專利名稱：一種過水流道閘門斷流方法及活頁式快速閘門的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種過水流道的閘門斷流方法以及為實施該方法而設(shè)計的快速閘門裝置。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)60年代以來我國陸續(xù)興建了一大批各種形式的大型排水泵站，其出口常常采用快速閘門斷流。根據(jù)軸流泵機組的啟動和停機特性，泵站對快速閘門的要求是水泵機組啟動時能快速開啟、而在停機時能快速關(guān)閉。例如，水泵機組啟動時，閘門開啟需與泵機組啟動流量、揚程相適應(yīng)開啟過慢，可能造成電動機超載；而開啟過快過早，則可能導(dǎo)致在流道內(nèi)發(fā)生氣錘，使機組甚至泵房產(chǎn)生有害的振動。又如，當(dāng)水泵機組事故停機時，快速閘門的閉門速度必須滿足軸流泵倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速小于允許飛逸轉(zhuǎn)速，即閉門速度越快，軸流泵飛逸轉(zhuǎn)速越低，對泵機組就越有利。工程上常常通過改用液壓啟閉閘門并增加閘門配重的辦法試圖達(dá)到快速關(guān)閉的目的。但是增加配重勢必增加啟門力，且所增加的配重要受到門體結(jié)構(gòu)承受極限的限制，而液壓啟閉機所產(chǎn)生的閉門力往往不能滿足閘門關(guān)閉速度要求，其維護方面還存在著因漏油帶來的液壓減小及閉門力不夠等問題。一些大、中型的水工流道在閘門斷流方式上，同樣存在著上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服目前沿江大型排水流道在超駝峰水位狀態(tài)下，事故停機時，快速閘門無法迅速下落甚至無法關(guān)閉到位的技術(shù)難題，進(jìn)而提供一種過水流道的斷流方法及為實施該方法而設(shè)計的快速閘門裝置；所提出的方法及活頁式快速閘門裝置，不僅可安全快速地完成泵站事故停機技術(shù)措施，而且還可避免泵機組啟動時的“閉閘啟動”問題。
眾所周知，卷揚式平面閘門的啟閉，其落門力主要靠閘門的自重。圖1為閘門下落過程的受力分析圖，箭頭所指方向為水流方向。關(guān)閘時，泵出口倒流對閘門的動水壓力(或推力T)使閘門倆側(cè)止水接觸面與門槽之間產(chǎn)生向上的摩擦阻力f； 當(dāng)G＞2f時，閘門靠自重落下，其落門速度取決于落門力(G-2f)的大?。划?dāng)2f→G時，閘門不能靠自重下落，閘門無法關(guān)閉到位。本發(fā)明采用減小門槽摩擦阻力f以減小落門阻力的原理，將閘門設(shè)計成活頁式，閘門下落過程中，門扇打開，保持與水流方向一致，避開部分水流對門體的動水壓力，閘門在重力作用下快速關(guān)閉。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種過水流道閘門斷流方法，包括下列步驟
當(dāng)反向水流通過流道，需要閘門擋水時，放下具有活動門扇的閘門并保持活動門扇開啟，反向水流從開啟的孔口通過，對閘門整體的水推力減小，進(jìn)而減小閘門下落的摩擦阻力，門體憑借自重快速下降；當(dāng)閘門底部即將到達(dá)流道底檻時，釋放活動門扇，活動門扇在動水壓力作用下瞬間關(guān)閉，閘門門體緩沖落位，反向水流被截斷；此時再關(guān)閉流道上的檢修閘門完成止水。上述具有活動門扇的閘門是指門體上設(shè)有孔口的閘門，閘門上設(shè)有與門體活動聯(lián)接的可關(guān)閉孔口的若干個門扇。
本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)上述方法的活頁式快速閘門，包括具有門槽及可在門槽內(nèi)移動的門體，門體上設(shè)有孔口、與門體活動聯(lián)接的可關(guān)閉孔口的若干個門扇，門體一側(cè)設(shè)有鋸齒定位梁，且在該側(cè)的門槽上設(shè)有鋸齒定位梁槽及碰座。
上述若干個門扇通過各自的豎向轉(zhuǎn)軸與門體聯(lián)接，豎向轉(zhuǎn)軸相對于門扇有偏心，其目的是使活頁在水流推力下按統(tǒng)一方向旋轉(zhuǎn)。
上述門體上對應(yīng)每個活頁門扇設(shè)有門扇限位塊，其作用是限制活頁門扇開啟角度小于90°，一般為75°～80°。
