專利名稱：液面控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一方面，本發(fā)明涉及液面控制系統(tǒng)。另一方面，本發(fā)明涉及包括這種液面控制系統(tǒng)的流體處理系統(tǒng)。再一方面，本發(fā)明涉及控制流動(dòng)流體液面的方法。
背景技術(shù)：
流體處理系統(tǒng)在本領(lǐng)域內(nèi)是已知的。
例如，美國(guó)專利4482809、4872980和5006244(上述所有專利都是以Maarschalkerweerd的名義并且上述所有專利都轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并且以下稱之為Maarschalkerweerd 1號(hào)專利)都描述了采用紫外線(UV)照射的重力供給流體處理系統(tǒng)。
這種系統(tǒng)包括UV燈架陣列，UV燈架陣列包括多個(gè)UV燈，每個(gè)UV燈安裝在由一對(duì)支臂支撐并在該對(duì)支臂之間延伸的套管內(nèi)，該對(duì)支臂連接在橫檔上。如此支撐的套管(包括UV燈)浸入待處理的流體中，該流體然后按照要求被照射。對(duì)所暴露的流體的輻照的量根據(jù)下列因素確定諸如流體距燈的遠(yuǎn)近，燈輸出的瓦特?cái)?shù)以及流體通過燈的流速。因此，在Maarschalkerweerd 1號(hào)專利中描述的UV燈模式通常在敞開的渠道狀系統(tǒng)中采用，該渠道狀系統(tǒng)具有水流通過。
美國(guó)專利5418370、5539210和5590390(上述所有專利都是以Maarschalkerweerd的名義并且上述所有專利都轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，并且以下稱之為Maarschalkerweerd 2號(hào)專利)都描述了流體處理系統(tǒng)，該流體處理系統(tǒng)結(jié)合了封閉式流體處理系統(tǒng)的有利特征，在燈照射從其通過的流體的區(qū)域在包含流體流的敞開渠道中設(shè)置以用的結(jié)構(gòu)。
無(wú)論在哪種流體處理系統(tǒng)中都采用了Maarschalkerweerd 1號(hào)專利中所公開的模式或Maarschalkerweerd 2號(hào)專利中所公開的結(jié)構(gòu)，這對(duì)于借助于設(shè)置在流體處理裝置的下游的液面閘門等控制通過敞開渠道的液面是很典型的。
因此，液面閘門在本領(lǐng)域通常是已知的。作為背景資料可以參看，例如IRTC Report 01-003和“Flap Gate for Automatic Upstream CanalControl”，兩篇資料可以從Irrigation Training and Research Center9(SanLuis Obispo，CA)得到。
例如，美國(guó)專利4606672(LeSire)公開一種運(yùn)河上游水位閘門，其包括從樞軸入口橫梁到水流向下懸垂于流動(dòng)的水流中的閘門，從該入口向下游延伸的臂，以及使閘門克服水流的閘門保持重物。該重物可沿該臂調(diào)節(jié)，因而沿該臂位置的該重物的作用是使閘門保持上游水位。該裝置的基本優(yōu)點(diǎn)是不需要試驗(yàn)和誤差測(cè)量實(shí)現(xiàn)重物的準(zhǔn)確位置，使該裝置的上游的流體流的高度達(dá)到所希望的高度。
美國(guó)專利4877352(Tuttle等人(Tuttle))公開一種用于控制上游水位的方法和裝置。該裝置通過調(diào)節(jié)攔河堰的流槽裝置的高度而工作。該攔河堰可滑動(dòng)地安裝在流槽裝置中，該流槽裝置能夠相對(duì)于流體流升高或降低。兩個(gè)垂直螺紋軸從串聯(lián)的螺紋千斤頂裝置向下延伸并栓接在流槽裝置中。該垂直螺紋軸通過轉(zhuǎn)動(dòng)起動(dòng)搖把升高或降低流槽裝置。Tuttle的圖3示出了這種垂直調(diào)節(jié)裝置。
美國(guó)專利5516213(Bargeron)公開一種用于控制上游水位的閘門。這種閘門是自起動(dòng)的并包括在一對(duì)安裝在鉸鏈臂上的階梯式徑向閘門面板，該鉸鏈臂向下游延伸到樞轉(zhuǎn)軸和配重，還包括支撐系統(tǒng)。用于配重的該支撐系統(tǒng)包括孔和配重角度調(diào)節(jié)凸輪。為了調(diào)節(jié)該裝置上游的液面，這些配重角度凸輪用搬鉗轉(zhuǎn)動(dòng)，這導(dǎo)致升高器的角度相對(duì)于連接在該徑向門板面的鉸鏈臂而變化。因此，需要手動(dòng)介入以“設(shè)置”該裝置的功能。
美國(guó)專利6171023(Townshend)公開了一種水閘門裝置，其包括用于控制水道中的流體流自起動(dòng)的頂懸閘門。該閘門以可樞轉(zhuǎn)方式安裝在位于該閘門上游部分之上的閘墩上，使閘門能夠在關(guān)閉位置和打開位置之間樞轉(zhuǎn)，在打開位置，水從閘門下流過。一個(gè)重物箱包括在該裝置中并分別通過適當(dāng)?shù)娜肟诤统隹谀軌蚣虞d和卸載。在工作中，該重物箱用流過該水道的水來(lái)加載和卸載。
