CN116289802A - 一种用于水利工程的闸门拉杆起吊机构及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于水利工程的闸门拉杆起吊机构及其应用方法，属于水利工程技术领域。该用于水利工程的闸门拉杆起吊机构包括门型支撑架、多级液压油缸、起吊拉杆、辅助拉杆机构、闸门和闸体；辅助拉杆机构包括辅助拉杆、滑轮传动机构、浮井和浮筒，浮筒设置在浮井内，浮筒下端通过滑轮传动机构与辅助拉杆上端固接，辅助拉杆下端与闸门上端固接，浮井下端连通有第一管道和第二管道。本发明通过设置辅助拉杆机构，利用闸门前后方的水位差，改变浮井内的水位，从而通过浮筒和气囊产生的浮力辅助闸门的开启，大大降低了闸门开启时的能耗；在实际应用过程中，可以根据需要增加辅助拉杆机构的数量，从而进一步减少能耗和提升辅助泄洪的能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于水利工程的闸门拉杆起吊机构及其应用方法，属于水利工程技术领域。
背景技术
水利工程是为消除水害和开发利用水资源而修建的工程，按其服务对象分为防洪工程、农田水利工程、水力发电工程、航道和港口工程、供水和排水工程、环境水利工程和海涂围垦工程等，可同时为防洪、供水、灌溉和发电等多种目标服务的水利工程，称为综合利用水利工程，水利工程需要修建坝、堤、溢洪道、水闸、进水口、渠道、渡漕、筏道和鱼道等不同类型的水工建筑物，以实现其目标，同时水利工程有很强的系统性和综合性，单项水利工程是同一流域，同一地区内各项水利工程的有机组成部分，这些工程既相辅相成，又相互制约。
随着我国对环境生态的越来越重视，水利工程的兴建随着我国的经济发展也在不断开展。而在水利工程中，闸门是其重要的组成部分，是用于关闭和开放泄水通道的控制设施，可用以拦截水流，控制水位、调节流量、排放泥沙和飘浮物等。
目前，闸门的开闭通常直接采用多节液压拉杆进行驱动，而大多数闸门自重较大，特别是一些水坝中采用的闸门往往体积和重量惊人，通过多节液压拉杆进行驱动需要消耗大量能源。因此，如何减少闸门开闭的能耗，实现国家节能减排的目标成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种用于水利工程的闸门拉杆起吊机构及其应用方法。
本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种用于水利工程的闸门拉杆起吊机构，包括门型支撑架、多级液压油缸、起吊拉杆、辅助拉杆机构、闸门和闸体，门型支撑架设置在闸体上端，闸门可上下开合的设置在闸体内，多级液压油缸竖直设置且上端与门型支撑架上端固接，多级液压油缸下端与起吊拉杆上端固接，起吊拉杆下端与闸门上端固接；
辅助拉杆机构至少为一个，辅助拉杆机构包括辅助拉杆、滑轮传动机构、浮井和浮筒，浮筒设置在浮井内，浮筒下端通过滑轮传动机构与辅助拉杆上端固接，辅助拉杆下端与闸门上端固接，浮井下端连通有第一管道和第二管道，第一管道和第二管道分别设置有第一阀门和第二阀门。
上述技术方案的改进是：辅助拉杆机构为两个且对称设置。
