CN212056004U - 一种组合式自动生态流量阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种组合式自动生态流量阀，包括一个圆变矩的渐变段闸阀外壳，一套由弹簧控制的阀门开度控制装置，一个消能保护罩，一套压差式流量计，一套手动液压控制装置，一套阀门开度标尺。本实用新型可以实现自动调节，上游水位升高，则阀内弹簧被更大的水压力压缩，出流孔口开度随之变小，保持下游流量恒定，上游水位降低，则阀内弹簧伸长，出流孔口开度随之变大，同样保持下放流量恒定。整个阀体控制机构为机械控制，无需电力，人力干预，省事、精确。

Description

一种组合式自动生态流量阀

技术领域

本实用新型属于水利水电工程和生态环境技术领域，特别涉及生态水流下放的流量控制。

背景技术

大部分水库或水电站都需要下放生态流量，以满足下游河段的生态需要。一般工程建设都会根据上、下游的水资源情况核定一个生态流量，水库或水电站在运行过程需要时刻下放生态流量，才能保证下游河道不断流。到目前为止，所建设的生态流量下放设施主要是生态放水管，少数生态流量较大的水电站或水库设置生态流量发电机组放水。生态放水管直径大多在150～800mm之间，对管道闸阀来说，属大口径或较大口径，一般设蝶阀或锥形阀控制水流，大多只能全关或全开，所放流量要么过大，要么过小，对生态流量的管理和监控造成极大困难，导致多数时间不下放生态流量。

在现有技术中，中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司申请的申请号为201610494320.6的实用新型专利公开了一种水库预泄兼生态流量下泄结构，包括导流洞、连通管和竖直布置的竖井，竖井将水库与导流洞连通，连通管贴合竖井内壁并延伸至导流洞出口，连通管进口的高程低于水库的正常蓄水位并高于水库的死水位，连通管出口设有消力池，导流洞内的连通管外部设有封堵体，封堵体的末端设有控制连通管通断的第一阀门，连通管末端设有调节连通管流量的第二阀门。该方案能够将水库内需预泄洪水或生态流量及时、有序地排至下游。

中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司申请的申请号为201910198592.5的实用新型专利公开了一种混凝土坝蓄水期临时下放生态流量的方法与装置，该方法通过改变坝体钢管布置位置，在坝体廊道底部布置偏心半球阀，控制下泄生态流量；在坝体钢管进口处布置Y型双腔水力控制阀门，通过阀门的介质压力来控制阀启闭及开度，在蓄水高度满足条件后，根据Y型双腔水力控制阀门提前设置好的压力值，关闭进口阀门；通过进口设置的排气管及灌浆管，封堵偏心半球阀与Y型双腔水力控制阀门之间的钢管。该方案可以解决混凝土坝下闸蓄水期间临时下放生态流量及后期封堵的问题。

然而，目前市场上的流量控制阀多为直径数十毫米的小口径闸阀，不适用水库或电站的生态流量下放，目前普遍使用的蝶阀和锥形阀，对流量的控制又过于粗放，达不到控制流量的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种运输、安装方便、运行可靠，水力条件好，利用水压自动平衡，无需外加能量，能全自动调节流量，还可手动校正和干预，流量控制精确度高，使用寿命长，能广泛应用于水库大坝、水电站的生态流量下放自动控制闸阀及其控制方法。

详细技术说明：

一种组合式自动生态流量阀，包括一个圆变矩的渐变段闸阀外壳，一套由弹簧控制的阀门开度控制装置，一个消能保护罩，一套压差式流量计，一套手动液压控制装置，一套阀门开度标尺。

其中，前述的渐变段闸阀外壳包括一个圆环形法兰盘，用于与上游生态放水管连接，法兰盘上设有若干螺栓孔和止水胶垫；渐变段下游矩形部分的外壳的顶面、左侧面、右侧面各开有一个矩形出流孔口，生态放水管的水流从此三个孔口流至下游河道；渐变段闸阀外壳通过固定螺栓固定在消能保护罩上，防止渐变段侧面变形影响止水效果。

进一步的，前述的阀门开度控制装置包括三块孔口阀板，分别固定在底阀板的顶面、左面、右面上；底阀板上连接了一组弹簧，弹簧固定在底座上，底座由底座螺栓固定在渐变段闸阀外壳上，底阀板在水压力的作用下向上游或向下游移动，带动固定在其上的顶、左、右的孔口阀板移动，从而使孔口开度变大或变小。

进一步的，前述的手动液压装置包括液压油筒，螺纹式液压调节杆和液压调节手柄，螺纹式液压调节杆内为空心管道，空心管道出口设有螺纹式液压开关。

进一步的，前述的手动液压装置还包括连接油管，油管接头，固定油管和伸缩油管；前述的液压油筒固定在消能保护罩上，固定油管固定在底座上，伸缩油管固定在底阀板上。

进一步的，前述的阀门开度标尺包括标尺及标尺支架，标尺与标尺支架共同形成一个固定支撑结构，标尺支架的一脚固定在顶面的孔口阀板上，另一脚底端设有一只滚轮，附着于渐变段闸阀外壳顶面上，标尺支架跟随孔口阀板作往复直线运动，通过标尺读数知道出流孔口的开度。

