CN114808866A - 一种水利工程用防冻闸门 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水利工程用防冻闸门，涉及闸门领域。该一种水利工程用防冻闸门，包括坝体，所述坝体的上部横贯设置有流道，所述流道的内部转动设置有主闸门，主闸门的下部和坝体转动连接，所述流道的内壁设置有第一密封面和第二密封面，所述第一密封面固定连接有第一气囊，所述外侧弧面和第一气囊接触，所述主闸门的侧面和第二密封面配合，所述流道内设置有闸槽，所述闸槽的内壁固定连接有若干第二气囊，所述闸槽配合设置有上下升降的副闸门，所述第二气囊分别与副闸门前后面边缘接触。设置两道闸门，使得主闸门浸泡在水中，减少冻结区域，利于闸门打开，并且设置有气囊，不仅提高闸门的密封性，还降低闸门和坝体冻结区域面积。

Description

一种水利工程用防冻闸门

技术领域

本发明涉及闸门技术领域，具体为一种水利工程用防冻闸门。

背景技术

闸门用于关闭和开放泄（放）水通道的控制设施。水工建筑物的重要组成部分，可用以拦截水流，控制水位、调节流量、排放泥沙和漂浮物等。但是在高纬度的水库，尤其在冬季的时候，生成冰使得闸门和坝体冻结在一起，尤其是闸门边缘处，同时水渗漏至闸门的另一侧结冰，结冰区域大大增加，导致闸门无法打开。现有的水库大多采用单道闸门，泥沙等杂物易在闸门处堆积，冰冻产生的混合物，其结构强度高，大大增加闸门打开地难度。

现有闸门防冻的方式大致分为两种，一是在结冰前阻碍冰的形成，二是在结冰后，采用加热或者破碎的方式去除冻结在闸门上的冰。

检索发现一种“溢洪道闸门防冻除冰装置”，其申请号为“CN201610464691.X”，该专利主要通过泵送水库深层的水，不断冲刷闸门，进而阻碍水结冰。类似方案还有一种“防冻闸门”，其申请号为“CN201810507115.8”，该专利主要通过在闸门底部曝气，产生对流，使得闸门处的水持续流动，从而阻止闸门处结冰。

以及一种“预埋偏振曝气式防冻闸门”，其申请号为“CN201910012298.0”，不仅具有上述中曝气防止结冰的方案，还采用的振动破碎和电加热两种方式除去闸门上凝结的冰。

上述中除冰方式中会消耗大量的能量。虽然振动除冰的方式耗能相对较低，但是闸门在低温情况下，本身的质地较为“脆硬”，其抗疲劳强度低，易发生在振动过程中造成闸门疲劳损坏，影响水坝的正常使用。并且采用振动的方式，会降低闸门的密封性，原因在振动缩短了密封件的寿命。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种水利工程用防冻闸门，解决了门闸除冰能耗高并且有可能损坏闸门的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种水利工程用防冻闸门，包括坝体，所述坝体的上部横贯设置有流道，所述流道的内部转动连接有主闸门，所述主闸门位于坝体阻水面的一侧，且主闸门的下部和坝体转动连接，所述流道的内壁设置有第一密封面和第二密封面，所述主闸门为弧形板，并且外侧弧面和坝体阻水面同侧设置，所述第一密封面固定连接有第一气囊，所述外侧弧面和第一气囊接触，所述主闸门的侧面和第二密封面配合；

所述流道内设置有闸槽，所述闸槽的内壁固定连接有若干第二气囊，所述闸槽配合设置有上下升降的副闸门，所述第二气囊分别与副闸门前后面边缘接触，坝体的内部还设置有气泵设备；

所述主闸门和副闸门之间形成水池，且坝体内部设置有水道，水道连通水池和水库。

所述主闸门的上方设置有牵引机构，所述牵引机构的下方延伸设置有牵引绳，所述牵引绳的一端和主闸门的上部固定连接，所述流道的上部侧壁伸缩设置有挡杆。

优选的，所述坝体的内部设置有液压伸缩缸，且液压伸缩缸的输出端和挡杆固定连接。

优选的，所述牵引机构包括外壳，且外壳的内部设置有第一滚轮、第二滚轮和推杆，所述第一滚轮转动固定在外壳上，所述第二滚轮转动设置在推杆的端部，所述牵引绳的一端固定与外壳的内壁，且固定位置于第一滚轮的上方，所述牵引绳依次经过第二滚轮、第一滚轮，且从外壳延伸出。