上述技术方案的改进是：滑轮传动机构包括第一定滑轮、第二定滑轮、第三定滑轮和钢丝绳，浮井内部下端设置有滑轮支架，第一定滑轮设置在滑轮支架下端，门型支撑架上端靠近浮井一侧设置有滑轮安装臂，第二定滑轮设置在滑轮安装臂上端靠近浮井一侧，第三定滑轮设置在门型支撑架上端与辅助拉杆对应处，钢丝绳一端与浮筒下端固接，钢丝绳另一端经过第一定滑轮、第二定滑轮和第三定滑轮与辅助拉杆上端固接。
上述技术方案的改进是：第一定滑轮为两个且对称设置。
上述技术方案的改进是：浮筒上端固接有气囊，浮井上端设置有充气装置，充气装置包括高压充气泵、卷筒和电机，卷筒通过转轴可旋转的设置在浮井上端，卷筒缠绕有充气管，充气管的一端与气囊连通设置，转轴内沿轴线开设气路，充气管的另一端与气路的一端连通设置，气路的另一端与高压充气泵连通设置，电机的输出轴与转轴固接用于驱动卷筒旋转。
上述技术方案的改进是：高压充气泵的出气口处设置有充气阀。
上述技术方案的改进是：浮井内竖直设置有导向杆，导向杆上设置有可上下滑移的管状滑块，管状滑块通过连接杆与浮筒的外侧壁固接。
上述技术方案的改进是：浮井上方侧壁设置有溢水口，溢水口连通有辅助泄洪通道。
上述技术方案的改进是：滑轮传动机构包括第一定滑轮、第二定滑轮、第三定滑轮、滑轮组和钢丝绳，浮井内部下端设置有滑轮支架，第一定滑轮设置在滑轮支架下端，第一定滑轮为两个且对称设置，门型支撑架上端靠近浮井一侧设置有滑轮安装臂，第二定滑轮设置在滑轮安装臂上端靠近浮井一侧，第三定滑轮设置在门型支撑架上端的上表面与辅助拉杆对应处；
滑轮组包括第四定滑轮和动滑轮，第四定滑轮设置在门型支撑架上端的下表面与辅助拉杆对应处，动滑轮设置在第四定滑轮下方，钢丝绳一端与浮筒下端固接，钢丝绳另一端经过第一定滑轮、第二定滑轮、第三定滑轮、动滑轮和第四定滑轮后与动滑轮上端的吊环固接，动滑轮下端的吊环通过吊杆与辅助拉杆上端固接。
一种用于水利工程的闸门拉杆起吊机构的其应用方法，包括以下步骤：
步骤S1：将第一管道与闸门后方的水库连通设置，将第二管道与闸门前方的河流连通设置；
步骤S2：在需要开启闸门时，首先开启第一管道的第一阀门，关闭第二管道的第二阀门，使得浮井内的水位与闸门后方水位高的水库水位持平，浮筒受到向上的浮力；
步骤S3：启动高压充气泵，高压充气泵通过充气管向气囊中充气，气囊体积增大，浮力增大；浮筒和气囊通过滑轮传动机构向上拉动辅助拉杆，从而对闸门施加向上的力；
步骤S4：启动多级液压油缸收缩，多级液压油缸通过起吊拉杆向上拉起闸门，在浮筒和气囊的浮力辅助下，闸门开启；
步骤S5：在需要关闭闸门时，首先开启第二管道的第二阀门，关闭第一管道的第一阀门，使得浮井内的水位与闸门前方水位低的河流水位持平；同时关闭高压充气泵，气囊通过充气管放气，气囊体积减小；浮筒在浮井内下移，使得辅助拉杆不再对闸门施加向上的力；
步骤S6：启动多级液压油缸伸长，多级液压油缸通过起吊拉杆向下放下闸门，直至闸门关闭；
步骤S7：在需要进行泄洪时，闸门开启后，同时打开第一管道和第二管道的第一阀门和第二阀门，通过浮井作为中转，将闸门后方水库中的洪水通过第一管道送入浮井，再通过第二管道排放至闸门前方的河流；
在洪水水位升高至浮井的溢水口处高度时，浮井的溢水口通过辅助泄洪通道将闸门后方水库中的洪水排放至闸门前方的河流中，进行辅助泄洪。
本发明采用上述技术方案的有益效果是：