该组合式自动生态流量阀的控制方法步骤是这样的：上游水位升高，则阀内弹簧被更大的水压力压缩，出流孔口开度随之变小，保持下游流量恒定，上游水位降低，则阀内弹簧伸长，出流孔口开度随之变大，同样保持下放流量恒定；当手动左右旋转液压调节手柄时，螺纹式液压调节杆就上升或下降，引起液压油筒压力变化，油压由连接油管传递到固定油管，再传到伸缩油管，将压力作用在底阀板上，底阀板因油压变化而向上游或向下游移动而调节出流孔口的开度，实现手动调节流量。

与现有技术相比,本实用新型具有如下优点：

1、现状对水库或水电站下放生态流量一般采用蝶阀、锥形阀等，这些阀门有手动或电动操作，对流量的控制比较粗略，一般凭操作人员的感观来判断流量的大小。当固定一个开度后，上游水位升高，则下放流量增大，无自动调节功能。本实用新型可以实现自动调节，上游水位升高，则阀内弹簧被更大的水压力压缩，出流孔口开度随之变小，保持下游流量恒定，上游水位降低，则阀内弹簧伸长，出流孔口开度随之变大，同样保持下放流量恒定。整个阀体控制机构为机械控制，无需电力，人力干预，省事、精确。

2、现有的流量恒定阀等设备因为受力结构的限制，所做出来的产品都是小口径，基本在50mm以下。本实用新型针对水库或电站下放生态流量而设计，能广泛满足大口径、大流量、低中高水头的使用条件。

3、与现有的阀门相比，本实用新型装配了流量计，开度标尺，可以现场读取下放的流量数据，也可现场核算下放的流量数据；

4、与现有的泄放设施相比，实现流量精确控制后，对水库或水电站来说不浪费水资源，容易主动下放生态流量，利于提高自觉性，利于环境保护，减轻监管压力。

5、与现有的电子自动控制流量阀相比，本实用新型采用全机械结构，不惧外力，不惧风雨，适用环境广泛，耐用，节能，无需电力。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中的a-a剖视图；

图3为图1中的c-c剖视图；

图4为图1中的b-b剖视图；

图5为实施例1的整体布置图。

附图中的标记为：1-圆环形法兰盘，2-法兰盘螺栓孔，3-止水胶垫，4-渐变段闸阀外壳，5-固定螺栓，6-消能保护罩，7-孔口阀板， 8-出流孔口，9-底阀板，10-弹簧，11-螺栓垫片，12-底座螺栓，13- 底座，14-平压孔，15-液压管螺栓，16-固定油管，17-伸缩油管，18-连接油管，19-固定支撑结构，20-油管接头，21-差压式流量计，22- 液压油筒，23-螺纹式液压调节杆，24-液压调节手柄，25-空心管道，26螺纹式液压开关，27-拦河坝，28-生态放水管，29-检修阀门，30- 组合式自动生态流量阀。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-4所示，本实用新型的用于水库、水电站下放生态水流的组合式自动控制流量闸阀包括一个圆变矩的渐变段闸阀外壳4，一套由弹簧10控制的阀门开度控制装置，一个消能保护罩6，一套压差式流量计21，一套手动液压控制装置，一套阀门开度标尺。主要用于水库或水电站生态流量下施的流量控制。

圆变矩的渐变段闸阀外壳4起限制水流的作用，上游侧的圆端是为了与上游的生态放水管连接，中部的渐变段是为了减少水头损失，下游侧变为矩形是了为方便设置出流孔口8，因为平面的矩形孔口更容易确定尺寸，从而根据孔口尺寸确定通过孔口的流量。顶面、左侧面、右侧面均设出水孔，可以最大限度加大出水孔口的面积，从而减小弹簧10行程，底面作为安装的基础着力面，不设出水口，因此共设顶面、左侧面、右侧面三个出水孔口。通过孔口的流量计算公式

式中Q——通过孔口的流量，m³/s；μ——闸阀的流量系数，生产完成闸阀后通过试验确定，一般μ＝0.95左右；b——出流孔口的宽度，顶面和侧面的孔口宽度相同，取为生态放水管直径的 0.75倍，m；e——孔口的开度，m，e由孔口阀板7所处的位置确定，当上游为水库死水位、下游为河道正常水位时，此时上下游水头最小，要求下放核定的生态流量，孔口e为最大，本装置取为0.35倍生态放水管28直径。当上游水库水位上升至正常蓄水位时，闸阀的上下游水头差变大了，孔口阀板7随着底阀板9向下游移动而挡住了部分孔口，使e变小，从而保持通过孔口的流量不变；g——重力加速度， g＝9.81m/s²，Z——底阀板9上游面和下游面的水头差，m，其值为上游水库水位与闸阀位置河床水位的高差再减去生态放水管28的水头损失。

