CN114855722B - 一种根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置，以解决传统采用叠梁闸门分层取水技术，需逐孔逐层将叠梁闸门吊出或放入门槽，操作过程繁琐、耗时过长等技术难题。本发明的技术方案包括在水库进水口设置低于进水口底槛高程的下沉式闸门槽，在下沉式闸门槽内设置浮动式分层取水闸门装置，浮动式分层取水闸门装置由上部的浮动式箱体通过浮动式圆筒型拉杆装置与分层取水闸门连接组成，水位平衡时上部的浮动式箱体为部分淹没状态，浮动式箱体可根据库区水位变化自动调节水体淹没深度，实现随着水位变化自动升降，在满足下放表层高温水的同时，分层取水过程无需人力投入、无能耗，运行效率得到大幅提高，有效节约运行成本。
Description
技术领域
本发明属于水利水电工程金属结构技术领域，具体的说是一种根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置。
背景技术
对于高坝水电工程，因进水口深度较大，若引用进水口底层水体，会导致下放水体温度较低，影响下游生态环境的安全，故基于环保需要，要下放表层高温水且要保障有足够的取水深度以满足机组发电的正常引用流量要求。
目前国内通常采用在进水口设置叠梁闸门分层取水技术下放高温表层水，该技术的进水口一般为“一机多门”布置方式，叠梁闸门采用门机、台车等移动式启闭设备操作，一台启闭设备需要抓取不同孔口的闸门，需根据水位的变幅逐层提出或下放叠梁闸门以保障进水口有足够取水深度，因此操作过程十分繁琐且耗时过长，尤其对于进水口孔口数量较多的水电工程更显突出。
所以，现有技术还存在不足，有待于进一步完善。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的不足提供一种根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置，以解决传统采用叠梁闸门分层取水技术操作过程繁琐、耗时过长等技术难题。
本发明的技术方案：
一种根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置，在水库进水口设置低于进水口底槛高程的下沉式闸门槽，在下沉式闸门槽内设置浮动式分层取水闸门装置；所述浮动式分层取水闸门装置可设置在进水口拦污栅的上游侧或下游侧。
前述的根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置中，所述浮动式分层取水闸门装置由上部的浮动式箱体通过浮动式圆筒型拉杆装置与分层取水闸门连接组成；所述浮动式圆筒型拉杆装置高度H1≥进水口额定流量时需要的取水深度；所述下沉式闸门槽位于进水口底槛高程以下深度H2＞分层取水闸门高度H3。
前述的根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置中，所述浮动式分层取水闸门装置设置在进水口拦污栅的上游侧时，所述下沉式闸门槽底部为斜面底槛结构；所述浮动式分层取水闸门装置设置在进水口拦污栅的下游侧时，在下沉式闸门槽上部设置与分层取水闸门的面板接触的双柄P头水封装置，进水口拦污栅的栅槽与下沉式闸门槽之间的进水口底槛上设置沉沙池。
前述的根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置中，所述分层取水闸门采用上游止水，其面板设置在上游侧，侧水封装置设置在面板两侧，每节门叶之间采用销轴连接；所述分层取水闸门的各节门叶采用封闭箱体主梁结构或在梁格内设置塑料泡沫，塑料泡沫采用双头螺柱固定在闸门两侧边柱上，隔板、边柱设置相应的螺孔。
前述的根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置中，所述浮动式箱体由两侧副箱与主箱焊接组成整体；所述副箱为上部矩形下部圆形的圆头矩形封闭结构，上下游侧均设置T型支架，T型支架上设置主向支承限位滑块、反向支承限位滑块，副箱的侧面封板设置锁定板，副箱的顶部封板设置吊耳；所述主箱为上部矩形下部圆形的圆头矩形封闭结构，主箱上下游侧面对称设置T型支架，T型支架上设置侧向定轮支承，主箱上部设置高出圆头矩形封闭结构顶部的密封进人孔。
