CN204112290U - 斜轴式水力自控闸门 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种斜轴式水力自控闸门，包括闸墩、闸底板、闸门板、止水、斜轴和圆弧型液压减振装置；所述的闸墩对称地垂直布置在闸底板的两侧，斜轴布置在一侧闸墩上，并通过锚固结构与闸墩之间刚性连接；斜轴下端固定在该侧闸墩与闸底板连接处，其上端朝向水流上游方向且斜轴与该侧闸墩底边成45°角度倾斜安装；闸门固定在斜轴上，闸门与闸墩之间设置有圆弧型液压减振装置。本实用新型可以根据上游水位的高低自动调控闸门的开关，实现了闸门由上游来水的自动控制，实现了无人值守工作制度，方便实践中推广应用。

Description

斜轴式水力自控闸门

一、技术领域

本发明涉及一种斜轴式水力自控闸门。 

二、背景技术

水力自控翻板门是一种水工闸门，是我国水利工程技术人员历经四十多年的艰苦奋斗，研发出来并拥有完全自主知识产权的一种节能、环保型闸门。自上世纪六十年代初第一代水力自控翻板闸门诞生，先后经历了横轴双支铰型、多支铰型、滚轮连杆式和滑块式水力自控型四个发展阶段。 

水力自动翻板闸门其主结构为钢筋混凝土，一般可用于替代平板提升闸门、弧形闸门及橡胶坝，适用于拦蓄河水和泄洪。因水力自动翻板闸门具有结构相对简单，靠水的作用力能自动启闭，节省能源、造价低廉、并兼有泄洪、蓄水功能，在各中、小型水利工程中得到了广泛应用。但是，水力自动翻板闸门仍存在着很多的缺陷： 

第一，水力自动翻板闸门的水力特性较复杂，闸门的过流特性、动水压力和运行的稳定性仍需要进一步研究。 

第二，闸门的支承结构均为门后式，闸门的支承结构均为横轴式，即为横轴式自动翻板闸门。横轴式自动翻板闸门在开启的过程中，横向支承结构以上的闸板顺着水流方向绕横向支承结构旋转，而横向支承结构以下的闸板则是逆着水流方向绕横向支承结构旋转，要使闸板翻转需要足够的力，使闸板及闸墩受力太大，不利于闸门的稳定。 

第三，横轴式自动翻板闸门在水流下泄过程中，一部分水流从闸门板顶部及两侧与闸墩之间的过水通道中流向下游，一部分则由闸门板下部与闸底板及两侧闸墩之间的过水通道中流向下游，这也就是说，整个闸板是处在下泄的水 流之中的，对泄水来说，闸板产生了巨大的阻力，严重地扰动了水流状态，严重地影响了水流的下泄能力，特别是在洪水期，会严重影响泄洪。 

第四，横轴式自动翻板闸门，由于控制闸门运行的支承条件、闸门板压强、门后空腔泄流、下游水位顶托、门后空腔中负压等因素，闸门在运行中会出现周期性来回拍击支墩或坝坎的“拍打”现象，破坏性极大。 

第五，横轴式自动翻板闸门在开启时要求有足够大的水位，即要在横轴上部的门板上产生的水压力要克服门板自重及门板在横轴下部的产生的水压力作用，才能开启，使闸门开启受到很大限制，开启不灵活；而关闭时要求门板上游要有足够低的水位才能关闭，会影响正常蓄水。 

第六，由于横轴式自动翻板闸门支承结构的自身特点，闸门开度受到了限制，有的要么不开，要开就一下开到最大，不能随着上游来水量的大小变化而随时自动调节。 

三、发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种斜轴式水力自控闸门，可使闸门开度随着上游来水量的大小变化而随时自动调节，闸门渐开性好，开启、关闭更加省力、灵活；斜轴式水力自控闸门有更大的泄流能力，并有很强的蓄水能力，同时，不会产生“拍打”失稳的现象。本发明无需外动力，完全由上游来水实现闸门的自动启闭。 

