本發(fā)明涉及水工閘門(mén)，更具體的說(shuō)是一種將閘門(mén)一分為二、依靠重力實(shí)現(xiàn)啟閉、下閘門(mén)下潛的雙扉水工閘門(mén)。

背景技術(shù)：

目前，我國(guó)常用的水工閘門(mén)主要有直立式平面鋼閘門(mén)、弧形閘門(mén)與傳統(tǒng)雙扉閘門(mén)，已有的閘門(mén)形式都需要依靠大功率啟閉機(jī)完成閘門(mén)的啟閉過(guò)程，啟閉過(guò)程中啟閉機(jī)過(guò)載或電力不足造成啟閉失靈或無(wú)法啟閉的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。大功率啟閉機(jī)對(duì)于配電基礎(chǔ)設(shè)施有一定要求。這使得在條件偏差環(huán)境下，比如山區(qū)庫(kù)容小、水頭高的中小型水庫(kù)，傳統(tǒng)水工閘門(mén)技術(shù)存在與實(shí)際運(yùn)行環(huán)境不相匹配問(wèn)題，從而降低了水閘運(yùn)行的可靠性。同時(shí)，現(xiàn)有水工閘門(mén)均為上行開(kāi)閘，造成啟閉平臺(tái)結(jié)構(gòu)高度過(guò)大，結(jié)構(gòu)抗震能力差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，本發(fā)明提出一種重力啟閉的雙扉水工閘門(mén)，以期針對(duì)偏遠(yuǎn)山區(qū)、基礎(chǔ)條件偏差的庫(kù)容小、水頭高中小型水庫(kù)，避免采用大功率啟閉機(jī)的驅(qū)動(dòng)形式和偏高大的閘門(mén)結(jié)構(gòu)，減少了單扇閘門(mén)尺寸和重量，增加抗震性能，提高水閘運(yùn)行的可靠性，保障水利設(shè)施的安全可靠運(yùn)行。

本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明重力啟閉的雙扉水工閘門(mén)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：

由兩側(cè)閘墩和閘底板形成閘孔，在所述閘孔內(nèi)設(shè)置雙扉閘門(mén)，所述雙扉閘門(mén)分體設(shè)置為上閘門(mén)和下閘門(mén)；支撐閘門(mén)的排架包括頂梁和T形截面立柱，在所述頂梁的底部固定有定滑輪，閘門(mén)位于由所述閘墩、閘底板、立柱和頂梁形成的斷面中；

在所述上閘門(mén)的頂部設(shè)置上閘門(mén)吊耳，在所述下閘門(mén)頂部設(shè)置下閘門(mén)吊耳，繞過(guò)定滑輪的定長(zhǎng)鋼索的兩端分別與上閘門(mén)吊耳和下閘門(mén)吊耳固定連接，使所述上閘門(mén)和下閘門(mén)利用定長(zhǎng)鋼索的懸吊呈豎直狀態(tài)并能在對(duì)應(yīng)的上閘門(mén)槽和下閘門(mén)槽內(nèi)上下平移聯(lián)動(dòng)；

設(shè)置所述上閘門(mén)具有內(nèi)腔，以所述內(nèi)腔為蓄水腔，所述蓄水腔分別設(shè)置頂部進(jìn)水口、底部排水口和頂部通氣孔，利用所述頂部進(jìn)水口向所述內(nèi)腔中注水以增加上閘門(mén)的重量，利用所述底部排水口排出內(nèi)腔中的蓄水以減輕上閘門(mén)的重量，利用所述頂部通氣孔實(shí)現(xiàn)在注水或排水時(shí)的排氣或進(jìn)氣，在所述底部排水口上設(shè)置有控制閥；

