CN220228040U - 一种拍门阻尼装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种拍门阻尼装置，包括：固定环，为环状结构，固定环固定设置，以用于支撑定位柱；定位柱，其与固定环转动连接；定位柱上缠绕有钢绞线，钢绞线连接定位柱和拍门；阻尼层，设置在固定环的内环壁上；转盘，设置在定位柱的端部；减速片，包括固定端和活动端，固定端与转盘转动连接，活动端与阻尼层间存在间隙；阻尼层在减速片的摆动范围内；复位弹簧和复位块，复位弹簧连接复位块和减速片，复位块固定于转盘的表面，且朝向固定环的内部方向设置。本实用新型可减缓泵站拍门的撞击速度，降低泵站拍门闭合时对管道的撞击力，减少拍门运行过程中的机械损失，从而延长泵站拍门的使用寿命。

Description

一种拍门阻尼装置

技术领域

本实用新型属于缓冲技术领域，特别是一种拍门阻尼装置。

背景技术

大、中型泵站的断流方式常用的有三种：虹吸管破坏断流、快速闸门断流和铰链拍门断流。相比之下，三种断流方式中，拍门断流最为简单。拍门具有包括设备简单、操作方便、造价低、密封简易、工作可靠、故障率低等多种优点。据统计，当今世界上80％以上容量的泵站都采用拍门断流，发展前景良好。

然而，在应用时，除了考虑管道出水导致拍门受到压力产生的损伤以外，在泵站停机后，由于拍门自重大、惯性强，拍门受水压及重力影响导致其在关闭过程中速度快，会对管道造成很大的撞击力，极大地增加了拍门运行过程中的能量损耗，降低了拍门的使用寿命。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种拍门阻尼装置，可减缓泵站拍门的撞击速度，降低泵站拍门闭合时对管道的撞击力，减少拍门运行过程中的机械损失，从而延长泵站拍门的使用寿命。为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种拍门阻尼装置，包括：

固定环，为环状结构，所述固定环固定设置，以用于支撑定位柱；

所述定位柱，其与所述固定环转动连接；所述定位柱上缠绕有钢绞线，所述钢绞线连接所述定位柱和拍门；

阻尼层，设置在所述固定环的内环壁上；

转盘，设置在所述定位柱的端部；

减速片，包括固定端和活动端，固定端与转盘转动连接，活动端与阻尼层间存在间隙；所述阻尼层设置在所述减速片的摆动范围内；

复位弹簧和复位块，所述复位弹簧连接所述复位块和减速片，所述复位块固定于转盘的表面，且朝向固定环的内部方向设置。

优选地，所述复位弹簧为硬质弹簧，且靠近减速片的活动端设置。

优选地，所述减速片朝向阻尼层的一侧为弧形面。

优选地，所述固定环具有两个且相对设置；每个所述固定环内均设置一个所述转盘。

优选地，所述钢绞线的一端与拍门连接，另一端固定于所述定位柱。

优选地，所述定位柱和固定环之间设置轴承。

优选地，所述阻尼层为天然橡胶块。

优选地，所述定位柱静止以形成未工作状态时，所述阻尼层与减速片之间形成间隙；所述定位柱在钢绞线的拉动下转动以形成工作状态时，所述减速片与阻尼层接触。

优选地，还包括管道，管道上设置有固定轴；

所述拍门包括连接件、拍门门页和拍门把手；

所述连接件套设在固定轴上，与固定轴转动连接；

所述拍门门页与连接件连接，设置在管道口处，拍门门页的长宽不小于管道口的直径；

所述拍门把手设置在拍门门页上。

优选地，所述钢绞线拉直时，拍门与管道横截面所在平面的夹角为α，其中30°≤α≤90°。

与现有技术相比，本实用新型的优点为：

（1）当拍门门页闭合时，通过钢绞线使定位柱旋转，与定位柱同轴连接的梨形转盘也一并转动，设置在梨形转盘上的减速片受离心力作用而进行平面运动，从而与固定环上的阻尼层相接触并发生摩擦，能够降低泵站拍门的撞击力，进而达到延长拍门的使用寿命的效果。

