CN113309048B - 一种具有拦污栅的顶轴翻板闸门 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有拦污栅的顶轴翻板闸门和运行方法，闸门包括闸门、闸墩、拦污栅和清污装置，闸门由主闸门、副闸门组成，主闸门顶部两侧设有悬臂轴，内部设有门槽，顶端凹形缺口为闸口，主闸门可沿悬臂轴转动，副闸门位于闸口处，可沿门槽升降开启或关闭闸口；所述闸墩中间布置底板、工作桥，工作桥上设有主、副启闭杆；所述拦污栅和清污装置位于副闸门下游面，清污装置由转轮、履带、清污箱组成；副闸门沿门槽上下移动，上游表层水流携带漂浮垃圾从闸口表面溢流，漂浮垃圾被拦污栅拦截并聚集在履带上，下层水流底孔出流冲击转轮内的转叶，驱动履带将漂浮垃圾运送至一侧闸墩上的清污箱内，实现水力自动清污功能。

Description

一种具有拦污栅的顶轴翻板闸门

技术领域

本发明涉及水利闸门技术，具体涉及一种具有拦污栅的顶轴翻板闸门。

背景技术

由于降雨时空分布不均和漂浮垃圾影响，导致河道水量难以调控且水污染问题愈发突出，严重影响到了河道的正常功能。目前一般通过闸门调蓄水位，主要的闸门类型为翻板闸门和升卧闸门，现有的翻板闸门由于启闭杆一般布置于河床上，难以检修维护，并且闸门上游面易于泥沙淤积；升卧闸门则存在高大工作桥排架，占用大量空间且增加建设成本。现行清理漂浮垃圾的主要方法主要是人工打捞，或者单独安装河道漂浮物清理装置，前者效率低、周期长，后者存在建设成本还有维护费用高昂的问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种具有拦污栅的顶轴翻板闸门，避免现有闸门难以检修、易于淤积、工作桥排架高大的问题，且能够实现河道水位调控和清污两种功能。

技术方案：本发明的一种具有拦污栅的顶轴翻板闸门，包括闸门、闸墩、启闭装置和清污装置，其中：闸门包括主闸门和副闸门，副闸门镶嵌在主闸门上端；闸墩包括闸墩柱、底板、工作板Ⅰ和工作板Ⅱ，闸墩柱设置于主闸门两侧，且主闸门与两端的闸墩柱之间转动连接，底板设置于两个闸墩柱底部之间，位于主闸门的下方，工作板Ⅰ和工作板Ⅱ设置于两个闸墩柱顶部之间，位于副闸门上方，工作板Ⅰ和工作板Ⅱ从上游至下游依次间隔设置；启闭装置包括主启闭杆和副启闭杆，主闸门通过主启闭杆与工作板Ⅰ铰接，副闸门通过副启闭杆与工作板Ⅱ铰接；清污装置包括清污箱、传输装置和拦污装置，清污箱设置于一侧闸墩的升降口内，传输装置和拦污装置均设置在副闸门上，拦污装置拦挡的漂浮垃圾经过传输装置输送到清污箱内。

优选的，主闸门包括主闸门板、悬臂轴、铰接座Ⅰ和吊孔，主闸门板的顶端中间设有凹槽结构的闸口，凹槽结构底部设有用于镶嵌副闸门的门槽，门槽上部设有锲形对接板，锲形对接板的倾斜面均朝向门槽一侧，门槽底部设有朝向主闸门板下游面的通气孔，贯穿主闸门板与外界连通；悬臂轴分别设置于主闸门板顶部两侧，用于与两侧的闸墩柱转动连接；铰接座Ⅰ位于主闸门板上游面中间位置，与主启闭杆铰接；吊孔设置于主闸门板下游面两侧，用于与两侧的闸墩柱可拆卸连接。

优选的，主闸门板底部为圆弧形结构，闸墩的底板上设有与其匹配的弧形槽，主闸门底部的圆弧形结构与闸墩底板上的弧形槽之间设有止水橡胶Ⅰ，止水橡胶Ⅰ嵌固于主闸门上；主闸门两侧的吊孔与两侧闸墩柱上的锁孔对齐，通过插入插销杆进行固定。

优选的，副闸门包括副闸门板、导污板、铰接座Ⅱ和溢流装置，副闸门板镶嵌于主闸门板的门槽内，导污板设置于副闸门板的顶部，与副闸门板垂直设置，副闸门板上部两侧设置有溢流孔；铰接座Ⅱ设置于副闸门板上游面中间位置，与副启闭杆铰接；溢流装置有两个，分别设置于副闸门板上部两侧，包括溢流管、分叉杆、多个导流叶片和轴向钢杆，溢流管的一端与溢流孔的下游侧固定连接，溢流管外壁上侧紧贴导污板底面；分叉杆竖直设置于溢流孔的下游侧中间，其上下端分别于副闸门板固定连接，分叉杆中部设有水平螺孔；导流叶片均匀分布于溢流孔上游侧内部，其一端以溢流孔的轴心为圆心固定连接，另一端均与副闸门板固定连接；轴向钢杆一端与分叉杆中部的水平螺孔铆接，另一端朝向下游侧。

