一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置.pdf

本发明公开了一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置，其特征在于：包括：门框模块（1）、设置于所述门框模块（1）内的闸门模块（2）和在所述闸门模块（2）呈挡水模式时用于挡水的止水装置（3）；所述闸门模块（2）包括从上到下依次搭接的若干门板叶片（4），所述门板叶片（4）之间的缝隙以及所述闸门模块（2）和所述门框模块（1）之间的缝隙均设置有所述止水装置（3）。本发明提供的一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置，无需闸室和机械启闭等装置，从而大大减少工程成本，整个闸门结构简单，没有复杂设备，实际投入生产后期维护简单，大大延长了闸门的使用寿命。

1.  一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置，其特征在于：包括：门框模块（1）、设置于所述门框模块（1）内的闸门模块（2）和在所述闸门模块（2）呈挡水模式时用于挡水的止水装置（3）；所述闸门模块（2）包括从上到下依次搭接的若干门板叶片（4），所述门板叶片（4）之间的缝隙以及所述闸门模块（2）和所述门框模块（1）之间的缝隙均设置有所述止水装置（3）。

2.  根据权利要求1所述的一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置，其特征在于：所述门板叶片（4）包括配重结构（6）及挡水门板结构（5）；所述挡水门板结构（5）置于迎水面一侧，所述挡水门板结构（5）的迎水面为方形，所述挡水门板结构（5）的侧面为平行四边形，每个所述挡水门板结构（5）由所述平行四边形形成的顶端尖角均指向所述迎水面；所述配重结构（6）设置于所述挡水门板结构（5）的背水面一侧，所述配重结构（6）的形状为三角形；所述挡水门板结构（5）的侧面中线顶端设置有用于穿过门轴横杆（7）的通孔，所述门轴横杆（7）穿过所述通孔后两端固定于所述门框模块（1）上；所述挡水门板结构（5）活动设置在所述门轴横杆（7）上；所述三角形的底面与所述挡水门板结构（5）的背水面固定连接，所述三角形的顶端两侧面均设置有钻孔，所述钻孔通过轴与连动片（8）活动连接。

3.  根据权利要求2所述的一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置，其特征在于：所述挡水门板结构（5）的迎水面垂直设置有若干用于限制所述门板叶片（4）关闭位置的纵杆（9），所述纵杆（9）的长度与所述闸门模块（2）的高度相同。

4.  根据权利要求1所述的一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置，其特征在于：所述门框模块（1）包括左侧面挡墙（10）、右侧面挡墙（11）和用于连接所述左侧面挡墙（10）与右侧面挡墙（11）底端的基座（12），所述左侧面挡墙（10）、右侧面挡墙（11）和基座（12）与所述闸门模块（2）的连接处均设置有门槽，所述门槽包括两侧面门槽和底部门槽。

5.  根据权利要求4所述的一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置，其特征在于：所述止水装置（3）包括设置于所述底部门槽内的第一止水装置（13）、用于密封所述闸门模块（2）底端和基座（12）之间的缝隙的第二止水装置（14）、用于密封所述门板叶片（4）之间的缝隙的第三止水装置（15）和设置于所述侧面门槽内的第四止水装置（16）。

6.  根据权利要求5所述的一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置，其特征在于：所述第一止水装置（13）包括O型止水装置；所述第二止水装置（14）和第三止水装置（15）均包括受压贴合式橡胶止水装置；所述第四止水装置（16）包括反弧形橡胶止水装置。

7.  根据权利要求4所述的一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置，其特征在于：所述底部门槽内及所述闸门模块（2）的底端设置有相互磁吸的永磁体（17）。

8.  根据权利要求2所述的一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置，其特征在于：所述配重结构（6）为材质均匀的加重橡胶；所述挡水门板结构（5）的材质为亚克力有机玻璃板材。

9.  根据权利要求2所述的一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置，其特征在于：所述闸门模块（2）的纵向轴线向所述迎水面倾斜。

10.  根据权利要求1所述的一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置，其特征在于：所述门板叶片（4）的个数为至少2个，所述门板叶片（4）的个数根据水位水量调节。