（2）钢绞线拉直时，拍门与管道口所在平面的夹角为α，其中30°≤α≤90°，这样可以保证拍门闭合前半阶段正常下落，后半阶段开始出现阻尼作用，降低了泵站叶轮的飞逸功率，能保证减少叶轮反转，保证了泵站的工作效率。具体的，现有技术中，能降低泵站拍门撞击力的缓冲装置受技术限制的约束，会使拍门闭合的全过程都受到缓冲装置的影响，导致大量水流在泵站停止工作时回流入泵站内部，从而使叶轮反转，造成大量的飞逸功率，在一定程度上也会影响拍门的使用寿命。此外，对于一些大、中型泵站而言，使用的大型拍门撞击力较大，长时间撞击会影响泵房的结构安全，同时也需要减少叶轮的反转，保证泵房的工作效率。

附图说明

图1为拍门阻尼装置的结构示意图。

图2为拍门阻尼装置的正视图；

图3为拍门阻尼装置与基座连接的结构示意图。

图4为拍门阻尼装置与拍门的连接示意图。

图5为拍门阻尼装置的爆照图。

图6为钢绞线拉直时，拍门与管道所在平面形成的夹角示意图。

图7是拍门撞击速度与拍门闭合起始角度关系折线图。

图8是拍门撞击力与拍门闭合起始角度关系折线图。

其中，1-固定环，2-定位柱，3-轴承，4-阻尼层，5-转盘，6-减速片，7-铰接孔，8-复位弹簧，9-复位块。

实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的拍门阻尼装置进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。

如图1~6所示，一种拍门阻尼装置，包括：包括管道、拍门、钢绞线和内嵌环形阻尼装置。内嵌环形阻尼装置包括固定环1、定位柱2、轴承3、阻尼层4、转盘5、复位弹簧8和复位块9。

固定环1，为环状结构，固定环1固定设置，以用于支撑定位柱2。具体的，固定环1具有两个且相对设置；每个固定环1内均设置一个转盘5。

定位柱2，其与固定环1转动连接；定位柱2上缠绕有钢绞线，钢绞线连接定位柱2和拍门。定位柱2的两端通过轴承3分别与两个固定环1连接 ，定位柱2上缠绕有钢绞线，拍门闭合过程中，拍门通过钢绞线拉动定位柱2转动；定位柱转动时，与之相连接的固定环保持不动。

由现有技术可知：管道上设置有固定轴；拍门包括连接件、拍门门页和拍门把手；连接件套设在固定轴上，与固定轴转动连接；拍门门页与连接件连接，设置在管道口处，拍门门页的长宽不小于管道口的直径；拍门把手设置在拍门门页上。优选地，拍门把手位于拍门门页的重心处，也可以位于离固定轴远的拍门门页一侧，拍门把手越远离固定轴，拉动拍门门页所需要的力越小。拍门可以为上翻式拍门，也可以为侧翻式拍门，其中上翻式拍门的固定轴位于管道的上方，侧翻式拍门的固定轴位于管道侧边。

具体的，钢绞线的一端与拍门门把手连接，另一端固定于定位柱2，即。定位柱2和固定环1之间设置轴承3（轴承3的外圈固定于固定环1的内壁，内圈与定位柱2配合）。钢绞线拉直时，拍门与管道横截面所在平面的夹角为α，其中30°≤α≤90°。

阻尼层4，设置在固定环1的内环壁上。阻尼层的作用在于协助缓慢发生弹性形变，减缓泵站拍门的作用时间；优选地，阻尼层包括沿周向均匀分布的多个块状的天然橡胶块，天然橡胶制作为曲边等腰梯形状，每个天然橡胶块的底部固定在固定环1内环壁上，天然橡胶块与减速片6的接触面为摩擦面，天然橡胶块与减速片的接触面为摩擦面，未工作时，摩擦面不与天然橡胶块阻尼层3接触，工作状态下与阻尼层发生摩擦。天然橡胶（NR）为异戊二烯聚合物，来源于天然橡胶树，具有回弹性优良、拉伸强度好、变形小、加工方便以及适应性强等特点，优于大多数合成橡胶，能够更好地延缓泵站拍门撞击的时间。

转盘5，设置在定位柱2的端部；减速片6齐平于固定环1，方便在转盘5上增加外壳以保护内部零件。转盘5同轴设置在定位柱2的两端，转盘5与定位柱2同步转动。优选地，定位柱2与转盘5固定连接。