优选的，所述外壳的内部固定连接有液压缸，所述液压缸的一端延伸设置有伸缩杆，所述伸缩杆的一端固定连接于推杆的中部。

优选的，所述副闸门的上方设置有驱动电机，所述驱动电机的下端设置的输出端固定连接有螺杆，所述螺杆和副闸门螺纹配合。

优选的，所述坝体的上端固定连接有梁架，所述驱动电机固定连接于梁架上端中部。

优选的，所述主闸门的下部固定连接有转轴，所述转轴转动配合于坝体，所述主闸门的上部固定连接牵引块，所述牵引绳的一端固定于牵引块。

优选的，所述主闸门的侧壁固定连接有第一密封垫，所述第一密封垫和第二密封面接触。

优选的，所述副闸门的侧壁固定连接有第二密封垫，所述第二密封垫和闸槽内壁接触。

优选的，所述牵引机构的下端固定连接有支撑块，所述支撑块的下端固定于坝体的上端。

（三）有益效果

本发明提供了一种水利工程用防冻闸门。具备以下有益效果：

1、本发明，采用两道闸门方案，其主闸门浸泡在水中，使得主闸门的结冰区域小，降低主闸门打开的难度，同时弧形主闸门采用转动打开的方式，弧形结构可将水以抛射的送出，以及转动的方式打开闸门时，不与浮冰的刮蹭，利于闸门打开。

2、本发明，设置有副闸门，其作用可在主闸门的另一侧形成水池，降低主闸门的打开难度，以及在闸槽中设置有第二气囊，当需要提升打开副闸门时，第二气囊放气，在闸槽和副闸门之间产生间隙，进而利于副闸门的提升。

3、本发明，设置有第一气囊和第二气囊，提高了主闸门和副闸门的密封性。

4、本发明，主闸门采用转动式结构，并且整体呈弧形结构，在开闸放水时，可减少甚至避免泥沙在主闸门下部堆积。

5、本发明，设置有水道，利用重力将水库中的水导流至水池中，避免水池结冰，不需要耗能。

6、本发明，若在极端条件下，水池也发生结冰，又无法打开副闸门，可将副闸门破环，并将水池中的冰滑动远离主闸门，并且主闸门一侧无障碍后，可转动打开主闸门，闸门放水的可靠性强。

附图说明

图1为本发明的坝体阻水一侧立体示意图；

图2为本发明的坝体泄水一侧立体示意图；

图3为本发明的流道内部结构示意图；

图4为图3中A处的放大图；

图5为本发明的主闸门立体示意图；

图6为本发明的牵引机构示意图；

图7为本发明的闸槽和副闸门配合处结构示意图。

其中，1、坝体；2、主闸门；3、牵引机构；4、支撑块；5、梁架；6、副闸门；7、螺杆；8、驱动电机；9、流道；10、闸槽；11、第一气囊；12、第一密封面；13、挡杆；14、第二密封面；15、第二气囊；16、第二密封垫；

21、转轴；22、第一密封垫；23、牵引块；31、牵引绳；32、第一滚轮；33、第二滚轮；34、推杆；35、伸缩杆；36、液压缸。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例：

如图1-7所示，本发明实施例提供一种水利工程用防冻闸门，包括坝体1，坝体1的上部横贯设置有流道9，流道9用于排水用，流道9的内部转动连接有主闸门2，为主要的拦水闸门，主闸门2位于坝体1阻水面的一侧，且主闸门2的下部和坝体1转动连接，主闸门2采用转动的方式打开，流道9的内壁设置有第一密封面12和第二密封面14，主闸门2为弧形板，并且外侧弧面和坝体1阻水面同侧设置，可理解成主闸门2为弯曲的板，从侧面看有两条弯曲的轮廓线，直径较大的为外侧曲线，位于外侧曲线的面为外侧弧面，外侧弧面和水库的水接触，当打开主闸门2时，失去支撑的主闸门2被水“压开”，水流通过主闸门2后，由于弧线的结构，可使得水呈抛射的方式送出，该方式可减少甚至避免泥沙等杂物在主闸门2的下部堆积，而纯冰的结构强度没有混合泥沙后的强度高，易于冰的破碎处理，同时现有的升降式闸门，升降过程中存在和浮冰刮擦，从而造成闸门卡住，无法打开的问题，此处主闸门2采用转动的方式，可以避免和浮冰发生作用，利于主闸门2的打开。