一种斜轴式水力自控闸门，包括闸墩、闸底板、闸门板、止水、斜轴和圆弧型液压减振装置。 

所述的闸墩对称地垂直布置在闸底板的两侧，两侧闸墩和闸底板浇筑成一个整体，共同构成闸室；斜轴布置在一侧闸墩上，并通过锚固结构与闸墩之间刚性连接；斜轴下端固定在该侧闸墩与闸底板连接处，其上端朝向水流上游方 向，斜轴与水平面呈45°左右的角度倾斜安装；斜轴的垂直投影与闸墩的高度相等；闸门安装在两侧闸墩之间；闸门与斜轴在同一平面内，闸门可采用平面闸门，并有适当的重量，闸门的重量根据蓄水要求、上游设计水深大小及泄水要求确定，以保证在上游水压力作用下，以能自由启闭、满足蓄水要求及泄水要求、并保证安全为原则；闸门宽度与两侧闸墩之间的净距相等；闸门关闭时，闸门的下端面支撑在闸底板上，且闸门在立面上的垂直高度与闸墩高度相等；所述闸门固定在斜轴上，并可绕着斜轴向下游方向在0°<90°(可接近但不能等于90°，以便能自动关闭闸门)范围内转动，但不能沿着斜轴的轴线方向移动；闸门与两侧闸墩及闸底板之间均设置有止水，以防止闸门关闭时产生漏水现象；在位于水流下游方向一侧(即闸门的背水面)的闸门与闸墩之间设置有圆弧型液压减振装置；如图2所示，圆弧型液压减振装置包括圆弧形活塞缸、活塞、圆弧形活塞杆及连通管；圆弧形活塞缸固定在闸墩上；圆弧形活塞缸内部设有活塞，活塞将圆弧形活塞缸分隔成左、右两个相互独立的空间，连通管连通左、右两个独立空间；圆弧形活塞杆一端固定活塞，另一端固定在闸门上；圆弧形活塞缸内充满液体(如水等)，当开门时，活塞在圆弧形活塞杆作用下，向闸墩方向移动，则活塞缸左侧独立空间的液体经连通管流动到右侧独立空间，由于连通管直径较细，其内液体流动相对较慢，可以防止闸门产生快速的“拍打”现象，以防止振动；同理，当闸门关闭时，活塞在活塞杆作用下，向远离闸墩方向移动，则活塞右侧独立空间的液体经连通管流动到左侧独立空间，由于连通管直径较细，同样，其内液体流动相对较慢，也可以防止闸门产生快速的振动，可以有效地防止闸门强烈振动的作用。 

本发明工作时，当上游来水量变化后，使水位发生改变，这样作用在闸门上的水压力也会随之变化，闸门在水压力作用下，可自动完成闸门的开启和关闭过程： 

首先将闸门固定在斜轴上，当上游来水量增大，闸门前水位升高到一定高度时，上游来水作用在闸门上的力矩(绕斜轴的力矩)大于闸门自重产生的力矩(绕斜轴的力矩)，会使闸门绕着斜轴向水流下游方向转动，闸门自动打开，并通过闸门与闸墩之间及闸门与闸底板之间的泄水通道向下游泄水；当上游来水量维持一定量不再变化时，闸门下泄流量与上游来水量相等，闸门前水位保持稳定，则闸门的开度保持稳定；如果上游来水量进一步增加，则闸门前水位进一步升高，作用在闸门的力矩大于闸门自重产生的力矩，闸门向水流下游方向的开度会进一步增大，使下泄流量进一步增加，若当上游来水量增大到一定量不再变化时，闸门前水位保持稳定，闸门下泄流量与上游来水量相等，则闸门的开度又会保持稳定；当来水量增大到一定程度、闸门前水位上升到一定高度后，闸门会全部打开，此时，可使闸门绕斜轴向水流下游方向旋转近90°，闸门与闸墩相近，闸门开度达到最大，使下泄能力进一步增大，以很好地完成泄洪的需要。为防止闸门在工作过程中产生振动，在闸门下游侧(即闸门的背水面)的闸门与闸墩之间设置有圆弧型液压减振装置，可以减缓闸门的振动，使闸门工作更加平稳。 

当上游来水量减小时，闸门前水位会随之下降，使得上游水压力作用在闸门上的力矩小于闸门自重产生的力矩，使得闸门自动向着关闭方向转动，则闸门的开度会自动减小，从而减小下泄流量；若当上游来水量减小到一定量不再变化时，则闸门前水位保持稳定，闸门下泄流量与上游来水量相等，并保持不变，则闸门的开度保持稳定；当上游来水量进一步减小时，水位进一步下降， 上游水压力作用在闸门上的力矩进一步小于闸门自重产生的力矩，使得闸门进一步自动向着关闭的方向转动，则闸门的开度会进一步自动减小，从而使下泄流量进一步减小；当上游来水量减小到一定程度，闸门前水位下降到一定高度时，闸门自重产生的力矩大于上游水压力作用在闸门上的力矩，使得闸门自动完全关闭，以保持蓄水状态，达到蓄水的要求。 

当闸门关闭后，由于在闸门与两侧闸墩及闸底板处设置有止水，可保持闸门不漏水。能较好地保留住闸门上游的蓄水，以便于兴利使用。 

所以，斜轴式水力自控闸门的工作完全是由上游水位的高低来自动调控的。随着上游来水量的变化，闸门自动开启、关闭，以自动完成泄水和蓄水的需要，实现了闸门无人值守的工作方式，方便实践中推广应用，这是对闸门的革命性改革。 

