CN212561415U - 一种大坝深孔水下动力栅门封闭装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大坝深孔水下动力栅门封闭装置，包括定位吸附结构和动力栅门；定位吸附结构包括吸附仓；吸附仓为一面开口的方盒形，其开口端朝向水平方向，其上面或侧面开有抽水孔，其开口端的方环形端面上设有止水带；动力栅门的顶部与吸附仓的底面铰接。本实用新型利用吸附仓内外压差，使整个动力栅门稳定在特定位置，利用动力栅门的栅叶结构有效降低泄洪深孔附近动水压力对装置稳定性的影响。

Description

一种大坝深孔水下动力栅门封闭装置

技术领域

本实用新型涉及一种大坝水下动力封闭装置，特别涉及一种大坝深孔水下动力栅门封闭装置。

背景技术

目前，水工闸门作为水库大坝工程中常见的水工结构，承担着泄洪控制的任务。然而，一直以来，闸门闭门失效、闸门振动等工程事故屡见不鲜，有些甚至造成巨大的经济损失。例如：某水电站泄洪底孔的其中一道闸门出现问题被水流冲走，由于没有有效的闸门临时封堵措施，最终只能放任水库库容被放空，造成闸门损失及发电损失；此外，研究表明，目前绝大多数事故闸门在动水闭门过程中均出现爬行振动现象，闸门难以关闭。总之，闸门破坏或者无法完全落门并伴随爬行振动的工程问题屡屡发生，不仅导致无法封堵水流，在紧急情况下可能造成严重损失，而且使相关结构受到强烈的冲击荷载，对启闭设备及闸门的长期安全运行极为不利。

目前国内外还未见有大坝深孔水下动水拍门封闭的有效方法，而关于动水拍门技术，则在小型泵站工程中比较常见，但需要提前安装固定，且一般闸门在拍门过程中由于受到较大的动水压力卷吸作用，拍门过程难以控制，且拍门对结构的撞击力巨大，对结构安全十分不利。

发明内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种定位准确且稳定的大坝深孔水下动力栅门封闭装置。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种大坝深孔水下动力栅门封闭装置，包括定位吸附结构和动力栅门；定位吸附结构包括吸附仓；吸附仓为一面开口的方盒形，其开口端朝向水平方向，其上面或侧面开有抽水孔，其开口端的方环形端面上设有止水带；动力栅门的顶部与吸附仓的底面铰接。

进一步地，吸附仓的底面上设有第一齿轮，第一齿轮中心固接有第一芯轴；动力栅门的顶面上设有第二齿轮，第二齿轮中心固接有第二芯轴，第一齿轮与第二齿轮相互啮合配合，第一芯轴的两端与第二芯轴的两端对应通过连杆转动连接。

进一步地，动力栅门包括栅门门框，栅门门框的上部设有顶横梁，栅门门框的下部设有底横梁，在顶横梁和底横梁之间设有多个水平转轴，转轴上固接有栅叶，栅叶上设有栅叶止水带，栅门门框四周设有门框止水带；顶横梁和底横梁均设有限制栅叶转动的挡板，在栅叶上连接有使栅叶翻转的拉绳。

进一步地，拉绳一端与栅叶连接，另一端缠绕在第二芯轴上。

进一步地，吸附仓开口朝上放置时的内壁尺寸为：长4～6m，宽4～6m，高2～3m，壁厚0.4～0.6m。

进一步地，吸附仓由混凝土制成。

本实用新型具有的优点和积极效果是：利用吸附仓内外压差，使整个动力栅门稳定在特定位置，利用动力栅门的栅叶结构，有效降低泄洪深孔附近动水压力对装置稳定性的影响，利用转动的第二齿轮和栅叶拉绳的组合，实现在拍门过程中逐渐关闭栅叶，实现拍门过程的安全稳定，且降低了拍门对于泄洪结构的影响。

附图说明

图1是本实用新型的一种大坝深孔水下动力栅门封闭装置结构示意图。

图2是图1的右视图。

图3是图2的B-B剖视图。

图中，1、坝体；2、泄洪深孔；3、吸附仓；4、抽水孔；5、止水带；6、第一齿轮；7、第二齿轮；8、栅门门框；9、门框止水带；10、底横梁；11、顶横梁；12、栅叶；13、栅叶止水带；14、拉绳；15、闸门缆绳；16、吸附仓缆绳；17、转轴。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参见图1至图3，一种大坝深孔水下动力栅门封闭装置，包括定位吸附结构和动力栅门；定位吸附结构包括吸附仓3；吸附仓3为一面开口的方盒形，其开口端朝向水平方向，其上面或侧面开有抽水孔4，其开口端的方环形端面上设有止水带5；动力栅门的顶部与吸附仓3的底面铰接。

