CN205062772U - 对开空间斜轴式水力自控闸门 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种对开空间斜轴式水力自控闸门；包括浇筑为一个整体的闸墩和闸底板构成的闸室及两扇大小一样的、对称布置的闸门组成的对开式闸门；液压减振装置设置在对开式闸门的顶端；所述闸墩对称地布设在闸底板的两侧；两侧闸墩上对称地布置有空间斜轴；空间斜轴下端固定在闸墩与闸底板连接处；本实用新型无需外动力，可由上游来水情况实现闸门的自动启闭，空间斜轴的设计可以在自重作用下，更加方便地关闭闸门，能更好地随水位下降而及时减小闸门开度，更好地实现了自动完成蓄水及泄水目的。

Description

对开空间斜轴式水力自控闸门

一、技术领域

本发明涉及一种对开空间斜轴式水力自控闸门。

二、背景技术

斜轴式水力自控闸门，能很好地自动完成蓄水、泄水对闸门工作的要求，可替代水力自动翻板闸门、常规闸门、浆砌石拦河坝、橡胶坝等设施进行蓄泄水工作，能随着上游水位高低自动调整闸门的开度，自动完成蓄水、泄水工作，同时，自身受力小，使闸墩等建筑物受力减小，工作条件更加完善，解决了水力自动翻板闸门、常规闸门、浆砌石拦河坝、橡胶坝等蓄水建筑物受力大，结构稳定性差，漏水、淤积，改变了河道自然状态，闸门工作需要外力控制等不足。但斜轴式水力自控闸门由于斜轴只在平行于水流方向的铅直面方向上倾斜，当闸门开度较小时，闸门能很好地随着水位下降而能自动关闭，而当闸门开度较大时，闸门自重产生的使闸门关闭的力矩减小，不利于闸门的关闭。为了解决斜轴式水力自控闸门(设置有单扇闸门)水流下泄液态不对称问题，发明人曾发明了“对开斜立轴水力自控闸门，申请号：2015203210641”，解决了斜轴式水力自控闸门，闸室内水流不对称的问题；为了使闸门泄水流态稳定，同时解决闸门开度较大时关门力矩较小的问题，在上述研究基础上，对固定闸门的斜轴进行改进，研发出了对开空间斜轴式水力自控闸门。

三、发明内容

本发明提供了一种对开空间斜轴式水力自控闸门；本发明无需外动力，即可由上游来水情况实现闸门的自动启闭，闸门渐开性好，开启与关闭更加方便，同时，闸门蓄水性能好，泄流能力强，同时，当闸门开度较大而水位下降时，由于空间斜轴是使闸门轴在空间方向上倾斜，这样即使在闸门开度较大时，由闸门自重产生的关闭需要的力矩也大大增加，可以在自重作用下，更加方便地关闭闸门，能更好地随水位下降而及时减小闸门开度，更好地实现了自动完成蓄水及泄水目的。

一种对开空间斜轴式水力自控闸门，包括浇筑为一个整体的闸墩和闸底板构成的闸室及两扇大小一样的、对称布置的闸门组成的对开式闸门；液压减振装置设置在对开式闸门的顶端；所述闸墩对称地布设在闸底板的两侧；两侧闸墩上对称地布置有空间斜轴；空间斜轴下端固定在闸墩与闸底板连接处；空间斜轴与闸底板形成α夹角，且与平行于上、下游方向的铅直面形成β夹角，α、β的大小根据闸门材料、重量、上游水位以及闸门要求的开度等参数综合分析计算确定；所述空间斜轴不仅在水流方向的铅直面上向上游倾斜，而且还在垂直于水流方向的铅直面上向闸室内倾斜，即空间斜轴上端同时向水流上游方向和闸室中心线方向倾斜；安装空间斜轴的闸墩面为扭面；所述对开式闸门的每扇闸门分别通过轴承或铰固定在两侧闸墩的空间斜轴上；对开式闸门的两扇闸门可绕着空间斜轴向下游方向在0°到近90°之间转动，但不能沿着空间斜轴的轴线方向上下移动；当闸门完全关闭时，对开式闸门在立面上的投影高度与闸墩高度相等，对开式闸门与空间斜轴在同一平面内。