（1）本发明的用于水利工程的闸门拉杆起吊机构中，通过设置辅助拉杆机构，利用闸门前后方的水位差，改变浮井内的水位，在需要开启闸门时，从而通过浮筒和气囊产生的浮力辅助闸门的开启，大大降低了闸门开启时的能耗，实现了节能减排的目标；在需要关闭闸门时降低浮井内的水位并将气囊放气，防止浮筒和气囊的浮力阻碍闸门关闭；在实际应用过程中，可以根据需要增加辅助拉杆机构的数量，从而进一步减少能耗和提升辅助泄洪的能力；
（2）本发明的用于水利工程的闸门拉杆起吊机构中，通过卷筒和电机的配合，在浮筒和气囊上浮的过程中，电机驱动卷筒旋转，能够收起充气管，防止充气管在浮井中发生缠绕；
（3）本发明的用于水利工程的闸门拉杆起吊机构中，通过设置导向杆和管状滑块，能够保证浮筒上浮的稳定，防止发生偏移撞击浮井造成的浮筒损坏；
（4）本发明的用于水利工程的闸门拉杆起吊机构的其应用方法中，在需要进行泄洪时，浮井可作为中转缓冲，第二管道和溢水口均能实现辅助泄洪，浮井的数量越多，辅助泄洪的能力越强。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例1用于水利工程的闸门拉杆起吊机构的结构示意图；
图2是本发明实施例1用于水利工程的闸门拉杆起吊机构的浮井处放大结构示意图；
图3是本发明实施例1用于水利工程的闸门拉杆起吊机构的闸门处放大结构示意图；
图4是本发明实施例2用于水利工程的闸门拉杆起吊机构的结构示意图；
图5是本发明实施例2用于水利工程的闸门拉杆起吊机构的闸门处放大结构示意图；
其中：1-门型支撑架，2-闸体，3-闸门，4-多级液压油缸，5-浮井，6-辅助泄洪通道，7-溢水口，8-第一阀门，9-第一管道，10-第二阀门，11-第二管道，12-高压充气泵，13-充气阀，14-卷筒，15-电机，16-充气管，17-气囊，18-浮筒，19-导向杆，20-管状滑块，21-连接杆，22-滑轮支架，23-第一定滑轮，24-钢丝绳，25-第二定滑轮，26-第三定滑轮，27-滑轮安装臂，28-辅助拉杆，29-起吊拉杆，30-第四定滑轮，31-动滑轮，32-吊杆。
实施方式
实施例
本实施例的用于水利工程的闸门拉杆起吊机构，如图1-3所示，包括门型支撑架1、多级液压油缸4、起吊拉杆29、辅助拉杆机构、闸门3和闸体2，门型支撑架1设置在闸体2上端，闸门3可上下开合的设置在闸体2内，多级液压油缸4竖直设置且上端与门型支撑架1上端固接，多级液压油缸4下端与起吊拉杆29上端固接，起吊拉杆29下端与闸门3上端固接；
辅助拉杆机构为两个且对称设置；辅助拉杆机构包括辅助拉杆28、滑轮传动机构、浮井5和浮筒18，浮筒18设置在浮井5内，浮筒18下端通过滑轮传动机构与辅助拉杆28上端固接，辅助拉杆28下端与闸门3上端固接，浮井5下端连通有第一管道9和第二管道11，第一管道9和第二管道11分别设置有第一阀门8和第二阀门10。
本实施例的用于水利工程的闸门拉杆起吊机构中，滑轮传动机构包括第一定滑轮23、第二定滑轮25、第三定滑轮26和钢丝绳24，浮井5内部下端设置有滑轮支架22，第一定滑轮23设置在滑轮支架22下端，门型支撑架1上端靠近浮井一侧设置有滑轮安装臂27，第二定滑轮25设置在滑轮安装臂27上端靠近浮井5一侧，第三定滑轮26设置在门型支撑架1上端与辅助拉杆28对应处，钢丝绳24一端与浮筒28下端固接，钢丝绳24另一端经过第一定滑轮23、第二定滑轮25和第三定滑轮26与辅助拉杆28上端固接。其中第一定滑轮23为两个且对称设置。