底阀板9安装在渐变段闸阀外壳4内，底阀板9起止水和活塞作用，其四周与渐变段闸阀外壳4紧密接触，可以沿渐变段闸阀外壳4 内壁向上游或向下游直线滑动，但不会漏水。底阀板9的左侧受上游水库的水压力，右侧受下游河道的水压力，底阀板9的下游侧固定了一组弹簧10。底阀板9被较大的上游水压力作用时，上游侧和下游侧受力不平衡，弹簧10受力增大，弹簧10被压缩，底阀板9跟着弹簧10向下游侧移动，带动固定在底阀板9上的孔口阀板7向下游侧移动，从而挡住部分孔口，使e变小，限制流量不增大。弹簧10的变形公式为Δe＝gZS/k，式中，Δe——弹簧10伸缩变形量，m； g——9.81N/kg，Z——底阀板9上游面和下游面的水头差，m；S——底阀板9的上游面的面积，m²；k——弹簧10刚度系数，与弹簧10的材质，钢丝直径，圈数等有关，根据底阀板9的面积大小进行设计。

底座13上设置进水孔，使水能自由进出，使底阀板9下游侧的水压力与河床水压力一致。

消能保护罩6为钢制，将渐变段闸阀外壳4罩起来。渐变段闸阀外壳4是一个精密结构，要保证在运输，安装过程中变形，因而在外部设置了一套消能保护罩6，消能保护罩6同时挡住出水孔口的泄流水舌，起到消能作用。消能保护罩6底板为平面，设置螺栓孔便于与消能保护罩6连结在一起，同时也利于闸阀的安装和稳定。消能保护罩6的侧面和顶面均为圆弧结构，便于出流孔口8的水舌消能。

在顶面孔口阀板7上固定了一个标尺支架，标尺可以通过预留在消能保护罩6上的小孔向上游或下游移动，并且标尺伸于消能保护罩 6外，便于读数，在运行过程中能观察到出流孔口8的开度。

在闸阀顶面设置了一套压差式流量计21，在运行过程中能随时读取下放的生态流量。

本装置还附加了一套手动液压控制装置，当闸阀在运行水头范围之外时，通过液压管道和液压伸缩管推动阀底板移动，从而调节出流孔口开度，手动调节下放流量。

实施例1：

如图5所示，拦河坝27将河道拦断，坝内设置生态放水管28，将水放至下游河道，生态放水管28上需要设置一套检修阀门29，该检修阀门29一般为普通的碟阀，生态放水管28出口设置一套组合式自动生态流量阀30，自动调节闸阀孔口开度，从而保证恒定的生态流量不间断下放，满足下游河道的生态需求。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种组合式自动生态流量阀，其特征在于：包括一个圆变矩的渐变段闸阀外壳(4)，一套由弹簧(10)控制的阀门开度控制装置，一个消能保护罩(6)，一套压差式流量计(21)，一套手动液压控制装置，一套阀门开度标尺；所述渐变段闸阀外壳(4)包括一个圆环形法兰盘(1)，用于与上游生态放水管连接，法兰盘(1)上设有若干螺栓孔(2)和止水胶垫(3)；渐变段下游矩形部分的外壳的顶面、左侧面、右侧面各开有一个矩形出流孔口(8)，生态放水管(28)的水流从此三个孔口流至下游河道；渐变段闸阀外壳(4)通过固定螺栓(5)固定在消能保护罩(6)上，防止渐变段侧面变形影响止水效果；所述阀门开度控制装置包括三块孔口阀板(7)，分别固定在底阀板(9)的顶面、左面、右面上；底阀板(9)上连接了一组弹簧(10)，弹簧(10)固定在底座(13)上，底座(13)由底座螺栓(12)固定在渐变段闸阀外壳(4)上，底阀板(9)在水压力的作用下向上游或向下游移动，带动固定在其上的顶、左、右的孔口阀板(7)移动，从而使孔口开度变大或变小；所述手动液压装置包括液压油筒(22)，螺纹式液压调节杆(23)和液压调节手柄(24)，螺纹式液压调节杆(23)内为空心管道(25)，空心管道(25)出口设有螺纹式液压开关(26)；所述阀门开度标尺包括标尺及标尺支架，标尺与标尺支架共同形成一个固定支撑结构(19)，标尺支架的一脚固定在顶面的孔口阀板(7)上，另一脚底端设有一只滚轮，附着于渐变段闸阀外壳(4)顶面上，标尺支架跟随孔口阀板(7)作往复直线运动，通过标尺读数知道出流孔口(8)的开度。

2.根据权利要求1所述的组合式自动生态流量阀，其特征在于：所述手动液压装置还包括连接油管(18)，油管接头(20)，固定油管(16)和伸缩油管(17)；所述液压油筒(22)固定在消能保护罩(6)上，固定油管(16)固定在底座(13)上，伸缩油管(17)固定在底阀板(9)上。

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