一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置
技术领域
本发明涉及一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置，属于水利工程技术领域。
背景技术
水力自控翻板闸门是利用水力和自重使闸门绕水平轴自动翻转的一种闸门，我国修建了绕横轴旋转的水力自控翻板闸门，运行中发现问题较多，为改善闸门的性能经多人的长期研究，研制了沿多个支点或曲线形轨道翻转的水力自控翻板闸门，出现了单铰、双铰、多铰、曲线及渐开式等各种门型。
单支铰（铰在门高的 1/3 处）翻板闸门逐渐建成使用，这种闸门突开突关，气蚀严重，水位控制不准确，很快被淘汰。随即研制成功了多支铰翻板闸门，这种闸门渐开渐关，水位控制比较准确，但稳定性差。在80年代初，滚轮连杆式翻板闸门问世，该闸门除了具备多支铰闸门水位控制准确的优点外，在解决闸门运行稳定性这一难题上取得了较大进展，得到了较快的推广使用。而在 21 世纪初出现了滑块连杆式翻板闸门，较滚轮连杆式翻板闸门先进，在于其解决了闸门稳定性差、震动严重这一难题，但是在制造要求和成本方面稍逊颜色。因此，本发明提出一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置，以提高闸门装置的工作性能，降低生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种可根据水位水量调节闸门高度的基于连动式的新型自控启闭闸门装置；进一步地，提供一种依靠上游水位的变化，水压力转化为推动闸门开启的力，依靠门板叶片本身自重，转化为关闭闸门的力，无需闸室和机械启闭等装置，从而大大减少工程成本的基于连动式的新型自控启闭闸门装置；更进一步地，提供一种止水装置能够有效阻挡上游水体从闸门与门槽之间缝隙的渗流且对于闸门启闭“零影响”的基于连动式的新型自控启闭闸门装置；更进一步地，提供一种较为有效的，具有消能效果的基于连动式的新型自控启闭闸门装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置，其特征在于：包括：门框模块、设置于所述门框模块内的闸门模块和在所述闸门模块呈挡水模式时用于挡水的止水装置；所述闸门模块包括从上到下依次搭接的若干门板叶片，所述门板叶片之间的缝隙以及所述闸门模块和所述门框模块之间的缝隙均设置有所述止水装置。
所述门板叶片包括配重结构及挡水门板结构；所述挡水门板结构置于迎水面一侧，所述挡水门板结构的迎水面为方形，所述挡水门板结构的侧面为平行四边形，每个所述挡水门板结构由所述平行四边形形成的顶端尖角均指向所述迎水面；所述配重结构设置于所述挡水门板结构的背水面一侧，所述配重结构的形状为三角形；所述挡水门板结构的侧面中线顶端设置有用于穿过门轴横杆的通孔，所述门轴横杆穿过所述通孔后两端固定于所述门框模块上；所述挡水门板结构活动设置在所述门轴横杆上；所述三角形的底面与所述挡水门板结构的背水面固定连接，所述三角形的顶端两侧面均设置有钻孔，所述钻孔通过轴与连动片活动连接。
所述挡水门板结构的迎水面垂直设置有若干用于限制所述门板叶片关闭位置的纵杆，所述纵杆的长度与所述闸门模块的高度相同。
所述门框模块包括左侧面挡墙、右侧面挡墙和用于连接所述左侧面挡墙与右侧面挡墙底端的基座，所述左侧面挡墙、右侧面挡墙和基座与所述闸门模块的连接处均设置有门槽，所述门槽包括两侧面门槽和底部门槽。
所述止水装置包括设置于所述底部门槽内的第一止水装置、用于密封所述闸门模块底端和基座之间的缝隙的第二止水装置、用于密封所述门板叶片之间的缝隙的第三止水装置和设置于所述侧面门槽内的第四止水装置。
所述第一止水装置包括O型止水装置；所述第二止水装置和第三止水装置均包括受压贴合式橡胶止水装置；所述第四止水装置包括反弧形橡胶止水装置。
所述O型止水装置与第二止水装置置于最下面的门板叶片及底部门槽之间，第三止水装置置于各门板叶片连接处，反弧形橡胶止水装置置于门板叶片与侧面门槽的衔接处。
所述底部门槽内及所述闸门模块的底端设置有相互磁吸的永磁体。
