CN201317929Y - 一种有预倾角的滚轮连杆式水力自控翻板闸门结构 - Google Patents

Abstract

一种有预倾角的滚轮连杆式水力自控翻板闸门结构，其设计要点是通过闸门后的金属支承运转机构(轨道、滚轮、轮座、抓爪、轴、止轴板、连杆等)实现面板与支墩的稳定连接。利用作用在闸门上的水压力与闸门自重来作为启闭闸门的动力，无需其它外加能源，无需其它启闭机械、启闭机架与闸房，也不需要水泵、泵房、充排水管、沉沙池等。具有造价合理、节省三材、施工期短、启闭完全由水力自控、准确及时、不需人员操作并且具有便于排走漂浮物和推移质并既能蓄水又不影响行洪等优点。由于过闸单宽流量均匀，并且闸门的开启是随来流量的逐渐增大而闸门开启的倾角逐渐增大的，过闸水流流态稳定，所以有利于下游河床的稳定，有利于区域生态环境的保护。

Description

一种有预倾角的滚轮连杆式水力自控翻板闸门结构

技术领域

本实用新型涉及水坝的闸门结构。

背景技术

早在19世纪中叶，欧洲曾出现过单铰轴木质水力自开翻倒闸门，但该门型在实际运行过程中由于存在开门速度过快、回关水位过低等问题较为突出，且一直未得到有效的克服，因而一直未得到广泛的应用。

我国水力自控翻板闸坝的研究和采用，是从20世纪60年代初进行河道渠化建设通航枢纽以及水利部门发展农田灌溉事业的过程中逐步发展起来的。1960年由湖南省交通规划勘测设计院在湖南省衡南县蒸水的西渡通航枢纽工程中采用横轴单铰(一条铰轴线)翻板闸门(闸门面板的支承结构型式为双悬臂式)。将横轴置于门高的三分之一处，当上游洪水水位高于门顶一定高度时，闸门在以水压力为主的所有外力的共同作用下，绕横轴自动打开泄洪。在当时解决了利用水压力使闸门自动打开泄洪的问题，不需要人员操作、不需要其它外加能源、不需要启闭机械，而且工程量小、节省三材、投资省，因此相比其他类型的闸门具有较大的潜在优势。(见图一)1966年水利部门在澧水干流的青山门水轮泵站主坝上设置了40扇3m×6m(高×宽)钢制单轴支铰翻板闸门。接着又在韶山灌区的20座主坝上设置了木制单轴支铰翻板闸门[(1.7m×2.7m)和(2.3m×4m)二种规格]。澧水干流的慈利城关电站、洣水干流的洋塘电站也先后采用了此类翻板闸门。

但这类闸门在实际运行过程中还存在一些技术问题：当闸门打开时，一下子就从全关状态跳到全开状态，冲击力很大，容易损坏闸门；闸门突然从全关跳到全开，容易导致上游水位突然猛降、下泄流量突然猛增，形成类似于溃坝的水流现象，不仅对上、下游通航不利，对发电、灌溉、防洪不利，而且对闸坝下游的消能防冲以及下游河床的稳定都很不利，并且闸门还不能自动回关，只能靠人力回关，而在水流中进行人力回关则操作很不安全。由于不能自动回关，则容易造成不能及时保住上游水位，使大量可利用水资源白白流失。

为解决闸门不能在水力作用下自动回关的问题，我国工程技术人员采取了在闸门的底部加适量配重，使闸门能在上游水位低于正常蓄水位较多时在门重和水力的共同作用下实现回关。但由于回关水位太低，因此水资源流失过大的问题并未得到完全解决。并且它的回关是突然从全开迅速回到全关，冲击力很大，容易损坏闸门和坝面。又因为在闸门的底部加了配重，导致启门水位过高，泄洪不及时，而猛然一开所造成的类似溃坝水流现象，比不加配重的闸门还要猛烈些，并且闸门对支墩的冲击力更大。

为解决闸门拍打支墩与坝面的问题，我国工程技术人员曾经在闸门上加装了油压减震器，但综合效果并不理想。

在后来的改进过程中，在单铰式翻板闸坝的基础上进行了技术革新，在原铰位上方一定距离再增加铰位(上铰位)，将其设计成具有两条铰轴线的翻板闸门，我们通常称之为双铰翻板闸门。

但这种双铰翻板闸门虽然较好的解决了闸门自动回关的难题，但却存在回关力矩过大，容易造成闸门在运行过程中发生振动、“拍打”的现象，不仅使水位、流量很不稳定，而且有时还会毁坏闸门与坝面。为了解决这一问题，从加大闸门在转动过程中的阻尼入手，有设计者在双铰闸门上加装油压减震器，从而大大减小了闸门在运行过程中的冲击力。

几乎同时，为了克服单支铰翻板闸门运行中的一些缺点问题，也有的使用者改为双轴双铰结构闸门，并增设了缓冲油缸。但这种加装了油压减震器的双铰轴翻板闸门在实际应用中仍存在一些现实问题：关门水位太低，水资源流失过大；油压减震器结构较复杂，所要求的加工精度较高，不易制造，维修也很麻烦；油压减震器价格较昂贵，大大提高了闸门的直接成本；有时同一闸门的左右两个油压减震器的油压阻尼不同步，就容易造成流量、水位、开度不协调，使闸门在运行过程中出现运转不灵活或者发生振动、“拍打”等现象。尤其是闸门处于淹没出流时，出现“拍打”现象严重。

