連桿彈簧牽引式雙層對開空間斜軸水力自控閘門的制作方法
【專利說明】
一、技術領域
[0001]本發明涉及一種連桿彈簧牽引式雙層對開空間斜軸水力自控閘門。
二、【背景技術】
[0002]水力自動翻板閘門是一種節能、環保型閘門，在我國已經有很廣泛地應用，但存在著:水力特性較復雜、閘板及其支承結構產生了巨大水流阻力、受到水流的巨大壓力作用、運行中會出現“拍打”破壞現象、啟閉不靈活等問題。為此，研發了斜軸式水力自控閘門等。
[0003]斜軸式水力自控閘門，能很好地自動完成蓄、泄水對閘門工作的要求，可替代水力自動翻板閘門、常規閘門、漿砌石攔河壩、橡膠壩等設施進行蓄泄水工作，能隨著上游水位高低自動調整閘門的開度，自動完成蓄水、泄水工作，同時，自身受力小，使閘墩等建筑物受力減小，工作條件更加完善，解決了水力自動翻板閘門、常規閘門、漿砌石攔河壩、橡膠壩等蓄水建筑物受力大，結構穩定性差，漏水淤積，改變了河道自然狀態，閘門工作需要外力控制等不足。但斜軸式水力自控閘門，由于斜軸式水力自控閘門只設計有一扇閘門，由于下泄水流不對稱，流態較為復雜，所以，研發了對開斜立軸式水力自控閘門(申請號:2015203210641)，解決了水流狀態不對稱的問題。再者，斜軸式水力自控閘門及對開斜立軸式水力自控閘門由于斜軸只在垂直面內傾斜，即斜軸為平面斜軸，當閘門開度較大時，閘門自重產生的使閘門關閉的力矩減小，不利于閘門的關閉。為了使閘門水流狀態理穩定，閘門受力更小，結構更加穩定安全，使用更加靈巧，發明人在上述研究基礎上進行了改進，研發了連桿彈簧牽弓I式雙層對開空間斜軸水力自控閘門。
三、
【發明內容】
[0004]本發明提供了一種連桿彈簧牽引式雙層對開空間斜軸水力自控閘門，無需外動力，即可由上游來水情況實現閘門的自動啟閉，閘門漸開性好，開啟與關閉更加省力，同時，閘門蓄水性能好，泄流能力強，水流流動對稱，狀態穩定，不會產生“拍打”失穩的現象，同時，當閘門達到較大開度后，能更好地隨水位下降而及時減小閘門開度，更好地實現了自動完成蓄水及泄水目的。
[0005]—種連桿彈簧牽引式雙層對開空間斜軸水力自控閘門，包括由閘墩與閘底板澆筑為一個整體構成的閘室；閘墩對稱地垂直布設在閘底板的兩側；還包括雙層對開式閘門、空間斜軸和減振牽引裝置。
[0006]兩側閘墩上對稱地布置有上、下兩段空間斜軸，空間斜軸是指不僅在水流方向的鉛直面上向上游傾斜，同時還在垂直于水流方向的鉛直面上向閘室內(即兩側閘墩之間)傾斜，即空間斜軸上端同時向水流上游方向和閘室中心線方向傾斜；兩段空間斜軸上下緊鄰安裝，且上、下兩段空間斜軸位于同一條直線上；下層對開閘門的空間斜軸下端固定在閘墩與閘底板連接處；空間斜軸與閘底板形成α夾角，與平行于上、下游方向的鉛直面形成β夾角，α、β的大小根據閘門材料、重量、上游水位以及閘門要求的開度等參數綜合分析計算確定；閘室內側的閘墩面設計成上、下兩段，即閘室內側安裝空間斜軸位置的上游段閘墩面和下游段閘墩面分別設計成扭面；所述的雙層對開式閘門由上、下兩層閘門構成，每層閘門均由兩個大小一樣的、對稱布置的閘門組成；每層閘門的左右兩扇閘門的寬度之和略大于兩側閘墩之間的間距；上、下兩層閘門分別固定在兩側閘墩相應的上、下兩段空間斜軸上；當上、下雙層對開式閘門同時完全關閉時:上、下雙層對開式閘門在立面上的投影高度與閘墩高度相等或稍低，且下層閘門的下端面支撐在閘底板上，上層閘門的下端面與下層閘門的上端面相接觸，并且上下兩層閘門的接觸縫分別對齊；每層對開式閘門的兩扇閘門可分別繞著各自的空間斜軸向下游方向在0°到90°左右的范圍內轉動(閘門的最大開度可根據當地情況，由設計條件確定)，但不能沿著空間斜軸的軸線方向上下移動；
[0007]在閘門背面(即閘門的背水面)與閘墩之間設置有減振牽引裝置；減振牽引裝置包括連桿、滑塊、滑軌和牽引彈簧；所述的連桿一端通過萬向鉸固定在靠近每個閘門內側邊緣的中間處，連桿的另一端通過萬向鉸與滑塊連接；所述的滑軌，布設在閘門下游一側的閘墩上；每個閘墩內側壁上沿水流方向水平設有滑軌；滑塊可活動的安裝在滑軌內，即滑塊可在滑軌內前后滑動，但不能滑出滑軌；所述的牽引彈簧，一端通過彈簧座固定在閘門背面(即閘門背水面)靠近空間斜軸的閘墩上，牽引彈簧另一端與滑塊連接，牽引彈簧與滑軌在同一直線上，牽引彈簧的移動方向和滑軌的方向相同；彈簧常數由閘門所受力情況，分析確定，以能保證上游水位上升到一定高度時，閘門能全部打開為準。
