CN210341836U - 一种新型弧形闸门双侧密封底水封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了水利水电工程金属结构技术领域的一种新型弧形闸门双侧密封底水封装置，包括闸门底坎和梯形安装基础及上游侧P型水封和下游侧U型水封，所述梯形安装基础的底边焊接在弧形闸门面板上，通过P型橡胶水封的圆头与弧形闸门面板、闸门底坎和上游水封压板的侧面形成直角三角形区域，U型橡胶水封通过下游水封压板和下游水封外侧压板及压板固定螺栓和外侧压板固定螺栓固定安装在梯形安装基础的斜边上，密封面积大。通过在弧形闸门底部面板的上、下游侧分别设置密封装置，起到了双重密封效果，对于水利水电工程中的深孔和表孔弧形闸门均使用，可改善了水工建筑物的面貌，较少水能损失。

Description

一种新型弧形闸门双侧密封底水封装置

技术领域

本实用新型涉及水利水电工程金属结构技术领域，具体为一种新型弧形闸门双侧密封底水封装置。

背景技术

在现有技术中，闸门水封是闸门重要的部件之一。水利水电工程闸门底水封用于闸门底部止水，即在闸门关闭后堵塞门体与门孔周边的空隙，以阻止闸孔漏水。弧形闸门底水封一般采用矩形橡胶板通过水封压板紧贴在闸门面板下游侧，由于弧形闸门面板与底坎存在一定角度，特别是溢流堰型的表孔或深孔闸门的底坎往往采用斜面结构，传统水封结构在使用中由于水封压缩接触面积小、安装误差、水封材质、使用环境等因素综合影响，在使用过程中底水封橡胶容易局部变形、收缩、脱空等问题，出现弧形闸门底部渗水。出现渗水问题，一方面影响泄洪建筑外观和水能利用，另一方面对于流道局部造成长期的冲刷。一般采用补救方法是检查修复底坎水平度，调整水封压缩量，或者更换新的底水封，施工难度大，增加运行成本。

基于此，本实用新型设计了一种新型弧形闸门双侧密封底水封装置，以解决上述提到的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型弧形闸门双侧密封底水封装置，通过在弧形闸门底部面板的上、下游侧分别设置密封装置，起到了双重密封效果，对于水利水电工程中的深孔和表孔弧形闸门均使用，可改善了水工建筑物的面貌，较少水能损失，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种新型弧形闸门双侧密封底水封装置，包括闸门底坎和梯形安装基础及上游侧P型水封和下游侧U型水封，所述闸门底坎通过混凝土浇筑在流道上，且闸门底坎上端面与流道流线相平行，所述梯形安装基础的底边焊接在弧形闸门面板上，底边上还包括螺纹盲孔，所述梯形安装基础的顶边与弧形闸门下节门叶部件相焊接，且斜边上开有两个螺纹通孔，所述上游侧P型水封包括P型橡胶水封、上游水封压板和上游水封固定螺栓，所述上游水封压板上设有沉头螺栓孔，所述P型橡胶水封通过上游水封压板和上游水封固定螺栓安装在弧形闸门面板上，通过P型橡胶水封的圆头与弧形闸门面板、闸门底坎和上游水封压板的侧面形成直角三角形区域，所述下游侧U型水封包括U型橡胶水封、下游水封压板、下游水封外侧压板、压板固定螺栓和外侧压板固定螺栓，所述梯形安装基础的斜边与U型橡胶水封相固定连接，所述U型橡胶水封通过下游水封压板和下游水封外侧压板及压板固定螺栓和外侧压板固定螺栓固定安装在梯形安装基础的斜边上，所述下游水封压板的底部与U型橡胶水封的顶面相贴合，下游水封压板和下游水封外侧压板均与闸门底坎相互垂直。

优选的，所述梯形安装基础呈直角梯形结构，所述梯形安装基础的斜边部分的钢板厚度大于20mm。

优选的，还包括导流板，所述导流板焊接在弧形闸门面板上，所述导流板的短边与上游水封压板相配合。

优选的，所述导流板呈三角形结构，所述导流板与弧形闸门面板之间的夹角大于120°。

优选的，所述上游水封压板与弧形闸门面板的底面之间的距离s和P型橡胶水封的圆头半径R的数值满足s·tanα-n＞10、R＝(s+n+10-scosα)/2+δ1，其中，α为闸门面板与闸门底坎角度，n为上游水封压板底边长度，δ1为水封工作时压缩量，取5-8mm。