减速片6，包括固定端和活动端，固定端与转盘5转动连接，活动端与阻尼层4间存在间隙；阻尼层4设置在减速片6的摆动范围内；减速片6朝向阻尼层4的一侧为弧形面。活动端从静止到旋转的过程中，至转盘5中心的距离是变化的，活动端先不与天然橡胶块接触，转盘5转动后，其端部至转盘5中心的距离逐渐增大，当端部与天然橡胶块阻尼层接触时，通过摩擦，发生能量交换，达到减缓转盘5转速的目的，从而减缓定位柱2的转速。

优选地，转盘5和减速片6转动连接处均开设有铰接孔7，减速片6通过铰接孔7铰接于转盘5上。定位柱2在铰接孔相应位置开设通孔，定位柱2通过铆钉连接位于定位柱2两端的转盘5，保证了内嵌环形阻尼装置的整体性。

定位柱2静止以形成未工作状态时，阻尼层4与减速片6之间形成间隙；定位柱2在钢绞线的拉动下转动以形成工作状态时，减速片6与阻尼层4接触。

复位弹簧8和复位块9，复位弹簧8连接复位块9和减速片6，复位块9固定于转盘5的表面，且朝向固定环1的内部方向设置。复位弹簧8为硬质弹簧，且靠近减速片6的活动端设置。

基座，设置在拍门出口前下方，置在拍门对应河流的对岸，两个固定环1均固定在基座顶部上，基座与定位柱2之间留有空隙，可供钢绞线缠绕。

工作原理：当拍门门页关闭时，拍门门页会受到自身重力、水压力的拉力而下落，同时电动转动收缩钢绞线，当拍门与竖直面（管道横截面所在的平面）夹角达到临界角α时，拍门门页通过钢绞线带动定位柱2发生转动，定位柱2通过轴承3与固定环1连接，其中固定环1固定不动，在工作状态时始终保持静止，不随工作状态的改变而改变，固定环1上的天然橡胶块阻尼层也固定不动。

定位柱2转动带动了与定位柱2连接的转盘5的转动，转盘5转动时带动减速片6的活动端一并转动，设置在转盘5上的减速片6受到离心作用，活动端发生离心运动，与固定环1内环壁的天然橡胶块阻尼层相接触，发生摩擦，使转盘5在转动过程中产生了阻力，从而增加了拍门门页闭合的时间，降低了泵站拍门的撞击力，从而延长泵站拍门的使用寿命。此时，复位弹簧8处于拉伸状态。由于达到临界角α前，拍门为自然闭合状态，此时液体回流减少，泵站叶轮反转率降低，达到临界角后开始阻尼减速，有效提高了泵站工作效率。

具体实施例中，拍门门页尺寸设定为2m×2m×0.05m，由铸铁制造，密度为7.5g/cm3。固定环1的外直径尺寸设定为1m，转盘5为由三根长度为0.5m的线段和三段圆心角为120°、半径长为0.5m的圆弧构成的组合结构，定位柱2的直径尺寸设定为0.9m。基座的高度随水体深度而定，保持固定环1的上边缘在高程上低于闭合拍门门页22的下边缘1m。假定临界角α为30°。在拍门门页初始角度为30°时，钢绞线在定位柱2上至少缠绕5-7圈，钢绞线的有效长度为3.5m。

如图7所示，在本实施方式中，在水流通过拍门前，将装置与拍门门页连接并固定，控制拍门门页初始角度为30°。随着水流的通过，在水流的冲击力作用下，拍门的角度发生变化。

当拍门门页初始下落角度为90°（记竖直向下为0°，逆时针转动方向为正方向）时，如果不应用本阻尼装置，则拍门门页的撞击速度为8.86m/s；如果应用本阻尼装置，则拍门门页的撞击速度为7.98m/s。