美國(guó)專利6193938(Wedekamp)公開了一種用于用紫外線輻照處理預(yù)凈化廢水流體的裝置。該裝置包括一個(gè)具有攔河堰部件的出口室，該攔河堰部件包括在流體中向上延伸的擋水壁。若干個(gè)單個(gè)的攔河堰部件設(shè)置載在斜的擋水壁上，攔河堰部件用向上延伸的管子構(gòu)成。因此，Wedekamp的流體控制系統(tǒng)看起來(lái)像一個(gè)靜態(tài)系統(tǒng)，其中，“流動(dòng)的廢水不再?zèng)_擊垂直的擋水壁”。
因此，在敞開渠道中控制流體的現(xiàn)有的解決方案似乎都必須有僅繞單個(gè)樞軸樞轉(zhuǎn)的動(dòng)態(tài)部件(例如公開在LeSire、Tuttle、Bargeron、Townshend的任何一個(gè)中的方案)或靜態(tài)系統(tǒng)(例如，Wedekamp)。
現(xiàn)有技術(shù)的動(dòng)態(tài)流體控制系統(tǒng)的問題是必須將該裝置手動(dòng)調(diào)節(jié)到根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的或用公式計(jì)算的預(yù)設(shè)的高度。Wedekamp的靜態(tài)系統(tǒng)的問題在于其制造的復(fù)雜性和昂貴并且必須投入到流體流的敞開渠道中。由于在許多情況下，這種敞開渠道是現(xiàn)有的流體處理廠的一部分，采用Wedekamp方案的翻新成本相當(dāng)高。
還有，現(xiàn)有的液面控制系統(tǒng)在流動(dòng)增加以提供所需要的卸載時(shí)水面升高。因此，這些系統(tǒng)需要比較大的安裝基礎(chǔ)，這需要設(shè)計(jì)者在所需流量的情況下建造喇叭形的或較長(zhǎng)的渠道以容納這些系統(tǒng)。
因此，希望有一種改進(jìn)的液面控制系統(tǒng)，其能夠減輕現(xiàn)有技術(shù)的上述一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是消除或減輕現(xiàn)有技術(shù)的上述一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)。
一方面，本發(fā)明提供一種液面控制系統(tǒng)，其包括具有擋板部分的閘門，該擋板部分連接于杠桿部分，該擋板部分可以繞第一樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，該擋板部分包括第一重塊；相對(duì)于擋板部分固定的框架；以及相互連接擋板部分和杠桿部分的連接件，它在不同于第一樞軸點(diǎn)的第二樞軸點(diǎn)連接于該框架；其中，擋板部分在與流體流接觸時(shí)可以繞第一樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，而連接件可以繞第二樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)以改變閘門的關(guān)閉轉(zhuǎn)矩。
在本發(fā)明的另一方面，一種流體處理系統(tǒng)包括設(shè)置在其內(nèi)具有流體流的敞開渠道內(nèi)的流體處理區(qū)，和液面控制系統(tǒng)，其包括具有擋板部分的閘門，該擋板部分連接于杠桿部分，該擋板部分可以繞第一樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，該擋板部分包括第一重塊；相對(duì)于擋板部分固定的框架；以及相互連接擋板部分和杠桿部分的連接件，它在不同于第一樞軸點(diǎn)的第二樞軸點(diǎn)連接于該框架；其中，擋板部分在與流體流接觸時(shí)可以繞第一樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，而連接件可以繞第二樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)以改變閘門的關(guān)閉轉(zhuǎn)矩。
一種利用液面控制系統(tǒng)將渠道內(nèi)的流體流水位控制在所希望的水位的方法，該液面控制系統(tǒng)包括具有擋板部分的閘門，該擋板部分相互連接于杠桿部分，該擋板部分可以繞第一樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，該擋板部分包括第一重塊；相對(duì)于擋板部分固定的框架；以及相互連接擋板部分和杠桿部分的連接件，它在不同于第一樞軸點(diǎn)的第二樞軸點(diǎn)連接于該框架，該方法包括以下步驟在渠道中設(shè)置擋板部分，以使流體流在第一作用力下與擋板部分接觸；以及改變流體的流動(dòng)條件，使流體流在不同于第一作用力的第二作用力下與擋板部分相接觸，從而在擋板部分和杠桿部分之間引起相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
在另一方面，本發(fā)明提供一種液面控制系統(tǒng)包括具有擋板部分的閘門，該擋板部分連接于連接件，該連接件可以相對(duì)于該擋板部分調(diào)節(jié)；其中在該擋板部分收到作用力時(shí)是可運(yùn)動(dòng)的，從而引起連接件的運(yùn)動(dòng)，以便調(diào)節(jié)閘門的關(guān)閉轉(zhuǎn)矩并控制通過該系統(tǒng)的流體流的上游液面的變化速率，該擋板部分包括第一重塊。