优选的，所述上游水封压板、下游水封压板和下游水封外侧压板均为活动式结构。

优选的，所述闸门底坎的角度范围为0°-30°。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过在闸门面板的上游和下游分别设置P型橡胶水封和U型橡胶水封，提高对弧形闸门底面的密封效果。首先上游P型橡胶水封利用了弧形闸门面板与闸门底坎间形成的三角形区域，利用下游水封外侧压板、弧形闸门面板、闸门底坎三个金属面在闸门下落过程中将P型水封从三个方向进行压缩，达到密封水的效果，因P型密封圆头受到了三角区域的限制，因此不容易发生局部变型或与底坎脱空问题；其次在下游侧设置U型橡胶水封，该密封是对传统密封的一个改进，一方面增加了水封与底坎接触面积，同时将密封受压缩方向改为与底坎垂直，由于设置的压板在垂直方向上对水封进行了限制U型橡胶水封的短边在工作中起主要作用，避免了传统密封板受螺丝孔安装误差及受压面窄的缺点，对于水利水电工程中的深孔和表孔弧形闸门均使用，可改善了水工建筑物的面貌，较少水能损失。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一结构示意图；

图2为本实用新型实施例一相关尺寸的示意图；

图3为本实用新型实施例二结构示意图；

图4为本实用新型的安装结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、弧形闸门面板；2、弧形闸门下节门叶部件；3、闸门底坎；4、梯形安装基础；5、下游水封压板；6、下游水封外侧压板；7、导流板；8、上游水封压板；9、压板固定螺栓；10、外侧压板固定螺栓；11、上游水封固定螺栓；12、P型橡胶水封；13、U型橡胶水封。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

请参阅图1、图2和图4，本实用新型提供一种技术方案：一种新型弧形闸门双侧密封底水封装置，包括闸门底坎3和梯形安装基础4及上游侧P型水封和下游侧U型水封，所述闸门底坎3通过混凝土浇筑在流道上，且闸门底坎3上端面与流道流线相平行，当弧形闸门面板1关闭时，弧形闸门面板1底面与闸门底坎3面接触的同时，上游侧P型密封和下游侧U型底水封同时与闸门底坎3面接触和压缩，由于接触面积大，水封受到压缩力与底坎垂直，不会产生局部脱空，密封效果好，由于采用双密封后，可以大大提高闸门底水封运行的可靠性。

所述梯形安装基础4的底边焊接在弧形闸门面板1上，底边上还包括螺纹盲孔，所述梯形安装基础4的顶边与弧形闸门下节门叶部件2相焊接，且斜边上开有两个螺纹通孔，所述上游侧P型水封包括P型橡胶水封12、上游水封压板8和上游水封固定螺栓11，所述上游水封压板8上设有沉头螺栓孔，梯形安装基础4的作用是为P型橡胶水封12提供足够厚度的盲孔，梯形安装基础4上的盲孔深度根据闸门面板1厚度和上游水封固定螺栓11要求的紧固螺纹长度确定，其次是为U型橡胶水封13提供基础和螺纹通孔，并为U型橡胶水封13的受力传递到闸门本体，所述P型橡胶水封12通过上游水封压板8和上游水封固定螺栓11安装在弧形闸门面板1上，上游水封螺栓11在安装完成后，可用环氧树脂将螺帽处填充，改善闸门启闭过程中的流态。P型橡胶水封12安装时，上游水封压板8对水封有约0.5-1mm压缩量，P型橡胶水封12的圆头部位为止水部位，在闸门下降过程中，通过P型橡胶水封12的圆头与弧形闸门面板1、闸门底坎3和上游水封压板8的侧面形成直角三角形区域，产生压缩，紧密接触，起到密封效果，该P型橡胶水封12为实心结构。所述下游侧U型水封包括U型橡胶水封13、下游水封压板5、下游水封外侧压板6、压板固定螺栓9和外侧压板固定螺栓10，下游水封压板5将U型橡胶水封13底部部分有约0.5-1mm压缩量，下游水封外侧压板6将U型橡胶水封13外部部分有约0.5-1mm压缩量，所述梯形安装基础4的斜边与U型橡胶水封13相固定连接，所述U型橡胶水封13通过下游水封压板5和下游水封外侧压板6及压板固定螺栓9和外侧压板固定螺栓10固定安装在梯形安装基础4的斜边上，U型密封13与下游水封压板5下游水封外侧压板6安装后内部无间隙，可以通过调节压板固定螺栓9的位置来调整水封的预压缩量，所述下游水封压板5的底部与U型橡胶水封13的顶面相贴合，U型橡胶水封13的底部为止水部位，在闸门下降过程中，U型橡胶水封13首先与闸门底坎3接触和滑动，并伴随着与闸门底坎3垂直方向的压缩，压缩接触面积不发生变化，待闸门面板1底面与闸门底坎3接触时，压缩量达到最大，由于受到下游水封压板5的限制，水封压缩后的受力较大，可以紧贴闸门底坎3，起到止水效果。该U型密封为实心结构。下游水封压板5和下游水封外侧压板6均与闸门底坎3相互垂直。