当拍门门页初始下落角度为75°时，如果不应用本阻尼装置，则拍门门页的撞击速度为7.62m/s；如果应用本阻尼装置，则拍门门页的撞击速度为6.59m/s；

当拍门门页初始下落角度为60°时，如果不应用本阻尼装置，则拍门门页的撞击速度为6.26m/s；如果应用本阻尼装置，则拍门门页的撞击速度为4.95m/s；

当拍门门页初始下落角度为45°时，如果不应用本阻尼装置，则拍门门页的撞击速度为4.84m/s；如果应用本阻尼装置，则拍门门页的撞击速度为2.89m/s；

当拍门门页初始下落角度为30°时，如果不应用本阻尼装置，则拍门门页的撞击速度为3.24m/s；如果应用本阻尼装置，则拍门门页的撞击速度为2.05m/s。

由图7可得，在未应用本阻尼装置时，拍门的撞击速度与拍门闭合的起始角度存在正相关的关系，拍门闭合起始角度越大，撞击速度越大；在应用本阻尼装置后，拍门的撞击速度与拍门闭合的起始角度仍呈线性关系，拍门闭合起始角度越大，撞击速度越大；同时，对比安装缓冲装置前后，在同一个拍门闭合起始角度下，安装阻尼装置后的撞击速度小于安装前的撞击速度。因此，本阻尼装置在减缓拍门撞击速度方面有着显著作用。

在本实施方式中，由于拍门门页的质量过大，本阻尼装置的质量相对于拍门门页的质量在计算中可以忽略不计。因此，运用动量定理，假定撞击时间为0.01s，可以计算得出安装前后撞击力的大小如图8所示。在安装本阻尼装置后，泵站拍门12的撞击力大幅减小，平均减小190.8kN。

在本实施方式中，若安装本缓冲装置，约6个月更换一次易损耗的减速片6和橡胶，其他部件几乎不会损耗，拍门12则五年更换一次。拍门12不会受到过大的撞击力而产生变形破坏，且橡胶材料易得、成本低廉、不易被损坏，该种阻尼装置相较于前一版本成本更低，且更有助于保证泵站的安全性与工作效率。综合上述分析，本阻尼装置具有极高的经济效益。

上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种拍门阻尼装置，其特征在于，包括：

固定环，为环状结构，所述固定环固定设置，以用于支撑定位柱；

所述定位柱，其与所述固定环转动连接；所述定位柱上缠绕有钢绞线，所述钢绞线连接所述定位柱和拍门；

阻尼层，设置在所述固定环的内环壁上；

转盘，设置在所述定位柱的端部；

减速片，包括固定端和活动端，固定端与转盘转动连接，活动端与阻尼层间存在间隙；所述阻尼层设置在所述减速片的摆动范围内；

复位弹簧和复位块，所述复位弹簧连接所述复位块和减速片，所述复位块固定于转盘的表面，且朝向固定环的内部方向设置。

2.根据权利要求1所述的拍门阻尼装置，其特征在于，所述复位弹簧为硬质弹簧，且靠近减速片的活动端设置。

3.根据权利要求1所述的拍门阻尼装置，其特征在于，所述减速片朝向阻尼层的一侧为弧形面。

4.根据权利要求1所述的拍门阻尼装置，其特征在于，所述固定环具有两个且相对设置；每个所述固定环内均设置一个所述转盘。

5.根据权利要求1所述的拍门阻尼装置，其特征在于，所述钢绞线的一端与拍门连接，另一端固定于所述定位柱。

6.根据权利要求1所述的拍门阻尼装置，其特征在于，所述定位柱和固定环之间设置轴承。

7.根据权利要求1所述的拍门阻尼装置，其特征在于，所述阻尼层为天然橡胶块。

8.根据权利要求1所述的拍门阻尼装置，其特征在于，所述定位柱静止以形成未工作状态时，所述阻尼层与减速片之间形成间隙；所述定位柱在钢绞线的拉动下转动以形成工作状态时，所述减速片与阻尼层接触。

9.根据权利要求1所述的拍门阻尼装置，其特征在于，还包括管道，管道上设置有固定轴；

所述拍门包括连接件、拍门门页和拍门把手；

所述连接件套设在固定轴上，与固定轴转动连接；

所述拍门门页与连接件连接，设置在管道口处，拍门门页的长宽不小于管道口的直径；

所述拍门把手设置在拍门门页上。

10.根据权利要求1所述的拍门阻尼装置，其特征在于，所述钢绞线拉直时，拍门与管道横截面所在平面的夹角为α，其中30°≤α≤90°。