本实施例的用于水利工程的闸门拉杆起吊机构中，如图2所示，浮筒18上端固接有气囊17，浮井5上端设置有充气装置，充气装置包括高压充气泵12、卷筒14和电机15，卷筒14通过转轴可旋转的设置在浮井5上端，卷筒14缠绕有充气管16，充气管16的一端与气囊17连通设置，转轴内沿轴线开设气路，充气管16的另一端与气路的一端连通设置，气路的另一端与高压充气泵12连通设置，电机15的输出轴与转轴固接用于驱动卷筒14旋转。高压充气泵12的出气口处设置有充气阀13。
本实施例的用于水利工程的闸门拉杆起吊机构中，如图2所示，浮井5内竖直设置有导向杆19，导向杆19上设置有可上下滑移的管状滑块20，管状滑块20通过连接杆21与浮筒18的外侧壁固接。
如图2所示，浮井5上方侧壁设置有溢水口7，溢水口7连通有辅助泄洪通道6。
本实施例的用于水利工程的闸门拉杆起吊机构中，第一阀门8和第二阀门10可采用闸阀或者蝶阀。浮筒18采用金属浮筒，以保证浮筒的结构强度。
本实施例的一种用于水利工程的闸门拉杆起吊机构的其应用方法，包括以下步骤：
步骤S1：将第一管道9与闸门3后方的水库连通设置，将第二管道11与闸门3前方的河流连通设置；
步骤S2：在需要开启闸门3时，首先开启第一管道9的第一阀门8，关闭第二管道11的第二阀门10，使得浮井5内的水位与闸门3后方水位高的水库水位持平，浮筒18受到向上的浮力；
步骤S3：启动高压充气泵12，高压充气泵12通过充气管16向气囊17中充气，气囊17体积增大，浮力增大；浮筒18和气囊17通过滑轮传动机构向上拉动辅助拉杆28，从而对闸门3施加向上的力；
步骤S4：启动多级液压油缸4收缩，多级液压油缸4通过起吊拉杆29向上拉起闸门3，在浮筒18和气囊17的浮力辅助下，闸门3开启；
步骤S5：在需要关闭闸门3时，首先开启第二管道11的第二阀门10，关闭第一管道9的第一阀门8，使得浮井5内的水位与闸门3前方水位低的河流水位持平；同时关闭高压充气泵12，气囊17通过充气管16放气，气囊17体积减小；浮筒18在浮井5内下移，使得辅助拉杆28不再对闸门3施加向上的力；
步骤S6：启动多级液压油缸4伸长，多级液压油缸4通过起吊拉杆29向下放下闸门3，直至闸门3关闭；
步骤S7：在需要进行泄洪时，闸门3开启后，同时打开第一管道9和第二管道11的第一阀门8和第二阀门10，通过浮井5作为中转，将闸门3后方水库中的洪水通过第一管道9送入浮井5，再通过第二管道11排放至闸门3前方的河流；
在洪水水位升高至浮井5的溢水口7处高度时，浮井5的溢水口7通过辅助泄洪通道6将闸门3后方水库中的洪水排放至闸门3前方的河流中，进行辅助泄洪。
本实施例的用于水利工程的闸门拉杆起吊机构中，通过设置辅助拉杆机构，利用闸门前后方的水位差，改变浮井内的水位，在需要开启闸门时，从而通过浮筒和气囊产生的浮力辅助闸门的开启，大大降低了闸门开启时的能耗，实现了节能减排的目标；在需要关闭闸门时降低浮井内的水位并将气囊放气，防止浮筒和气囊的浮力阻碍闸门关闭；在实际应用过程中，可以根据需要增加辅助拉杆机构的数量，从而进一步减少能耗和提升辅助泄洪的能力。
