专利名称：单向自动水闸的制作方法
技术领域：
本发明属于一种水工建筑物——水闸。
本发明的水闸，主要用于围垸和围库，分别称之为围垸水闸和围库水闸，为叙述方便，统称围闸，本发明的围闸，只能实现单向自动启闭，故称单向自动水闸。
大坝水淹区，水淹谷地、水淹坡地和低洼地往往很多，围住没有蓄水价值的坡地、低洼地垦为田园或恢复田园的，古来称其围垸，围住水淹谷地、低洼地辟为水库的，我们不妨称其围库，围库不同于拦河库，其水源主要不是集雨面积降水，而是库外河水，系外水内注，水位变化与本库区降雨量关系不大，外河水位涨高时，本库区滴水不降也发洪水，围库水闸闸门使用机械启闭不能及时且易毁坏水闸，根据这些特点，围库水闸应具备下列功能外河涨水时，能立即自动启闸，河水注入库内，外河退水时，能立即自动关闸蓄水，再涨再蓄，可从底涵一直蓄到溢洪道水位，不必另设中涵、高涵，枯水季节，即使外河水位低于底涵，库内仍可保持溢洪道水位，待到枯水季节末期，电站缺水发电，围库需放水捕鱼时，可使用机械启闸放水，能最高效益地达到自动蓄洪养殖和使用机械启闸放水供电站发电的目的。围垸水闸则应具备下列功能外河涨水时，能立即自动关闸防洪，外河退水时，能立即自动启闸排渍。现有围闸，其闸门各式各样，使用45度角铁盖闸门的围闸，在原理上也属于一种单向自动水闸，只因铁盖太沉，低水头启不动，户枢启闭结构又经不起高水头冲击而未能如愿，这种水闸用于围垸还问题不大，只是关闸有点漏水和不能自动而已，用于围库却问题严重，有的围库水闸在与底涵相连通的库内45度角卧管上的不同高程设筑若干个户枢启闭结构的铁盖，以求达到自动蓄洪养殖的目的，结果，铁盖被洪峰期的高水头强劲水流冲毁，无一幸存，有的围库水闸，将闸门筑成一座与底涵相连通的3面实墙1面墙中自下至上筑具卸土缺口内空1m正方，高平中涵水位的堡型构筑物，用预制块封涵后再用粘土夯满其内空及缺口为关闸，卸去其填土及预制块为开闸，这种闸门。至今矗立如初，却毀了其身后的底涵砌石和内坡堤土，毁堤通水后，毁像基本不变，且经修复，下次再毀时，毀像依然如故，几十年来，毁了修，修了毁，直毁得人丧失信心，柘溪电站区库的新化县境内，已建4座围库，因上述原因，全部处于无闸状态，96年规划修筑的乡村公路经过双龙谷口形成的双龙围库不得不做了无涵无闸设计，蓄洪排洪都靠溢洪道，枯水季节不能放水，设计有电排，这就是本发明的背景技术实况和发明动机所在。
本发明的目的在于提供一种能及时自动启闭，关闸不漏水，长期使用不淤沙阻阀，适于围垸自动防洪排渍，适于围库自动蓄洪养殖和使用机械启闸放水供电站发电的新型围闸。
本发明是以如下方式实现的在内外涵洞之间构筑一个闸箱，在闸箱内设置单向活动阀，利用水头控制单向活动阀自动启闭，在围库闸箱内设置控制水流自外河向库内单向流动的无控阀和可控阀，闸箱设在内坡处或内坡坡脚处或内坡坡脚以远，外涵洞连通进水口，内涵洞连通出水口；在围垸闸箱内，设置控制水流自垸内向垸外单向流动的无控阀，闸箱置于外坡处，进水口连通内涵洞，出水口一般对准泄水槽或排水沟，涵洞内外终端均应设制拦污装置或拦鱼装置。下面结合附图作详细说明
图1是围垸闸箱示意图。图2是围库闸箱示意图。
一、闸箱的构筑。闸箱由进水室、出水室构成，进水室出水室的定义是以水头控制单向活动阀所形成的水流方向确定的，即以设计水流方向确定的，凡有关水闸及其构件的方向的叙述，都以这个方向为准，闸箱进水室与涵洞(内涵洞或外涵洞，下同)相连通的口称进水口，设在闸箱后壁，直径一般与涵洞相一致，出水室与涵洞相连通的口称出水口，设在闸箱前壁，直径一般与涵洞相一致，水闸孔口设在进水室与出水室之间的隔墙上，门叶设置于出水室一侧，本发明的门叶不宜称门叶，因为它是球体，或凸头圆柱体，故称阀体，门槽也不宜称门槽，因为阀