采用吸附仓3，使其吸附于坝面上，用于平衡动力栅门重力、浮力、动水压力以及动力栅门拍门过程中的受力变化，保证拍门过程中整体装置的稳定性。

吸附仓3开口端的下侧边缘可与动力栅门的顶部采用铰支座等铰接方式进行连接，使吸附仓3开口端的下侧边缘与动力栅门的顶部相对位置固定，吸附仓3和动力栅门可相对转动。比如可使动力栅门相对吸附仓3下边缘翻转。

吸附仓3和动力栅门还可以采用其他的铰接方式连接，比如在吸附仓3的底面上可设有第一齿轮6，第一齿轮6中心可固接有第一芯轴；动力栅门的顶面上可设有第二齿轮7，第二齿轮7中心可固接有第二芯轴，第一齿轮6与第二齿轮7相互啮合配合，第一芯轴的两端与第二芯轴的两端对应可通过连杆转动连接。

吸附仓3的底面上可安装第一齿轮支架，在第一齿轮支架上安装第一齿轮6，在动力栅门的顶面上可安装第二齿轮支架，在第二齿轮支架上安装第二齿轮7，两个齿轮相互啮合，并通过连杆相互约束。可使第一齿轮6固定，第二齿轮7可围绕第一齿轮6的轴线转动；第二齿轮7围绕第一齿轮6的轴线转动的同时自转。

优选地，动力栅门包括栅门门框8，栅门门框8的上部可设有顶横梁11，栅门门框8的下部可设有底横梁10，在顶横梁11和底横梁10之间可设有多个水平转轴17，转轴17上固接有栅叶12，栅叶12上设有栅叶止水带13，栅门门框8四周设有门框止水带9，动力栅门相对吸附仓3的底面翻转后，其一面与吸附仓3的开口端面平齐，门框止水带9贴附于与吸附仓3开口端平齐的一侧表面上。顶横梁11和底横梁10均设有限制栅叶12转动的挡板，在栅叶12上连接有使栅叶12翻转的拉绳14。挡板可为斜挡板，即挡板相对顶横梁11或底横梁10倾斜的角度小于90度。拉紧拉绳，栅叶12逆向旋转，贴有栅叶止水带13的一侧栅叶面，翻向底横梁，未贴有栅叶止水带13的一侧栅叶面翻向顶横梁11，相邻两栅叶相互压接，栅叶处于封闭状态；松开拉绳，栅叶12顺时旋转，相邻两栅叶相互脱离，栅叶处于打开状态。

拉绳可采用人工或机械拉动。比如，拉绳14一端与栅叶12连接，另一端可缠绕在第二芯轴上。当第二齿轮7围绕第一齿轮6的轴线转动时，因其自转，从而收紧拉绳14，使栅叶12翻转关闭。在栅叶止水带13的密封防水作用下，形成挡水面。

优选地，吸附仓3开口朝上放置时的内壁尺寸可为：长4～6m，宽4～6m，高2～3m，壁厚0.4～0.6m。优选地，吸附仓3可由混凝土制成。混凝土制作方法较简单，施工周期短。

上述的止水带5、第一齿轮支架、第二齿轮支架、第一芯轴、第二芯轴、第一齿轮6、第二齿轮7、连杆、动力栅门、拉绳14、栅叶12、栅叶止水带13、挡板等装置及结构，均可采用现有技术中产品及结构，并采用常规技术手段进行安装。

本实用新型还提供了一种利用上述的大坝深孔水下动力栅门封闭装置的大坝深孔水下动力栅门封闭方法实施例，该方法包括如下步骤：

步骤一，将吸附仓3和动力栅门分别牵引，一起水平吊入水中；并保持吸附仓3的开口朝向坝体1的上游坝面，且动力栅门保持水平，栅叶12处于打开状态，栅叶12相互分离，比如栅叶12垂直于水平面；动力栅门由闸门缆绳15牵引，吸附仓3由吸附仓缆绳16牵引，在闸门缆绳15和吸附仓缆绳16牵引下，将装置整体吊入水中，控制缆绳使装置整体平稳下沉，并保持吸附仓3的开口朝向坝体1的上游坝面，且动力栅门保持水平，

步骤二，吸附仓3和动力栅门下降至指定深度后，将吸附仓3靠近坝体1，使止水带5贴紧坝体1的上游坝面，从抽水孔4抽水，使吸附仓3内形成真空负压，由吸附仓3的内外压差，以及止水带5与坝体1表面间的摩擦力，从而使吸附仓3紧贴坝体1并固定；