前述的根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置中，所述圆筒型拉杆装置由圆筒型拉杆和销轴组成；所述圆筒型拉杆由圆筒、上端盖板、下端盖板组成密闭的圆筒结构产生浮力，上端盖板下部设置环状锁定板，上部设置上吊耳，下端盖板下部设置下吊耳。
前述的根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置中，浮动式分层取水闸门装置满足：Fv箱体max+Fv拉杆装置+Fv闸门＞G箱体+G拉杆装置+G闸门+f箱体max+f闸门max，式中：Fv箱体max—浮动式箱体完全淹没时的最大浮力，Fv拉杆装置—浮动式圆筒型拉杆装置的浮力，Fv闸门—分层取水闸门的浮力，G箱体—浮动式箱体的重力，G拉杆装置—浮动式圆筒型拉杆装置的重力，G闸门—分层取水闸门的重力，f箱体max—浮动式箱体支承限位装置的最大摩阻力，f闸门max—分层取水闸门支承限位装置和水封装置的最大摩阻力之和。
前述的根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置中，所述浮动式箱体顶部对称设置平衡重系统，平衡重系统由拉索、平衡滑轮及平衡重块组成，平衡重块设置于竖井内。
前述的根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置中，所述浮动式分层取水闸门装置满足：Fv箱体max+Fv拉杆装置+Fv闸门+GP＞G箱体+G拉杆装置+G闸门+f箱体max+f闸门max+fpmax，式中：Fv箱体max—浮动式箱体完全淹没时的最大浮力，Fv拉杆装置—浮动式圆筒型拉杆装置的浮力，Fv闸门—分层取水闸门的浮力，G箱体—浮动式箱体的重力，G拉杆装置—浮动式圆筒型拉杆装置的重力，G闸门—分层取水闸门的重力，Gp—平衡重块的重力，f箱体max—浮动式箱体支承限位装置的最大摩阻力，f闸门max—分层取水闸门支承限位装置和水封装置的最大摩阻力之和，fpmax—平衡重系统最大运行摩阻力。
前述的根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置中，所述浮动式分层取水闸门装置在安装或检修时，通过闸井上部设置的门机提至检修平台锁定后进行组装或拆卸；所述主箱的隔板及副箱的边柱设置进人孔；所述进水口拦污栅设置与其共槽的叠梁闸门。
有益效果
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明技术根据浮力原理，分层取水闸门装置由上部的浮动式箱体通过浮动式圆筒型拉杆装置与分层取水闸门连接组成，水位平衡时上部的浮动式箱体为部分淹没状态，使分层取水闸门装置处于漂浮状态，因浮动式箱体能根据库区水位变化自动调节水体淹没深度，从而使其所受的浮力发生变化，实现随着水位变化自动升降，在满足下放表层高温水的同时，分层取水过程无需人力投入、无能耗，运行效率得到大幅提高，有效节约运行成本；此外，浮动式分层取水闸门装置设置在低于进水口底槛高程的下沉式闸门槽内，下沉式门槽位于进水口底槛高程以下深度大于分层取水闸门高度，以保障在水位较低时，分层取水闸门能完全沉入进水口底槛以下，不影响进水口的过流要求。
(2)本发明的浮动式圆筒型拉杆装置高度不小于进水口额定流量时需要的取水深度，在满足进水口引用流量要求的同时保障通过分层取水闸门顶上部水体的流速较低，以减轻浮动式箱体底部过流时的晃动。
(3)本发明的分层取水闸门的各节门叶采用封闭箱体主梁结构或在梁格内设置塑料泡沫、气袋等产生浮力，圆筒型拉杆装置通过封闭的圆筒结构产生浮力。
(4)本发明的浮动式箱体、浮动式圆筒型拉杆装置、分层取水闸门均设置锁定板及吊耳，满足检修时提出闸井并锁定要求。