体就位其中，很有点象着床的胎胞，故称阀床，阀床与孔口构为一体，称其阀孔，阀孔形如漏斗，阀床是漏斗腔，漏斗颈是孔口，本发明称孔口为过水孔，闸箱型式，按进水室出水室方位分，有前后型、上下型、混合型3种，按闸箱结构型式分，有开敞式、封闭式2种，有的围闸闸箱，无所谓进水室出水室，如图1所示1为涵洞，2为阀孔，3为闸箱右壁，4为闸箱左壁，5为无控阀体，6为排列于闸箱左右壁之间的2根铅直限阀柱，7为闸箱出水口，出水口下沿距箱底高程，大于阀体直径0.2m，出水口对准外坡上的泄水槽或排水沟，闸箱上下高前后长均≥3倍涵洞直径，左右宽≥2倍涵洞直径，阀孔为混凝土预制件，闸箱壁为浆砌石衬以水泥砂浆，围垸闸箱一般如此构筑。最简小的围库闸箱更无所谓闸箱，只将涵口筑成阀孔，在阀孔周沿等距离朝前筑具4根前端中心具螺杆后半截埋筑水泥墙中的水泥预制限阀柱，限阀柱内接圆直径稍大于阀体直径，阀孔前，即混凝土墙前以限阀柱内接圆为内径外接圆为外径连筑成一段约为阀体直径长的水泥管，水泥管前的限阀柱长为2倍阀体直径，将阀体控阀杆朝前置于限阀柱之间，控阀杆长度，能使阀体处于闭合状态下露出止阀垫圈外80mm-100mm即可，止阀垫圈形如高顶圆沿帽，帽沿外径为限阀柱外接圆直径，帽沿内径为0.9倍阀体直径，在帽沿的螺杆相应位，制具止阀垫圈安装孔，帽高1倍阀体直径，帽厚10mm，内层为橡胶，厚6mm，帽内只具三分之一深度的橡胶，外层为不锈钢，厚4mm，帽顶具控阀孔，梢高于控阀孔下沿的内侧是一左右向固定轴的滚珠轴承外圈。将控阀杆穿过控阀孔，将止阀垫圈安装孔套住螺杆加垫拧紧螺母即成前后型开敞式闸箱，前后型闸箱的启闸装置不能利用重力，因此，宜于采用液压启闸装置。封闭式闸箱则具有严格意义的进水室出水室，如图2所示1为外涵洞，2为闸箱右壁，3为进水室，4为无控阀体，5为可控阀体，6为出水室，7为保安小缓流室，15为保安小缓流室的阻阀过水栅墙，该栅墙在图中为象征性栅墙，其前侧至闸箱前壁的空距为涵洞直径，象征着实际栅墙只可后移不可前越，图2中的实际栅墙后移为限阀器18的前排限阀柱和限阀器14及其管式启闸器所构成的栅墙。假设涵洞1和8的横截面积扩16倍，阀体阀孔大小不变则隔墙16变大，阀孔变为上下4排每排6孔，闸箱底板变为上下水室隔墙，其墙下空与进水室3连通构成拐角型进水室，成为混合型封闭式闸箱，按各水流路线在阀孔界地与进水室壁之间垂筑梭型墙，缓流室下为实地。上下隔墙阀孔前后4排每排6孔。前排为可控阀，可控阀个头小可改为七八九孔，每孔等距安装4根可拆装型限阀柱于阀孔外切位在15所示位形成阻阀栅，箱顶阀孔轴线位具控阀杆通过孔，这限阀器构成的栅墙后空变为群体限阀器，群体限阀器内的阀体阀孔必须相同规格，从箱顶检修门投入(6+1)个比重＜1的球阀和〔(6+1)×6〕个比重≥1的球阀，限阀器栅墙前空则变成实际的保安小缓流室7，阀孔过水横截面积之和≥涵洞横截面积，可控阀以10天放干库水为宜，前排不够宜靠两边增设。8为内涵洞，9为液压启闸油缸，10为液压油缸空心活塞杆(管式启闸器)，11为控阀杆，12为控阀器，13为锁头，锁头扩开则锁孔(控阀孔)大于控阀器，锁头锁闭则锁孔小于控阀器大于控阀杆，17为阀孔，18为可拆装型水泥柱限阀器，箱底限阀柱孔深度为80mm-100mm，箱顶限阀柱孔为通孔，限阀柱与限阀柱孔相间隙配合，安装后限阀柱上端平箱顶上侧，间隙用棉线塞紧刷漆即可，图2是以内涵洞为检修门箭头表示设计水流方向的闸箱。如果是大型的则应在箱顶开设坚固密闭可开可闩的检修门，如果其闸箱设在内坡处则检修门应改为可开可闩的限阀栅，且出水室四壁筑至堤顶启闸室，维修人员从启闸室采用爬梯或升降梯出入闸箱。