所述对开式闸门可采用平面闸门，并有适当的重量，闸门的重量视上游水深大小而定，以保证在上游水压力作用下，能自由启闭及保证安全为原则；对开式闸门关闭时，对开式闸门的下端面支撑在闸底板上；两扇闸门之间、闸门与两侧闸墩及闸门与闸底板之间均设置有止水，以防止闸门关闭时产生漏水；

本发明创新之处在于将闸门轴设计成空间斜轴，所述空间斜轴是指不仅在水流方向的铅直面上向上游倾斜，而且还在垂直于水流方向的铅直面上向闸室内倾斜，即空间斜轴上端同时向水流上游方向和闸室中心线方向倾斜，从而形成空间斜轴，这样保证了闸门在不同开度时，闸门重量产生的关门力矩能足以将闸门关闭，解决了斜轴式水力自控闸门开度较大时，闸门自重产生的使闸门关闭的力矩减小，不利于闸门的关闭的问题，空间斜轴通过锚固结构与闸墩刚性连接，由于空间斜轴同时向水流上游方向和闸室中心线方向倾斜，所以，为了更方便地将空间斜轴固定闸墩上，同时，为了使闸室内水流状态稳定，这样使闸室内侧的闸墩面设计成了上游段和下游段两段，即闸室内侧设置空间斜轴位置的上游段和下游段的闸墩面均设计成扭面；

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：

首先将两侧的空间斜轴分别对称地装置在两侧闸墩上，并通过锚固结构与闸墩之间刚性连接，再将对开式闸门通过轴承或铰分别对称地固定在两侧的空间斜轴上，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(绕空间斜轴的力矩)大于闸门自重产生的力矩(绕空间斜轴的力矩)，克服了转动摩擦后，会使闸门绕着空间斜轴向水流下游方向转动，闸门自动打开，并通过闸门与闸门之间、闸门与闸底板之间的过水断面向下游泄水；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，闸门开度保持稳定；如果上游来水量进一步增加，则闸门前水位进一步升高，上游水压力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大，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，闸门的开度保持稳定；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，可使闸门绕空间斜轴向水流下游方向旋转近90°，此时，闸门与闸墩靠近，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，在两扇闸门之间，设置有液压减振装置，液压减振装置布设在闸门顶端，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(此时，由于闸门固定在空间斜轴上，所以，可以产生足够大的力矩，可使闸门自动关闭，克服了斜立轴式闸门在开度较大时，由于闸门和斜立轴处在同一平面上，且基本与水流方向一致，而产生的关闭力矩较小的困难。)，克服了转动摩擦之后，闸门会自动向着水流上游的方向转动，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，闸门开度保持稳定；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时，闸门前水位下降到一定高度，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，使得闸门自动关闭，以保持蓄水状态。

当闸门关闭后，由于两扇闸门之间、闸门与两侧闸墩及闸门与闸底板之间均设置有止水，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，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，闸门自动开启并保持一定开度，以自动完成泄水需要，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，非常方便实践中推广应用。同时，由于设置有对称的两扇闸门，在上游来水作用下，可以对称地开启或关闭，使下泄水流状态对称，比单开门的空间斜轴式水力自控闸门水流更加稳定，泄水能力更强。

由于对开空间斜轴式水力自控闸门，是以闸室轴线左右对称的，所以，只取其一半时，便成了空间斜轴式水力自控闸门，它亦能解决斜轴式水力自控闸门当闸门开度较大时，闸门自重产生的闸门关闭力矩减小，不利于闸门的关闭的问题；它与对开空间斜轴式水力自控闸门相比，只是水流不对称，但其工作原理完全与对开空间斜轴式水力自控闸门相同，结构更加简单。如图2所示。