优选的，副闸门板底部为锲形结构，与主闸门上门槽底部的锲形凹槽相匹配，副闸门板底部的锲形结构上嵌固有止水橡胶Ⅱ。

优选的，清污箱包括清污网、引导杆、牵引绳、牵引环和限位块，清污网套设于清污箱内部，其四个角点设有圆环形状的牵引环，牵引环套在引导杆上并与牵引绳固定连接，清污网在牵引绳作用下上下移动；引导杆有四根，分别与清污箱上部四个角点连接，限位块设置于清污箱外侧，与设置于闸墩升降口内的限位槽相匹配；清污箱底部设有排水孔，其贯穿清污箱外壁与外界相通。

优选的，传输装置包括履带和转动装置，转动装置包括转轮、多个转叶、多个固定片和轴承套筒，轴承套筒套设在副闸门上溢流装置的轴向钢杆上；转叶呈螺旋桨叶形状，以轴承套筒轴线为极轴均匀分布于副闸门上溢流装置的溢流管内，其根部固定在轴承套筒上；固定片为条状钢片，位于转轮内部中间位置，以轴承套筒轴线为极轴均匀分布，两端分别连接轴承套筒和转轮；转轮与溢流管之间有间隙，履带套设在转轮上，将左右两个转轮连接。

优选的，拦污装置包括拦污板、清污板、定位装置和拦污栅，清污板设置于靠近清污箱一端的副闸门的导污板上，拦污板设置于导污板的另一端；定位装置有两个，分别与拦污栅两端预设位置固定连接，定位装置为由连接杆、限位杆和定位杆固定连接的一体结构，其中，连接杆竖直设置，其中部与副闸门板上的溢流装置的轴向钢杆下游端固定连接，限位杆与连接杆垂直设置，且限位杆一端与连接杆的下端固定连接，另一端朝向闸墩一侧，连接杆上端与定位杆一端固定连接，且二者成钝角设置；拦污栅设置于副闸门板下游侧，包括顶架、底架和栅条，定位杆两端分别与顶架和底架两端预设位置固定连接，且顶架和底架平行设置，顶架和底架左右两端分别与两侧的拦污板、清污板固定连接，栅条由上游向下游方向向上倾斜设置，其上端连接顶架，下端连接底架。

优选的，清污板为直角钢片结构，通过螺栓与导污板固定，拦污板为钢板结构，通过螺栓与导污板固定。

上述具有拦污栅的顶轴翻板闸门的运行方法，包括以下步骤：

S1、闸门正常挡水时，主启闭杆伸长，主闸门绕悬臂轴向上游逆时针翻板，直到主闸门底部的止水橡胶Ⅰ紧贴闸墩底板上的弧形槽，副启闭杆收缩，副闸门在门槽内向上移动直至符合挡水位要求；

S2、闸门高水位清污时，在S1的基础上，副启闭杆伸长，副闸门在门槽内向下移动至预设位置，保持上游河道表层水流携带漂浮垃圾，通过副闸门的导污板溢流至下游河道，漂浮垃圾被拦污栅拦截，并聚集至履带上表面，该过程中，上游河道下层水流通过副闸门的溢流孔下泄至下游河道，溢流管内的转叶在下泄水流冲击下带动转轮转动，驱动履带将聚集的漂浮垃圾运送至闸墩一侧的清污箱内；

S3、闸门低水位清污时，在S1的基础上，副启闭杆继续伸长，副闸门在门槽内继续向下移动至预设位置，保持上游河道表层水流携带漂浮垃圾，通过副闸门的导污板溢流至下游河道，漂浮垃圾被拦污栅拦截，并聚集至履带上表面，该过程中，上游河道下层水流通过副闸门的溢流孔下泄至下游河道，溢流管内的转叶在下泄水流冲击下带动转轮转动，驱动履带将聚集的漂浮垃圾运送至闸墩一侧的清污箱内；

S4、闸门检修时，在S1的基础上，副启闭杆收缩，副闸门在门槽内向上移动直至脱离门槽，该过程中副闸门上游面已紧贴工作板Ⅱ侧面并保持垂直状态，主启闭杆收缩，驱动主闸门绕悬臂轴翻转至工作板Ⅰ平卧，该过程结束时，锁孔和吊孔位置对齐，插入插销杆进行固定。

有益效果：与现有技术相比，本发明通过创新闸门结构及运行方式，实现了闸门挡水、过水、全开或检修功能，对比现有底轴式翻板闸门，本发明可驱动闸门离开水面进行检修，且启闭设备安装于工作桥上，提高了维护效率；对比升卧闸门，本发明无需建设高大的工作桥排架。另外，本发明通过创新闸门结构及运行方式，在闸门控水时利用上下游水位差将势能转化为动能，实现水力自动清污，无需设置单独清污设备或进行人力清污，进一步降低工程维护和清理垃圾的成本，通过以水治水的的清污方式绿色环保，高效节能，符合目前发展趋势，有着广阔应用前景。