大中型上下型开敞式闸箱，也有地形利于设筑在内坡处的，但多数宜筑内坡坡脚以远，构筑这种闸箱，先开挖闸箱四角支柱基础和进水室及其过水孔道的构筑空间，四角支柱高相当围库堤顶高，进水室完全处于地下，进水口为整个进水室后空，进水口与涵洞之间有一段斜接的过水孔道，务必做到过水孔道的任何一截横截面积都等于或大于涵洞横截面积，且由涵洞端向闸箱端逐渐变大，即在前的任何一截横截面积不得小于在后的任何一截横截面积，其两端衔接处都成流线形，四支柱自身边宽一般为0.4m×0.4m，立于边宽至少4倍涵洞直径的正方形四角，进水室为以四支柱外棱连接圆为外径内棱连接圆为内径构成的弦月形水泥池，与四支柱一道工序编扎钢筋，一套模板整体浇筑，进水室高一般配1倍涵洞直径，进水室底板与过水孔道下壁整体浇筑，在四邻阀孔界地中心的底板对应位插扎3根螺纹钢用以铅直构筑Φ0.15m水室上下隔墙支撑柱。进水室壁与四支柱及过水孔道左右壁整体浇筑，进水室壁及支撑柱筑到设计高程后，水室隔墙及阀孔与过水孔道上壁整体浇筑，阀孔按四支柱形成的正方形纵横排列，不错位，限阀柱位Φ0.1m圆圈内插x根螺纹钢为水泥限阀柱钢筋焊接头，构筑Φ0.15m限阀柱。出水室为圆型水泥池，以四支柱外棱连接圆为外壁，壁厚0.2m，池沿外翻Φ0.2m半圆棱，用以系扎拦鱼网，壁高1m，池沿高出池外淤泥面0.5m，支柱约5m设1框加强支梁，堤顶高程位设筑支梁顶架，顶架3面齐平支柱外侧，近堤面与堤平行，远堤面向支柱外延伸卷杨机宽度，顶架内每2-4个阀孔1格设筑支梁网(加强支梁和顶架支梁粗细同支柱，顶架支梁网内的支梁，宽为0.25m高为0.4m)，限阀柱筑至稍高于启闸平台下侧后架设模板，平启闸支梁网上侧共编互扎钢筋构筑0.2m厚启闸平台。平台阀孔对应位构筑稍大于阀体的启闸孔，从启闸滑车的平台对应点辐射至启闸孔模具螺栓的辐射线上在距螺栓90mm点上作与该辐射线相垂直的线段，以该线段上的距启闸孔孔沿150mm的平台上的两个点为圆心分别作Φ200mm圆，以该二圆位铅直构筑Φ0.2m钢筋水泥柱，在近启闸滑车的一侧距柱顶100mm下筑一夹角≥∠45°的支撑腿，柱顶安装轴承座架设滑轮轴，轴中设制Φ190mm滑轮，滑轮距启闸平台空高为启闸孔直径，平台周沿构筑矮栏，供系扎拦鱼网。与延长支梁相交的两支柱再筑高2.5m设筑启闸支梁，启闸支梁中部下侧筑具Φ10cm钢绳环，钢绳环上吊一开口滑车为启闸滑车，卷扬机具活动防风雨罩，上下启闸平台可以从堤顶筑桥相通，桥面与启闸平台高度一致，相隔0.2m，或在支柱外侧构筑不锈钢爬梯相通，要因地制宜。
二、阀体和阀孔的制造。阀体和阀孔用耐水耐磨不锈不腐抗老化性能良好的各种刚硬质和软弹质材料制造，但使用时要求刚硬质的阀体闭合于软弹质的阀床，软弹质的阀体闭合于刚硬质的阀床。
1、阀体的制造。阀体形状，球体或凸头圆柱体，阀体比重相当于1，比重小于1的无控阀体，不宜设置于围垸闸箱和围库闸箱上下型个体限阀器中，可设置于围库闸箱前后型个体限阀器中，也可按上排阀孔数加一个投放于群体限阀器中，可控阀连同控阀杆及其他零配件的整体比重在1.000至1.050之间。阀体直径1m以下，无控阀宜大，可控阀Φ0.4-0.6m，群体限阀器内的阀体阀孔必须同一规格，无控阀和可控阀的制造基本相同，只是可控阀阀体具有控阀杆接头或具有控阀杆，控阀杆为一端联接阀体另一端联接控阀器的不锈钢杆，控阀器型式因启闸器型式不同而不同，管式启闸器用控阀器为直径稍小于启闸器钢管内径的不锈钢球或圆柱体，锚式启闸器用控阀器为等边三角环，控阀杆两端的联接须有一端为活动联接，控阀杆直径14-20mm，管式启闸器用控阀杆长度依据下列因素确定①阀体从闭合位到被水流冲到终点即止阀位的距离称阀体行程。②从止阀位的阀体到启闸器不控位的控阀孔的距离称止阀间隔。③从阀体闭合状态的控阀器到启闸器不控位的控阀孔的距离称控阀间隔，一般为80mm-100mm，根据这些因素可以确定控阀杆的长度等于阀体行程加止阀间隔加控阀间隔加控阀孔厚度加控阀杆进入控阀器内的长度减控阀杆与阀体之间的间隔。锚式启闸器则要求全闸箱控阀杆上端的三角环控阀器在阀体处于闭合状态下所处位置与启闸绳上的启闸位(锚底平三角环底)标志相适应全闸箱所有阀孔统一编号，根据各号在同一启闸绳启闸位标志所抛锚位的不同高程，逐号登记所需控阀杆长度，分别制造，对号就位。