令：

下閘門(mén)的重量為W11，下閘門(mén)所受最大浮力為W12；并有：W1＝W11-W12；

上閘門(mén)在內(nèi)腔排空時(shí)的重量為W2，在內(nèi)腔充水時(shí)的重量為W3；

所述W1、W2、W3以及W11同時(shí)滿足條件一和條件二：

條件一：W2小于W1，使得在上閘門(mén)的內(nèi)腔排空時(shí)，下閘門(mén)依重力能夠下降，閘門(mén)打開(kāi)；

條件二：W11小于W3，使得在上閘門(mén)的內(nèi)腔注水后，上閘門(mén)依重力能夠下降，閘門(mén)關(guān)閉；

在所述下閘門(mén)所在斷面位置閘底板以下的地基中設(shè)置U形下潛閘門(mén)槽，使所述下閘門(mén)在下降時(shí)能夠完全沉入所述U形下潛閘門(mén)槽中；所述U形下潛閘門(mén)槽的結(jié)構(gòu)空間由左右兩側(cè)閘墩下伸段、上下游兩側(cè)U形下潛閘門(mén)槽側(cè)壁以及U形下潛閘門(mén)槽底板圍護(hù)而成；

設(shè)置所述定長(zhǎng)鋼索的長(zhǎng)度與上閘門(mén)及下閘門(mén)的配合高度為：上閘門(mén)上升至開(kāi)度最大時(shí)，下閘門(mén)完全沉入在U形下潛閘門(mén)槽中，閘門(mén)呈全開(kāi)狀態(tài)；上閘門(mén)下降且下閘門(mén)上升之后，所述上閘門(mén)和下閘門(mén)在河道中上下縱向?qū)?，閘門(mén)呈全關(guān)狀態(tài)。

本發(fā)明重力啟閉的雙扉水工閘門(mén)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：

在所述上閘門(mén)的頂部進(jìn)水口上依次連接進(jìn)水管、注水泵和吸水管，所述吸水管位于閘門(mén)上游靠近閘墩布置，所述注水泵在閘墩側(cè)壁上固定布置，所述進(jìn)水管采用柔性管道與頂部進(jìn)水口相連接；

在上游側(cè)達(dá)到設(shè)定開(kāi)閘水位時(shí)，打開(kāi)上閘門(mén)的底部排水口上的控制閥，使上閘門(mén)在排水后上升、同時(shí)下閘門(mén)下降，實(shí)現(xiàn)開(kāi)閘控制；

在上游側(cè)達(dá)到設(shè)定閉閘水位時(shí)，關(guān)閉底部排水口、開(kāi)啟注水泵，使上閘門(mén)在注水后下降，同時(shí)下閘門(mén)上降，實(shí)現(xiàn)閉閘控制。

本發(fā)明重力啟閉的雙扉水工閘門(mén)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：

在所述U形下潛閘門(mén)槽的一側(cè)閘墩和閘墩下伸段內(nèi)設(shè)置沖淤進(jìn)水管，所述沖淤進(jìn)水管的取水口位于上游一側(cè)并處于閘底板的上方，在所述沖淤進(jìn)水管的取水口設(shè)置取水控制閥，所述沖淤進(jìn)水管的出口位于U形下潛閘門(mén)槽的對(duì)應(yīng)一側(cè)底部；在所述U形下潛閘門(mén)槽的另一側(cè)的底部連接排放管；所述排放管的前半段布置在所述U形下潛閘門(mén)槽的另一側(cè)閘墩下伸段中，排放管的后半段埋設(shè)在地基中，排放管的出口位于下游側(cè)消力池斜坡面上；

在閘門(mén)關(guān)閉時(shí)，打開(kāi)所述取水控制閥，經(jīng)沖淤進(jìn)水管對(duì)U形下潛閘門(mén)槽進(jìn)行沖淤，并通過(guò)排放管進(jìn)行排污。

本發(fā)明重力啟閉的雙扉水工閘門(mén)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：

沿所述T形截面立柱的近閘門(mén)側(cè)內(nèi)折角豎直向下在閘墩一側(cè)布置凹式上閘門(mén)槽，所述上閘門(mén)槽的底部應(yīng)保證上閘門(mén)的閉閘行程，并作為上閘門(mén)的下降止擋；

沿所述T形截面立柱的近閘門(mén)側(cè)翼緣側(cè)面豎直向下在閘墩一側(cè)布置凹式下閘門(mén)槽，所述下閘門(mén)槽與U形下潛閘門(mén)槽平順對(duì)接并形成貫通。

本發(fā)明重力啟閉的雙扉水工閘門(mén)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：

在所述上閘門(mén)的底邊并朝向下游一側(cè)設(shè)置上閘門(mén)45°斜面，在所述下閘門(mén)的頂邊并朝向上游一側(cè)設(shè)置下閘門(mén)45°斜面，所述上閘門(mén)45°斜面和下閘門(mén)45°斜面在閘門(mén)全關(guān)狀態(tài)下相貼合。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：