附图说明

图1是本发明过水或清污状态的立体结构示意图；

图2是本发明全开或检修状态的立体结构示意图；

图3是本发明的主闸门立体结构示意图；

图4是本发明的副闸门立体结构示意图；

图5是本发明副闸门溢流孔处的立体结构示意图；

图6是本发明的转轮立体结构示意图；

图7是本发明的转叶立体结构示意图；

图8是本发明的清污箱立体结构示意图；

图9是本发明的拦污栅立体结构示意图；

图10是本发明的定位装置结构示意图；

图11是本发明的上游立面结构示意图；

图12是本发明的下游立面结构示意图；

图13是图12中局部放大图A；

图14是本发明的正常挡水状态平面示意图；

图15是本发明的低水位清污状态平面示意图；

图16是本发明的高水位清污状态平面示意图；

图17是本发明的全开或检修状态平面示意图。

图中：闸门1、主闸门11、主闸门板111、悬臂轴112、铰接座Ⅰ113、吊孔114、闸口115、门槽116、锲形对接板117、通气孔118、止水橡胶Ⅰ119、副闸门12、副闸门板121、导污板122、铰接座Ⅱ123、溢流孔124、溢流管1251、分叉杆1252、导流叶片1253、轴向钢杆1254、止水橡胶Ⅱ126、闸墩2、闸墩柱21、限位槽211、底板22、弧形槽221、工作板Ⅰ23、底座Ⅰ231、工作板Ⅱ24、底座Ⅱ241、锁孔25、插销杆26、升降口27、启闭装置3、主启闭杆31、副启闭杆32、清污装置4、清污箱41、清污网411、引导杆412、牵引绳413、牵引环414、限位块415、排水孔416、传输装置42、履带421、齿耙4211、转轮422、转叶423、固定片424、轴承套筒425、拦污装置43、拦污板431、清污板432、连接杆4331、限位杆4332、定位杆4333、拦污栅434、顶架4341、底架4342、栅条4343。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1至图17所示，一种具有拦污栅的顶轴翻板闸门，包括闸门1、闸墩2、启闭装置3和清污装置4，闸门1设置在左右两个闸墩2之间，且闸门1与闸墩2之间转动连接，闸门1包括主闸门11和副闸门12，副闸门12镶嵌在主闸门11上端；闸墩2包括闸墩柱21、底板22、工作板Ⅰ23和工作板Ⅱ24，闸墩柱21设置于主闸门11两侧，且主闸门11与两端的闸墩柱21之间转动连接，底板22设置于两个闸墩柱21底部之间，位于主闸门11的下方，工作板Ⅰ23和工作板Ⅱ24设置于两个闸墩柱21顶部之间，位于副闸门12上方，工作板Ⅰ23和工作板Ⅱ24从上游至下游依次间隔设置；启闭装置3包括主启闭杆31和副启闭杆32，主闸门11通过主启闭杆31与工作板Ⅰ23铰接，副闸门12通过副启闭杆32与工作板Ⅱ24铰接，启闭装置3用于开启或闭合闸门1，以实现闸门挡水、过水、全开或检修功能；清污装置4用于清除水面的漂浮垃圾，包括清污箱41、传输装置42和拦污装置43，清污箱41设置于一侧闸墩2的升降口27内，传输装置42和拦污装置43均设置在副闸门12上，拦污装置43拦挡的漂浮垃圾经过传输装置42输送到清污箱41内。

如图3所示，主闸门11包括主闸门板111、悬臂轴112、铰接座Ⅰ113和吊孔114，主闸门板111采用空腔钢结构，利用浮力抵消部分重力，减小运行负荷，主闸门板111为凹形结构，顶端中间凹陷处为闸口115，凹陷处底部设有用于镶嵌副闸门的门槽116，门槽116上部设有锲形对接板117，锲形对接板117的倾斜面均朝向门槽116一侧，在副闸门12在进入门槽116时起到引导作用；悬臂轴112为圆柱体钢结构，分别设置于主闸门板111顶部两侧，悬臂轴112通过焊接与主闸门板111固定形成一体，闸门1运行时，悬臂轴112固定在两侧闸墩2的钢结构套筒内，便于减小旋转产生的摩擦效应；铰接座Ⅰ113位于主闸门板111上游面中间位置，与主启闭杆31铰接；吊孔114设置于主闸门板111下游面两侧，用于与两侧的闸墩2可拆卸连接。

门槽116底部设有朝向下游侧的通气孔118，贯穿主闸门板111与外界连通，在副闸门12进入门槽116时起到平衡气压作用，以及排除门槽116内部积水。

主闸门板111底部为圆弧形结构，闸墩2的底板22上设有与其匹配的弧形槽221，在主闸门11绕悬臂轴112转动时，便于两者紧密闭合提高止水效果；主闸门11底部的圆弧形结构与闸墩底板22上的弧形槽221之间设有止水橡胶Ⅰ119，止水橡胶Ⅰ119嵌固于主闸门11上；主闸门11在主启闭杆31驱动下，绕悬臂轴112翻转至工作板Ⅱ24侧，主闸门11两侧的吊孔114与两侧闸墩2上的锁孔25对齐，可插入插销杆26进行固定，提高闸门检修过程中的稳定性。