A、刚硬质阀体的制造。用两片冲压成型的软钢半球面焊接成一个直径1m以下，比重相当于1的钢球，经磨光镀铬即成无控阀体，可控阀体只需在轴位设制一根轴管，轴管两端均焊固于阀体，一端不外露，另一端外露100mm为控阀杆接头，再行磨光电镀即妥，这是刚硬质阀体的最佳选择，但须大型冲床才能制造，因此，本发明设计了只须购买模具即可自行实施的水泥阀体，使用下列模具上下2片厚4mm钢铁球模，下球模顶具Φ26mm孔，称接头孔，具孔盖，盖沿与孔壁闭合，盖内侧为球缺凹面外侧为球缺凸面加厚2mm加大4mm，盖顶具Φ3mm孔，称引线孔，上球模顶具Φ100mm孔，称进料孔，具孔盖，盖沿与孔壁闭合，盖内侧为球缺凹面外侧为球缺凸面加厚2mm加大4mm，盖顶具Φ10mm孔，称溢料孔，将内径6mm长20mm螺母竖置于两相对合上下球模外侧，在螺母被对合缝二等分的状况下焊固，如此等距焊接3个，从对合缝割断螺母，编号供对号使用，此外还须制备模具支座和购买气球，模具支座由三支脚架空，座面正好与下球模结合栓以下的部位相合，支座正中具Φ26mm小孔，从座面直通座底，称支座孔，孔上沿具2.1mm×2.1mm球凹环槽，先将接头孔盖与支座孔相合，(模具涂脱模剂工序，本说明书一律免述)再将下球模与接头孔盖及支座面相合，取一按计算能使阀体比重相当于1所需体积的充气气球，将其系球线穿过引线孔和支座孔垂于支座下，在调整到使气球处于模具正中的状况下系固于铁坠上，铁坠为一具系线环的铁块，往模具内浇捣水泥细砾砂浆，一定要掌握在灌满下球模的情况下使气球仍处正中，再将上球模用螺栓结合为一体，从进料孔浇捣水泥细砾砂浆，灌满，轻棰模具外周，振紧，加满，封盖，脱模，刮磨修整，刷漆存储。可控水泥阀体的制造还需制做内径稍大于所需气球直径的钢筋球网，球网根据阀体大小，用Φ6mm至Φ8mm螺纹钢4根为全球经线，等距离焊接于轴管外侧，轴管直径25mm，用Φ3mm钢丝5根，分别为赤道，回归线，极圈线，焊接于螺纹钢内侧，用4片大小形状相合的1mm钢板焊接于四经线之间，五纬线之外，轴管脱模后一端埋于阀体内部，另一端外露100mm，外露部分与埋筑部分的轴管互不通气，是可供加工的控阀杆接头，制做可控水泥阀体将一片下球模置于支座面上，将钢筋球网的控阀杆接头通过下球模接头孔插入支座孔内，在钢筋球网处于模具正中的状况下顶稳控阀杆接头，向模具内浇捣水泥细砾砂浆，捣满，仍处正中，再将两片球模对合为一体，拧紧螺栓，从进料孔加灌水泥细砾砂浆，灌满，轻棰模具外周，振紧，加满，封盖，脱模，刮磨修整，刷漆存储。本发明为实现软弹质阀孔配刚硬质阀体在不求专业生产厂家的情况下自行实施，还设计了凸头圆柱型水泥阀体以配胎侧阀孔，模具①为外径546mm，高590mm，壁厚3mm，外侧中上部具2只对称提耳的圆柱型钢板筒，构件②为直径472mm，高500mm，壁厚1mm的圆柱型钢板气囊，构件③为直径488mm，高500mm，壁厚1mm的圆柱型钢板气囊，构件④为内径490mm，高520mm，一端为敞口另一端具控阀杆接头的圆柱型钢筋网在2个6号螺纹钢制成的内径490mm圆环重叠相间形成的圆柱壁位等距焊接8条508mm6号螺纹钢制成钢筋笼筒，另在直径25mm壁厚5mm长120mm钢管一端外壁辐焊8条232mm6号螺纹钢，辐条在钢管置于笼筒外的状况下焊联于圆环内周，模具⑤为外径600mm内径26mm厚4mm钢板，在其Φ547mm圆周外切位等距制具Φ8mm定位销螺孔3个并附定位螺销3个。