上述活頁門扇上端的一側(cè)，設(shè)有與閘門門體平行的鋸齒定位梁，梁身兩端設(shè)有碰桿，梁身下沿設(shè)有若干鋸齒，依靠自重落在若干個開啟的活頁門扇上時，可卡住門扇定位。
上述鋸齒定位梁槽的底端設(shè)有碰座；碰座位置高度應(yīng)滿足當(dāng)閘門基本關(guān)閉時鋸齒定位梁的碰桿能與碰座相撞，并脫離釋放活頁門扇。
在設(shè)計大型虹吸式出水流道排水泵站中的活頁式快速閘門時，上述活頁式門扇開孔面積應(yīng)根據(jù)軸流泵機組啟動過渡過程計算，由機組在啟動期間所需的排水流量確定，避免閉閘啟動。開孔面積確定后，通過事故停機過渡過程計算校核活頁式快速閘門的關(guān)閉速度。
與生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用的快速閘門及斷流方法相比，本發(fā)明具有以下特點(1)設(shè)計了特殊的活頁關(guān)閉控制機構(gòu)，門體下落過程中，活頁式門扇開啟，允許水流通過閘門孔口倒流，減小水流對閘門的水推力，使門體下落摩擦阻力減小，保證閘門在不附加任何配重或外力的情況下靠自重快速關(guān)閉，其性能優(yōu)于目前通用的快速閘門。
(2)與過水流道上普遍使用的拍門相比，本發(fā)明不僅可保證泵機組的自動啟閉，且在機組正常運行過程中，對流道無阻力。本發(fā)明的機械結(jié)構(gòu)不會象拍門那樣受到因水流沖擊而造成的疲勞損傷，使用壽命長，且維護簡單。
(3)利用活頁式快速閘門完成斷流功能，利用檢修閘門配合完成止水功能；而在裝有壓縮空氣斷流系統(tǒng)(參見ZL 99 1 16528.4)的泵站，利用流道內(nèi)的壓縮空氣來抵消流道與出水池的水位差，也可輕易達(dá)到自動止水的目的；(4)泵機組啟動排水時，可根據(jù)啟動揚程要求及時排水，避免軸流泵的“閉閘啟動”；采用水力自動開啟活頁門扇，不僅簡化了軸流泵啟動的操作程序，而且確保了泵機組啟動過程的安全；(5)本發(fā)明不僅適用于虹吸式軸流泵站，也適用于大型直管式軸流泵站，以及由于反向水流沖擊，閘門無法快速關(guān)閉的大、中型流道上的斷流措施。


圖1是平面閘門受力示意圖；圖2是本發(fā)明活頁式快速閘門的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2的A-A放大視圖；圖4是圖2的B-B放大視圖。
圖3～4中C處所示箭頭表示正向水流方向。
其中1-活頁門扇、2-旋轉(zhuǎn)軸、3-門扇軸承、4-門扇限位器、5-鋸齒定位梁、6-碰桿、7-碰座、8-槽鋼、9-角鋼、10-閘門門體、11-門體孔口、12-門槽、13-梁槽、14-定位支承輪、15-底檻、16-尚未截斷的流道、17-閘門吊耳。
具體實施例方式
活頁式快速閘門，包括具有門槽12及可在門槽內(nèi)移動的閘門門體10，門體10設(shè)有孔口11和與門體活動聯(lián)接的可關(guān)閉孔口11的若干個門扇1，與門體10平行的一側(cè)設(shè)有鋸齒定位梁5，且在該側(cè)的門槽12上設(shè)有鋸齒定位梁槽13及碰座7。
上述孔口11設(shè)置于平面閘門的中部，其上、下兩邊設(shè)有與平面閘門固聯(lián)的橫梁槽鋼8。將角鋼9焊接橫梁槽鋼8上，用于固定門扇1的軸承3，軸承3與角鋼9采用Ω形活動接頭，以便檢修拆卸門扇1。
上述門扇1通過轉(zhuǎn)軸2和軸承3與門體10豎向聯(lián)接，轉(zhuǎn)軸2相對于門扇1有一定的偏心，其軸位于1/3活頁門扇寬處，其目的是使活頁門扇1在水流推力下按統(tǒng)一方向旋轉(zhuǎn)。
在上述門體10的槽鋼8處，對應(yīng)每個活頁門扇1固定有上、下二個門扇限位塊4，其作用是限制活頁門扇1的最大開啟角度小于90°。
上述門體10兩側(cè)設(shè)有定位支承輪14，當(dāng)門體10沿門槽12上、下運動時，支承輪14可起到支撐定位及減小摩擦力的作用。
上述鋸齒定位梁5與閘門門體10平行，并可在門槽12一側(cè)的鋸齒定位梁槽13內(nèi)上、下移動。
上述鋸齒定位梁5兩端延長為碰桿6，梁身下沿有若干鋸齒，落在若干個開啟的活頁門扇1上時，可卡住門扇定位。
上述梁槽13的底端設(shè)有碰座7，其位置高度應(yīng)滿足當(dāng)閘門基本關(guān)閉時鋸齒定位梁能與碰座相撞，并脫離釋放活頁門扇。
