CN211340703U - 一种量控合一分水口门 - Google Patents

Abstract

一种量控合一分水口门，包括折形门板、转轴、传动轴、电机、自动水位量测装置以及分水口矩形槽体；所述折形门板安装在所述转轴上，通过所述转轴转动，所述折形门板以及转轴整体安装在分水口矩形槽体内部，所述传动轴与所述转轴连接驱动所述转轴转动，所述传动轴上端连接所述电机，所述自动水位量测装置设置在折形门板上游。本实用新型出水流态均为薄壁堰流，不存在多种流态的变化，计算公式固定，且薄壁堰流受边界条件的影响较小，流量系数精度很高，可保证量测精度的要求。

Description

一种量控合一分水口门

技术领域

本实用新型涉及一种灌区小型渠道上的分水口门，尤其涉及一种量控合一分水口门。

背景技术

量水是灌区水资源优化配置和现代化管理的基本手段，有利于提高农户的节水意识，有利于高效、合理地利用水资源，有利于科学控制地下水位，有利于减轻和避免土壤盐碱化，有利于保持农田的肥力。

利用分水口门量水可以减少新增量水建筑物带来的额外水头损失，影响正常供水，同时在缓坡渠道上可避免新增加量水建筑物造成的渠道淤积，但传统分水口门量水存在较大的测量误差，主要原因是传统分水口门存在孔口出流和宽顶堰流两种流态，两种流态转变时的临界条件难以确定，会导致在临界条件附近的流量难以计算；同时传统分水口门在计算流量时的流量系数难以确定，导致量水误差较大。

综上所述，本领域亟需要一种技术方案来解决现有分水口门量水存在的测量误差大的问题。

实用新型内容

针对现有分水口门量水的不足，本实用新型提供了一种结构简单的、量水精度高、量控一体的分水口门。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种量控合一分水口门，包括折形门板、转轴、传动轴、电机、自动水位量测装置以及分水口矩形槽体；所述折形门板安装在所述转轴上，通过所述转轴转动，所述折形门板以及转轴整体安装在分水口矩形槽体内部，所述传动轴与所述转轴连接驱动所述转轴转动，所述传动轴上端连接所述电机，所述自动水位量测装置设置在折形门板上游。

进一步地，所述折形门板由折板长板和折板短板成一定夹角组成，所述夹角大于90°，所述折板长板与转轴连接。

进一步地，所述折板长板为顺水流的倾斜布置。

进一步地，所述转轴与分水口矩形槽体底部之间设置有门轴止水，所述折形门板与分水口矩形槽体两侧壁之间设置有止水。

优选地地，所述折板短板上端边缘呈刀刃状。

进一步地，所述电机上还设置有手动传动装置用以转动传动轴，所述电机上还设置有闸门转角计。

本实用新型装置的工作原理如下：

利用电机(或手动传动装置)可以让折形门板旋转。当折板短板竖直时，折形门板处于挡水状态；当折板长板渐近放平时，上游水位超过折形门板顶部时，水流漫过折板短板顶部刀口开始泄水，通过控制折板长板的斜度来控制通过的水流大小。利用自动水位量测装置所测的上游水位和闸门转角计所测的折板长板位置角度，可以计算出通过水流的流量大小。

本实用新型有益效果：

1、出水流态均为薄壁堰流，不存在多种流态的变化，计算公式固定。

2、薄壁堰流受边界条件的影响较小，流量系数精度很高，可保证量测精度的要求。

3、折板长板成顺水流的倾斜布置，有利于泥沙通过口门。

附图说明

图1为本实用新型三维示意图；

图2为本实用新型正常挡水时的纵剖面图；

图3为本实用新型过流及水量测量时的纵剖面图；

图4为本实用新型流量计算时的参数表示图。

其中：1－折形门板；2－转轴；3－传动轴；4－电机；5－自动水位量测装置；6－门轴止水；7－分水口矩形槽体。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