(5)本发明对于尺寸布置受限的浮动式箱体，通过浮动式箱体顶部设置的平衡重系统克服部分浮动式分层取水闸门装置的重力及摩阻力，以减小浮动式箱体体积。
(6)本发明的分层取水闸门采用上游止水，其面板设置在上游侧，侧水封装置设置在面板两侧，可减少分层取水过程中，推移质堆积到梁格内，增加分层取水闸门的重量。
(7)本发明的浮动式分层取水闸门装置设置在进水口拦污栅的上游侧时，下沉式闸门槽底部为斜面底槛结构，可将落入分层取水闸门装置槽底部的推移质滑至库区，以免造成下沉式闸门槽堵塞影响分层取水闸门装置的运行；浮动式分层取水闸门装置设置在进水口拦污栅的下游侧时，在下沉式闸门槽上部设置与分层取水闸门的面板接触的双柄P头水封装置，进水口拦污栅的栅槽与下沉式闸门槽之间的进水口底槛上设置沉沙池，以减少进水口污物进入下沉式闸门槽内降低分层取水闸门装置运行卡阻的风险，为分层取水闸门装置运行顺畅提供了保障。
(8)本发明的浮动式箱体由两侧副箱与主箱焊接组成整体，副箱为上部矩形下部圆形的圆头矩形封闭结构，上下游侧均设置T型支架，T型支架上设置主反向支承限位装置，主箱为上部矩形下部圆形的圆头矩形封闭结构，主箱上下游侧面对称设置T型支架，T型支架上设置侧向支承限位装置，从而实现对浮动式箱体两端的三向支承限位，防止浮动式箱体上下浮动运行过程中不会发生上下游两侧倾覆，保障了浮动式箱体运行的平稳，主反侧三向支承均设置在T型梁上，方便安装及拆卸；主箱上部设置高出圆头矩形封闭结构顶部的密封进人孔，在满足制造安装检修维护要求的同时，可防止雨水进入浮动式箱体内形成积水增加自重且腐蚀箱体；主箱的隔板及副箱的边柱设置进人孔，便于制造安装及检修维护。
(9)本发明的分层取水闸门在梁格内设置塑料泡沫增加浮力时，塑料泡沫采用双头螺柱固定在闸门两侧边柱上，有效防止塑料泡沫从梁格内滑出。
(10)本发明的分层取水闸门的每节门叶之间采用销轴或螺栓连接，便于检修时在闸井平台进行拆卸和组装。
(11)本发明的浮动式分层取水闸门装置不设置平衡重系统时，Fv箱体max+Fv拉杆装置+Fv闸门＞G箱体+G拉杆装置+G闸门+f箱体max+f闸门max，式中：Fv箱体max—浮动式箱体完全淹没时的最大浮力，Fv拉杆装置—浮动式圆筒型拉杆装置的浮力，Fv闸门—分层取水闸门的浮力，G箱体—浮动式箱体的重力，G拉杆装置—浮动式圆筒型拉杆装置的重力，G闸门—分层取水闸门的重力，f箱体max—浮动式箱体支承限位装置的最大摩阻力，f闸门max—分层取水闸门支承限位装置和水封装置的最大摩阻力之和；满足驱动力大于阻力要求，保障浮动式分层取水闸门装置能随着水位变化自动升降。
(12)本发明的浮动式分层取水闸门装置设置平衡重系统时，Fv箱体max+Fv拉杆装置+Fv闸门+GP＞G箱体+G拉杆装置+G闸门+f箱体max+f闸门max+fpmax，式中：Fv箱体max—浮动式箱体完全淹没时的最大浮力，Fv拉杆装置—浮动式圆筒型拉杆装置的浮力，Fv闸门—分层取水闸门的浮力，G箱体—浮动式箱体的重力，G拉杆装置—浮动式圆筒型拉杆装置的重力，G闸门—分层取水闸门的重力，Gp—平衡重块的重力，f箱体max—浮动式箱体支承限位装置的最大摩阻力，f闸门max—分层取水闸门支承限位装置和水封装置的最大摩阻力之和，fpmax—平衡重系统最大运行摩阻力；满足驱动力大于阻力要求，保障浮动式分层取水闸门装置能随着水位变化自动升降。
(13)本发明对于设置在进水口拦污栅下游侧的浮动式分层取水闸门装置，设置可与进水口拦污栅共槽的叠梁闸门，为下沉式闸门槽的检修提供条件。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明实施方案一布置示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图1的B-B剖视图；
图4是本发明实施方案二布置示意图；
图5是图4的A-A剖视图；
图6是图4的B-B剖视图；
图7是本发明实施方案三布置示意图；
图8是图7的A-A剖视图；
图9是图7的B-B剖视图；