如图4至图7所示，副闸门12包括副闸门板121、导污板122、铰接座Ⅱ123和溢流装置，副闸门板121镶嵌于主闸门板111的门槽116内，副闸门板121底部为锲形结构，与主闸门板111上门槽底部的锲形凹槽相匹配，副闸门板121底部的锲形结构上嵌固有止水橡胶Ⅱ126，提高副闸门12随副启闭杆32在门槽116内上下移动时的防渗效果；导污板122设置于副闸门板121的顶部，与副闸门板121垂直设置，通过焊接与副闸门板121固定连接；副闸门板121上部两侧设置有溢流孔124，溢流孔124为圆形截面的孔洞，贯穿副闸门板121上下游面；铰接座Ⅱ123设置于副闸门板121上游面中间位置，与副启闭杆32铰接；溢流装置有两个，分别设置于副闸门板121上部两侧，包括溢流管1251、分叉杆1252、多个导流叶片1253和轴向钢杆1254，溢流管1251为圆环套筒，溢流管1251的一端与溢流孔124的下游侧固定连接，溢流管1251外壁上侧紧贴导污板122底面，朝外侧外壁与副闸门12平齐，溢流管1251外壁直径与溢流孔124孔径一致，内壁直径略小于溢流孔124孔径，经过导流叶片1253的上游水流，通过溢流管1251的约束集中水流动力；分叉杆1252竖直设置于溢流孔124的下游侧中间，其上下端分别于副闸门板121焊接固定连接，分叉杆1252中部设有水平螺孔；导流叶片1253为具有倾斜面的矩形片，多个导流叶片1253均匀分布于溢流孔124上游侧内部，其一端以溢流孔124的轴心为圆心固定连接，另一端均与副闸门板121固定连接，在闸门处于清污过程时，上游河道水流先通过导流叶片1253，在其倾斜面引导下调整流态；轴向钢杆1254一端与分叉杆1252中部的水平螺孔铆接，另一端朝向下游侧。

如图1、图14至16所示，主启闭杆31前端与主闸门11板迎水面上的铰接座Ⅰ113通过销钉铰接，后端与工作板Ⅰ23上的底座Ⅰ231通过销钉铰接；副启闭杆32前端与副闸门12迎水面上的铰接座Ⅱ123通过销钉铰接，后端与工作板Ⅱ24上的底座Ⅱ241通过销钉铰接，工作板Ⅱ24靠近副闸门12的一侧，也就是工作板Ⅱ24下游侧与副闸门12上游面平齐，便于副闸门12在副启闭杆32驱动下脱离门槽116后竖直停靠在工作板Ⅱ24下游侧。

如图1、图8和图12所示，清污箱41包括清污网411、引导杆412、牵引绳413、牵引环414和限位块415，清污网411为耐腐蚀网状结构，套设于清污箱内部，其四个角点设有圆环形状的牵引环414，牵引环414套在引导杆412上并与牵引绳413固定连接，可以在牵引绳的作用下上下移动；引导杆412有四根，分别与清污箱41上部四个角点连接，当清污网411内收集的漂浮垃圾数量达到一定程度，收缩副启闭杆32，提升副闸门12直至结束清污过程，更换清污网411；限位块415设置于清污箱41外侧，与设置于闸墩升降口27内的限位槽211相匹配；清污箱41底部设有排水孔416，其贯穿清污箱41外壁与外界相通。清污箱41位于一侧闸墩的升降口27内，升降口27为闸墩2内的一道滑槽，限位槽211为起始于升降口27底部平台一道竖直凹槽，与布置在清污箱41外壁的限位块415相匹配，限制清污箱41只能在升降口27内上下移动，避免清污箱41脱离进入下游河道；闸门1处于低水位清污过程时，副闸门12位于门槽116最底端，清污箱41处于升降口27底部的平台位置，限位杆4332与清污箱41贴合不会发生冲突情况；闸门处于高水位清污过程时，限位杆4332随副闸门12上升至一定高度，清污箱41仍位于升降口27内；若下游河道水位因降雨等突发情况也随着上涨时，清污箱41可根据下游水位所受的浮力，在闸墩2的升降口27内上下浮动，避免下游水位因突发情况上涨而淹没清污箱41导致漂浮垃圾溢出，且清污箱41上浮高度受限位杆4332限制，避免影响履带421运转，保证清污装置4一直处于正常工作状态。

回收清污网411的方式为：人工或在机械动力辅助下对牵引绳413施加拉力，带动牵引环414顺着引导杆412上升，清污网411随之提升直至回收至闸墩2上方；放置清污网411的方式为：将牵引环414套入引导杆412，下放清污网411至清污箱41，牵引环414顺引导杆412下降，在清污网411的重力与引导杆412的约束下，引导清污网411四个角点的牵引环414，分别下降至清污箱41上部的四个角点，该过程中可完全展开清污网411以便提高清污效率。

如图6、图9和图10所示，传输装置42包括履带421和转动装置，转动装置包括转轮422、多个转叶423、多个固定片424和轴承套筒425，轴承套筒425套设在副闸门12上溢流装置的轴向钢杆1254上；转叶423呈螺旋桨叶形状，以轴承套筒425轴线为极轴均匀分布于副闸门12上溢流装置的溢流管1251内，其根部固定在轴承套筒425上；固定片424为条状钢片，位于转轮422内部中间位置，以轴承套筒425轴线为极轴均匀分布，两端分别连接轴承套筒425和转轮422；转轮422与溢流管1251之间有间隙，履带421套设在转轮422上，将左右两个转轮422连接。