[0008]當上游水位由較高水位開始下降時，閘門在彈簧的牽引力作用下，通過連桿傳遞到閘門上，能更好地及時減小閘門開度，更好地控制下泄流量大小。連桿和牽引彈簧所產生的彈簧牽引力，再加上閘門受到的水壓力及自重，它們之間的相互作用，使閘門處在一個受力平衡狀態，能很好地起到減輕閘門振動的作用。
[0009]所以，減振牽引裝置的主要作用是:第一，可以有效地控制閘門工作過程中的振動。第二，解決當閘門開度較大、使閘門自重產生的繞空間斜軸轉動的力矩較小、不能更好地及時隨水位下降而自動減小開度的問題。
[0010]本發明工作時，當上游來水量變化后，使水位發生改變，這樣作用在閘門上的水壓力也會隨之變化，閘門在水壓力、閘門自重及彈簧牽引力共同作用下，可自動完成閘門的開啟和關閉過程:
[0011]首先將兩側的空間斜軸分別對稱地裝置在兩側閘墩上，并通過錨固結構與閘墩之間剛性連接，再將上、下雙層對開式閘門通過軸承或鉸分別對稱地固定在兩側的空間斜軸上，當上游來水量增大，閘門前水位升高到一定高度時，上游來水作用在閘門上的力矩(繞空間斜軸的力矩)大于閘門自重及彈簧牽引力通過連桿所產生的繞空間斜軸的力矩，在克服了轉動摩擦力作用后，會首先使下層兩扇對開閘門分別繞著各自的空間斜軸向水流下游方向轉動，下層對開閘門自動打開，并通過閘門與閘門之間、閘門與閘底板之間的過水斷面向下游泄水；此時，上層對開閘門保持不動；當上游來水量維持一定量不再變化時，下層對開閘門下泄流量與上游來水量相等，閘門前水位保持穩定，閘門開度保持穩定；如果上游來水量進一步增加，閘門前水位升高到一定高度時，水壓力作用在下層對開閘門的力矩進一步大于閘門自重及彈簧牽引力通過連桿所產生的繞空間斜軸的力矩，下層對開閘門向水流下游方向的開度會進一步增大，使下泄流量進一步增大，同時，上層對開閘門在水壓力作用下，水壓力產生的力矩(繞空間斜軸的力矩)大于上層對開閘門自重及彈簧牽引力通過連桿所產生的繞空間斜軸的力矩，克服了轉動摩擦后，也會自動繞著各自的空間斜軸向水流下游方向轉動，上層對開閘門也會自動打開，設計時，上層對開閘門自動開啟的水位，應通過當地水流特性及工作要求，合理確定(可以是下層對開閘門打開到某一開度時，隨著上游水位的升高上層對開閘門即自動開啟，也可以是下層對開閘門全部開啟后，上層對開閘門再隨著水位上升而自動開啟，即上、下兩層閘門的開啟時間，可根據當地的實際情況合理確定)。若當上游來水量增大到一定量不再變化時，閘門前水位保持穩定，閘門下泄流量與上游來水量相等，上、下內層對開閘門的開度保持穩定；當上游來水量增大到一定程度、閘門前水位上升到一定高度后，下層對開閘門會全部打開，可使下層對開閘門繞空間斜軸向水流下游方向旋轉90°左右，此時，下層對開閘門與閘墩靠近，下層對開閘門開度達到最大；當上游來水量再進一步增大到一定程度、閘門前水位上升到一定高度后，上層對開閘門也會全部自動打開，可使上層對開閘門亦繞各自的空間斜軸向水流下游方向旋轉90°左右，此時，上層對開閘門與閘墩靠近，上層對開閘門開度達到最大，這樣，上、下兩層對開閘門全部開啟，開度達到最大，使下泄能力達到最大，以很好地完成泄洪的需要。
[0012]空間斜軸的設計保證了閘門在不同開度時，閘門重量及彈簧的作用力產生的關門力矩能足以將閘門關閉，解決了斜軸式水力自控閘門開度較大時，閘門自重產生的使閘門關閉的力矩減小，不利于閘門的關閉的問題；閘墩面扭面的設計使閘室內水流狀態穩定；當閘門關閉時，由于雙層對開式閘門的每層對開閘門之間產生的擠壓力，可以使閘門更加穩定；閘門可采用平面閘門，并有適當的重量，閘門的重量視上游水深大小而定，以保證在上游水壓力作用下，能自由開啟、關閉，并保證安全運行為原則；兩扇閘門之間、閘門與兩側閘墩及閘門與閘底板之間均設置有止水，以防止閘門關閉時產生漏水；
[0013]為防止閘門在工作過程中產生振動，在上、下兩層對開閘門與閘墩之間，設置有減振牽引裝置，當閘門有一定的開度，由于連桿的作用，使滑塊在滑軌內，沿著向下游的方向滑動，牽引彈簧受到一定的拉力，牽引彈簧被拉緊一定的程度，起到了減振作用，并完成了儲能的過程；當上游來水量維持一定量不再變化時，下泄流量與上游來水量相等，閘門前水位保持穩定，閘門開度保持穩定；如果上游來水量進一步增加，則閘門前水位進一步升高，閘門向水流下游方向的開度會進一步增大，使下泄流量進一步