图10是图8的C-C剖视图；
图11是本发明实施方案一、实施方案二、实施方案三的浮动式分层取水闸门装置方案一示意图；
图12是本发明浮动式分层取水闸门装置方案一的分层取水闸门门叶结构示意图；
图13是本发明实施方案一、实施方案二、实施方案三的浮动式分层取水闸门装置方案二示意图；
图14是本发明浮动式分层取水闸门装置方案二的分层取水闸门门叶结构示意图；
图15是本发明实施方案一、实施方案二、实施方案三的浮动式箱体示意图；
图16是本发明实施方案一、实施方案二、实施方案三的浮动式圆筒型拉杆装置示意图。
图1～16中：1-进水口、2-进水口底槛、3-下沉式闸门槽、4-浮动式分层取水闸门装置、5-进水口拦污栅、6-浮动式箱体、7-浮动式圆筒型拉杆装置、8-分层取水闸门、9-面板、10-侧水封装置、11-门叶、12-销轴、13-双柄P头水封装置、14-沉沙池、15-封闭箱体主梁结构、16-梁格、17-塑料泡沫、18-双头螺柱、19-边柱、20-隔板、21-螺孔、22-副箱、23-主箱、24-圆头矩形封闭结构、25-T型支架、26-主向支承限位滑块、27-反向支承限位滑块、28-侧面封板、29-锁定板、30-顶部封板、31-吊耳、32-侧向定轮支承、33-密封进人孔、34-圆筒型拉杆、35-圆筒、36-上端盖板、37-下端盖板、38-环状锁定板、39-上吊耳、40-下吊耳、41-门机、42-检修平台、43-斜面底槛结构、44-平衡重系统、45-拉索、46-平衡滑轮、47-平衡重块、48-竖井、49-进人孔、50-叠梁闸门。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
实施例一，一种根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置。下面结合附图1～3、附11～16的实施例一对本发明作进一步的详细说明。
在水库进水口1设置低于进水口底槛2高程的下沉式闸门槽3，在下沉式闸门槽3内设置浮动式分层取水闸门装置4；
浮动式分层取水闸门装置4设置在进水口拦污栅5的下游侧；
浮动式分层取水闸门装置4由上部的浮动式箱体6通过浮动式圆筒型拉杆装置7与分层取水闸门8连接组成；
浮动式圆筒型拉杆装置7高度H1≥进水口额定流量时需要的取水深度；
下沉式闸门槽3位于进水口底槛2高程以下深度H2＞分层取水闸门8高度H3；
分层取水闸门8采用上游止水，其面板9设置在上游侧，侧水封装置10设置在面板9两侧，每节门叶11之间采用销轴12连接；
下沉式闸门槽3上部设置与分层取水闸门8的面板9接触的双柄P头水封装置13，进水口拦污栅5的栅槽与下沉式闸门槽3之间的进水口底槛2上设置沉沙池14；
分层取水闸门8的各节门叶11采用封闭箱体主梁结构15或在梁格16内设置塑料泡沫17；塑料泡沫17可以是气袋等可产生浮力材料的替换物；
分层取水闸门8在梁格16内设置塑料泡沫17时，塑料泡沫17采用双头螺柱18固定在闸门两侧边柱19上，隔板20、边柱19设置相应的螺孔21；
浮动式箱体6由两侧副箱22与主箱23焊接组成整体；
副箱22为上部矩形下部圆形的圆头矩形封闭结构24，上下游侧均设置T型支架25，T型支架25上设置主向支承限位滑块26、反向支承限位滑块27，副箱22的侧面封板28设置锁定板29，副箱22的顶部封板30设置吊耳31；
主箱23为上部矩形下部圆形的圆头矩形封闭结构24，主箱23上下游侧面对称设置T型支架25，T型支架25上设置侧向定轮支承32，主箱23上部设置高出圆头矩形封闭结构24顶部的密封进人孔33；
圆筒型拉杆装置7由圆筒型拉杆34和销轴12组成；圆筒型拉杆34由圆筒35、上端盖板36、下端盖板37组成密闭的圆筒结构产生浮力，上端盖板36下部设置环状锁定板38，上部设置上吊耳39，下端盖板37下部设置下吊耳40；