1、本發(fā)明依靠重力實(shí)現(xiàn)閘門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，取消了大功率啟閉機(jī)、啟閉機(jī)房及相應(yīng)的配電設(shè)施，大大節(jié)省了造價(jià)和運(yùn)行管理費(fèi)用；

2、本發(fā)明將一般平板閘門(mén)一分為二形成雙扉閘門(mén)，單扇閘門(mén)尺寸小，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，易于實(shí)施；

3、本發(fā)明下閘門(mén)采用下潛式，不占用上部空間，有效降低了水工建筑物的整體高度，節(jié)省了造價(jià)，提高了建筑的抗震穩(wěn)定性，同時(shí)兼起防滲體作用；

4、本發(fā)明配合設(shè)置控制電路可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，在擋水高度稍高的水閘工程中更具優(yōu)勢(shì)，尤其適于偏遠(yuǎn)山區(qū)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，遠(yuǎn)程管控。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明平面示意圖；

圖2a為圖1中I-I剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2b為圖1中II-II剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3a為圖2a中III-III剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3b為圖2a中IV-IV剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3a中V-V截面圖；

圖5a為圖3a中左側(cè)閘墩VI-VI截面圖；

圖5b為圖3a中左側(cè)閘墩VII-VII截面圖；

圖5c為圖3a中左側(cè)閘墩立柱VIII-VIII截面圖；

圖中標(biāo)號(hào)：1閘墩，2閘底板，3上閘門(mén)，4下閘門(mén)，5立柱，6頂梁，7定滑輪，8上閘門(mén)吊耳，9下閘門(mén)吊耳，10鋼索，11上閘門(mén)槽，12下閘門(mén)槽，13進(jìn)水口，14排水口，15通氣孔，16為U形下潛閘門(mén)槽，17進(jìn)水管，18注水泵，19吸水管，20沖淤進(jìn)水管，21取水控制閥，22排放管，23消力池斜坡面，24上閘門(mén)45°斜面，25下閘門(mén)45°斜面，26閘墩下伸段，27為U形下潛閘門(mén)槽側(cè)壁，28為U形下潛閘門(mén)槽底板。

具體實(shí)施方式

本實(shí)施例中重力啟閉的雙扉水工閘門(mén)的結(jié)構(gòu)形式是：

參見(jiàn)圖1、圖2a、圖2b、圖3a和圖3b，本實(shí)施例由兩側(cè)閘墩1和閘底板2形成閘孔，在閘孔內(nèi)設(shè)置雙扉閘門(mén)，該雙扉閘門(mén)分體設(shè)置為上下對(duì)拉的上閘門(mén)3和下閘門(mén)4；支撐閘門(mén) 的排架包括頂梁6和T形截面立柱5，在頂梁6的底部固定有定滑輪7，閘門(mén)位于由閘墩1、閘底板2、立柱5和頂梁6形成的斷面中。

如圖2a、圖2b、圖3a和圖3b所示，本實(shí)施例中在上閘門(mén)3的頂部設(shè)置上閘門(mén)吊耳8，在下閘門(mén)4頂部設(shè)置下閘門(mén)吊耳9，繞過(guò)定滑輪7的定長(zhǎng)鋼索10的兩端分別與上閘門(mén)吊耳8和下閘門(mén)吊耳9固定連接，使上閘門(mén)3和下閘門(mén)4利用定長(zhǎng)鋼索10懸吊呈豎直狀態(tài)并能在對(duì)應(yīng)的上閘門(mén)槽11和下閘門(mén)槽12內(nèi)上下平移聯(lián)動(dòng)，由于定長(zhǎng)鋼索10的聯(lián)動(dòng)，當(dāng)上閘門(mén)3上升時(shí)，下閘門(mén)4下降；而當(dāng)上閘門(mén)3下降時(shí)，下閘門(mén)4為上升。