這樣，本發(fā)明人構(gòu)思了一種設(shè)計(jì)液面控制系統(tǒng)的新方案，該新方案明顯不同于現(xiàn)有技術(shù)的方案。一般地說，本液面控制系統(tǒng)中，當(dāng)處于穩(wěn)態(tài)流動(dòng)條件的流體流改變(即穩(wěn)態(tài)流體條件變成瞬變流動(dòng)條件)時(shí)，對(duì)于作用在本液面控制系統(tǒng)的閘門上的作用力得到的變化將導(dǎo)致杠桿部分和擋板部分之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。與此相反，現(xiàn)有技術(shù)的方案將擋板部分相對(duì)于閘門固定，使得在類似的瞬變流條件下，杠桿部分和擋板部分作為一個(gè)單元運(yùn)動(dòng)并且其相互之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在優(yōu)選實(shí)施例中，該方案包含流體流起動(dòng)擋板部分繞第一樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，該轉(zhuǎn)動(dòng)用來(lái)起動(dòng)連接件繞獨(dú)立于第一樞軸點(diǎn)的第二樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。這使得液面控制系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)。
現(xiàn)有的攔河堰、閘門和其他液面控制裝置用來(lái)在所希望的水位范圍內(nèi)保持上游水的深度。然而，大多數(shù)敞開渠道液面控制裝置在流增加時(shí)水位升高，以提供需要的卸載(壓力頭增加)。這種控制裝置通常具有大的占地面積，這迫使設(shè)計(jì)者必須建造喇叭形或很長(zhǎng)的渠道以容納處于所需流量的裝置。本液面控制系統(tǒng)不需要對(duì)渠道進(jìn)行改動(dòng)；唯一的條件是閘門下游自由排放(即，基本上沒有回水壓力)。本液面控制系統(tǒng)可以直接安裝在棱柱狀的渠道中，其占地面積大致等于渠道的截面積。
在優(yōu)選實(shí)施例中，本液面控制系統(tǒng)將精確地控制渠道中上游水的深度而不會(huì)使附加的壓力頭(水位的增加)達(dá)到1.3米/秒或以上的入口流速。在本液面控制系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例中這種控制是在線現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的(即系統(tǒng)連續(xù)地自動(dòng)調(diào)節(jié)無(wú)需人工操作)。


本發(fā)明的實(shí)施例將參考附圖進(jìn)行說明，其中圖1示出了本液面控制系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例的下游透視圖；圖2示出了圖1所示的實(shí)施例的上游透視圖；圖3示出了圖1和圖2所示的本液面控制系統(tǒng)的實(shí)施例的側(cè)視圖；圖4示意地示出了本液面控制系統(tǒng)的第一可選實(shí)施例的側(cè)視圖；圖5示意地示出了本液面控制系統(tǒng)的第二可選實(shí)施例的側(cè)視圖；圖6示意地示出了本液面控制系統(tǒng)的第三可選實(shí)施例的側(cè)視圖；圖7示出了本液面控制系統(tǒng)的第四實(shí)施例的下游透視圖；圖8示出了圖7所示的實(shí)施例的上游透視圖；圖9示出了圖7和圖8所示的本液面控制系統(tǒng)的實(shí)施例的側(cè)視圖；具體實(shí)施方式
參考圖1，圖1示出了包括安裝框架1的本液面控制系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例。安裝框架1包括安裝側(cè)板2。
閘門擋板3經(jīng)擋板支撐框架4連接于安裝框架1。一對(duì)杠桿臂5連接于支撐框架4。多個(gè)杠桿配重6靠近杠桿臂5的遠(yuǎn)端。一對(duì)相對(duì)的鉸鏈塊8設(shè)置在安裝架1上并具有設(shè)置在它們之間的樞軸7。每個(gè)鉸鏈塊8包括球軸承9，用于使杠桿臂5和閘門擋板3的組合繞鉸鏈塊8的第一樞軸點(diǎn)容易地轉(zhuǎn)動(dòng)。
擋板支撐框架4和杠桿臂5利用兩對(duì)支桿組合相互連接，每對(duì)支桿包括第一支桿11和第二支桿12。每個(gè)第一支桿11和第二支桿12通過連接軸套15相互連接，連接軸套15也用來(lái)在第二樞軸點(diǎn)10連接從安裝框架1伸出的第三支桿13，第二樞軸點(diǎn)10獨(dú)立于設(shè)置在鉸鏈塊8的第一樞軸點(diǎn)。連接軸14相互連接相對(duì)的一對(duì)連接軸套15。
密封墊16繞安裝框架1的周邊設(shè)置。擋圈17設(shè)置在每個(gè)杠桿臂5上以將杠桿臂配重6保持在位。
示于圖1-3的本液面控制系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例可以通過用安裝框架1和側(cè)板2將液面控制系統(tǒng)固定在渠道內(nèi)而安裝在適當(dāng)尺寸的渠道內(nèi)。