其中，所述梯形安装基础4呈直角梯形结构，所述梯形安装基础4的斜边部分的钢板厚度大于20mm，确保螺栓压板固定螺栓9和外侧压板固定螺栓10安装稳定。

其中，还包括导流板7，所述导流板7焊接在弧形闸门面板1上，所述导流板7的短边与上游水封压板8相配合，所述导流板7呈三角形结构，所述导流板7与弧形闸门面板1之间的夹角大于120°，保证闸门启闭过程中水流平顺，不易出现闸门振动问题。

其中，所述上游水封压板8与弧形闸门面板1的底面之间的距离s和P型橡胶水封12的圆头半径R的数值满足s·tanα-n＞10、R＝(s+n+10-scosα)/2+δ1，其中，α为闸门面板1与闸门底坎3角度，n为上游水封压板8底边长度，δ1为水封工作时压缩量，取5-8mm。

U型水封断面厚度均匀，断面厚度一般大于14mm，上游水封压板8端部在闸门全关时与底坎的距离m1大于10mm，取压缩量δ1＝(5～8)mm，满足下列条件保证水封的密封效果。根据闸门与底坎角度α和压板厚度n，就可以得到距离s和水封的圆头直径R。

m1＝s·tanα-n＞10 (1)

R0＝(s+n+m1-scosα)/2 (2)

R＝R0+δ1/2 (3)

其中，所述上游水封压板8、下游水封压板5和下游水封外侧压板6均为活动式结构，可以根据现场情况微调定位。

其中，所述闸门底坎3的角度范围为0°-30°，当角度为0时，闸门底坎3为处于水平，一般为深孔弧形闸门，当角度大于0时，闸门底坎3存在坡度，一般为溢流堰弧形闸门。

请参阅图3、本实用新型提供一种新型弧形闸门双侧密封底水封装置：该弧形闸门溢流坝弧形闸门，闸门底坎3为斜面，其坡度

为20°。

参阅公式(1)-(3)，对上游P型橡胶水封12进行选型，闸门底坎3与闸门面板1的角度α为42°，上游P型橡胶水封12断面厚度e为14mm，上游水封压板8取44mm，闸门全关时与闸门底坎3的距离m1取10mm，根据式(1)得到s最小值为60mm，取s为60mm，取水封压缩量为5mm，则P型橡胶水封12的半径R取值为33mm；选取导流板7，导流板7与闸门面板1焊接在一起，导流板7厚度为12mm，导流板7与闸门面板1角度为164°；上游水封压板8为可拆卸部件，闸门面板1通过设计的尺寸预选钻取螺纹孔，螺纹孔深度大于20mm；水封固定螺栓选择M20，P型橡胶水封12在现场配钻螺栓孔，孔径为19mm

下游侧U型橡胶水封13，下游水封外侧压板6端部在闸门全关时与闸门底坎3的距离m2取为10mm，取压缩量δ2＝5mm，U型橡胶水封13断面厚度取14mm。压板固定螺栓9和外侧压板固定螺栓10型号均为M20；其中下游水封压板5和下游水封外侧压板6均可拆卸，U型水封在现场配钻螺栓孔，孔径为19mm，保证U型橡胶水封13与下游水封压板5和下游水封外侧压板6间无间隙，水封的压缩量可通过压板固定螺栓9进行微调。