将模具①置于平坦地面所铺报纸上，往模具①内浇水泥细砾砂浆40mm厚，将构件②置于细砾砂浆上使构件②与模具①处于同一轴线，继续浇捣水泥细砾砂浆，捣满，轻棰模具①外周，顶部抹成球凸面，球凸高20mm左右，待提去模具①即成无控凸头圆柱型水泥阀体，以凸头向阀孔用于个体限阀器中，其比重小于1的更限用于前后型个体限阀器中，但比重调整很简便，往平面端抹些水泥砂浆便成。可控凸头圆柱型水泥阀体的制造将构件④的控阀杆接头插入架空架平的模具⑤的插孔内，将模具①罩住构件④上好定位螺销，构件③置于构件④内，捣些水泥细砾砂浆，在所有构件和模具都处于同一轴线且构件④上沿距模具①上沿30mm状况顶稳构件④的接头，继续加捣水泥细砾砂浆，顶部抹成球凸高约20mm的球凸面，脱模即成。
B、软弹质阀体的制造。软弹质阀体以绒线阀体为实施例，绒线阀体以耐水耐磨质量最轻的合成绒线为原料制做，制做工具很简单，一支长超过阀体直径300mm另一支长为阀体半径的钢针，钢针直径4mm-8mm，针孔2m×4mm，一块适手的窝窝头型硬木为针顶，一把普通钢丝钳的夹持口用布条包扎便成夹针钳，操作也很简单，但很难说得清楚，为此，须确认几个古老的民间缝纫术语①将绒线缠绕成球的操作方法称“绾”。②穿针走线，针从球体表面钻进球体里面称“进针”，针从球体里面钻出球体表面称“出针”，针线从进针点到出针点或从出针点到进针点，不管其距离长短都称“针线走一步”。③针线往操作者前方运行称“进”，针线朝操作者方向运行称“退”。④从进针点到出针点之线段称“潜理线段”，从出针点到进针点之线段称“浮露线段”，潜埋线段和浮露线段都重复出现一次称“针线走一循”。⑤针线走若干循，其步履为若干个进进进进的针法称“缴针”，缴针运行针线于表面和表层，可往前缴，可偏左或偏右前方缴，可转动球体向左转缴，向右转缴，向后转缴，这样前后左右无规则的灵活运行针线的缴针，称“自由缴”，浮露线段与潜埋线段长短基本一致的缴针称“正步缴”，浮露线段很长，潜埋线段很短的缴针称“跳步缴”。⑥针线走若干循，其步履为若干个进退进退的针法称“袢针”，袢针的潜埋线段是向前进的，浮露线段则是向后退的，袢针主要用于袢补球体表层，袢针的在后浮露线段平行且接近在先浮露线段右边袢称“循右袢”反之称“循左袢”，循右袢循左袢的潜埋线段和浮露线段全部如袢补圈分布在圈内，进针点和出针点全部如袢补圈分布在袢补圈周沿，还有一种袢针，可斜左袢斜右袢，转动球体纵横交错袢，称“自由袢”，自由袢无严格袢补圈，只有大概袢补范围。⑦针线走若干循，其步履为若干个进进退退的针法称“袷针”，袷针的浮露线段很长，潜埋线段极短，其潜埋线段为进者浮露线段必退，潜埋线段为退者浮露线段必进，浮露线段为进者潜埋线段也进，浮露线段为退者潜埋线段也退，浮露线段都分布在袷补圈表面，进针点出针点及潜埋线段都分布在袷补圈周沿，袷针的在后浮露线段平行且接近其在先浮露线段右边袷，称“循右袷”，反之，称“循左袷”，袷针的在后浮露线段与在先浮露线段之间的夹角大于90°小于180°，其步履图为螺旋状者称“螺旋袷”，袷针斜左袷斜右袷，转动球体纵横交错袷，称“自由”袷。⑧针线走若干循，若干次距出针点Xmm进针，到达对称区距纳眼4Xmm出针后距出针点Xmm进针返原半球距纳眼4Xmm出针的针法称“纳针”，纳针的潜埋线段极长，浮露线段很短且均等，纳针每次出针后须纳紧绒线，使球体表面难见浮露线段，显见眼眼，称其“纳眼”，纳眼大小均等，错位排列，纵斜成行，横直有路，整齐美观。