如圖2a所示，設(shè)置上閘門(mén)3具有內(nèi)腔，以內(nèi)腔為蓄水腔，蓄水腔設(shè)置頂部進(jìn)水口13、底部排水口14和頂部通氣孔15；利用頂部進(jìn)水口13向內(nèi)腔中注水以增加上閘門(mén)3的重量，利用底部排水口14排出內(nèi)腔中的蓄水以減輕上閘門(mén)3的重量，利用頂部通氣孔15實(shí)現(xiàn)在注水或排水時(shí)的排氣或進(jìn)氣，在底部排水口14上設(shè)置控制閥，用于實(shí)現(xiàn)上閘門(mén)3的排水可控。

令：下閘門(mén)4的重量為W11，下閘門(mén)所受最大浮力為W12；并有：W1＝W11-W12；上閘門(mén)3在內(nèi)腔排空時(shí)的重量為W2，在內(nèi)腔充水時(shí)的重量為W3；W1、W2、W3以及W11同時(shí)滿足條件一和條件二：條件一：W2小于W1，使得在上閘門(mén)3的內(nèi)腔排空時(shí)，下閘門(mén)4依重力能夠下降，閘門(mén)打開(kāi)；條件二：W11小于W3，使得在上閘門(mén)3的內(nèi)腔注水后，上閘門(mén)3依重力能夠下降，閘門(mén)關(guān)閉。

設(shè)置頂梁2的高度應(yīng)滿足閘門(mén)打開(kāi)過(guò)流能力的開(kāi)度及上閘門(mén)3和下閘門(mén)4吊出檢修要求。

如圖2a所示，本實(shí)施例中在下閘門(mén)4所在斷面位置閘底板2以下的地基中設(shè)置U形下潛閘門(mén)槽16，使下閘門(mén)4在下降時(shí)能夠完全沉入U(xiǎn)形下潛閘門(mén)槽16中；U形下潛閘門(mén)槽16結(jié)構(gòu)空間由左右兩側(cè)閘墩下伸段26、上下游兩側(cè)U形下潛閘門(mén)槽側(cè)壁27以及U形下潛閘門(mén)槽底板28圍護(hù)而成。圖2a、圖2b、圖3b和圖4表示不同位置處U形下潛閘門(mén)槽16的結(jié)構(gòu)剖視，在U形下潛閘門(mén)槽16的底板頂面可布設(shè)防撞緩沖結(jié)構(gòu)。

設(shè)置定長(zhǎng)鋼索10的長(zhǎng)度與上閘門(mén)3及下閘門(mén)4的配合高度為：上閘門(mén)3上升至開(kāi)度最大時(shí)，下閘門(mén)4完全沉入在U形下潛閘門(mén)槽16中，閘門(mén)呈全開(kāi)狀態(tài)；上閘門(mén)3下降且下閘門(mén)4上升之后，所述上閘門(mén)3和下閘門(mén)4在河道中上下縱向?qū)?，閘門(mén)呈全關(guān)狀態(tài)。

具體實(shí)施中，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)置也包括：

如圖2a所示，在上閘門(mén)3的頂部進(jìn)水口13上依次連接進(jìn)水管17、注水泵18和吸水管19，吸水管19位于閘門(mén)上游靠近閘墩布置，注水泵18在閘墩1側(cè)壁固定布置，進(jìn)水管17采用柔性管道與進(jìn)水口13連接。

當(dāng)上游側(cè)達(dá)到設(shè)定開(kāi)閘水位時(shí)，打開(kāi)上閘門(mén)3的排水口14上的控制閥，使上閘門(mén)3在排水后上升、同時(shí)下閘門(mén)4下降，實(shí)現(xiàn)開(kāi)閘控制；當(dāng)上游側(cè)達(dá)到設(shè)定閉閘水位時(shí)，關(guān)閉排水口 14、開(kāi)啟注水泵17，使上閘門(mén)3在注水后下降，同時(shí)下閘門(mén)4上降，實(shí)現(xiàn)閉閘控制。

圖1、圖2a、圖3a、圖4和圖5a給出了不同位置處沖淤進(jìn)水管20的剖視結(jié)構(gòu)示意，在U形下潛閘門(mén)槽16的一側(cè)閘墩1和閘墩下伸段26內(nèi)設(shè)置沖淤進(jìn)水管20，沖淤進(jìn)水管20的取水口位于上游一側(cè)，并處于閘底板2的上方，在沖淤進(jìn)水管20的取水口設(shè)置取水控制閥21，沖淤進(jìn)水管20的出口位于U形下潛閘門(mén)槽16的對(duì)應(yīng)一側(cè)底部，在U形下潛閘門(mén)槽16的另一側(cè)的底部連接排放22。