如图6、图7和图9所示，转轮422为圆环套筒，转轮上游侧的圆环靠近溢流管1251的下游侧，转轮422和溢流管1251之间留有2mm余量，轴承套筒425为空心管状结构，套在轴向钢杆1254上，两者之间通过径向轴承限制轴承套筒425径向移动，同时保持轴承套筒425相对于轴向钢杆1254相对旋转；在闸门1处于清污过程时，经过溢流管1251约束的集中水流进入转轮422中，冲击转叶423，水流对转叶423提供径向力，驱动转叶423顺时针或逆时针旋转；履带421布置于转轮422外侧，连接左侧与右侧两个转轮422，履带421宽度与转轮422一致，履带421上游侧靠近溢流管1251或导污板122，便于上游河道表层水流携带的漂浮垃圾通过导污板122进入履带421上表面，履带421下游侧靠近连接杆4331，履带上还设有横向齿耙4211，履带421上表面与拦污栅434底部平齐，聚集在履带421上表面的漂浮垃圾被拦污栅434阻挡，无法进入下游河道。

如图1、图9、图10和图13所示，拦污装置43包括拦污板431、清污板432、定位装置和拦污栅434，清污板432为直角钢片结构，设置于靠近清污箱41一端的副闸门12的导污板122上，通过螺栓与导污板122固定；拦污板431为钢板结构，设置于导污板122的另一端，通过螺栓与导污板122固定；定位装置有两个，分别与拦污栅两端预设位置固定连接，为由连接杆4331、限位杆4332和定位杆4333固定连接的一体结构，其中，连接杆4331竖直设置，轴向钢杆1254下游端口设有螺纹，连接杆4331中部通过与轴向钢杆端口处的螺纹旋接进行固定连接，限位杆4332与连接杆4331垂直设置，且其一端与连接杆4331的下端焊接固定连接，另一端朝向闸墩2一侧，连接杆4331和限位杆4332为整体的直角弯折钢条，连接杆4331上端与定位杆4333一端焊接固定连接；且二者成钝角设置；拦污栅434为钢结构排架，设置于副闸门板121下游侧，包括顶架4341、底架4342和栅条4343，顶架4341和底架4342左右两端预设位置分别与两侧的定位杆4333用螺栓固定连接，且顶架4341和底架4342平行设置，栅条4343由上游向下游方向向上倾斜设置，上端连接顶架4341，下端连接底架4342；顶架和底架左端与清污板焊接固定，漂浮垃圾可通过清污板432下泄，顶架和底架右端与拦污板焊接固定，拦污板431可阻挡漂浮垃圾下泄；拦污栅434的结构不局限于多个栅条4343排列结构，但栅条4343排列与底架4342，顶架4341相互配合设计图形和制造最简单，其过水滤污的效果也非常明显。

如图11至图17所示，本发明的闸门运行方式为：

过程1：闸门正常挡水时，主启闭杆31伸长，主闸门11绕悬臂轴112向上游逆时针翻板，直到主闸门11底部的止水橡胶Ⅰ119紧贴底板22上的弧形槽221，副启闭杆32收缩，副闸门12在门槽116内向上移动直到溢流孔124底部高于上游水面，阻挡上游水流和漂浮垃圾下泄；

过程2：闸门高水位清污时，在过程1的基础上，副启闭杆32伸长，根据上游水位高度和漂浮垃圾情况，调整副闸门12在门槽116内向下移动至适当位置，保持副闸门12顶端的导污板122位于上游水平面下方一定深度，上游河道表层水流携带漂浮垃圾，通过副闸门12的导污板122溢流至下游河道，漂浮垃圾被拦污栅434拦截，并聚集至履带421上表面，该过程中，上游河道下层水流通过副闸门12的溢流孔124下泄至下游河道，溢流管1251内的转叶423在下泄水流冲击下带动转轮422转动。

由此可见，下泄水流分为两部分，一是上游表层水流，即从导污板122上方溢流至下游河道的水流，为少数下泄流量；二是上游河道下层水流，即从副闸门12两侧溢流孔124下泄的水流，为主要下泄流量；下层水流所含漂浮垃圾数量较少，主要为较大型漂浮物，从溢流孔124下泄的水流首先通过导流叶片1253，该过程可以消除漂浮物对转轮422的干扰，同时调整水流流态，水流在通过导流叶片1253时受溢流管1251约束，形成具有逆时针涡旋水流；包裹在转叶423外侧的圆筒状溢流管1251，可避免水流扩散，有效提高转叶423转动效率，本设计中转叶423形态设计为正向受力逆时针转动，转叶423与转轮422通过固定片424连接并固定，转叶423在上述逆时针涡旋水流冲击下，转轮422形成以轴向钢杆1254为旋转轴的主动轮，进行逆时针转动，设在副闸门12两侧的两组转轮422均为逆时针转动。