制做绒线阀体的第一道工序是用绒线绾球，开始阶段可以随便绾，球越绾越大，绾速越绾越级，越讲究质量，待绾到绒线球直径接近所制阀体直径时，争取达到用眼睛看不出失圆表面，凭手感找不出过于松陷处，检查前，先用跳步自由缴将所绾浮露绒线附着于球体表层，经眼睛和手感检查，如基本符合要求，即可采用正步自由缴加大球体，如有明显失圆处，则采用自由袢或自由袷，袢袷球圆后再用正步自由缴加大球体，一边加大一边保持其球圆度，即全球均等加厚达到所制阀体尺寸时，断线，使线头潜埋球体内部，发动群众在运动场上用力摔打数小时，可使球体内部所绾绒线达到密度均匀，可使球圆度符合要求，在球体表面画出宽度基本相等的5个区南极区、北极区、南温区、北温区、回归区，采用循右袢循左袢或循右袷循左袷加厚球体3mm左右，区与区之间的袢沟，采用螺旋袷袷平，最后用纳针纳紧球体，东半球的北极区与西半球的南极区，西半球的南温区与东半球的北温区，东半球的北回归区与西半球的南回归区，如此等等，对称区对纳，以全球布满纳眼为妥，这就制成了无控绒线阀体，因控阀杆长度须设计闸箱后才能确定，且难于制具控阀杆接头，可控绒线阀体最宜于使用安装前制造如将确定长的Φ14mm不锈钢杆一端焊具50mm球缺直径10mm球缺高球凸向外的球缺止头，另一端制具控阀配体高加150mm长的螺纹，距球缺止头阀体直径长的正径向钻具Φ6mm通孔(固阀销孔)即制成了控阀杆，取一无控绒线阀体，用针杆长度(不含针尖长度)大于阀体直径的Φ16mm钢针，设法(有各种办法)从阀体北极进针压出南极后，在针尖根部径向钻具Φ6mm拔针孔，设法用钢丝绳穿引针孔拔出钢针同时控阀杆推随钢针穿过绒线阀体，使控阀杆止头平面紧靠阀体，开口销销住固阀销孔即成可控绒线阀体，本发明还设计有钢囊橡胶阀体，将两片壁厚10mm钢铁半球面焊接成一个空心钢球，称阀体钢囊，阀体钢囊直径为所制阀体直径减40mm，从一极通过钢囊的内部到达另一极焊具直径为25mm的钢管，称阀体钢囊轴，轴中钻具Φ10mm小孔1个，称过砂孔，钢囊轴两端均外露15mm，一端为封口，另一端为敞口，称灌砂口，在钢囊外，轴向焊具若干根固胶条，固胶条为内径等于阀体钢囊外径，外径为阀体钢囊外径加30mm(即固胶条宽为15mm)，厚为4mm的钢环，钢环面上等距离制具Φ8mm固胶孔，固胶孔之间的间隔约为固胶孔直径的4倍，使用固胶条，按先长后短的原则割取，先割取8根长度为连接钢囊轴两极轴壁的固胶条为全球经线，等距离焊固于钢囊，测定每两根固胶条之间的距离在达到40mm处增焊一条，如此二分法增焊至全球每两根固胶条之间的距离都不超过40mm即妥，将焊妥固胶条的钢囊灌砂口朝上，根据计算往钢囊内加灌使阀体压配橡胶后的比重相当于1所需重量的干燥细砂，焊封灌砂口，采用实心轮胎制造法，以耐水耐磨抗老化性能良好的胶料压配成钢囊橡胶阀体，阀体直径为钢囊直径加40mm，即所压配橡胶厚度为20mm，阀体表面平整无花纹，剃去排气孔长出的须须和模具结合缝长出的翅片即可交付使用，这是无控钢囊橡胶阀体，可控钢囊橡胶阀体的制造，大同小异①阀体钢囊轴一端相同，外露15mm，敞口，为灌砂口，轴中也具Φ10mm过砂孔1个，另一端不同，外露100mm，是控阀杆接头，控阀杆接头与过砂孔互不相通且隔绝不漏气，②调整比重的灌砂重量要估算到阀体压配成型后再加上控阀杆、控阀器等的整体比重，③控阀杆接头在阀体压配成型后仍外露80mm，因此，所用模具不同，可控阀的整体比重的最后调整在使用安装前进行，整体比重在1.000至1.050范围内的可不调整供封闭式闸箱和前后型开敞式闸箱使用，超出上述范围者，经调整后供上下型开敞式闸箱使用，调整无须计算，采用阀体沉水称重法确定，以调整控阀配体主浮沉，控阀配体直径为等于或小于阀体直径小于限阀柱内接圆直径，高为阀体半径，具控阀杆套管的圆柱型闷筛，闷筛是一种渔具，圆柱型，由筛底、筛身、筛