度比如45度的情况下，实现从动杆带动连接杆从结合槽退回至贯穿孔。

参见图6所示，在需要排放大流量时，切换控制机控制切换杆转动，从而切换杆带动连杆机构运动实现连接杆伸入至结合槽中，使得第一门体和第二门体结合为一体，闸门升降装置开启大功率模式，将闸门整体提起。参见图5所示，在不需要排放大流量时，切换控制机控制切换杆转动，切换杆带动连杆机构运动实现连接杆从结合槽退回至贯穿孔，闸门升降装置只需要相对较小的功率就可以将第一门体提起，第一门体的重量可以限定在为100kg-500kg，远低于闸门整体重量有数吨的情况，因此可以仅使用较小的电量完成第一门体的提起。

参见图1、图5和图6所示，在一些实施例中，本发明实施例提供的分体式节能型水闸系统，分体式节能型水闸系统还包括门框120和闸门升降装置，闸门升降装置包括升降杆130，升降杆的下端部固定至第一门体100上，升降杆的下端部可以固定至第一门体的上端部104，门框120的两侧设置有导向槽121，当门体合并为一体时，闸门在升降杆130的带动下沿着导向槽上下移动。

升降杆需要实现较大的承载力，因此升降杆具有较强的结构强度，可以参照目前提起整个闸门的抬升杆的结构强度。

参照图2所示，在一些实施例中，的分体式节能型水闸系统，闸门升降装置还包括升降控制电路和升降驱动装置140，升降杆130构造为管状，切换杆212套装于升降杆130的内部，升降驱动装置140在升降控制电路的控制下驱动升降杆130至少带动第一门体100上下移动。

升降驱动装置140带动与升降杆140固定为一体的至少第一门体上下移动，实现第一门体开闸打开。

参照图1、图5、图6和图7所示，在一些实施例中，本发明实施例提供的分体式节能型水闸系统，升降驱动装置140设置于门框的顶部，升降驱动装置140包括第一电机600和启闭机610，升降杆130构造为外螺纹管，启闭机610包括与升降杆130螺纹连接的内螺纹管611，当门体分离时，升降控制电路控制第一电机600启动后，升降杆130在启闭机610的内螺纹管611内向上螺旋移动，实现升降杆130带动第一门体100向上移动。

第一电机600可以为低压电机，为48v电机。如图7所示，升降驱动装置140包括涡轮1400、蜗杆1401和基座1402。基座1402用来将升降驱动装置140固定至门框的顶部。门框的顶部是主要的受力部位，因此门框需要具有很高的强度。

参见图1、图5和图6所示，在一些实施例中，本发明实施例提供的分体式节能型水闸系统，分体式节能型水闸系统还包括太阳能电池单元300，为第一电机600提供电能。整个水闸可以脱离外部供电而独立运行，特别是农村灌溉明渠用的水闸，大排放量开闸的需求较低，绝大部分情况下只需要开启第一门体来控制排放水量，这时不需要外部供电，水闸可以采用太阳能电池单元实现独立运行，后续可以通过无线通信模块进行远程控制。当有必要整个闸门提起开闸时，可以人工开启整个闸门，并且在人工开闸的过程中，可以同时开启第一电机驱动升降杆带动闸门升起进行助力，大大降低人工开闸的强度。

参照图7所示，在一些实施例中，本发明实施例提供的分体式节能型水闸系统，升降驱动装置140还包括第二电机620，当门体合为一体时，升降控制电路控制第二电机620启动后，升降杆130在启闭机610的内螺纹管611内向上螺旋移动，实现升降杆130带动闸门10向上移动。

如图7所示，第一电机600和第二电机620可以采用离合器630同轴连接，当需要小排放量开闸时，需要将离合器630断开，启动第一电机控制升降驱动装置140带动升降杆和第一门体螺旋上升。当需要大排放量开闸时，离合器锁止，第一电机600停止工作，第二电机620控制升降驱动装置140带动升降杆和闸门螺旋上升。第一电机是大功率高压电机，可以采用220v市电供电或380三相电供电。