一旦安裝之后，大體上沿箭頭A所示方向流動(dòng)的流體流將接觸液面控制系統(tǒng)。
打開轉(zhuǎn)矩由流體的勢(shì)能和作用在閘門擋板上的流動(dòng)流體的動(dòng)能的相互作用引起。該相互作用導(dǎo)致閘門擋板上游側(cè)的壓力分布，，該壓力分布是閘門的大小和形狀以及它的打開角的函數(shù)。該壓力分布產(chǎn)生繞鉸鏈塊8的主樞軸點(diǎn)作用的凈打開轉(zhuǎn)矩——在這里稱之為水力矩。當(dāng)閘門完全關(guān)閉時(shí)該水力矩特性地最大并與流速成非線性關(guān)系減小。利用現(xiàn)有技術(shù)，該水力矩可以建模成閘門擋板的幾何形狀、閘門擋板的打開角、上游水深和流速的函數(shù)。利用現(xiàn)有的建模技術(shù)，對(duì)于給定的閘門結(jié)構(gòu)的水力矩可以很容易在用于這種閘門結(jié)構(gòu)的閘門的尺寸的寬范圍內(nèi)預(yù)計(jì)。
一旦該水力矩已經(jīng)被精確地表征，借助于杠桿配重和繞閘門的主樞軸點(diǎn)作用的連接件可容易地設(shè)計(jì)出閘門的恢復(fù)轉(zhuǎn)矩。在本液面控制系統(tǒng)中，不同于主樞軸點(diǎn)的輔助樞軸點(diǎn)位于支撐框架上。閘門擋板繞主樞軸點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)引起該連接件繞輔助樞軸點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)，因此，又調(diào)節(jié)該閘門擋板的關(guān)閉轉(zhuǎn)矩，使之在很大的打開角范圍內(nèi)與水力矩相配合。因此，大體上，該連接件和輔助樞軸點(diǎn)允許閘門能夠調(diào)節(jié)關(guān)閉轉(zhuǎn)矩到與作用在閘門擋板上的水力矩最好地配合。本領(lǐng)域地普通技術(shù)人員將會(huì)明白，本液面控制系統(tǒng)的重要優(yōu)點(diǎn)是它能夠改變關(guān)閉轉(zhuǎn)矩使之與作用在閘門擋板上的水力矩最好地配合。
該連接件構(gòu)造成使關(guān)閉轉(zhuǎn)矩基本上等于在穩(wěn)流條件下和瞬變流條件下的水力矩并與該水力矩的方向基本相反，因此該水力矩使上游水位保持恒定。然而，在優(yōu)選實(shí)施例中，閘門連接件也可以構(gòu)造成使得在瞬變流條件下(例如，流速隨時(shí)間變化)，閘門的響應(yīng)可以改變，以使得上游深度的變化速率或者是(i)隨著流速的變化速率增加，或者(ii)隨著流速的變化速率減小。
這種可調(diào)節(jié)性使閘門能夠用于需要根據(jù)流速而變化上游水位的場(chǎng)合。
在任何時(shí)候，穩(wěn)態(tài)水位能夠只用改變杠桿配重6的位置和/或定位來(lái)調(diào)節(jié)。而對(duì)于閘門的瞬時(shí)響應(yīng)的調(diào)節(jié)(例如，上游深度隨流速變化速率)可以通過改變?cè)撨B接件的幾何形狀來(lái)調(diào)節(jié)(例如，通過在圖1-3所示的實(shí)施例中的連接軸套15調(diào)節(jié)支桿11、12、13的相對(duì)位置)。
因此與現(xiàn)有技術(shù)中具有單個(gè)樞軸點(diǎn)的方案不同，本液面控制系統(tǒng)的特征是具有兩個(gè)獨(dú)立的樞軸點(diǎn)。這能夠調(diào)節(jié)閘門擋板的關(guān)閉轉(zhuǎn)矩到基本上等于作用在閘門上的水力矩。
參考圖4，示出了本液面控制系統(tǒng)的可選實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，在圖1-3所示的實(shí)施例中的三支桿連接件系統(tǒng)被包括兩個(gè)連接支桿和設(shè)置在杠桿臂中的帶槽的輥?zhàn)拥倪B接機(jī)構(gòu)所取代。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)明白，圖4所示的液面控制系統(tǒng)可被修改成例如，包括類似(或不類似)于圖1-3所示的實(shí)施例中所用的連接件調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
參考圖5，示出了本液面控制系統(tǒng)的另一個(gè)可選實(shí)施例。在這里，在圖1-3所示的實(shí)施例中的三支桿連接機(jī)構(gòu)和整個(gè)杠桿臂已經(jīng)被繩索、一對(duì)滑輪和非圓凸輪所取代。如圖所示，一旦凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，繩索的一部分繞滑輪之一樞轉(zhuǎn)。
參考圖6，示出了本液面控制系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例。在這里，在圖5所示的裝置中的凸輪已經(jīng)被圓形滑輪所取代。還有，配重設(shè)置在可變的傾斜表面上，使得當(dāng)配重沿著這個(gè)表面移動(dòng)時(shí)，一部分繩索繞一個(gè)滑輪樞轉(zhuǎn)，如圖所示。