表层水流夹杂大量漂浮垃圾，是清理工作的重点，表层水流携带漂浮垃圾向下游移动，首先通过副闸门12顶部的导污板122，可避免漂浮垃圾掉落，通过导污板122抵达履带421上表面，履带421下游侧的拦污栅434阻挡漂浮垃圾前进，表层水流则向下溢流，漂浮垃圾聚集至履带421上表面，由于上述下层水流下泄驱动履带421逆时针转动，履带421上表面聚集的漂浮垃圾则在履带421和横向齿耙4211的带动下被运送至左侧闸墩12的清污箱41内。

过程3：闸门低水位清污时，在过程1的基础上，副启闭杆32继续伸长，根据上游水位高度和漂浮垃圾情况，调整副闸门12在门槽116内向下移动至适当位置，保持副闸门12顶端的导污板122位于上游水平面下方一定深度，上游河道表层水流携带漂浮垃圾，通过副闸门12的导污板122溢流至下游河道，漂浮垃圾被拦污栅434拦截，并聚集至履带421上表面；通过上游河道下层水流驱动转叶423，带动履带421和横向齿耙4211上的漂浮垃圾至左侧闸墩12的清污箱41内，完成闸门低水位清污；

过程4：闸门检修时，在过程1的基础上，副启闭杆32收缩，副闸门12在门槽116内向上移动直至脱离门槽116，该过程中副闸门12上游面已紧贴工作板Ⅱ24侧面并保持垂直状态，主启闭杆31收缩，驱动主闸门11绕悬臂轴112翻转至工作板Ⅰ23平卧，该过程结束时，锁孔25和吊孔114位置对齐，插入插销杆26进行固定，提高检修过程中主闸门的稳定性。

Claims (9)

1.一种具有拦污栅的顶轴翻板闸门，其特征在于，包括闸门(1)、闸墩(2)、启闭装置(3)和清污装置(4)，其中：

闸门(1)包括主闸门(11)和副闸门(12)，副闸门镶嵌在主闸门上端；副闸门(12)包括副闸门板(121)、导污板(122)、铰接座Ⅱ(123)和溢流装置，副闸门板(121)镶嵌于主闸门板(111)的门槽(116)内，导污板(122)设置于副闸门板(121)的顶部，与副闸门板(121)垂直设置，副闸门板(121)上部两侧设置有溢流孔(124)；铰接座Ⅱ(123)设置于副闸门板(121)上游面中间位置，与副启闭杆(32)铰接；溢流装置有两个，分别设置于副闸门板(121)上部两侧，包括溢流管(1251)、分叉杆(1252)、多个导流叶片(1253)和轴向钢杆(1254)，溢流管(1251)的一端与溢流孔(124)的下游侧固定连接，溢流管(1251)外壁上侧紧贴导污板(122)底面；分叉杆(1252)竖直设置于溢流孔(124)的下游侧中间，其上下端分别于副闸门板(121)固定连接，分叉杆(1252)中部设有水平螺孔；导流叶片(1253)均匀分布于溢流孔(124)上游侧内部，其一端以溢流孔(124)的轴心为圆心固定连接，另一端均与副闸门板(121)固定连接；轴向钢杆(1254)一端与分叉杆(1252)中部的水平螺孔铆接，另一端朝向下游侧；

闸墩(2)包括闸墩柱(21)、底板(22)、工作板Ⅰ(23)和工作板Ⅱ(24)，闸墩柱(21)设置于主闸门(11)两侧，且主闸门(11)与两端的闸墩柱(21)之间转动连接，底板(22)设置于两个闸墩柱(21)底部之间，位于主闸门(11)的下方，工作板Ⅰ(23)和工作板Ⅱ(24)设置于两个闸墩柱(21)顶部之间，位于副闸门(12)上方，工作板Ⅰ(23)和工作板Ⅱ(24)从上游至下游依次间隔设置；

启闭装置(3)包括主启闭杆(31)和副启闭杆(32)，主闸门(11)通过主启闭杆(31)与工作板Ⅰ(23)铰接，副闸门(12)通过副启闭杆(32)与工作板Ⅱ(24)铰接；

清污装置(4)包括清污箱(41)、传输装置(42)和拦污装置(43)，清污箱(41)设置于一侧闸墩(2)的升降口内，传输装置(42)和拦污装置(43)均设置在副闸门(12)上，拦污装置(43)拦挡的漂浮垃圾经过传输装置(42)输送到清污箱(41)内。

2.根据权利要求1所述的一种具有拦污栅的顶轴翻板闸门，其特征在于，主闸门(11)包括主闸门板(111)、悬臂轴(112)、铰接座Ⅰ(113)和吊孔(114)，主闸门板(111)的顶端中间设有凹槽结构的闸口(115)，凹槽结构底部设有用于镶嵌副闸门(12) 的门槽(116)，门槽上部设有锲形对接板(117)，锲形对接板(117)的倾斜面均朝向门槽(116)一侧，门槽(116)底部设有朝向主闸门板(111)下游面的通气孔(118)，贯穿主闸门板(111)与外界连通；悬臂轴(112)分别设置于主闸门板(111)顶部两侧，用于与两侧的闸墩柱(21)转动连接；铰接座Ⅰ(113)位于主闸门板(111)上游面中间位置，与主启闭杆(31)铰接；吊孔(114)设置于主闸门板(111)下游面两侧，用于与两侧的闸墩柱(21)可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的一种具有拦污栅的顶轴翻板闸门，其特征在于，主闸门板(111)底部为圆弧形结构，闸墩(2)的底板(22)上设有与其匹配的弧形槽(221)，主闸门(11)底部的圆弧形结构与闸墩底板(22)上的弧形槽之间设有止水橡胶Ⅰ(119)，止水橡胶Ⅰ(119)嵌固于主闸门(11)上；主闸门(11)两侧的吊孔(114)与两侧闸墩柱(21)上的锁孔(25)对齐，通过插入插销杆(26)进行固定。