第一密封面12固定连接有第一气囊11，外侧弧面和第一气囊11接触，外侧弧面和第一气囊11接触的条件为，主闸门2处于闭合的状态，通过水库冰冻时，水面上结冰，并且水面等高的主闸门2的位置也会结冰，使得主闸门2和坝体1冻结在一体，使得主闸门2无法打开，此处采用第一气囊11，填充在主闸门2和坝体1之间，避免水的进入两者之间，在需要打开主闸门2时，第一气囊11放气，第一气囊11放气，产生足够的间隙，避免主闸门2和坝体1冻结在一起，同时第一气囊11也提高主闸门2的密封性，主闸门2的侧面和第二密封面14配合，用于提高主闸门2的密封。

流道9内设置有闸槽10，闸槽10的内壁固定连接有若干第二气囊15，第一气囊11的作用和第二气囊15的作用类似，闸槽10配合设置有上下升降的副闸门6，第二气囊15分别与副闸门6前后面边缘接触，提升打开副闸门6前，可以先对第二气囊15放气，产生间隙，若还是无法提升副闸门6，可在副闸门6上安装振动器，震碎附着在副闸门6上的冰，用于提升副闸门6。

坝体的内部还设置有气泵设备，用于第一气囊11和第二气囊15的供气用。

此处设置有主闸门2和副闸门6，主闸门2为主要的拦水闸门，水库动态的冲击负载作用在主闸门2上，传统水坝同侧设置一道闸门，若在该闸门上安装振动器，对闸门的结构强度和密封性都有影响，缩短闸门的使用寿命，并且设置的第二气囊15，具有缓冲作用，可降低振动对副闸门6的伤害，并且第二气囊15充气膨胀，即使安装振动器，也不会影响副闸门6的密封。双闸门的设置，副闸门6可以降低结构强度、若出现损坏也利于维修。

主闸门2和副闸门6之间形成水池，传统单道闸门，水库水面结冰，不仅冻结闸门水面的一侧，而另一侧也发生冻结，并且闸门另一侧或多或少存在漏水，而所漏的水，使得闸门的另一侧冻结实，更加无法打开闸门，此处采用水池，浸泡主闸门2的下部，减少主闸门2冻结的区域，利于主闸门2的开启，且坝体1内部设置有水道，水道连通水池和水库，用于更新水池中的水，避免水池中的水发生冻结，并且在水池的上部设置溢流孔，水库中的水自动流动至水池，并且从溢流孔向外排出，可以无需耗费电力。

主闸门2的上方设置有牵引机构3，牵引机构3用于主闸门2的打开和闭合，牵引机构3的下方延伸设置有牵引绳31，牵引绳31的一端和主闸门2的上部固定连接，牵引绳31用于拉动主闸门2，流道9的上部侧壁伸缩设置有挡杆13，当主闸门2处于闭合状态时，挡杆13伸出，并且抵住主闸门2的内侧弧面限制主闸门2转动，即主闸门2锁定，可在不同高度设置挡杆13，实现主闸门2不同角度的打开状态，该处结构未图示。

坝体1的内部设置有液压伸缩缸，且液压伸缩缸的输出端和挡杆13固定连接，液压伸缩缸动作，挡杆13伸出或者缩回。

牵引机构3包括外壳，且外壳的内部设置有第一滚轮32、第二滚轮33和推杆34，第一滚轮32转动固定在外壳上，第二滚轮33转动设置在推杆34的端部，牵引绳31的一端固定与外壳的内壁，且固定位置于第一滚轮32的上方，牵引绳31依次经过第二滚轮33、第一滚轮32，且从外壳延伸出，推杆34在外壳的内部移动时，并且推动第二滚轮33移动，使得牵引绳31收束或者释放，在第二滚轮33移动时，延伸出外壳的牵引绳31的牵引速度为第二滚轮33的两倍。

外壳的内部固定连接有液压缸36，液压缸36的一端延伸设置有伸缩杆35，伸缩杆35的一端固定连接于推杆34的中部，启动液压缸36，伸缩杆35动作并作用于推杆34，实现牵引绳31的动作，进而控制主闸门2动作，当伸缩杆35完全伸出后，主闸门2处于关闭的状态。

副闸门6的上方设置有驱动电机8，驱动电机8的下端设置的输出端固定连接有螺杆7，螺杆7和副闸门6螺纹配合，启动驱动电机8，螺杆7转动，预制配合的副闸门6升降动作。

坝体1的上端固定连接有梁架5，驱动电机8固定连接于梁架5上端中部，梁架5用于固定副闸门6的驱动机构。

主闸门2的下部固定连接有转轴21，转轴21转动配合于坝体1，主闸门2的上部固定连接牵引块23，牵引绳31的一端固定于牵引块23，牵引块23为一凸柱，和主闸门2一体成型。