浮动式分层取水闸门装置4满足：Fv箱体max+Fv拉杆装置+Fv闸门＞G箱体+G拉杆装置+G闸门+f箱体max+f闸门max，式中：Fv箱体max—浮动式箱体完全淹没时的最大浮力，Fv拉杆装置—浮动式圆筒型拉杆装置的浮力，Fv闸门—分层取水闸门的浮力，G箱体—浮动式箱体的重力，G拉杆装置—浮动式圆筒型拉杆装置的重力，G闸门—分层取水闸门的重力，f箱体max—浮动式箱体支承限位装置的最大摩阻力，f闸门max—分层取水闸门支承限位装置和水封装置的最大摩阻力之和；
浮动式分层取水闸门装置4在安装或检修时，通过闸井上部设置的门机41提至检修平台42锁定后进行组装或拆卸；
主箱23的隔板20及副箱22的边柱19设置进人孔49；
进水口拦污栅5设置与其共槽的叠梁闸门50。
实施例二，一种根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置。下面结合附图4～6、附11～16的实施例二对本发明作进一步的详细说明。
在水库进水口1设置低于进水口底槛2高程的下沉式闸门槽3，在下沉式门槽3内设置浮动式分层取水闸门装置4；
浮动式分层取水闸门装置4设置在进水口拦污栅5的上游侧，下沉式闸门槽3底部为斜面底槛结构43；
浮动式分层取水闸门装置4由上部的浮动式箱体6通过浮动式圆筒型拉杆装置7与分层取水闸门8连接组成；
浮动式圆筒型拉杆装置7高度H1≥进水口额定流量时需要的取水深度；
下沉式门槽3位于进水口底槛2高程以下深度H2＞分层取水闸门8高度H3；
分层取水闸门8采用上游止水，其面板9设置在上游侧，侧水封装置10设置在面板9两侧，每节门叶11之间采用销轴12连接；
分层取水闸门8的各节门叶11采用封闭箱体主梁结构15或在梁格16内设置塑料泡沫17；
分层取水闸门8在梁格16内设置塑料泡沫17时，塑料泡沫17采用双头螺柱18固定在闸门两侧边柱19上，隔板20、边柱19设置相应的螺孔21；
浮动式箱体6由两侧副箱22与主箱23焊接组成整体；
副箱22为上部矩形下部圆形的圆头矩形封闭结构24，上下游侧均设置T型支架25，T型支架25上设置主向支承限位滑块26、反向支承限位滑块27，副箱22的侧面封板28设置锁定板29，副箱22的顶部封板30设置吊耳31；
主箱23为上部矩形下部圆形的圆头矩形封闭结构24，主箱23上下游侧面对称设置T型支架25，T型支架25上设置侧向支承32，主箱23上部设置高出圆头矩形封闭结构24顶部的密封进人孔33；
圆筒型拉杆装置7由圆筒型拉杆34和销轴12组成；
圆筒型拉杆34由圆筒35、上端盖板36、下端盖板37组成密闭的圆筒结构产生浮力，上端盖板36下部设置环状锁定板38，上部设置上吊耳39，下端盖板37下部设置下吊耳40；
浮动式分层取水闸门装置4满足：Fv箱体max+Fv拉杆装置+Fv闸门＞G箱体+G拉杆装置+G闸门+f箱体max+f闸门max，式中：Fv箱体max—浮动式箱体完全淹没时的最大浮力，Fv拉杆装置—浮动式圆筒型拉杆装置的浮力，Fv闸门—分层取水闸门的浮力，G箱体—浮动式箱体的重力，G拉杆装置—浮动式圆筒型拉杆装置的重力，G闸门—分层取水闸门的重力，f箱体max—浮动式箱体支承限位装置的最大摩阻力，f闸门max—分层取水闸门支承限位装置和水封装置的最大摩阻力之和；
浮动式分层取水闸门装置4在安装或检修时，通过闸井上部设置的门机41提至检修平台42锁定后进行组装或拆卸；
主箱23的隔板20及副箱22的边柱19设置进人孔49。
实施例三，一种根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置。下面结合附图7～16的实施例三对本发明作进一步的详细说明。
在水库进水口1设置低于进水口底槛2高程的下沉式门槽3，在下沉式门槽3内设置浮动式分层取水闸门装置4；
浮动式分层取水闸门装置4设置在进水口拦污栅5的下游侧；
浮动式分层取水闸门装置4由上部的浮动式箱体6通过浮动式圆筒型拉杆装置7与分层取水闸门8连接组成；
浮动式圆筒型拉杆装置7高度H1≥进水口额定流量时需要的取水深度；
下沉式门槽3位于进水口底槛2高程以下深度H2＞分层取水闸门8高度H3；
分层取水闸门8采用上游止水，其面板9设置在上游侧，侧水封装置10设置在面板9两侧，每节门叶11之间采用销轴12连接；
