CN104018472A - 一种浮体闸门及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮体闸门及其方法。它包括限位块、底止水橡胶、侧止水橡胶、浮体、门叶、支臂、支臂盖板、软管、缓冲橡胶、支座轴、支座、输气管、坝体、空气压缩机。浮体闸门除了具有普通水闸的基本功能，还有两个优点：一方面是可使水闸过流宽度与航道宽度相同，闸门开启时河道坝体以上无挡水建筑物，很好地解决了河道航运与防洪的矛盾；另一方面是生态功能，浮体闸门处于关闭蓄水或者开启泄流时，无垂直阶梯，鱼类及河道物体均可以自由通行，无水流跌落噪音，保持了河道的自然特征。且浮体闸门运输、维修、安装方便，具有很好的应用前景。闸门止水结构长期稳定有效，可避免频繁更换。本发明结构简单，成本低，技术优势明显。本发明适用于水坝蓄水、泄水。

Description

一种浮体闸门及其方法

技术领域

   本发明涉及针对生态环境要求较高、能够保持自然河道功能的蓄水及防洪的闸门结构，尤其涉及一种浮体闸门及其方法。

背景技术

闸门是一种挡水建筑物，用于水坝蓄水、泄水。目前使用的闸门有翻板闸门、橡胶坝、底轴式闸门、弧形闸门等多种门型，上述闸门在实施中各有其优缺点。翻板闸门虽然造价低些，但是使用中容易卡杂物，而且不易清理，经常被杂物撞击而损坏，修复困难，液压启闭系统造价高，维护难度大；橡胶坝易老化，使用寿命低，容易被杂物损坏，修复时间长，使用中消耗功率大；底轴式闸门虽然克服了翻板闸门及橡胶坝的缺点，但是造价高，特别是闸门夸度大、高度高时经济性差，基础施工复杂；弧形闸门也因为施工难度大，制造成本高而应用不广泛。

浮体闸门虽然是在传统浮箱式闸门的基础上发展起来的，但同以往的浮箱门相比有其不同的特点。首先表现在结构形式上，传统浮箱门虽然有方箱式、比重计式和桶形式之分，但其上下部分均为箱形结构，而浮体闸门的下部为浮箱，浮体闸门的上部设置成下卧式平板闸门结构；其次是运行条件，传统浮箱门一般只能在静水中或流速很小的水域中操作运行，即平水沉浮，浮体闸门则突破了静水中使用的限制，能在动水中靠自身稳定进行沉浮；第三是应用范围上，传统浮箱式闸门通常只能作为船坞的工作门或在船闸、溢洪道和水闸上作为检修闸门使用。而新型浮体闸门由于可以在动水中操作运行，具有普通水闸的基本功能，可使水闸过流宽度与河道宽度相适应，闸门工作时无垂直阶梯，从而满足了自然河道的生态要求，并成功地解决了河道中日益突出的生态链与蓄水的矛盾。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种浮体闸门及其方法。

浮体闸门包括限位块、底止水橡胶、侧止水橡胶、浮体、门叶、支臂、支臂盖板、软管、缓冲橡胶、支座轴、支座、输气管、坝体、空气压缩机；坝体端部设有限位块和底止水橡胶，支座固定安装在坝体上，支臂通过支座轴与支座连接，浮体固定安装在支臂下方，支臂盖板固定安装在支臂上方，门叶的背面与支臂固定连接成一体，闸门沉浮过程中门叶、浮体及支臂盖板与支臂一起绕支座轴自由旋转，浮体上设置有进出气口和进出水口，进出气口与软管的一端连接，进出水口与坝体上的水槽直接相连通，门叶下部设置有一突出块，突出块和限位块共同作用限制闸门完全关闭状态时的蓄水极限位置，门叶前面成圆弧状，园弧中心与闸门旋转中心相同，圆弧与底止水橡胶紧密接触，坝体的两侧面固定安装有侧止水橡胶，侧止水橡胶与门叶的两端部圆弧面紧密接触，软管的另一端与输气管的一端相连，输气管固定在坝体上，且输气管的另一端与空气压缩机相连，支臂上设有缓冲橡胶垫，坝体上的斜面在闸门完全打开状态下与缓冲橡胶垫接触，用于限制闸门完全打开时的极限位置。