參考圖7-9，示出了本液面控制系統(tǒng)的可選實(shí)施例。在圖7-9中，使用了多個(gè)與圖1-3所示的實(shí)施例的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)明白，同樣的附圖標(biāo)記表示在圖1-3所示的實(shí)施例和圖7-9中所示的實(shí)施例之間相同的零部件。
因此，參考圖7-9所示的實(shí)施例，將會(huì)看到，擋板配重支撐19連接于擋板支撐框架4。阻尼器20相互連接一個(gè)杠桿臂5和擋板支撐框架4。阻尼器20用來(lái)減小作用在閘門擋板3上的瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩。同樣，還可以看到，多個(gè)杠桿配重6以稍不同于圖1-3所示的方式安裝在杠桿臂5上。特別是，杠桿配重6設(shè)置在配重支撐21上，因而與圖1-3所示的實(shí)施例相比，在圖7-9所示的實(shí)施例中減少了所需要的擋圈17的數(shù)目。
如看到的，多個(gè)配重18以一定的角度開槽，這使得它們能夠在擋板配重支撐19上滑動(dòng)，但防止它們?cè)陂l門擋板3的運(yùn)動(dòng)全程中滑脫。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，一個(gè)或兩個(gè)杠桿配重6和擋板配重18可以用其他機(jī)械(或非機(jī)械)裝置，例如螺栓、夾子、金屬絲等，連接于該系統(tǒng)中。
在本液面控制系統(tǒng)中，圖7-9所示的實(shí)施例可以以類似于根據(jù)圖1-3所示的實(shí)施例所描述的方式運(yùn)行。
圖7-9示出的本液面控制系統(tǒng)的實(shí)施例特別適合用于需要或希望較小的閘門尺寸的場(chǎng)合。具體說，較小的閘門尺寸具有較少的作用在擋板上的液壓力，并且這些力通常作用在靠近前面稱之為主樞軸點(diǎn)的地方。結(jié)果，液面轉(zhuǎn)矩較小，并且因此閘門需要較小的恢復(fù)轉(zhuǎn)矩，使得由擋板的重量所產(chǎn)生的恢復(fù)轉(zhuǎn)矩變得十分明顯。在某些情況下，杠桿配重6與閘門擋板3、擋板支撐框架4、相關(guān)的連接件以及相關(guān)的部件的總重量很難平衡作用在閘門擋板3上的水力矩。在圖1-3所示的實(shí)施例中，這至少部分地是由于擋板和杠桿配重6的較大的分開角，該角度使得擋板重量的恢復(fù)轉(zhuǎn)矩較大而配重的恢復(fù)轉(zhuǎn)矩較小。結(jié)果，在某些應(yīng)用中，不能平衡擋板的重量可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的水位控制性能不佳。
圖7-9示出的實(shí)施例示出了一種方式，通過這種方式可解決以上問題。具體說，擋板配重18用來(lái)平衡閘門擋板3。優(yōu)選地，選擇擋板配重18使其總重量大體上平衡閘門擋板3、擋板支撐框架4、相關(guān)的連接件以及第一樞軸點(diǎn)周圍的相關(guān)部件的總重量。優(yōu)選地，擋板配重18設(shè)置成使閘門擋板3、擋板支撐框架4、相關(guān)的連接件以及相關(guān)部件和擋板配重18的組合質(zhì)量的中心在閘門擋板3的全部開啟范圍內(nèi)位于主樞軸點(diǎn)的附近或與其并列。這使閘門擋板3產(chǎn)生的恢復(fù)轉(zhuǎn)矩最小。結(jié)果，當(dāng)實(shí)施于小閘門尺寸時(shí)改進(jìn)了本液面控制系統(tǒng)的功能，當(dāng)實(shí)施于大閘門尺寸時(shí)增強(qiáng)了本液面控制系統(tǒng)的性能。因此，圖7-9示出的本液面控制系統(tǒng)的實(shí)施例適合用于具有各種擋板重量和尺寸的閘門。
因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員很容易理解，本液面控制系統(tǒng)的每個(gè)示出的實(shí)施例的特性特征是一對(duì)不同的樞軸點(diǎn)，一個(gè)用于閘門的擋板部分本身，另一個(gè)包含在連接杠桿部分和閘門的連接機(jī)構(gòu)中。
雖然本發(fā)明已經(jīng)參考圖示的實(shí)施例和例子進(jìn)行說明，該說明不是在限制意義上進(jìn)行解釋。因此對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說，在參考了該說明后圖示的實(shí)施例的各種修改以及本發(fā)明的其他實(shí)施例將是顯而易見的。例如，可以對(duì)圖7-9所示的實(shí)施例進(jìn)行修改，使其包括氣缸、滑輪等以補(bǔ)充或替代多個(gè)擋板配重18。還有，應(yīng)當(dāng)理解，圖7-9所示的阻尼器20是選擇性的不是必須用在本液面控制系統(tǒng)的所用應(yīng)用中。因此權(quán)利要求將覆蓋這種修改或?qū)嵤├?br> 這里所涉及的所有的公開、專利和專利申請(qǐng)都通過參考被完全并入，如同每個(gè)單個(gè)的公開、專利或?qū)＠暾?qǐng)被具體地單個(gè)地說明通過參考被整個(gè)地并入一樣。
權(quán)利要求