下沉式闸门槽3上部设置与分层取水闸门8的面板9接触的双柄P头水封装置13，进水口拦污栅5的栅槽与下沉式闸门槽3之间的进水口底槛2上设置沉沙池14；
分层取水闸门8的各节门叶11采用封闭箱体主梁结构15或在梁格16内设置塑料泡沫17；
分层取水闸门8在梁格16内设置塑料泡沫17时，塑料泡沫17采用双头螺柱18固定在闸门两侧边柱19上，隔板20、边柱19设置相应的螺孔21；
浮动式箱体6由两侧副箱22与主箱23焊接组成整体；
副箱22为上部矩形下部圆形的圆头矩形封闭结构24，上下游侧均设置T型支架25，T型支架25上设置主向支承限位滑块26、反向支承限位滑块27，副箱22的侧面封板28设置锁定板29，副箱22的顶部封板30设置吊耳31；
主箱23为上部矩形下部圆形的圆头矩形封闭结构24，主箱23上下游侧面对称设置T型支架25，T型支架25上设置侧向支承32，主箱23上部设置高出圆头矩形封闭结构24顶部的密封进人孔33，主箱23的隔板20及副箱22的边柱19设置进人孔49；
圆筒型拉杆装置7由圆筒型拉杆34和销轴12组成；
圆筒型拉杆34由圆筒35、上端盖板36、下端盖板37组成密闭的圆筒结构产生浮力，上端盖板36下部设置环状锁定板38，上部设置上吊耳39，下端盖板37下部设置下吊耳40；
浮动式分层取水闸门装置4在安装或检修时，通过闸井上部设置的门机41提至检修平台42锁定后进行组装或拆卸；
浮动式箱体顶部对称设置平衡重系统44；
平衡重系统44由拉索45、平衡滑轮46及平衡重块47组成；
平衡重块47设置于竖井48内；
进水口拦污栅5设置与其共槽的叠梁闸门50；设置可与进水口拦污栅5共槽的叠梁闸门50，为下沉式闸门槽的检修提供条件。
浮动式分层取水闸门装置4满足：Fv箱体max+Fv拉杆装置+Fv闸门+GP＞G箱体+G拉杆装置+G闸门+f箱体max+f闸门max+fpmax，式中：Fv箱体max—浮动式箱体完全淹没时的最大浮力，Fv拉杆装置—浮动式圆筒型拉杆装置的浮力，Fv闸门—分层取水闸门的浮力，G箱体—浮动式箱体的重力，G拉杆装置—浮动式圆筒型拉杆装置的重力，G闸门—分层取水闸门的重力，Gp—平衡重块的重力，f箱体max—浮动式箱体支承限位装置的最大摩阻力，f闸门max—分层取水闸门支承限位装置和水封装置的最大摩阻力之和，fpmax—平衡重系统最大运行摩阻力。
各实施例工作原理是：
本技术的浮动式分层取水闸门装置4由上部的浮动式箱体6通过浮动式圆筒型拉杆装置7与分层取水闸门8连接组成，浮动式分层取水闸门装置4设置在低于进水口底槛2高程的下沉式闸门槽3内，下沉式闸门槽3位于进水口底槛2高程以下深度大于分层取水闸门8高度，以保障在水位较低时，分层取水闸门8能完全沉入进水口底槛7以下，不影响进水口的过流要求。
浮动式圆筒型拉杆装置7高度不小于进水口额定流量时需要的取水深度，在满足进水口引用流量要求的同时保障通过分层取水闸门8顶上部水体流速较低，以减轻浮动式箱体6底部过流时的晃动。
分层取水闸门8的各节门叶11采用封闭箱体主梁结构15或在梁格16内设置塑料泡沫17、气袋等产生浮力，圆筒型拉杆装置7通过封闭的圆筒结构产生浮力，浮动式箱体6根据库区水体淹没深度产生浮力。
当库区水位上升时，浮动式箱体6随着淹没深度加大产生的浮力也逐渐加大，在浮动式箱体6、浮动式圆筒型拉杆装置7、分层取水闸门8所受浮力大于浮动式箱体6、浮动式圆筒型拉杆装置7、分层取水闸门8的重力及浮动式箱体门、分层取水闸门8与轨道的摩阻力后，浮动式分层取水闸门装置4将随水位上升；当库区水位下降时，浮动式箱体6随着淹没深度减小产生的浮力也逐渐减小，在浮动式箱体6、浮动式圆筒型拉杆装置7、分层取水闸门8所受浮力小于浮动式箱体6、浮动式圆筒型拉杆装置7、分层取水闸门8的重力及浮动式箱体6、分层取水闸门与轨道的摩阻力后，浮动式分层取水闸门装置4将随水位下降；因此，浮动式箱体6能根据库区水位变化自动调节水体淹没深度，从而使其所受的浮力变化，实现随着水位变化自动升降，在满足下放表层高温水的同时并有足够的取水深度以达到机组发电的引用流量要求，且正常运行期的分层取水过程无需人力投入、无能耗，运行效率得到大幅提高，有效节约运行成本。