盖、提杆构成，提杆与筛底、筛盖构为一体，下平筛底上伸出筛盖为筛柄，提杆位于轴心，筛底筛身筛盖都具筛眼，筛盖上还具小孔，鱼从小孔进入筛内吃饵，渔者隔一定时间持筛柄将闷筛提出水面捕获，本发明的控阀配体酷似闷筛，称闷筛式控阀配体，控阀配体的提杆位是控阀杆套管，套管齐平筛底、筛盖外侧，控阀配体的“诱鱼小孔”称调整孔，控阀配体以塑料制筛厂生产的为最佳，如将直径548mm高270mm壁厚5mm具方格筛眼且一端筛壁除筛眼外还具1个边缘为6mm内径为80mmm调整孔的圆柱型塑料囊筛的轴位制具与两端筛壁构为一体内径15mm外径25mm长270mm的控阀杆套管，即为直径550mm阀体的塑料控阀配体，塑料制筛厂的一般技术人员能实现这一描述，但本发明选择如下实施例在两个Φ14mm元钢制成外径为548mm圆环的重叠方向之间等距离焊16根直径8mm长242mm元钢构成高270mm外径542mm两端为外径548mm圆环的钢筋笼筒，另在内径15mm外径25mm长270mm钢管两端外侧以钢管为轴分别等距离焊4根直径8mm长247mm辐条并与笼筒焊成闷筛骨架，骨架外封焊粗钢丝布并在其一端钢丝布上气割调整孔，用直径3mm的钢丝制成内径80mm圆环，焊接于调整孔上，即成为钢筛控阀配体，镀铬即可用来调整阀体整体比重，与阀体联成一体在上下型个体限阀器4℃水中进行①控阀杆可不施压力或稍施压力套入控阀杆接头内，在距接头外端30mm部位径向钻具直径8mm的圆柱销联接孔，用圆柱销销固，圆柱销长度等于控阀杆接头外径，两端车成与控阀杆接头外壁相合的曲面，②套入控阀杆接头密封室，密封室为一内空可容下接头但空隙极少的套筒型不锈钢室，内壁与接头相过渡配合，外壁直径为接头外径加12mm，大门为下端室壁斜切面，即外壁比内壁长2mm之锥口，小门是孔径为控阀杆直径加1mm，外径气室壁外径相同，孔高为10mm的室顶部分，室高为接头长加15mm，③将密封室往阀体上压紧，控阀杆除套入接头部位外为全程螺杆，在紧靠密封室小门螺杆上缠4层聚四氟乙烯生料带，④套入铅平垫圈、钢平垫圈，⑤拧入双螺母，务必使其螺纹间填满生料带，拧紧后副螺母钻孔开口销固定，⑥拧入控阀配体定位双螺母，⑦套入平垫圈，⑧安装控阀配体，⑨套入平垫圈，⑩螺纹联接控阀器，(11)套入平垫圈，(12)拧入双螺母，在上螺母平控阀杆上端的状况下钻孔开口销固定，下螺母向上拧，靠紧上螺母，(13)将控阀配体往上推到位，向上拧紧双螺母，使控阀配体不松动即可，钻小孔开口销固定下螺母，控阀配体联上下型开敞式闸箱用绒线阀体更简单，从第⑥拧入控阀配体双螺母开始至第(13)完成装配省去了前5道工序，控阀杆的螺纹长度为控阀配体高加150mm。关于控阀配体的安装，有倒顺之分，调整孔朝控阀器安装，往孔内投入卵石可调整比重小于1.000的阀体比重达1.000以上1.010以下，调整孔朝阀体安装，往孔内投入玩具塑料球和乒乓球可调整比重大于1.050的阀体比重达1.010以下1.000以上。
2、阀孔的构筑。阀孔按材质分为①刚硬质阀孔，如钢铁阀孔、水泥阀孔。②软弹质阀孔，如胎侧阀孔、伞齿橡胶阀孔。阀孔型式漏斗型。漏斗腔称阀床，漏斗颈称过水孔。阀床锥度大于90°小于180°。