步骤三，松开远离吸附仓3开口端一侧的动力栅门的牵引，使动力栅门向下翻转，同时收紧关闭栅叶12的拉绳14，使栅叶12翻转，相邻栅叶12压接在一起，完成动水拍门，将泄洪孔封堵。放开闸门缆绳15，动力栅门绕第一齿轮6的轴线逆时针转动。如果将拉绳14一端与栅叶12连接，另一端缠绕在第二芯轴上。由于第二齿轮7自身也逆时针旋转，进而收紧栅叶12拉绳14，使栅叶12逆时针旋转，带动栅叶止水带13压向相邻的栅叶12，最终拍门完成时，栅叶12完全关闭，完成泄洪深孔2的封堵。

闸门事故处理完成后，可向吸附仓3内注水，使吸附仓3的内外压力平衡后，可将吸附仓3和动力栅门吊起回收。

下面以本实用新型的一个优选实施例来进一步说明本实用新型的工作原理：

某工程坝体1的泄洪深孔22的孔口尺寸约6m×8m，其中心线位于水下40m位置，其工作闸门和事故闸门因故障而闭门失效。为实现深孔的临时封堵，在闸门缆绳15和吸附仓缆绳16的牵引下，将整体装置放入水中，控制所述缆绳使整体装置平稳下沉，并保持吸附仓3的开口朝向坝体1的上游坝面，且动力栅门保持水平、栅叶12竖直；当吸附仓3底缘距泄洪深孔22顶部约1m时，停止下沉，将吸附仓3靠在坝体1的上游坝面上，从抽水孔4抽水，使吸附仓3内形成真空负压，仓内外压差使其吸附在坝面上，装置整体的重力、缆绳拉力、动水压力以及吸附仓3与坝面间的摩擦力达到平衡，使装置整体稳定在当前位置。逐渐松开动力栅门一侧缆绳，使动力栅门围绕第一齿轮6的轴线逆时针旋转，同时第二齿轮7自身也发生逆时针旋转，进而收紧栅叶12拉绳14，使栅叶12逆时针旋转，同时使栅叶12关闭，贴有栅叶止水带13的栅叶12面压向相邻的栅叶12，最终拍门完成时，栅叶12完全关闭，完成泄洪深孔2的封堵。闸门事故处理完成后，向抽水孔4内充水，使吸附仓3内外压力平衡，最后通过闸门缆绳15和吸附仓缆绳16回收整个装置。

本实施例中，吸附仓3内壁尺寸为4m长×4m宽×2m高，整体由混凝土制成，壁厚0.5m，自重约750kN，仓体所受浮力约600kN，施工仓自重约550kN，吸附仓3抽水形成内外压差后，吸附于坝面的吸附力约9800kN，按摩擦系数0.2计算，可提供1960kN摩擦力，可用于平衡动力栅门重力、浮力、动水压力以及动力栅门拍门过程中的受力变化，保证拍门过程中整体装置的稳定性。

以上所述的实施例仅用于说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本实用新型的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本实用新型的专利范围，即凡本实用新型所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本实用新型的专利范围内。

Claims (6)

1.一种大坝深孔水下动力栅门封闭装置，其特征在于，包括定位吸附结构和动力栅门；定位吸附结构包括吸附仓；吸附仓为一面开口的方盒形，其开口端朝向水平方向，其上面或侧面开有抽水孔，其开口端的方环形端面上设有止水带；动力栅门的顶部与吸附仓的底面铰接。

2.根据权利要求1所述的大坝深孔水下动力栅门封闭装置，其特征在于，吸附仓的底面上设有第一齿轮，第一齿轮中心固接有第一芯轴；动力栅门的顶面上设有第二齿轮，第二齿轮中心固接有第二芯轴，第一齿轮与第二齿轮相互啮合配合，第一芯轴的两端与第二芯轴的两端对应通过连杆转动连接。

3.根据权利要求2所述的大坝深孔水下动力栅门封闭装置，其特征在于，动力栅门包括栅门门框，栅门门框的上部设有顶横梁，栅门门框的下部设有底横梁，在顶横梁和底横梁之间设有多个水平转轴，转轴上固接有栅叶，栅叶上设有栅叶止水带，栅门门框四周设有门框止水带；顶横梁和底横梁均设有限制栅叶转动的挡板，在栅叶上连接有使栅叶翻转的拉绳。

4.根据权利要求3所述的大坝深孔水下动力栅门封闭装置，其特征在于，拉绳一端与栅叶连接，另一端缠绕在第二芯轴上。

5.根据权利要求1所述的大坝深孔水下动力栅门封闭装置，其特征在于，吸附仓开口朝上放置时的内壁尺寸为：长4～6m，宽4～6m，高2～3m，壁厚0.4～0.6m。

6.根据权利要求1所述的大坝深孔水下动力栅门封闭装置，其特征在于，吸附仓由混凝土制成。

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