圖1、圖2b、圖3a、圖3b和圖4給出了不同位置處排放管22的剖視結(jié)構(gòu)示意，排放管22的前半段布置在U形下潛閘門(mén)槽16的另一側(cè)閘墩下伸段26中，排放管22的后半段埋設(shè)在地基中，排放管的出口位于下游側(cè)消力池斜坡面23上。

在閘門(mén)關(guān)閉時(shí)，打開(kāi)取水控制閥21，經(jīng)沖淤進(jìn)水管20對(duì)U形下潛閘門(mén)槽16進(jìn)行沖淤，并通過(guò)排放管22進(jìn)行排污，排放管22在進(jìn)口水平彎折到閘墩下伸段26下游側(cè)端面之后，在與斜坡面23上的出口之間應(yīng)呈直線布置，并位于閘墩下方，以保證管道較短、排污順暢。

具體實(shí)施中，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)置還包括：

圖1、圖2a、圖2b、圖3a和圖5b給出了不同位置處上閘門(mén)槽11的剖視結(jié)構(gòu)示意，圖5c為T(mén)形截面立柱5在閘墩軸線一側(cè)部分的截面示意，沿T形截面立柱5的近閘門(mén)側(cè)內(nèi)折角豎直向下在閘墩一側(cè)布置凹式上閘門(mén)槽11，上閘門(mén)槽11的底部應(yīng)保證上閘門(mén)3的閉閘行程，并作為上閘門(mén)3的下降止擋；圖1、圖2a、圖2b、圖3b、圖5a和圖5b給出了不同位置處下閘門(mén)槽12的剖視結(jié)構(gòu)示意，沿T形截面立柱5的近閘門(mén)側(cè)翼緣側(cè)面豎直向下在閘墩一側(cè)布置凹式下閘門(mén)槽12，下閘門(mén)槽12與U形下潛閘門(mén)槽16平順對(duì)接并形成貫通。

如圖2a和圖2b所示，本實(shí)施例中在上閘門(mén)3的底邊并朝向下游一側(cè)設(shè)置上閘門(mén)45°斜面24，在下閘門(mén)4的頂邊并朝向上游一側(cè)設(shè)置下閘門(mén)45°斜面25，上閘門(mén)45°斜面24和下閘門(mén)45°斜面25在閘門(mén)全關(guān)狀態(tài)下相貼合。

工作方式：

當(dāng)需要關(guān)閉閘門(mén)時(shí)，啟動(dòng)注水泵18從河道內(nèi)取水，經(jīng)由吸水管19、進(jìn)水管17、通過(guò)頂部進(jìn)水口13將水注入上閘門(mén)3的空腔內(nèi)，隨著注入水量的增加，上閘門(mén)3的重量逐漸增大，當(dāng)上下兩扇閘門(mén)的重量之差足以克服摩擦等阻力時(shí)，在定長(zhǎng)鋼索10的聯(lián)動(dòng)下，上閘門(mén)3下行且下閘門(mén)4上行，直至關(guān)閉閘門(mén)；

當(dāng)需要開(kāi)啟閘門(mén)時(shí)，打開(kāi)上閘門(mén)3上的底部排水口14，上閘門(mén)3空腔內(nèi)的水排出，隨著水的排出上閘門(mén)3重量逐漸減輕，直至兩扇閘門(mén)重力之差足以克服摩擦等阻力時(shí)，在定長(zhǎng)鋼索10的聯(lián)動(dòng)下，上閘門(mén)3上行且下閘門(mén)4下行，直至打開(kāi)閘門(mén)；

當(dāng)需要對(duì)U形下潛閘門(mén)槽16進(jìn)行沖淤時(shí)，在閉閘狀態(tài)下，打開(kāi)控制閥21，通過(guò)沖淤進(jìn) 水管20引水，經(jīng)下閘門(mén)4和U形下潛閘門(mén)槽16所形成的流道，沖淤水流通過(guò)另一側(cè)的排放管22直排到水閘下游消力池。