四、附图说明

图1对开空间斜轴式水力自控闸门示意图

图2空间斜轴式水力自控闸门示意图

1-闸底板；2-闸墩；3-对开式闸门；4-长铰；5活塞缸；6-短铰；7-活塞杆；8-活塞；9-止水；10-空间斜轴；11-右闸墩；12-闸门；13-左闸墩；14-液压减振装置；

五、具体实施方式

如图1所示，闸墩为两侧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，以保证安全稳定为依据，闸墩高度应大于上游水深，以保证安全运行为依据；闸底板为钢筋混凝土结构，或混凝土结构，或浆砌石结构等，亦视上游水深大小而定，以保证安全稳定为依据；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；闸门的自重视水深大小确定，以保证在上游水压力作用下，能自由启闭并保证安全运行为原则；空间斜轴采用铸钢、合金等金属材料，并通过锚固结构固定在闸墩上、下两段相交处，同时要做好防锈工作；对开式闸门为预制钢筋混凝土结构或具有一定重量及刚性、强度的其它材料，要求闸门质地均匀，其质量大小应满足在一定水位时，闸门能自动关闭为依据。闸门通过轴承固定在空间斜轴上，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空间斜轴转动；在两扇闸门之间、闸门与两侧闸墩以及闸门与闸底板之间均设置有止水，防止闸门关闭时产生漏水现象，保证正常蓄水；

在两扇闸门之间，设置有液压减振装置，液压减振装置布设在闸门顶端，采用活塞工作原理，以减缓闸门在工作中产生强烈振动，使闸门工作更加平稳。液压减振装置可采用活塞缸、活塞及活塞杆组成，活塞杆通过长铰固定在一侧闸门的顶部，活塞缸通过短铰固定另一侧的闸门顶部，液压减振装置可以有效地减缓闸门工作过程的振动。活塞杆和活塞缸的长度以不影响闸门达到最大开度为依据确定。

对开空间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，无需外动力控制，不需要专人操作控制，它完全由上游来水情况自动调控，具有节省人力、物力，使用更加方便等特点，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，蓄水、泄水、防洪安全可靠。

(3)泄水能力强，水流对称稳定。由于设置有对称的两扇闸门，在上游来水作用下，可以对称地开启或关闭，使下泄水流状态对称，比单开门的空间斜轴式水力自控闸门水流更加稳定，泄水能力更强。且闸门可以旋转近90°，并靠近在闸墩上，过水净宽大，大大减小了水流阻力，过流能力强，能使漂浮物顺利过闸，还兼有冲沙闸的作用，更便于冲沙冲淤，更接近河流天然状态，确保泄洪安全及河流环境安全。

(4)对开空间斜轴式水力自控闸门由于闸门轴设计成空间斜轴，使闸门在达到较大开度后而水位开始降低时，能产生足够大的关门力矩，能很好地减小闸门的开度，与对开斜立轴式水力自控闸门相比，具有更好的关门性能，使用更加方便稳定。

Claims (1)

1.一种对开空间斜轴式水力自控闸门，包括浇筑为一个整体的闸墩和闸底板构成的闸室及两扇大小一样的、对称布置的闸门组成的对开式闸门；液压减振装置设置在对开式闸门的顶端；所述闸墩对称地布设在闸底板的两侧；其特征在于两侧闸墩上对称地布置有空间斜轴；空间斜轴下端固定在闸墩与闸底板连接处；空间斜轴与闸底板形成α夹角，且与平行于上、下游方向的铅直面形成β夹角；所述空间斜轴不仅在水流方向的铅直面上向上游倾斜，而且还在垂直于水流方向的铅直面上向闸室内倾斜，即空间斜轴上端同时向水流上游方向和闸室中心线方向倾斜；安装空间斜轴的闸墩面为扭面；所述对开式闸门的每扇闸门分别通过轴承或铰固定在两侧闸墩的空间斜轴上；对开式闸门的两扇闸门可绕着空间斜轴向下游方向在0°到近90°之间转动，但不能沿着空间斜轴的轴线方向上下移动；当闸门完全关闭时，对开式闸门在立面上的投影高度与闸墩高度相等，对开式闸门与空间斜轴在同一平面内。