永磁体置于闸门模块与底部门槽的衔接处。
所述配重结构为材质均匀的加重橡胶；所述挡水门板结构的材质为亚克力有机玻璃板材。
所述闸门模块的纵向轴线向所述迎水面倾斜。
所述门板叶片的个数为至少2个，所述门板叶片的个数根据水位水量调节。
本发明对比已有技术具有以下创新点：
1.本装置较现有平板闸门、弧形闸门结构减少了闸室、机械启闭装置等，从而大大减少工程成本；
2. 本装置门板叶片呈近似三角形结构，过水水体大致呈梯形，如此可以达到较为有效的消能效果，结合下游消能工能够更好地降低对枢纽设施下游的河道、边坡的冲刷危害；
3. 本装置依靠上游水位的变化，将水压力转化为推动闸门开启的力；而依靠门板叶片本身自重，将其转化为关闭闸门的力，良好地实现了闸门工作运行的自动化。
本发明提供的一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置，在实际生产中可以取代现有的各种水力自控翻板闸门，其适用于无人看管中小型水库、景观河道等水利枢纽设施中。其中，在中小型水利枢纽设施中，此设计可以用作溢流坝段表孔泄流使用的闸门结构，由于其水力自动化运行的特性，更可以设置在无需人员看管的水利枢纽设施中，能够保证其经济性、安全性以及少故障等要求。另外，也可以通过对闸门外形的美化，并在保证其安全经济运行的基础上，发挥其对河道的美化装饰效果，具有良好的推广价值和应用前景。
本发明提供的一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置，若干门板叶片的设置，使本发明可根据水位水量增减闸门高度，实用性强；挡水门板结构的设置，使挡水门板结构的迎水面可承受水压力，当水压力小于推动闸门开启的力的时候，止水装置用于控制上游水位渗流通过闸门，而每个所述挡水门板结构由所述平行四边形形成的顶端尖角均指向所述迎水面的设置，用于承受上游水位的侧向水压力，顶端尖角产生的力矩为阻挡闸门开启的力矩，当水压力等于推动闸门开启的力的时候，闸门开启用于泄水，泄水完成后，上游水位降低，闸门依靠配重结构的自身自重，转化为关闭闸门的力，而关闭闸门时，纵杆的设置用于限制门板叶片关闭位置，永磁体的设置，当闸门运动达到永磁体临界吸引力距离时，分装在门板叶片及底部门槽上的永磁体会相互吸引，使第一止水装置和第二止水装置在外力的作用下机密贴合，增强其抗渗能力，同时，永磁体的相互吸引能大大减轻闸门的本身重量，从而减少闸门的耗材，降低其成本，实现经济性目标；连动片的设置，实现了各门板叶片的整体式开合；第一止水装置、第四止水装置及门槽的设置，能够有效阻挡上游水体从闸门与门槽之间缝隙的渗流且对于闸门启闭“零影响”，实现了关闭闸门时防渗流，开启闸门是无阻力的效果；配重结构为三角形的设置，使通过配重结构的水体大致呈梯形，如此可以达到较为有效的消能效果，结合下游消能工能够更好地降低对枢纽设施下游的河道、边坡的冲刷危害；所述闸门模块的纵向轴线向所述迎水面倾斜的设置，当上游水体下降到无法满足闸门开启的水位时，门板叶片也可以克服较大过流流量的冲击力，保证闸门可以靠自身的惯性力回到与门槽接触处，实现与门槽上O型止水紧密贴合，有效解决水流渗漏的问题。同时，闸门纵向轴线向上游倾斜也可以大大减少闸门的自身重量，达到更加经济、稳定、安全的效果。
本发明提供的一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置，无需闸室和机械启闭等装置，从而大大减少工程成本，整个闸门结构简单，没有复杂设备，实际投入生产后期维护简单，并且工作过程为纯机械启闭，这也大大延长了闸门材料的寿命，也就是延长了闸门的使用寿命，本发明适用于需要后期改建、扩建的枢纽设施，而且安装过程简单方便，在原结构上直接增加叶片单元即可。另外，根据枢纽设施上游季节性来水水量不同，可以人工调整门板叶片数量，实现低水位时的闸门自动启闭。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中止水装置的结构示意图；
图3为本发明中纵杆的结构示意图；