四、附图说明

图1 斜轴式水力自控闸门结构图 

图2 圆弧型液压减振装置结构图 

1、闸墩 2、闸底板 3、闸门板 4、止水 5、斜轴 6、圆弧型液压减振装置 7、圆弧形活塞缸 8、活塞 9、圆弧形活塞杆 10、连通管。 

五、具体实施方式

如图1所示，本装置主要包括闸墩、闸底板、闸门板、止水、斜轴和圆弧型液压减振装置。 

闸墩1为两侧直立的对称布置的混凝土结构，或钢筋混凝土结构，或浆砌石结构等，视上游水深大小而定，闸墩高度应大于上游水深，以保证安全运行为依据；闸底板2为钢筋混凝土结构，或混凝土结构，或浆砌石结构等，亦视上游水深大小而定；两侧闸墩与闸底板现场浇筑，并浇筑成一个完整的整体结 构，以增加其稳定性；闸门3为预制钢筋混凝土结构或具有一定刚性、强度的其它材料，要求闸门质地均匀，闸门的自重根据蓄水要求、上游设计水深及泄水要求确定，以保证在上游水压力作用下，以能自由启闭、满足蓄水要求及泄水要求、并保证安全为原则；斜轴5采用铸钢或合金材料，并通过锚固结构固定在闸墩上；闸门通过轴承固定在斜轴5上，轴承可视受力大小采用滚动轴承或滑动轴承或采用铰支承，使闸门可自由地绕着斜轴转动；在两侧闸墩与闸门之间的缝隙中，以及闸底板与闸门之间的缝隙中设置橡胶止水4，防止闸门关闭时产生漏水现象，保证正常蓄水；闸门与闸墩之间设置有圆弧型液压减振装置6，采用活塞工作原理，以防止闸门在工作中产生振动。 

斜轴式水力自控闸门，依靠上游水位高低自动控制其开度大小，具有以下优点： 

(1)结构简单，无需机电设备等外动力启闭，不需要专人操作控制。它完全由上游来水情况自动调控，与一般闸门相比，具有节省人力、物力，使用方便等特点，闸门实现了无人值守运行。 

(2)能准确、及时地自动调节闸门开度。随着上游水位的升降，闸门能逐渐、自动、准确、及时开启和关闭，完成泄水和蓄水过程，使下泄流量与闸前来流量维持动态平衡，使闸门的蓄水、泄水、防洪安全可靠。 

(3)斜轴式水力自控闸门，能在门侧、门底同时泄流，上游水位高到一定程度时，闸门可以旋转近90°，并靠近在闸墩旁边，过水净宽大，比横轴式水力自动翻板闸门大大减小了水流阻力，过流能力强，能使漂浮物顺利过闸，便于冲沙、冲淤，确保泄洪安全。 

(4)斜轴式自控闸门的门板为预制钢筋混凝土结构，结构简单，与常规钢闸门相比具有造价低、便于维护等优点；与橡胶坝相比，橡胶老化快，使用寿 命短，5-7年就需更换，且需配置专门的充压装置，防洪更需专人值守，运行成本高，管理不方便。 

(5)与一般的横轴式水力自动翻板相比，开启更加灵活方便，解决了横轴式水力自动翻板经常会无法开启、关闭的矛盾，解决了泄水、蓄水能有机结合的问题。 

该闸门设计独特，无论在原理上、技术上，还是使用性能等方面，均产生了质的飞跃。 

Claims (1)

1.一种斜轴式水力自控闸门，其特征在于包括闸墩、闸底板、闸门板、止水、斜轴和圆弧型液压减振装置； 

所述的闸墩对称地垂直布置在闸底板的两侧，两侧闸墩和闸底板浇筑成一个整体，共同构成闸室；斜轴布置在一侧闸墩上，并通过锚固结构与闸墩之间刚性连接；斜轴下端固定在该侧闸墩与闸底板连接处，其上端朝向水流上游方向，斜轴与水平面呈45°左右的角度倾斜安装；斜轴的垂直投影与闸墩的高度相等；闸门安装在两侧闸墩之间；闸门与斜轴在同一平面内，闸门采用平面闸门；闸门宽度与两侧闸墩之间的净距相等；闸门关闭时，闸门的下端面支撑在闸底板上，且闸门在立面上的垂直高度与闸墩高度相等；所述闸门固定在斜轴上，并可绕着斜轴向下游方向在0°<90°范围内转动，但不能沿着斜轴的轴线方向移动；闸门与两侧闸墩及闸底板之间均设置有止水；在位于水流下游方向一侧即闸门的背水面的闸门与闸墩之间设置有圆弧型液压减振装置；所述的圆弧型液压减振装置包括圆弧形活塞缸、活塞、圆弧形活塞杆及连通管；圆弧形活塞缸固定在闸墩上；圆弧形活塞缸内部设有活塞，活塞将圆弧形活塞缸分隔成左、右两个相互独立的空间，连通管连通左、右两个独立空间；圆弧形活塞杆一端固定活塞，另一端固定在闸门上。