浮体闸门的使用方法包括：

闸门在蓄水状态时，关闭空气压缩机上的进气开关，使浮体内的气体量保持不变，保证闸门关闭状态的稳定，在闸门的整个关闭过程中，闸门门叶两侧的圆弧面保持和侧止水橡胶紧密接触，闸门门叶的圆弧面保持和底止水橡胶紧密接触，确保闸门两侧及底部密封，随着闸门上游蓄水位不断升高，当水位高出闸门顶时，高出部分的水连同漂浮物将顺着支臂盖板流向下游。

需要打开闸门进行泄水时，关闭空气压缩机上的进气开关，打开空气压缩机上的排气开关，浮体内的气体通过设置在浮体上的进出气口排出，同时设置在坝体上的水槽内的水通过设置在浮体上的进出水口进入浮体内，当排出的气体达到一定量时，浮体所产生的浮力相对于支座轴的力矩小于闸门各部分的重力和摩擦力相对于支座轴的力矩，闸门开始下沉，整个闸门将绕支座轴向与上浮相反的方向转动，闸门上游的水及漂浮物从闸门顶经支臂盖板表面流向下游，浮体内的气体排出越多，浮体内进入的水就越多，闸门绕支座轴转动的角度就越大，也就是闸门的开启程度越大，直至固定在支臂上的缓冲橡胶与坝体上的斜面接触为止，此时空气压缩机上的排气开关将停止冒出气体，闸门停止转动并处于完全开启状态，闸门正常泄水。

需要关闭闸门进行蓄水时，打开空气压缩机上的进气开关，关闭空气压缩机上的排气开关，压缩气体经过输气管、软管，并通过设置在浮体上进出气口进入浮体内，同时将浮体内的水通过设置在浮体上的进出水口排出，当输入的气体达到一定量时，浮体所产生的浮力相对于支座轴的力矩大于闸门各部分的重力和摩擦力相对于支座轴的力矩，闸门开始浮起，整个闸门将绕支座轴转动，输入浮体内的气体越多，排出浮体内的水就越多，闸门绕支座轴转动的角度就越大，直至门叶的突出块和限位块接触为止，闸门停止转动并处于完全关闭状态，为了保证闸门关闭状态的稳定性，继续输入压缩空气直至浮体的进出水口冒出空气，这时门叶的突出块和限位块产生足够的压紧力，此时关闭空气压缩机，闸门被完全关闭，闸门正常蓄水。

本发明浮体闸门是在传统浮箱式闸门的基础上发展起来的新型水闸。浮体闸门除了具有普通水闸的基本功能，还有两个优点：一方面是可使水闸过流宽度与河道宽度相同，闸门开启时河道坝体以上无挡水建筑物，很好地解决了河道中日益突出的生态链与蓄水的矛盾；另一方面是生态功能，浮体闸门处于关闭蓄水或者开启泄流时，无垂直阶梯，河道中的物体均可以自由通行，无水流跌落噪音，保持了河道的自然特征。且浮体闸门运输、维修、安装方便，具有很好的应用前景。闸门止水结构长期稳定有效，可避免频繁更换。本发明结构简单，成本低，技术优势明显。

本发明闸门可以单个使用，也可多个同时使用。

附图说明

图1为本发明浮体闸门泄水状态的示意图；

图2为本发明浮体闸门蓄水状态的示意图；

图3为本发明浮体闸门俯视示意图（部分）；

图中，限位块1、底止水橡胶2、侧止水橡胶3、浮体4、门叶5、支臂6、支臂盖板7、软管8、缓冲橡胶9、支座轴10、支座11、输气管12 、坝体13、空气压缩机14。