主闸门2的侧壁固定连接有第一密封垫22，第一密封垫22和第二密封面14接触，配合第一气囊11，提高主闸门2的密封性。

副闸门6的侧壁固定连接有第二密封垫16，第二密封垫16和闸槽10内壁接触，配合第二气囊15，提高副闸门6的密封性。

牵引机构3的下端固定连接有支撑块4，支撑块4的下端固定于坝体1的上端，支撑块4用于固定牵引机构3，替换成其他类型的支撑结构。

工作原理：开闸放水时，第二气囊15放气，在闸槽10和副闸门6之间产生间隙，启动驱动电机8，提升副闸门6，若副闸门6无法提起，则启动预先安装的振动器，震碎冻结的冰，接着继续提升副闸门6，然后液压缸36工作，伸缩杆35伸出，牵引绳31牵引主闸门2，接着挡杆13动作缩回，最后伸缩杆35缓慢缩回，释放牵引绳31，主闸门2在水压作用下转动，若主闸门2冻结无动作，则可以向第一气囊11中充气膨胀，顶开主闸门2，最终实现开闸放水。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种水利工程用防冻闸门，包括坝体（1），所述坝体（1）的上部横贯设置有流道（9），其特征在于：所述流道（9）的内部转动连接有主闸门（2），所述主闸门（2）位于坝体（1）阻水面的一侧，且主闸门（2）的下部和坝体（1）转动连接，所述流道（9）的内壁设置有第一密封面（12）和第二密封面（14），所述主闸门（2）为弧形板，并且外侧弧面和坝体（1）阻水面同侧设置，所述第一密封面（12）固定连接有第一气囊（11），所述外侧弧面和第一气囊（11）接触，所述主闸门（2）的侧面和第二密封面（14）配合；

所述流道（9）内设置有闸槽（10），所述闸槽（10）的内壁固定连接有若干第二气囊（15），所述闸槽（10）配合设置有上下升降的副闸门（6），所述第二气囊（15）分别与副闸门（6）前后面边缘接触；

所述主闸门（2）的上方设置有牵引机构（3），所述牵引机构（3）的下方延伸设置有牵引绳（31），所述牵引绳（31）的一端和主闸门（2）的上部固定连接，所述流道（9）的上部侧壁伸缩设置有挡杆（13）。

2.根据权利要求1所述的一种水利工程用防冻闸门，其特征在于：所述坝体（1）的内部设置有液压伸缩缸，且液压伸缩缸的输出端和挡杆（13）固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种水利工程用防冻闸门，其特征在于：所述牵引机构（3）包括外壳，且外壳的内部设置有第一滚轮（32）、第二滚轮（33）和推杆（34），所述第一滚轮（32）转动固定在外壳上，所述第二滚轮（33）转动设置在推杆（34）的端部，所述牵引绳（31）的一端固定与外壳的内壁，且固定位置于第一滚轮（32）的上方，所述牵引绳（31）依次经过第二滚轮（33）、第一滚轮（32），且从外壳延伸出。

4.根据权利要求3所述的一种水利工程用防冻闸门，其特征在于：所述外壳的内部固定连接有液压缸（36），所述液压缸（36）的一端延伸设置有伸缩杆（35），所述伸缩杆（35）的一端固定连接于推杆（34）的中部。

5.根据权利要求1所述的一种水利工程用防冻闸门，其特征在于：所述副闸门（6）的上方设置有驱动电机（8），所述驱动电机（8）的下端设置的输出端固定连接有螺杆（7），所述螺杆（7）和副闸门（6）螺纹配合。

6.根据权利要求5所述的一种水利工程用防冻闸门，其特征在于：所述坝体（1）的上端固定连接有梁架（5），所述驱动电机（8）固定连接于梁架（5）上端中部。

7.根据权利要求1所述的一种水利工程用防冻闸门，其特征在于：所述主闸门（2）的下部固定连接有转轴（21），所述转轴（21）转动配合于坝体（1），所述主闸门（2）的上部固定连接牵引块（23），所述牵引绳（31）的一端固定于牵引块（23）。

8.根据权利要求1所述的一种水利工程用防冻闸门，其特征在于：所述主闸门（2）的侧壁固定连接有第一密封垫（22），所述第一密封垫（22）和第二密封面（14）接触。

9.根据权利要求1所述的一种水利工程用防冻闸门，其特征在于：所述副闸门（6）的侧壁固定连接有第二密封垫（16），所述第二密封垫（16）和闸槽（10）内壁接触。

10.根据权利要求1所述的一种水利工程用防冻闸门，其特征在于：所述牵引机构（3）的下端固定连接有支撑块（4），所述支撑块（4）的下端固定于坝体（1）的上端。

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