作為實施例，大型排水泵站虹吸式出水流道上布置活頁式快速閘門，泵站在超駝峰水位下，水泵事故停機時，卷揚式啟閉機立刻釋放閘門，當(dāng)反向水流出現(xiàn)時，若在閘門尚未關(guān)閉到位，即流道16尚未被完全截斷時，鋸齒定位梁5自然下垂座落在開啟的活頁門扇1上，其鋸齒將開啟的門扇卡住，部分倒流水通過閘門，門體內(nèi)外水壓差減小，摩擦阻力也大大減小，門體憑借自重快速下降；當(dāng)閘門底部即將到達(dá)底檻15瞬時，碰桿6與梁槽13下端的碰座7相碰，將鋸齒定位梁5攔截，使之脫離活頁門扇1，活頁門扇1在動水壓力作用下瞬間關(guān)閉，閘門門體10緩沖落位。當(dāng)活頁式快速閘門完成了阻斷水流的作用后，可將泵站流道上的檢修閘門關(guān)閉，完成止水功能。
此外，若將活頁式快速閘門的中部開孔面積按水泵啟動過程計算所需通過的啟動流量確定，并利用事故停機過渡過程計算，校核閘門關(guān)閉速度是否滿足停機要求，則上述泵站出水流道上所設(shè)的活頁式快速閘門，還可解決超駝峰水位下，軸流泵機組的“閉閘啟動”問題。為防止機組啟動前的倒流，出水流道上的快速閘門必須關(guān)閉，但根據(jù)軸流泵工作特性，軸流泵機組又不能關(guān)閉閘門啟動，此時，由于活頁式快速閘門在水泵機組啟動時，可讓啟動水流很容易地克服作用于門扇反向水流推力，沖開門扇1正向通過，當(dāng)門扇旋轉(zhuǎn)至75°～80°時，被門扇限位塊4鎖定，水泵得以向外排水，避免了機組超載，水泵機組安全啟動后，通過啟閉機構(gòu)將閘門吊耳17吊起，保證了軸流泵機組安全啟動。
權(quán)利要求
1.一種過水流道閘門斷流方法，其特征在于包括下列步驟當(dāng)反向水流通過流道，需要閘門擋水時，放下具有活動門扇的閘門并保持活動門扇開啟，反向水流從開啟的孔口通過，對閘門整體的水推力減小，進(jìn)而減小閘門下落的摩擦阻力，門體憑借自重快速下降；當(dāng)閘門底部即將到達(dá)流道底檻時，釋放活動門扇，活動門扇在動水壓力作用下瞬間關(guān)閉，閘門門體緩沖落位，反向水流被截斷。
2.一種活頁式快速閘門，包括具有門槽及可在門槽內(nèi)移動的門體，其特征在于門體上設(shè)有孔口、與門體活動聯(lián)接的可關(guān)閉孔口的若干個門扇，門體一側(cè)設(shè)有鋸齒定位梁，且在該側(cè)的門槽上設(shè)有鋸齒定位梁槽及碰座。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活頁式快速閘門，其特征在于若干個門扇通過各自的豎向轉(zhuǎn)軸與門體聯(lián)接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的活頁式快速閘門，其特征在于豎向轉(zhuǎn)軸相對于門扇有偏心。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的活頁式快速閘門，其特征在于門體上對應(yīng)每個活頁門扇設(shè)有門扇限位塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的活頁式快速閘門，其特征在于鋸齒定位梁兩端設(shè)有碰桿，鋸齒定位梁下沿設(shè)有可卡住門扇的若干鋸齒。
全文摘要
本發(fā)明公開一種過水流道閘門斷流方法，包括下列步驟當(dāng)反向水流通過流道，需要閘門擋水時，放下具有活動門扇的閘門并保持活動門扇開啟，反向水流從開啟的孔口通過，對閘門整體的水推力減小，進(jìn)而減小閘門下落的摩擦阻力，門體憑借自重快速下降；當(dāng)閘門底部即將到達(dá)流道底檻時，釋放活動門扇，活動門扇在動水壓力作用下瞬間關(guān)閉，閘門門體緩沖落位，反向水流被截斷。一種活頁式快速閘門，包括具有門槽及可在門槽內(nèi)移動的門體，其特征在于門體上設(shè)有孔口、與門體活動聯(lián)接的可關(guān)閉孔口的若干個門扇，門體一側(cè)設(shè)有鋸齒定位梁，且在該側(cè)的門槽上設(shè)有鋸齒定位梁槽及碰座。本發(fā)明可安全、快速地完成斷流，適用于各種大、中型流道上的斷流措施。
文檔編號E02B7/34GK1616774SQ20041006116
公開日2005年5月18日 申請日期2004年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月23日
發(fā)明者李江云 申請人:武漢大學(xué)