具体实施方式

如图1、2、3所示，浮体闸门，其特征在于包括限位块 1 、底止水橡胶 2 、侧止水橡胶 3 、浮体 4 、门叶 5 、支臂 6 、支臂盖板 7 、软管 8 、缓冲橡胶 9 、支座轴 10 、支座 11 、输气管12 、坝体 13 、空气压缩机 14 ；坝体 13 端部设有限位块 1 和底止水橡胶 2 ，支座 11 固定安装在坝体 13 上，支臂 6 通过支座轴 10 与支座 11 连接，浮体 4 固定安装在支臂6下方，支臂盖板 7 固定安装在支臂 6 上方，门叶 5 的背面与支臂 6 固定连接成一体，闸门沉浮过程中门叶 5 、浮体 4 及支臂盖板 7 与支臂 6 一起绕支座轴 10 自由旋转，浮体 4 上设置有进出气口 41 和进出水口 42 ，进出气口 41 与软管 8 的一端连接，进出水口 42 与坝体 13 上的水槽 131 直接相连通，门叶 5 下部设置有一突出块 51 ，突出块 51 和限位块 1 共同作用限制闸门完全关闭状态时的蓄水极限位置，门叶5前面成圆弧状，园弧中心与闸门旋转中心相同，圆弧面与固定安装在坝体13上的底止水橡胶2紧密接触，坝体13的两侧面固定安装有侧止水橡胶3，侧止水橡胶3与门叶5的两端部圆弧面紧密接触，软管 8 的另一端与输气管 12 的一端相连，输气管 12 固定在坝体 13 上，且输气管 12 的另一端与空气压缩机 14相连，支臂 6上设有缓冲橡胶垫 9，坝体 13上的斜面 132在闸门完全打开状态下与缓冲橡胶垫 9接触，用于限制闸门完全打开时的极限位置。

当需要关闭闸门进行蓄水时：打开空气压缩机 14 上的进气开关，关闭空气压缩机 14 上的排气开关，开启空气压缩机 14 ,压缩气体经过输气管 12 、软管 8 ，并通过设置在浮体 4 上进出气口41进入浮体 4 内，同时将浮体 4 内的水通过设置在浮体 4 上的进出水口42排出，当输入的气体达到一定量时，浮体 4 所产生的浮力相对于支座轴 10 的力矩克服闸门各部分的重力及摩擦力相对于支座轴 10 的力矩，闸门开始浮起，整个闸门将绕支座轴 10 转动，输入浮体 4 内的气体越多，排出浮体 4 内的水就越多，闸门绕支座轴 10 转动的角度就越大，直至门叶 5 的突出块51和限位块 1 接触为止，闸门停止转动并处于完全关闭状态，继续输入压缩空气直至浮体 4 的进出水口42冒出空气，这时门叶 5 的突出块51和限位块 1 产生足够的压紧力，此时关闭空气压缩机 14 ，并关闭空气压缩机 14 上的进气开关，使浮体 4 内的气体量保持不变，保证闸门关闭状态的稳定，在闸门的整个关闭过程中，闸门门叶 5 两侧的圆弧面保持和侧止水橡胶 3 紧密接触，闸门门叶 5 的圆弧面保持和底止水橡胶 2 紧密接触，确保闸门两侧及底部密封，随着闸门上游蓄水位不断升高，当水位高出闸门顶以上时，高出部分的水连同漂浮物将顺着支臂盖板 7 流向下游。

当需要开启闸门进行泄水时：关闭空气压缩机 14上的进气开关，打开空气压缩机 14上的排气开关，浮体 4内的气体通过设置在浮体 4上进出气口41排出，同时设置在坝体 13上的水槽131内的水通过设置在浮体 4上的进出水口42进入浮体 4内，当排出的气体达到一定量时，浮体 4所产生的浮力相对于支座轴 10的力矩小于闸门各部分的重力及摩擦力相对于支座轴 10的力矩，闸门开始下沉，整个闸门将绕支座轴 10向与上浮相反的方向转动，闸门上游的水及漂浮物从闸门顶经支臂盖板 7表面流向下游，浮体 4内的气体排出越多，浮体 4内进入的水就越多，闸门绕支座轴 10）转动的角度就越大，也就是闸门的开启程度越大，直至固定在支臂 6上的缓冲橡胶 9与坝体 13上的斜面132接触为止，此时空气压缩机 14上的排气开关将没有冒出气体，闸门停止转动并处于完全开启状态，在闸门的整个开启过程中，闸门门叶 5两侧的圆弧面保持和侧止水橡胶 3紧密接触，闸门门叶 5的圆弧面保持和底止水橡胶 2紧密接触，确保闸门两侧及底部密封。

本发明闸门可以单个使用，也可多个同时使用。

Claims (2)