1.一種用于控制流體流的液面控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括具有擋板部分的閘門，該擋板部分與一個(gè)杠桿部分相互連接，該擋板部分能夠繞第一樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，該擋板部分包括第一重塊；相對(duì)于擋板部分固定的框架；以及相互連接擋板部分和杠桿部分的連接件，其在不同于第一樞軸點(diǎn)的第二樞軸點(diǎn)連接于該框架；其中，擋板部分在受流體流沖擊時(shí)能夠繞第一樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，而連接件能夠繞第二樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)以改變?cè)撻l門的關(guān)閉轉(zhuǎn)矩。
2.如權(quán)利要求1的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括調(diào)節(jié)裝置，以改變?cè)摳軛U部分和該擋板部分之間的相對(duì)角度。
3.如權(quán)利要求1的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該擋板部分和該連接件能夠順序地轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該擋板部分和該連接件能夠同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求1的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該擋板部分繞第一樞軸點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)引起該連接件繞第二樞軸點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求1的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該擋板部分包括平面表面。
7.如權(quán)利要求1的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該擋板部分包括非平面表面。
8.如權(quán)利要求1的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該擋板部分包括曲面表面。
9.如權(quán)利要求1的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該杠桿部分包括杠桿臂。
10.如權(quán)利要求9的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該杠桿臂包括在其遠(yuǎn)端部分的第二重塊。
11.如權(quán)利要求1的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該連接件包括多個(gè)支桿。
12.如權(quán)利要求1的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該連接件包括第一支桿、第二支桿和第三支桿。
13.如權(quán)利要求12的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該第一支桿、第二支桿和第三支桿在第三樞軸點(diǎn)相互連接。
14.如權(quán)利要求12的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該第一支桿連接于該杠桿部分。
15.如權(quán)利要求12的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該第二支桿連接于該擋板部分。
16.如權(quán)利要求12的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該第三支桿在第二樞軸點(diǎn)連接于該框架。
17.如權(quán)利要求1的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該第一樞軸點(diǎn)、第二樞軸點(diǎn)和第三樞軸點(diǎn)相互以大體上非線性關(guān)系設(shè)置。
18.如權(quán)利要求1的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該閘門部分和該杠桿部分相互以大體上正交關(guān)系設(shè)置。
19.如權(quán)利要求1的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該擋板部分包括第一調(diào)節(jié)裝置，用于可調(diào)節(jié)地定位該第一樞軸點(diǎn)。
20.如權(quán)利要求12的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該第二支桿包括第二調(diào)節(jié)裝置，用于可調(diào)節(jié)地定位該第三樞軸點(diǎn)。