4.根据权利要求1所述的一种具有拦污栅的顶轴翻板闸门，其特征在于，副闸门板(121)底部为锲形结构，与主闸门(11)上门槽(116)底部的锲形凹槽相匹配，副闸门板(121)底部的锲形结构上嵌固有止水橡胶Ⅱ(126)。

5.根据权利要求1所述的一种具有拦污栅的顶轴翻板闸门，其特征在于，清污箱(41)包括清污网(411)、引导杆(412)、牵引绳(413)、牵引环(414)和限位块(415)，清污网(411)套设于清污箱(41)内部，其四个角点设有圆环形状的牵引环(414)，牵引环(414)套在引导杆(412)上并与牵引绳(413)固定连接，清污网(411)在牵引绳(413)作用下上下移动；引导杆(412)有四根，分别与清污箱(41)上部四个角点连接，限位块(415)设置于清污箱外侧，与设置于闸墩升降口(27)内的限位槽(211)相匹配；清污箱(41)底部设有排水孔(416)，其贯穿清污箱(41)外壁与外界相通。

6.根据权利要求1所述的一种具有拦污栅的顶轴翻板闸门，其特征在于，传输装置(42)包括履带(421)和转动装置，转动装置包括转轮(422)、多个转叶(423)、多个固定片(424)和轴承套筒(425)，轴承套筒(425)套设在副闸门(12)上溢流装置的轴向钢杆(1254)上；转叶(423)呈螺旋桨叶形状，以轴承套筒(425)轴线为极轴均匀分布于副闸门(12)上溢流装置的溢流管(1251)内，其根部固定在轴承套筒(425)上；固定片(424)为条状钢片，位于转轮(422)内部中间位置，以轴承套筒(425)轴线为极轴均匀分布，两端分别连接轴承套筒(425)和转轮(422)；转轮(422)与溢流管(1251)之间有间隙，履带(421)套设在转轮(422)上，将左右两个转轮(422) 连接。

7.根据权利要求1所述的一种具有拦污栅的顶轴翻板闸门，其特征在于，拦污装置(43)包括拦污板(431)、清污板(432)、定位装置和拦污栅(434)，清污板(432)设置于靠近清污箱(41)一端的副闸门(12)的导污板(122)上，拦污板(431)设置于导污板(122)的另一端；定位装置有两个，分别与拦污栅(434)两端预设位置固定连接，定位装置为由连接杆(4331)、限位杆(4332)和定位杆(4333)固定连接的一体结构，其中，连接杆(4331)竖直设置，其中部与副闸门板(121)上的溢流装置的轴向钢杆(1254)下游端固定连接，限位杆(4332)与连接杆(4331)垂直设置，且限位杆(4332)一端与连接杆(4331)的下端固定连接，另一端朝向闸墩(2)一侧，连接杆(4331)上端与定位杆(4333)一端固定连接，且二者成钝角设置；拦污栅(434)设置于副闸门板(121)下游侧，包括顶架(4341)、底架(4342)和栅条(4343)，定位杆(4333)两端分别与顶架(4341)和底架(4342)两端预设位置固定连接，且顶架(4341)和底架(4342)平行设置，顶架(4341)和底架(4342)左右两端分别与两侧的拦污板(431)、清污板(432)固定连接，栅条(4343)由上游向下游方向向上倾斜设置，其上端连接顶架(4341)，下端连接底架(4342)。

8.根据权利要求7所述的一种具有拦污栅的顶轴翻板闸门，其特征在于，清污板(432)为直角钢片结构，通过螺栓与导污板(122)固定，拦污板(431)为钢板结构，通过螺栓与导污板(122)固定。

9.一种具有拦污栅的顶轴翻板闸门的运行方法，其特征在于，该闸门包括闸门(1)、闸墩(2)、启闭装置(3)和清污装置(4)，闸门(1)包括主闸门(11)和副闸门(12)，副闸门镶嵌在主闸门上端，主闸门(11)包括主闸门板(111)、悬臂轴(112)、铰接座Ⅰ(113)和吊孔(114)，副闸门(12)包括副闸门板(121)、导污板(122)、铰接座Ⅱ(123)和溢流装置；闸墩(2)包括闸墩柱(21)、底板(22)、工作板Ⅰ(23)和工作板Ⅱ(24)；启闭装置(3)包括主启闭杆(31)和副启闭杆(32)；清污装置(4)包括清污箱(41)、传输装置(42)和拦污装置(43)；