浮动式箱体6、浮动式圆筒型拉杆装置7、分层取水闸门8均设置锁定板及吊耳，满足检修时提出闸井并锁定要求。
对于尺寸布置受限的浮动式箱体6，通过浮动式箱体6顶部设置的平衡重系统44克服部分浮动式分层取水闸门装置4的重力及摩阻力，以减小浮动式箱体6体积。
浮动式分层取水闸门装置4可设置在进水口拦污栅5的上游侧或进水口拦污栅5的下游侧，分层取水闸门8采用上游止水，其面板设置在上游侧，侧水封装置10设置在面板9两侧，浮动式分层取水闸门8装置设置在进水口拦污栅5的上游侧时，下沉式闸门槽3底部为斜面底槛结构，可将落入分层取水闸门8装置槽底部的推移质滑至库区，以免造成下沉式闸门槽3堵塞影响分层取水闸门8装置的运行；当浮动式分层取水闸门8装置设置在进水口拦污栅5的下游侧时，在下沉式闸门槽3上部设置与分层取水闸门8的面板9接触的双柄P头水封装置13，进水口拦污栅5的栅槽与下沉式闸门槽3之间的进水口底槛2上设置沉沙池14，以减少进水口污物进入下沉式闸门槽3内降低分层取水闸门8装置运行卡阻的风险，为分层取水闸门8装置运行顺畅提供了保障。
浮动式箱体3由两侧副箱22与主箱23焊接组成整体，副箱22为上部矩形下部圆形的圆头矩形封闭结构24，上下游侧均设置T型支架25，T型支架25上设置主反向支承限位装置，主箱23为上部矩形下部圆形的圆头矩形封闭结构24，主箱23上下游侧面对称设置T型支架25，T型支架25上设置侧向支承限位装置，从而实现对浮动式箱体3两端的三向支承限位，防止浮动式箱体3上下浮动运行过程中不会发生上下游两侧倾覆，保障了浮动式箱体运行的平稳，主反侧三向支承均设置在T型梁上，方便安装及拆卸；主箱23上部设置高出圆头矩形封闭结构顶部的密封进人孔33，在满足制造安装检修维护要求的同时，可防止雨水进入浮动式箱体6内形成积水增加自重且腐蚀箱体；主箱23的隔板20及副箱22的边柱19设置进人孔49，便于制造安装及检修维护。
分层取水闸门8在梁格16内设置塑料泡沫17增加浮力时，塑料泡沫17采用双头螺柱18固定在闸门两侧边柱19上，有效防止塑料泡沫17从梁格16内滑出。分层取水闸门8的每节门叶11之间采用销轴12或螺栓连接，在安装或检修时，可通过闸井上部设置的门机、台车等启闭设备提至检修平台锁定后进行组装或拆卸。
对于设置在进水口拦污栅5下游侧的浮动式分层取水闸门8装置，在进水口拦污栅槽内设置可与其共槽的叠梁闸门50，为下沉式闸门槽3的检修提供条件。
上述前、后、左、右、上、下均以说明书附图中的图1为基准，按照人物观察视角为标准，装置面对观察者的一面定义为前，观察者左侧定义为左，依次类推。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置，其特征在于：在水库进水口（1）设置低于进水口底槛（2）高程的下沉式闸门槽（3），在下沉式闸门槽（3）内设置浮动式分层取水闸门装置（4）；所述浮动式分层取水闸门装置（4）设置在进水口拦污栅（5）的上游侧或下游侧；
所述浮动式分层取水闸门装置（4）由上部的浮动式箱体（6）通过浮动式圆筒型拉杆装置（7）与分层取水闸门（8）连接组成；所述浮动式圆筒型拉杆装置（7）高度H1≥进水口额定流量时需要的取水深度；所述下沉式闸门槽（3）位于进水口底槛（2）高程以下深度H2＞分层取水闸门（8）高度H3；
所述浮动式箱体（6）由两侧副箱（22）与主箱（23）焊接组成整体；所述副箱（22）为上部矩形下部圆形的圆头矩形封闭结构（24），上下游侧均设置T型支架（25），T型支架（25）上设置主向支承限位滑块（26）、反向支承限位滑块（27），副箱（22）的侧面封板（28）设置锁定板（29），副箱（22）的顶部封板（30）设置吊耳（31）；所述主箱（23）为上部矩形下部圆形的圆头矩形封闭结构（24），主箱（23）上下游侧面对称设置T型支架（25），T型支架（25）上设置侧向定轮支承（32），主箱（23）上部设置高出圆头矩形封闭结构（24）顶部的密封进人孔（33）；