参阅图3，梯形安装基础4为焊接件，与闸门面板1焊接在一起，同时与弧形闸门下节门叶部件2焊接在一起，用于支撑上、下游水封及传递受力。梯形基础部件的斜面通过设计尺寸预选钻螺纹孔并攻丝，螺纹孔钻为通孔。

安装时首先要将导流板7和梯形安装基础4焊接，再现场配钻P型橡胶水封12和U型橡胶水封13的盲孔和螺栓通孔，再通过螺栓把合组装上游P型水封和下游U型水封。

实施例二

在实施例一的基础上，本装置也可将该区域的闸门面板1整体下移，保证迎水面的流线型，见图3，也可取消导流板7进行使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种新型弧形闸门双侧密封底水封装置，包括闸门底坎(3)和梯形安装基础(4)及上游侧P型水封和下游侧U型水封，其特征在于：所述闸门底坎(3)通过混凝土浇筑在流道上，且闸门底坎(3)上端面与流道流线相平行，所述梯形安装基础(4)的底边焊接在弧形闸门面板(1)上，底边上还包括螺纹盲孔，所述梯形安装基础(4)的顶边与弧形闸门下节门叶部件(2)相焊接，且斜边上开有两个螺纹通孔，所述上游侧P型水封包括P型橡胶水封(12)、上游水封压板(8)和上游水封固定螺栓(11)，所述上游水封压板(8)上设有沉头螺栓孔，所述P型橡胶水封(12)通过上游水封压板(8)和上游水封固定螺栓(11)安装在弧形闸门面板(1)上，通过P型橡胶水封(12)的圆头与弧形闸门面板(1)、闸门底坎(3)和上游水封压板(8)的侧面形成直角三角形区域，所述下游侧U型水封包括U型橡胶水封(13)、下游水封压板(5)、下游水封外侧压板(6)、压板固定螺栓(9)和外侧压板固定螺栓(10)，所述梯形安装基础(4)的斜边与U型橡胶水封(13)相固定连接，所述U型橡胶水封(13)通过下游水封压板(5)和下游水封外侧压板(6)及压板固定螺栓(9)和外侧压板固定螺栓(10)固定安装在梯形安装基础(4)的斜边上，所述下游水封压板(5)的底部与U型橡胶水封(13)的顶面相贴合，下游水封压板(5)和下游水封外侧压板(6)均与闸门底坎(3)相互垂直。

2.根据权利要求1所述的一种新型弧形闸门双侧密封底水封装置，其特征在于：所述梯形安装基础(4)呈直角梯形结构，所述梯形安装基础(4)的斜边部分的钢板厚度大于20mm。

3.根据权利要求1所述的一种新型弧形闸门双侧密封底水封装置，其特征在于：还包括导流板(7)，所述导流板(7)焊接在弧形闸门面板(1)上，所述导流板(7)的短边与上游水封压板(8)相配合。

4.根据权利要求3所述的一种新型弧形闸门双侧密封底水封装置，其特征在于：所述导流板(7)呈三角形结构，所述导流板(7)与弧形闸门面板(1)之间的夹角大于120°。

5.根据权利要求1所述的一种新型弧形闸门双侧密封底水封装置，其特征在于：所述上游水封压板(8)与弧形闸门面板(1)的底面之间的距离s和P型橡胶水封(12)的圆头半径R的数值满足s·tanα-n＞10、R＝(s+n+10-scosα)/2+δ1，其中，α为闸门面板(1)与闸门底坎(3)角度，n为上游水封压板(8)底边长度，δ1为水封工作时压缩量，取5-8mm。

6.根据权利要求1所述的一种新型弧形闸门双侧密封底水封装置，其特征在于：所述上游水封压板(8)、下游水封压板(5)和下游水封外侧压板(6)均为活动式结构。

7.根据权利要求1所述的一种新型弧形闸门双侧密封底水封装置，其特征在于：所述闸门底坎(3)的角度范围为0°-30°。

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