参照图1、图2和图5所示，在一些实施例中，本发明实施例提供的分体式节能型水闸系统，还包括显示屏、水处理控制电路、水质分析设备、水泵和储水容器50，第一门体的下方设置传感器容纳腔106，第一门体的内部以及切换杆的内部设置有与传感器容纳腔106连通的管路105，切换杆212可以为中空的管，因此可以在切换杆212的内部构造该管路105。在水处理控制电路的控制下水质分析设备驱动水泵运行时，水泵将传感器容纳腔106内的水经由管路105抽取至储水容器50，并且将储水容器50中的水泵送至水质分析设备进行水质分析，水质分析设备在得出水质分析结果后将水质分析结果发送至水处理控制电路，以在显示屏上显示。

参照图2所示，在一些实施例中，本发明实施例提供的分体式节能型水闸系统，分体式节能型水闸系统还包括中央控制单元，所述切换控制机包括切换控制电路，传感器容纳腔106包括朝向下方的开口，传感器容纳腔内设置有流速传感器，流速传感器的信号传输线路经过管路105连接至水处理控制电路，以在显示屏上显示，中央控制单元对于切换控制电路、升降控制电路、水处理控制电路统一管理。

参照图1所示，在门框的顶部设置有控制箱400用于容纳中央控制单元、切换控制电路、升降控制电路、水处理控制电路和水质分析设备等。当然采用太阳能电池单元的情况下，控制箱还可以容纳太阳能电池以及控制电路。

在一些实施例中，本发明实施例提供的分体式节能型水闸系统，还包括无线通信模块，用于中央控制单元与用户设备无线通信，中央处理单元在接收到用户设备发送的指令后控制切换控制机、升降控制电路和水质分析设备执行相应的处理，并且将处理结果反馈至用户设备。

无线通信模块可以实现用户设备和中央处理单元之间信息交互，实现用户可以远程了解水闸的情况并且进行相应的操作。

通过上述技术方案，本申请提供的分体式节能型水闸系统中的闸门，包括分体设置的门体，也就是多个分体设置的门体拼接后得到一个整体的闸门，对应分体设置的门体做出的改进，还包括门体切换装置，该门体切换装置可以使得多个门体的上的连接体结合，或者多个门体上的连接体分开，实现多个门体合并为一体或者多个门体分离。具体地，切换控制机通过切换机构来驱动连接体结合或者分开。在当多个门体合并为一体时，闸门起到阻止水流的作用，还可以将闸门整体拉起，从而对水流进行较大流量的调整。当多个门体分离时，可以对其中一个门体拉起，从而对水流进行较小流量的调整。因此可以根据实际生产情况确定是否是将闸门整体拉起还是拉起其中一个门体来控制不同的排放流量，降低能源消耗。

总之，以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并非用于限定本说明书的保护范围。凡在本说明书的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的保护范围之内。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

Claims (6)

1.一种分体式节能型水闸系统，包括：

闸门，包括分体设置的门体，所述门体包括第一门体和第二门体；所述第二门体包括主体部和延伸部，所述主体部设置在所述第一门体的下方，所述延伸部自所述主体部延伸至所述第一门体的两侧；所述第一门体构造为矩形，并且所述第一门体的下端部呈圆弧形；

门体切换装置，包括切换控制机和切换机构；所述切换机构设置于所述第一门体，所述切换机构包括设置在所述第一门体两侧的连接体；在所述门体处于分离状态时，所述切换控制机控制所述切换机构驱动所述连接体结合，实现所述门体合并为一体，并且在所述门体处于合并为一体的状态时，所述切换控制机控制所述切换机构驱动所述连接体分开，实现所述门体分离；

其中，所述切换机构还包括切换杆和连杆机构；所述第一门体的内部设置有用于容纳所述连杆机构的连杆机构容纳空间；所述连杆机构包括凸轮轴和从动杆，所述凸轮轴围绕中心点转动后带动所述从动杆移动；所述切换杆固定至所述凸轮轴的中心点，所述切换杆焊接固定至所述凸轮轴的中心点，或者所述切换杆与所述凸轮轴一体制成；所述切换杆运动能够带动所述凸轮轴围绕中心点转动，进而能够带动所述从动杆移动；