所述浮动式圆筒型拉杆装置（7）由圆筒型拉杆（34）和销轴（12）组成；所述圆筒型拉杆（34）由圆筒（35）、上端盖板（36）、下端盖板（37）组成密闭的圆筒结构产生浮力，上端盖板（36）下部设置环状锁定板（38），上部设置上吊耳（39），下端盖板（37）下部设置下吊耳（40）。
2.根据权利要求1所述的根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置，其特征在于：所述浮动式分层取水闸门装置（4）设置在进水口拦污栅（5）的上游侧时，所述下沉式闸门槽（3）底部为斜面底槛结构；所述浮动式分层取水闸门装置（4）设置在进水口拦污栅（5）的下游侧时，在下沉式闸门槽（3）上部设置与分层取水闸门（8）的面板（9）接触的双柄P头水封装置（13），进水口拦污栅（5）的栅槽与下沉式闸门槽（3）之间的进水口底槛（2）上设置沉沙池（14）。
3.根据权利要求2所述的根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置，其特征在于：所述分层取水闸门（8）采用上游止水，其面板（9）设置在上游侧，侧水封装置（10）设置在面板（9）两侧，每节门叶（11）之间采用销轴（12）连接；所述分层取水闸门（8）的各节门叶（11）采用封闭箱体主梁结构（15）或在梁格（16）内设置塑料泡沫（17），塑料泡沫（17）采用双头螺柱（18）固定在闸门两侧边柱（19）上，隔板（20）、边柱（19）设置相应的螺孔（21）。
4.根据权利要求1所述的根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置，其特征在于：浮动式分层取水闸门装置（4）满足： Fv箱体max+ Fv拉杆装置+Fv闸门＞G箱体+ G拉杆装置+G闸门+ f箱体max+ f闸门max，式中：Fv箱体max—浮动式箱体完全淹没时的最大浮力，Fv拉杆装置—浮动式圆筒型拉杆装置的浮力，Fv闸门—分层取水闸门的浮力，G箱体—浮动式箱体的重力，G拉杆装置—浮动式圆筒型拉杆装置的重力，G闸门—分层取水闸门的重力，f箱体max—浮动式箱体支承限位装置的最大摩阻力，f闸门max—分层取水闸门支承限位装置和水封装置的最大摩阻力之和。
5.根据权利要求1所述的根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置，其特征在于：所述浮动式箱体顶部对称设置平衡重系统（44），平衡重系统（44）由拉索（45）、平衡滑轮（46）及平衡重块（47）组成，平衡重块（47）设置于竖井（48）内。
6.根据权利要求5所述的根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置，其特征在于：所述浮动式分层取水闸门装置（4）满足： Fv箱体max+ Fv拉杆装置+Fv闸门+GP＞G箱体+ G拉杆装置+G闸门+ f箱体max+ f闸门max+ fpmax，式中：Fv箱体max—浮动式箱体完全淹没时的最大浮力，Fv拉杆装置—浮动式圆筒型拉杆装置的浮力，Fv闸门—分层取水闸门的浮力，G箱体—浮动式箱体的重力，G拉杆装置—浮动式圆筒型拉杆装置的重力，G闸门—分层取水闸门的重力，Gp—平衡重块的重力，f箱体max—浮动式箱体支承限位装置的最大摩阻力，f闸门max—分层取水闸门支承限位装置和水封装置的最大摩阻力之和，fpmax—平衡重系统最大运行摩阻力。
7.根据权利要求1所述的根据水位变幅自动升降的浮动式分层取水闸门装置，其特征在于：所述浮动式分层取水闸门装置（4）在安装或检修时，通过闸井上部设置的门机（41）提至检修平台（42）锁定后进行组装或拆卸；所述主箱（23）的隔板（20）及副箱（22）的边柱（19）设置进人孔（49）；所述进水口拦污栅（5）设置与其共槽的叠梁闸门（50）。
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