实施例
本实施例的用于水利工程的闸门拉杆起吊机构，如图4和5所示，与实施例1基本相同，不同之处在于：滑轮传动机构包括第一定滑轮23、第二定滑轮25、第三定滑轮26、滑轮组和钢丝绳24，浮井5内部下端设置有滑轮支架22，第一定滑轮23设置在滑轮支架22下端，第一定滑轮23为两个且对称设置，门型支撑架1上端靠近浮井5一侧设置有滑轮安装臂27，第二定滑轮25设置在滑轮安装臂27上端靠近浮井5一侧，第三定滑轮26设置在门型支撑架1上端的上表面与辅助拉杆28对应处；
如图5所示，滑轮组包括第四定滑轮30和动滑轮31，第四定滑轮30设置在门型支撑架1上端的下表面与辅助拉杆28对应处，动滑轮31设置在第四定滑轮30下方，钢丝绳24一端与浮筒18下端固接，钢丝绳24另一端经过第一定滑轮23、第二定滑轮25、第三定滑轮26、动滑轮31和第四定滑轮30后与动滑轮31上端的吊环固接，动滑轮31下端的吊环通过吊杆32与辅助拉杆28上端固接。
本实施例的用于水利工程的闸门拉杆起吊机构中，增加了滑轮组，通过动滑轮31将浮筒18和气囊17的浮力放大了两倍，进一步降低了闸门3开启时的能耗，适合闸门3自重较大时使用。
本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于水利工程的闸门拉杆起吊机构，其特征在于：包括门型支撑架、多级液压油缸、起吊拉杆、辅助拉杆机构、闸门和闸体，所述门型支撑架设置在所述闸体上端，所述闸门可上下开合的设置在所述闸体内，所述多级液压油缸竖直设置且上端与所述门型支撑架上端固接，所述多级液压油缸下端与所述起吊拉杆上端固接，所述起吊拉杆下端与所述闸门上端固接；
所述辅助拉杆机构至少为一个，所述辅助拉杆机构包括辅助拉杆、滑轮传动机构、浮井和浮筒，所述浮筒设置在所述浮井内，所述浮筒下端通过滑轮传动机构与所述辅助拉杆上端固接，所述辅助拉杆下端与所述闸门上端固接，所述浮井下端连通有第一管道和第二管道，所述第一管道和第二管道分别设置有第一阀门和第二阀门。
2.根据权利要求1所述的用于水利工程的闸门拉杆起吊机构，其特征在于：所述辅助拉杆机构为两个且对称设置。
3.根据权利要求1所述的用于水利工程的闸门拉杆起吊机构，其特征在于：所述滑轮传动机构包括第一定滑轮、第二定滑轮、第三定滑轮和钢丝绳，所述浮井内部下端设置有滑轮支架，所述第一定滑轮设置在所述滑轮支架下端，所述门型支撑架上端靠近所述浮井一侧设置有滑轮安装臂，所述第二定滑轮设置在所述滑轮安装臂上端靠近所述浮井一侧，所述第三定滑轮设置在所述门型支撑架上端与所述辅助拉杆对应处，所述钢丝绳一端与所述浮筒下端固接，所述钢丝绳另一端经过所述第一定滑轮、第二定滑轮和第三定滑轮与所述辅助拉杆上端固接。
4.根据权利要求3所述的用于水利工程的闸门拉杆起吊机构，其特征在于：所述第一定滑轮为两个且对称设置。
5.根据权利要求1所述的用于水利工程的闸门拉杆起吊机构，其特征在于：所述浮筒上端固接有气囊，所述浮井上端设置有充气装置，所述充气装置包括高压充气泵、卷筒和电机，所述卷筒通过转轴可旋转的设置在所述浮井上端，所述卷筒缠绕有充气管，所述充气管的一端与所述气囊连通设置，所述转轴内沿轴线开设气路，所述充气管的另一端与所述气路的一端连通设置，所述气路的另一端与高压充气泵连通设置，所述电机的输出轴与所述转轴固接用于驱动所述卷筒旋转。