21.如權(quán)利要求12的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該連接件用可滑動(dòng)連接件連接于干該杠桿部分。
22.如權(quán)利要求21的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該可滑動(dòng)連接件包括帶槽的輥?zhàn)印?br> 23.如權(quán)利要求1的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該杠桿部分包括第一繩索部分，而連接件包括第二繩索部分。
24.如權(quán)利要求23的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該第一繩索部分和該第二繩索部分在第二樞軸點(diǎn)相互連接。
25.如權(quán)利要求23的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，該第二繩索部分經(jīng)凸輪部分連接在擋板部分。
26.一種流體處理系統(tǒng)，包括(i)設(shè)置在其內(nèi)有流體流動(dòng)的敞開渠道中的流體處理區(qū)，以及(ii)液面控制系統(tǒng)，其包括具有擋板部分的閘門，該擋板部分與杠桿部分相互連接，該擋板部分能夠繞第一樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，該擋板部分包括第一重塊；相對(duì)于該擋板部分固定的框架；以及相互連接擋板部分和杠桿部分的連接件，其在不同于第一樞軸點(diǎn)的第二樞軸點(diǎn)連接于該框架；其特征在于，擋板部分在與流體流接觸時(shí)能夠繞第一樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，而連接件能夠繞第二樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)以改變?cè)撻l門的關(guān)閉轉(zhuǎn)矩。如權(quán)利要求26的流體處理系統(tǒng)，其特征在于該杠桿部分包括杠桿臂。
27.如權(quán)利要求27的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，該杠桿臂在其遠(yuǎn)端部分包括第二重塊。
28.如權(quán)利要求26的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，該連接件包括多個(gè)支桿。
29.如權(quán)利要求26的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，該連接件包括第一支桿、第二支桿和第三支桿。
30.如權(quán)利要求30的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，該第一支桿、第二支桿和第三支桿在第三樞軸點(diǎn)相互連接。
31.如權(quán)利要求30的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，該第一支桿連接于該杠桿部分。
32.如權(quán)利要求30的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，該第二支桿連接于該擋板部分。
33.如權(quán)利要求30的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，該第三支桿在第二樞軸點(diǎn)連接于該框架。
34.如權(quán)利要求26的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，該第一樞軸點(diǎn)、第二樞軸點(diǎn)和第三樞軸點(diǎn)相互以大體上非線性關(guān)系設(shè)置。
35.如權(quán)利要求26的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，該閘門部分和該杠桿部分相互以大體上正交關(guān)系設(shè)置。
36.如權(quán)利要求26的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，該擋板部分包括第一調(diào)節(jié)裝置，用于可調(diào)節(jié)地定位該第一樞軸點(diǎn)。
37.如權(quán)利要求30的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，該第二支桿包括第二調(diào)節(jié)裝置，用于可調(diào)節(jié)地定位該第三樞軸點(diǎn)。
38.如權(quán)利要求26的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，該連接件用可滑動(dòng)連接件連接于該杠桿部分。
39.如權(quán)利要求39的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，該可滑動(dòng)連接件包括帶槽的輥?zhàn)印?br> 40.如權(quán)利要求26的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，該杠桿部分包括第一繩索部分，而連接件包括第二繩索部分。