所述连接体包括连接杆、自所述连杆机构容纳空间向所述第一门体的侧边延伸的贯穿孔；所述第二门体的延伸部设置有与所述贯穿孔对应的结合槽；所述从动杆连接至所述连接杆，并且带动所述连接杆在所述贯穿孔移动；所述结合槽与所述贯穿孔对准时，所述切换杆沿一个方向运动，转动所述凸轮轴呈第一角度，能够实现所述从动杆移动，进而带动所述连接杆从所述贯穿孔伸入至所述结合槽；所述切换杆沿另一个方向运动，转动所述凸轮轴呈第二角度，能够实现所述从动杆移动，进而带动所述连接杆从所述结合槽退回至所述贯穿孔；

还包括门框和闸门升降装置，所述闸门升降装置包括升降杆，所述升降杆的下端部固定至所述第一门体上，所述门框的两侧设置有导向槽，当所述门体合并为一体时，所述闸门在所述升降杆的带动下沿着所述导向槽上下移动；所述闸门升降装置还包括升降控制电路和升降驱动装置，所述升降杆构造为管状，所述切换杆套装于所述升降杆的内部，所述升降驱动装置在所述升降控制电路的控制下驱动所述升降杆至少带动所述第一门体上下移动；

其中，所述第一门体重量为100kg-500kg。

2.如权利要求1所述的分体式节能型水闸系统，所述升降驱动装置设置于所述门框的顶部，所述升降驱动装置包括第一电机和启闭机，所述升降杆构造为外螺纹管，所述启闭机包括与所述升降杆螺纹连接的内螺纹管，当所述门体分离时，所述升降控制电路控制所述第一电机启动后，所述升降杆在所述启闭机的所述内螺纹管内向上螺旋移动，实现所述升降杆带动所述第一门体向上移动。

3.如权利要求2所述的分体式节能型水闸系统，所述分体式节能型水闸系统还包括太阳能电池单元，为所述第一电机提供电能。

4.如权利要求2所述的分体式节能型水闸系统，所述升降驱动装置还包括第二电机，当所述门体合为一体时，所述升降控制电路控制所述第二电机启动后，所述升降杆在所述启闭机的所述内螺纹管内向上螺旋移动，实现所述升降杆带动所述闸门向上移动。

5.如权利要求1所述的分体式节能型水闸系统，所述分体式节能型水闸系统还包括显示屏、水处理控制电路、水质分析设备、水泵和储水容器，所述第一门体的下方设置传感器容纳腔，所述第一门体的内部以及所述切换杆的内部设置有与所述传感器容纳腔连通的管路，在所述水处理控制电路的控制下所述水质分析设备驱动所述水泵运行时，所述水泵将所述传感器容纳腔内的水经由所述管路抽取至所述储水容器，并且将所述储水容器中的水泵送至所述水质分析设备进行水质分析，所述水质分析设备在得出水质分析结果后将所述水质分析结果发送至所述水处理控制电路，以在所述显示屏上显示。

6.如权利要求5所述的分体式节能型水闸系统，所述分体式节能型水闸系统还包括中央控制单元和无线通信模块，所述切换控制机包括切换控制电路，所述传感器容纳腔至少包括朝向下方的开口，所述传感器容纳腔内设置有流速传感器，所述流速传感器的信号传输线路经过所述管路连接至所述水处理控制电路，以在所述显示屏上显示，所述无线通信模块，用于所述中央控制单元与用户设备无线通信，所述中央处理单元在接收到用户设备发送的指令后控制所述切换控制机、升降控制电路和所述水质分析设备执行相应的处理，并且将处理结果反馈至所述用户设备，所述中央控制单元对所述切换控制电路、升降控制电路、所述水处理控制电路和所述无线通信模块进行统一管理。

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