针对上述问题，我国工程技术人员作了进一步改进，通过调整支承铰与闸门重心位置的距离以提高关门水位的方法，采取加长支腿等措施，使关门水位提高到正常蓄水位。由于关门水位提高，闸门关闭时，门前水压力也得到大大增加，可以防止闸门冲击坝面，从而取消了油压减震器。但实际运行过程中依然存在一些技术问题，例如当由两铰支承状态变换为一铰支承后，闸门倾角会发生大幅度突变，造成水位、流量大幅度波动。这种双铰闸门在推广过程中，有些工程还出现了振动、“拍打”现象。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种有预倾角的滚轮连杆式水力自控翻板闸门结构，闸门在运行过程中有无限条铰轴，“铰位”变化是连续的、渐变的，并且闸门在运行中的任何位置都是在每个支墩上呈双支点受力状态，强化了闸门在运行过程中的稳定性。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：

一种有预倾角的滚轮连杆式水力自控翻板闸门结构，主要包括面板式门板和支墩，门板的后面与支腿固定连接，支腿的边缘是与门板平行的轨道，所述支墩位于门板的背后，在支墩上固定有轮座，轮座上安装有滚轮；滚轮与所述轨道连接并支撑，同时支腿与支墩通过连杆连接。

水力自控翻板闸坝是由门下的坝体与坝体上的水力自控翻板闸门组成。闸门启闭的基本原理是最简单的杠杆平衡与转动。利用作用在闸门上的水压力与闸门自重来作为启闭闸门的动力，无需其它外加能源，无需其它启闭机械、启闭机架与闸房，也不需要水泵、泵房、充排水管、沉沙池等。具有造价合理、节省三材、施工期短、启闭完全由水力自控、准确及时、不需人员操作并且具有便于排走漂浮物和推移质并既能蓄水又不影响行洪等优点。因为同一枢纽的所有水力自控翻板闸门能够同步启闭，过闸单宽流量均匀，不会发生常规闸门那样首先只在少数几孔泄流的情况，所以下游消能防冲工程简单，甚至不需设置消力池。由于过闸单宽流量均匀，并且闸门的开启是随来流量的逐渐增大而闸门开启的倾角逐渐增大的，过闸水流流态稳定，所以有利于下游河床的稳定，有利于区域生态环境的保护。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1是实施例1的结构图；

图2是实施例2的结构图。

图中：

1、门板；2、支墩；3、支腿；4、轨道；5、轮座；6、滚轮；7、防护墩；8、止水条；9、连杆。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，本实施例所述的面板铅垂的滚轮连杆式翻板闸门，主要包括面板式门板1和位于门板1背后的支墩2，门板1的后面与支腿3固定连接，支腿3的边缘是与门板1平行的轨道4，在支墩2上固定有轮座5，轮座5上安装有滚轮6；滚轮6与所述轨道4连接并支撑，同时支腿3与支墩2通过连杆9连接，所述连杆9通过铰链连接支腿3的下部和支墩2的上部。

这种滚轮连杆式翻板闸门在运行过程中有无限条铰轴，“铰位”变化是连续的、渐变的，并且闸门1在运行中的任何位置都是在每个支墩2上呈双支点受力状态。从而强化了闸门1在运行过程中的稳定性。在防止闸门拍打、保证水位与流量不发生大幅波动等方面有了质的飞跃。

实施例二

如图2所示，在实施例一的基础上进行改进，将门板1设置成向后倾斜的，即为面板倾斜的滚轮连杆式翻板闸门，在门板1前面设有防护墩7，并在门板1的侧面设有止水条8。

与实施例一相比本实施例做了如下的改进：

1.将翻板闸门改进成向下游预倾一个角度的型式，经过多次水工模型试验后发现，证明其能有效防止翻板闸门的小开度振动拍打现象，并使初始启门水位得以降低，关门水位得以提高；

2.门下堰顶设有一个斜坡式跌落，使门下的堰型成为梯形断面实用堰，增大了流量系数，使上游洪水位低于采用其它形式的翻板闸门，减少了淹没损失；

3.在连杆9长度及支铰位置、滚轮5直径方面作多次修改和调试，运行更加准确可靠。而且翻板闸门的启门水位可以根据业主要求设计为高于正常水位5-30cm之内的任意值，设计成果与实际使用的水位差值可控制在10cm以内；

4.在闸门前增设防护墩7及在两岸边墙上设通气孔，防护墩7可以有效防止上游来物撞击闸门及漂浮物堵在闸门支铰下造成破坏，而排气孔可消除门下空腔负压的形成。

Claims (5)

1、一种有预倾角的滚轮连杆式水力自控翻板闸门结构，主要包括面板式门板和位于门板背后的支墩，门板的后面与支腿固定连接，其特征在于，支腿的边缘是与门板平行的轨道，在支墩上固定有轮座，轮座上安装有滚轮；滚轮与所述轨道连接并支撑，同时支腿与支墩通过连杆连接。

2、根据权利要求1所述的一种有预倾角的滚轮连杆式水力自控翻板闸门结构，其特征在于，所述门板呈向后倾斜安装。

3、根据权利要求2所述的一种有预倾角的滚轮连杆式水力自控翻板闸门结构，其特征在于，在门板前面设有防护墩。

4、根据权利要求2所述的一种有预倾角的滚轮连杆式水力自控翻板闸门结构，其特征在于，在门板的侧面设有止水条。

5、根据权利要求1所述的一种有预倾角的滚轮连杆式水力自控翻板闸门结构，其特征在于，所述连杆通过铰链连接支腿的下部和支墩的上部。

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