1. 一种浮体闸门，其特征在于包括限位块（1）、底止水橡胶（2）、侧止水橡胶（3）、浮体（4）、门叶（5）、支臂（6）、支臂盖板（7）、软管（8）、缓冲橡胶（9）、支座轴（10）、支座（11）、输气管(12) 、坝体（13）、空气压缩机（14）；坝体（13）端部设有限位块（1）和底止水橡胶（2），支座（11）固定安装在坝体（13）上，支臂（6）通过支座轴（10）与支座（11）连接，浮体（4）固定安装在支臂（6）下方，支臂盖板（7）固定安装在支臂（6）上方并覆盖整个闸门宽度，门叶（5）的背面与支臂（6）固定连接成一体，闸门沉浮过程中门叶（5）、浮体（4）及支臂盖板（7）与支臂（6）一起绕支座轴（10）自由旋转，浮体（4）上设置有进出气口（41）和进出水口（42），进出气口（41）与软管（8）的一端连接，进出水口（42）与坝体（13）上的水槽（131）直接相连通，门叶（5）下部设置有一突出块（51），突出块（51）和限位块（1）共同作用限制闸门完全关闭状态时的蓄水极限位置， 门叶（5）前面成圆弧面状，园弧中心为支座轴（10）的中心，圆弧面与固定安装在坝体（13）上的底止水橡胶（2）紧密接触，坝体（13）的两侧面固定安装有侧止水橡胶（3），侧止水橡胶（3）与门叶（5）的两端部圆弧面紧密接触，软管（8）的另一端与输气管（12）的一端相连，输气管（12）固定在坝体（13）上，且输气管（12）的另一端与空气压缩机（14）相连，支臂（6）上设有缓冲橡胶垫（9），坝体（13）上的斜面（132）在闸门完全打开状态下与缓冲橡胶垫（9）接触，用于限制闸门完全打开时的极限位置。

2. 一种实施如权利要求1所述的浮体闸门的方法，其特征在于：

闸门在蓄水状态时，关闭空气压缩机（14）上的进气开关及排气开关，使浮体（4）内的气体量保持不变，保证闸门关闭状态的稳定，闸门关闭状态时，闸门门叶（5）的两端部圆弧面保持和侧止水橡胶（3）紧密接触，闸门门叶（5）的圆弧面保持和底止水橡胶（2）紧密接触，确保闸门两侧及底部密封，随着闸门上游蓄水位不断升高，当水位高出闸门顶时，高出部分的水连同漂浮物将顺着支臂盖板（7）流向下游；

需要打开闸门进行泄水时，关闭空气压缩机（14）上的进气开关，打开空气压缩机（14）上的排气开关，浮体（4）内的气体通过设置在浮体（4）上进出气口（41）进入软管（8）和输气管(12)从空气压缩机（14）上的排气开关排出，同时设置在坝体（13）上的水槽（131）内的水通过设置在浮体（4）上的进出水口（42）进入浮体（4）内，当排出的气体达到一定量时，浮体（4）所产生的浮力相对于支座轴（10）的力矩小于闸门各部分的重力和摩擦力相对于支座轴（10）的力矩，闸门开始下沉，整个闸门将绕支座轴（10）向与上浮相反的方向转动，闸门上游的水及漂浮物从闸门顶经支臂盖板（7）表面流向下游，浮体（4）内的气体排出越多，浮体（4）内进入的水就越多，闸门绕支座轴（10）转动的角度就越大，也就是闸门的开启程度越大，直至固定在支臂（6）上的缓冲橡胶（9）与坝体（13）上的斜面（132）接触为止，此时空气压缩机（14）上的排气开关将停止冒出气体，闸门停止转动并处于完全开启状态，闸门正常泄水；

需要关闭闸门进行蓄水时，打开空气压缩机（14）上的进气开关，关闭空气压缩机（14）上的排气开关，压缩气体经过输气管（12）、软管（8），并通过设置在浮体（4）上进出气口（41）进入浮体（4）内，同时将浮体（4）内的水通过设置在浮体（4）上的进出水口（42）排入坝体（13）上的水槽（131）内，当输入的气体达到一定量时，浮体（4）所产生的浮力相对于支座轴（10）的力矩大于闸门各部分的重力和摩擦力相对于支座轴（10）的力矩，闸门开始浮起，整个闸门将绕支座轴（10）转动，输入浮体（4）内的气体越多，排出浮体（4）内的水就越多，闸门绕支座轴（10）转动的角度就越大，直至门叶（5）的突出块（51）和限位块（1）接触为止，闸门停止转动并处于完全关闭状态，为了保证闸门关闭状态的稳定，继续输入压缩气体直至浮体（4）的进出水口（42）冒出空气，这时门叶（5）的突出块（51）和限位块（1）产生足够的压紧力，此时关闭空气压缩机（14）及进气开关，闸门被完全关闭并处于正常蓄水状态。