请参照图1-4，一种量控合一分水口门，包括折形门板、转轴、传动轴、电机、自动水位量测装置以及分水口矩形槽体。所述折形门板由折板长板和折板短板成一定夹角组成，所述夹角大于90°，所述折板长板与转轴连接，通过所述转轴转动来调整折板长板的不同位置。所述折板长板为顺水流的倾斜布置，应当理解，折板长板位置并不是固定的，而是随着转轴的转动不断改变的，但其整体的布置始终是处于顺水流倾斜状态。所述折形门板以及转轴整体安装在分水口矩形槽体内部，所述传动轴与所述转轴连接驱动所述转轴转动，优选地，所述转轴与传动轴采用蜗轮蜗杆传动，其中传动与转轴连接处为蜗杆结构，而转轴与传动轴连接处为涡轮结构，从而将传动轴的水平面转动转换为转轴的竖面转动，应当理解，此处所提到的传动结构仅为一种最优结构，本领域技术人员可采用其他实现此传动的结构来解决传动问题。所述传动轴上端连接所述电机，所述电机上还设置有手动传动装置用以转动传动轴，所述手动传动装置为现有技术手段，例如在大型压缩机等设备上所使用的盘车电机，其电机后部伸出一根操作杆，当盘车电机停车时可以通过操作杆手段转动电机。所述电机上还设置有闸门转角计，其原理为，当电机转动一定圈数时转轴会同时转动一定角度，由此可通过计算电机转动圈数来转换成转轴转动角度，并通过闸门转角计来读取。所述自动水位量测装置设置在折形门板上游。

所述转轴与分水口矩形槽体底部之间设置有门轴止水，所述折形门板与分水口矩形槽体两侧壁之间设置有止水。所述折板短板上端边缘呈刀刃状。从而可减少折板顶部对水流的影响。

工作状态：

分水口门挡水时，参见图1和图2。操作人员控制电机(或手动传动装置) 通过传动轴将折形门板的折板短板置于竖直位置，并锁定。此时，折形门板顶部高于上游的水位，分水口处于挡水的状态。

分水口门过流测量时。参见图1和图3。操作人员控制电机(或手动传动装置)通过传动轴将折形门板缓慢向下游旋转，使折形门板顶部降低，使水流从折板短板刀口溢过流向下游，当折板长板向下转动一设定的小角度时，闸门转角计记下转动的角度，同时上游水位计测出门板上游的水位，通过给定的公式可计算出通过分水口门的流量，如果流量小于要求控制的流量，则继续向下转动折形门板，直到通过分水口门的流量达到所要求的流量为止，然后锁定折形门板。

本实用新型流量的数学模型和计算方法如下：

本实用新型流量计算基本原理借鉴矩形薄壁堰流量计算原理，如下：

流量与过水面积的关系：

Q＝Av (1)

根据能量守恒方程：

对溢流水舌上的单元水条进行数学积分可得到：

其中：C为流量系数，C＝0.602+0.083h/p；

Q为计算流量，m³/s；

b为矩形槽体槽宽，m；

h_e为有效水头，h_e＝h+0.0012，m；

h为上游实测水头，m.

p为工作状态下闸门顶部距下游底部的距离，m；

p按下式计算：

p＝Lcosθ+Rsin(θ₀-θ)+h₀ (4)

其中：L为折板短板的长度，单位m；

R为折板长板的长度，单位m；

θ为折板长板与水平的夹角，单位°；

θ₀为折形门板处于挡水位置时(折板短板竖直时)，折板长板与水平的夹角，单位°；

h₀为过闸门转轴距下游底部的铅直距离，单位m。

按照(3)、(4)式可计算出流量Q。此公式适用条件为：

h/p≤1.0；

0.75m>h>0.3m；

b≥0.3m；

p≥0.1m

本实用新型的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变形而不脱离本实用新型的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围内，则本实用新型的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (6)

1.一种量控合一分水口门，其特征在于：包括折形门板、转轴、传动轴、电机、自动水位量测装置以及分水口矩形槽体；所述折形门板安装在所述转轴上，通过所述转轴转动，所述折形门板以及转轴整体安装在分水口矩形槽体内部，所述传动轴与所述转轴连接驱动所述转轴转动，所述传动轴上端连接所述电机，所述自动水位量测装置设置在折形门板上游。

2.根据权利要求1所述的一种量控合一分水口门，其特征在于：所述折形门板由折板长板和折板短板成一定夹角组成，所述夹角大于90°，所述折板长板与转轴连接。

3.根据权利要求2所述的一种量控合一分水口门，其特征在于：所述折板长板为顺水流的倾斜布置。

4.根据权利要求2所述的一种量控合一分水口门，其特征在于：所述折板短板上端边缘呈刀刃状。

5.根据权利要求1所述的一种量控合一分水口门，其特征在于：所述转轴与分水口矩形槽体底部之间设置有门轴止水，所述折形门板与分水口矩形槽体两侧壁之间设置有止水。

6.根据权利要求1所述的一种量控合一分水口门，其特征在于：所述电机上还设置有手动传动装置用以转动传动轴，所述电机上还设置有闸门转角计。

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