其中，主闸门板(111)的顶端设有闸口(115)，闸口底部设有用于镶嵌副闸门(12)的门槽(116)，悬臂轴(112)分别设置于主闸门板(111)顶部两侧，用于与两侧的闸墩柱(21)转动连接；铰接座Ⅰ(113)位于主闸门板(111)上游面，与主启闭杆(31)铰接；吊孔(114)设置于主闸门板(111)下游面两侧，用于与两侧闸墩柱(21)上的锁孔(25)可拆卸连接；主闸门板(111)底部为圆弧形结构，底板(22)上设有与其匹配的弧形槽(221)，主闸门(11)底部的圆弧形结构与底板(22)上的弧形槽之间设有止水橡胶Ⅰ(119)；导污板(122)设置于副闸门板(121)的顶部，与副闸门板(121)垂直设置，副闸门板(121)上部两侧设置有溢流孔(124)；铰接座Ⅱ(123)设置于副闸门板(121)上游面，与副启闭杆(32)铰接；溢流装置设置于副闸门板(121)上部两侧，包括溢流管(1251)、分叉杆(1252)、多个导流叶片(1253)和轴向钢杆(1254)，溢流管(1251)的一端与溢流孔(124)的下游侧固定连接，溢流管(1251)外壁上侧紧贴导污板(122)底面；分叉杆(1252)竖直设置于溢流孔(124)的下游侧中间；导流叶片(1253)均匀分布于溢流孔(124)上游侧内部；轴向钢杆(1254)一端与分叉杆(1252)连接，另一端朝向下游侧；

底板(22)设置于两个闸墩柱(21)底部之间，位于主闸门(11)的下方，工作板Ⅰ(23)和工作板Ⅱ(24)设置于两个闸墩柱(21)顶部之间，位于副闸门(12)上方，工作板Ⅰ(23)和工作板Ⅱ(24)从上游至下游依次间隔设置；主闸门(11)通过主启闭杆(31)与工作板Ⅰ(23)铰接，副闸门(12)通过副启闭杆(32)与工作板Ⅱ(24)铰接；

清污箱(41)设置于一侧闸墩(2)的升降口内，传输装置(42)和拦污装置(43)均设置在副闸门(12)上；传输装置(42)包括履带(421)和转动装置，转动装置包括转轮(422)、多个转叶(423)、多个固定片(424)和轴承套筒(425)，轴承套筒(425)套设在轴向钢杆(1254)上；转叶(423)以轴承套筒(425)轴线为极轴均匀分布于溢流管(1251)内，其根部固定在轴承套筒(425)上；多个固定片(424)均匀分布于转轮(422)内，两端分别连接轴承套筒(425)和转轮(422 )；履带(421)套设在转轮(422)上，将左右两个转轮(422)连接；

拦污装置(43)包括拦污板(431)、清污板(432)、定位装置和拦污栅(434)，拦污板(431)和清污板(432)分别设置于导污板(122)两端；拦污栅(434)设置于副闸门板(121)下游侧，两端分别与拦污板(431)和清污板(432)固定连接；定位装置分别与拦污栅(434)两端预设位置固定连接；

包括以下步骤：

S1、闸门正常挡水时，主启闭杆(31)伸长，主闸门(11)绕悬臂轴(112)向上游逆时针翻板，直到主闸门(11)底部的止水橡胶Ⅰ(119)紧贴闸墩底板(22)上的弧形槽(221)，副启闭杆(32)收缩，副闸门(12)在门槽(116)内向上移动直至符合挡水位要求；

S2、闸门高水位清污时，在S1的基础上，副启闭杆(32)伸长，副闸门(12)在门槽(116)内向下移动至预设位置，保持上游河道表层水流携带漂浮垃圾，通过副闸门(12)的导污板(122)溢流至下游河道，漂浮垃圾被拦污栅(434)拦截，并聚集至履带(421)上表面，该过程中，上游河道下层水流通过副闸门(12)的溢流孔(124)下泄至下游河道，溢流管(1251)内的转叶(423)在下泄水流冲击下带动转轮转动，驱动履带(421)将聚集的漂浮垃圾运送至闸墩(2)一侧的清污箱(41)内；

S3、闸门低水位清污时，在S2的基础上，副启闭杆(32)继续伸长，副闸门(12)在门槽(116)内继续向下移动至预设位置，保持上游河道表层水流携带漂浮垃圾，通过副闸门(12)的导污板(122)溢流至下游河道，漂浮垃圾被拦污栅(434)拦截，并聚集至履带(421)上表面，该过程中，上游河道下层水流通过副闸门(12)的溢流孔(124)下泄至下游河道，溢流管(1251)内的转叶(423)在下泄水流冲击下带动转轮转动，驱动履带(421)将聚集的漂浮垃圾运送至闸墩(2)一侧的清污箱(41)内；

S4、闸门检修时，在S1的基础上，副启闭杆(32)收缩，副闸门(12)在门槽(116)内向上移动直至脱离门槽(116)，该过程中副闸门(12)上游面已紧贴工作板Ⅱ(24)侧面并保持垂直状态，主启闭杆(31)收缩，驱动主闸门(11)绕悬臂轴(112)翻转至工作板Ⅰ(23)平卧，该过程结束时，锁孔(25)和吊孔(114)位置对齐，插入插销杆(26)进行固定。

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