6.根据权利要求5所述的用于水利工程的闸门拉杆起吊机构，其特征在于：所述高压充气泵的出气口处设置有充气阀。
7.根据权利要求1所述的用于水利工程的闸门拉杆起吊机构，其特征在于：所述浮井内竖直设置有导向杆，所述导向杆上设置有可上下滑移的管状滑块，所述管状滑块通过连接杆与所述浮筒的外侧壁固接。
8.根据权利要求1所述的用于水利工程的闸门拉杆起吊机构，其特征在于：所述浮井上方侧壁设置有溢水口，所述溢水口连通有辅助泄洪通道。
9.根据权利要求1所述的用于水利工程的闸门拉杆起吊机构，其特征在于：所述滑轮传动机构包括第一定滑轮、第二定滑轮、第三定滑轮、滑轮组和钢丝绳，所述浮井内部下端设置有滑轮支架，所述第一定滑轮设置在所述滑轮支架下端，所述第一定滑轮为两个且对称设置，所述门型支撑架上端靠近所述浮井一侧设置有滑轮安装臂，所述第二定滑轮设置在所述滑轮安装臂上端靠近所述浮井一侧，所述第三定滑轮设置在所述门型支撑架上端的上表面与所述辅助拉杆对应处；
所述滑轮组包括第四定滑轮和动滑轮，所述第四定滑轮设置在所述门型支撑架上端的下表面与所述辅助拉杆对应处，所述动滑轮设置在所述第四定滑轮下方，所述钢丝绳一端与所述浮筒下端固接，所述钢丝绳另一端经过所述第一定滑轮、第二定滑轮、第三定滑轮、动滑轮和第四定滑轮后与所述动滑轮上端的吊环固接，所述动滑轮下端的吊环通过吊杆与所述辅助拉杆上端固接。
10.根据权利要求1-9之任一权利要求所述的用于水利工程的闸门拉杆起吊机构的其应用方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：将所述第一管道与所述闸门后方的水库连通设置，将所述第二管道与所述闸门前方的河流连通设置；
步骤S2：在需要开启闸门时，首先开启所述第一管道的第一阀门，关闭所述第二管道的第二阀门，使得所述浮井内的水位与所述闸门后方水位高的水库水位持平，所述浮筒受到向上的浮力；
步骤S3：启动所述高压充气泵，高压充气泵通过所述充气管向所述气囊中充气，气囊体积增大，浮力增大；所述浮筒和气囊通过滑轮传动机构向上拉动辅助拉杆，从而对闸门施加向上的力；
步骤S4：启动多级液压油缸收缩，多级液压油缸通过所述起吊拉杆向上拉起闸门，在浮筒和气囊的浮力辅助下，闸门开启；
步骤S5：在需要关闭闸门时，首先开启所述第二管道的第二阀门，关闭所述第一管道的第一阀门，使得所述浮井内的水位与所述闸门前方水位低的河流水位持平；同时关闭所述高压充气泵，所述气囊通过所述充气管放气，气囊体积减小；所述浮筒在所述浮井内下移，使得辅助拉杆不再对闸门施加向上的力；
步骤S6：启动多级液压油缸伸长，多级液压油缸通过所述起吊拉杆向下放下闸门，直至闸门关闭；
步骤S7：在需要进行泄洪时，闸门开启后，同时打开所述第一管道和第二管道的第一阀门和第二阀门，通过浮井作为中转，将闸门后方水库中的洪水通过第一管道送入浮井，再通过第二管道排放至闸门前方的河流；
在洪水水位升高至所述浮井的溢水口处高度时，浮井的溢水口通过所述辅助泄洪通道将闸门后方水库中的洪水排放至闸门前方的河流中，进行辅助泄洪。
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