41.如權(quán)利要求41的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，該第一繩索部分和該第二繩索部分在第二樞軸點(diǎn)相互連接。
42.如權(quán)利要求41的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，該第二繩索部分經(jīng)凸輪部分連接在擋板部分。
43.如權(quán)利要求26的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，該流體的流動(dòng)是重力供給的。
44.如權(quán)利要求26的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，該液面控制系統(tǒng)相對(duì)于流體處理區(qū)設(shè)置在下游。
45.如權(quán)利要求26的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，該液面控制系統(tǒng)相對(duì)于流體處理區(qū)設(shè)置在上游。
46.如權(quán)利要求26的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，包括多個(gè)流體處理區(qū)和設(shè)置在所述多個(gè)流體處理區(qū)中兩個(gè)之間的液面控制系統(tǒng)。
47.一種利用液面控制系統(tǒng)將渠道內(nèi)的流體流的水位控制在所希望的水位的方法，該液面控制系統(tǒng)包括具有擋板部分的閘門，該擋板部分與杠桿部分相互連接，該擋板部分可以繞第一樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，該擋板部分包括第一重塊；相對(duì)于擋板部分固定的框架；以及相互連接擋板部分和杠桿部分的連接件，它在不同于第一樞軸點(diǎn)的第二樞軸點(diǎn)連接于該框架，該方法包括以下步驟在該渠道中設(shè)置擋板部分，以使流體流在第一作用力下與擋板部分接觸；以及改變流體的流動(dòng)條件，使流體流在不同于第一作用力的第二作用力下與擋板部分相接觸，從而在擋板部分和杠桿部分之間引起相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
48.一種液面控制系統(tǒng)包括具有擋板部分的閘門，該擋板部分連接于連接件，該連接件可以相對(duì)于該擋板部分調(diào)節(jié)；其特征在于在該擋板部分在受到作用力時(shí)是可運(yùn)動(dòng)的，因而引起連接件的運(yùn)動(dòng)，連接件的運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)閘門的關(guān)閉轉(zhuǎn)矩并控制通過該系統(tǒng)的流體流的上游液面的變化速率，該擋板部分包括第一重塊。
49.如權(quán)利要求1的液面控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括相互連接該杠桿部分和該擋板部分的阻尼器。
50.如權(quán)利要求1的流體處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括相互連接該杠桿部分和該擋板部分的阻尼器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新穎的液面控制系統(tǒng)，特別是用于控制在敞開渠道中流動(dòng)的水面高度。該液面控制系統(tǒng)包括具有擋板部分(3)的閘門，該擋板部分連接于杠桿部分(5)。該擋板部分能夠繞第一樞軸點(diǎn)(8)轉(zhuǎn)動(dòng)并包括第一重塊。該系統(tǒng)還包括框架(1)，該框架相對(duì)于該擋板部分固定。連接件(11、12、13)相互連接于擋板部分和杠桿部分，并且在不同于第一樞軸點(diǎn)(8)的第二樞軸點(diǎn)(10)連接于該框架。在渠道中的流動(dòng)條件改變時(shí)，該系統(tǒng)以兩種方式運(yùn)行該杠桿部分和該擋板部分的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，(ii)該杠桿部分和該擋板部分之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。還公開了一種包括液面控制系統(tǒng)的流體處理系統(tǒng)和一種用于控制流體流的液面的方法。
文檔編號(hào)B01D17/12GK1539046SQ02815287
公開日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2002年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月3日
發(fā)明者達(dá)斯科·安東尼奧·凱澤萊, 賈森·J·塞爾尼, 艾倫·J·萊斯, 法里博爾茲·塔吉保爾, 喬治·特勞本貝格, 愛德華·P·坎比洛, P 坎比洛, J 塞爾尼, J 萊斯, 爾茲 塔吉保爾, 特勞本貝格, 達(dá)斯科 安東尼奧 凱澤萊 申請(qǐng)人:特洛伊人技術(shù)公司