图4为本发明中连动片的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1~4所示，一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置，其特征在于：包括：门框模块1、设置于所述门框模块1内的闸门模块2和在所述闸门模块2呈挡水模式时用于挡水的止水装置3；所述闸门模块2包括从上到下依次搭接的若干门板叶片4，所述门板叶片4之间的缝隙以及所述闸门模块2和所述门框模块1之间的缝隙均设置有所述止水装置3。
所述门板叶片4包括配重结构6及挡水门板结构5；所述挡水门板结构5置于迎水面一侧，所述挡水门板结构5的迎水面为方形，所述挡水门板结构5的侧面为平行四边形，每个所述挡水门板结构5由所述平行四边形形成的顶端尖角均指向所述迎水面；所述配重结构6设置于所述挡水门板结构5的背水面一侧，所述配重结构6的形状为三角形；所述挡水门板结构5的侧面中线顶端设置有用于穿过门轴横杆7的通孔，所述门轴横杆7穿过所述通孔后两端固定于所述门框模块1上；所述挡水门板结构5活动设置在所述门轴横杆7上；所述三角形的底面与所述挡水门板结构5的背水面固定连接，所述三角形的顶端两侧面均设置有钻孔，所述钻孔通过轴与连动片8活动连接。
每支门板叶片4的门轴横杆7均设置在挡水门板结构5的中线上，即平行四边形挡水结构不影响闸门启闭的力矩.
配重结构6的材质均匀，重心位置在距离底边右侧1/3处。
在每支门板叶片4的配重结构6两侧面各有6mm钻孔一个，通过螺栓、连动片8将四支门板叶片4连接成为一个整体，在上游水位达到设计水位时，四支门板叶片4同时开启，达到有效的泄水目的；而当上游水位低于开启水位时，四支门板叶片4同时自动关闭，继续实现挡水功效。
所述挡水门板结构5的迎水面垂直设置有若干用于限制所述门板叶片4关闭位置的纵杆9，所述纵杆9的长度与所述闸门模块2的高度相同。
所述门框模块1包括左侧面挡墙10、右侧面挡墙11和用于连接所述左侧面挡墙10与右侧面挡墙11底端的基座12，所述左侧面挡墙10、右侧面挡墙11和基座12与所述闸门模块2的连接处均设置有门槽，所述门槽包括两侧面门槽和底部门槽。
所述止水装置3包括设置于所述底部门槽内的第一止水装置13、用于密封所述闸门模块2底端和基座12之间的缝隙的第二止水装置14、用于密封所述门板叶片4之间的缝隙的第三止水装置15和设置于所述侧面门槽内的第四止水装置16。
所述第一止水装置13包括O型止水装置；所述第二止水装置14和第三止水装置15均包括受压贴合式橡胶止水装置；所述第四止水装置16包括反弧形橡胶止水装置。
第二止水装置14和第三止水装置15均布置在上游挡水一侧，当上游水位超过受压贴合式橡胶止水装置位置时，止水条严丝合缝地贴合在门板叶片4上，更加有效地阻挡了上游水从门板叶片4间缝隙的渗漏，并且加强了闸门挡水一侧的整体性；最后，在最下一支门板叶片4与底部门槽之间同时设置受压贴合式橡胶止水和O型止水，在挡水一侧设置受压贴合式橡胶止水，而在叶片配重结构侧设置O型止水，两种止水共同配合使高水位时闸门底部不渗流成为可能。
所述底部门槽内及所述闸门模块2的底端设置有相互磁吸的永磁体17。
所述配重结构6为材质均匀的加重橡胶；所述挡水门板结构5的材质为亚克力有机玻璃板材。
所述闸门模块2的纵向轴线向所述迎水面倾斜。
所述门板叶片4的个数为4个，所述门板叶片4的个数根据水位水量调节。
本发明提供的一种基于连动式的新型自控启闭闸门装置的工作原理如下：
1.自动控制方面：依靠上游水位的变化，水压力转化为推动各门板叶片4开启的动力；依靠各门板叶片4自重，转化为关闭闸门的力。当水位达到一定高度时，侧向水压力所产生的力矩大于门板叶片4自重产生的力矩，闸门自动开启；当水位下泄后，侧向水压力所产生的力矩无法满足开启闸门的要求，闸门自动回落至门槽最低处，继续发挥挡水功效；
2.消能方面：门板叶片4呈近似三角形结构，由于过水水体大致呈梯形，如此可以达到有效的消能效果，结合下游消能功更好地降低对枢纽设施下游的河道、边坡的冲刷危害。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。