A、刚硬质阀孔的构筑。刚硬质阀孔以水泥阀孔为最佳选择，可以说，刚硬质阀孔即水泥阀孔。模具①外径≤0.8倍球阀直径，长280mm，具Φ13mm轴孔的木质圆柱体，模具②小圆直径≤0.8倍球阀直径，大圆直径稍大于球阀直径，高20mm，具Φ13mm轴孔的木质圆锥体，构筑水泥阀孔宜上下型，按设计布局，在闸箱上下隔墙模板上画出阀孔位，阀孔直线排列且纵横井然不错位，阀孔床沿与床沿之间相距最小0.3m，前排阀孔床沿距闸箱前壁至少涵洞直径宽度，阀孔位中心，钻具模具螺栓孔，通过模具螺栓孔自下插入直径12mm长400mm三角具孔的三角头螺栓用螺钉紧固于模板，将模具①穿在螺栓上，模具②小头朝下穿入螺栓，拧紧螺母，所有阀孔位都如此安装好模具，按设计要求，纵横编排系扎钢筋，浇捣水泥砾石砂浆平模具②上沿，四邻阀孔界地中心微凸，经脱模养护涂刷减磨材料如油漆等即可交付使用，有的阀孔还须构筑可拆装型限阀柱孔，这是整体构筑的上下型水泥阀孔，前后型水泥阀孔的构筑，应如预制楼板，每排阀孔制成一块阀孔预制板，阀床床沿距预制板两边边沿0.15m，距两端边沿0.4m，将阀孔预制板组筑成闸箱前后隔墙时，预制板两端须嵌筑于左右隔墙中。
B、软弹质阀孔的构筑。软弹质阀孔以橡胶阀孔为佳，用耐水耐磨耐寒抗老化性能良好的胶料制造橡胶阀床，将橡胶阀床嵌筑于水泥阀孔中即为橡胶阀孔，废旧轮胎胎椽外侧已扭压成平缓圆锥空间壁，因此，本发明选择利用废旧轮胎构筑橡胶阀孔，一个外胎切去胎面可做2个阀床，称胎侧阀床，采用胎侧阀床构筑的阀孔，称胎侧阀孔。现选用可以做可控阀孔的9.00-20外胎实施，切去胎面成为2片Φ1m胎侧，在胎侧直径600mm圆周外切位等距制具8个Φ30mm通孔，称固床孔，沿胎侧直径700mm圆周外，层层切割剥掉外侧外层胎侧，直到不能再剥的里层胎侧，留下的里层帘线胶层称阀床床帘，这种制具固床孔和床帘的胎侧即胎侧阀床。构筑Φ500mm胎侧阀孔使用下列模具，模具①直径≤500mm，高220mm，具Φ13mm轴孔的木质圆柱体，模具②为小圆直径545mm大圆直径550mm，高80mm，具直径13mm轴孔的木质圆锥体，在闸箱上下隔墙模板上，按前述构筑水泥阀孔之要求安装好模具螺栓，将模具①穿在螺栓上，拧紧螺母，编排系扎钢筋，浇捣水泥砾石砂浆至200mm，将胎侧阀床具床帘的一面朝下套在模具①外，卸下螺母，将模具②小头朝下穿在模具螺栓上，加垫拧紧螺母，掀起阀床向床下塞捣水泥砾石砂浆从固床孔上冒时向固床孔中插入长200mmΦ16mm螺纹钢1根，称固床销，提起床帘，浇捣水泥砾石砂浆平模具②上沿，固床销稍低于水泥面，床帘上端外露向界地推抹去，四邻界地中心微凸，床帘以内的混凝土称阀床床罩。有的阀孔，待箱顶可拆装型限阀柱孔及控阀杆通过孔硬固后，先安装可控阀再插入限阀柱以水泥砂浆垂筑于阀孔外切位，本实施例的阀孔所配阀体为Φ540mm凸头圆柱型水泥阀体，待阀床使用寿命终结，可凿毁旧床床罩，保留限阀柱，清除旧床残骸及少量床底混凝土，清水冲洗阀孔，再筑同一规格的胎侧阀孔。本发明还设计了一种外表如伞形齿轮的橡胶阀床，称伞齿橡胶阀床，其齿称固床齿，阀床高80mm，含固床齿高，床底内径为0.85倍阀体直径，床底高(即与水泥过水孔相衔接的橡胶过水孔的长度)70mm，床底外径为1.08倍阀体直径，床面内径为1.00倍阀体直径，床面外径为1.04倍阀体直径，齿高5mm，齿断面似等腰梯形，齿槽断面也似等腰梯形，床底齿与其齿槽同等大小同样形状同辐走向梯形方向相反，床身齿与其齿槽同等大小同样形状同辐走向梯形方向一致，床底齿与床身齿齿高相等齿数相同齿形相似排列相对，床身齿下侧与床底齿外侧合二而一，床底齿齿根内端厚至少10mm，橡胶中心部位具钢筋环组上下X排，下排Y环，往上每排递减1环，环环点悍成锥型环，缠成捆称阀床骨架，骨架外的橡胶厚约15mm，硬度及耐水耐磨性能如胎面，采用实心胎制造法压配成型，构筑伞齿橡胶阀孔模具①直径≤0.85倍球阀直径，高290mm，具Φ13mm轴孔的木质圆柱体，模具②小圆直径≤0.85倍球阀直径大圆直径同球阀直径，高10mm具Φ13mm轴孔的木质圆锥体，③高80mm内径为1.08倍阀体直径厚为5mm的塑料条环，条环上等距离制具8个Φ30mm小孔，这条环称阀床床帘，床帘以内的混凝土称阀床床罩，伞齿橡胶阀孔的构筑，如前所述安装好模具螺栓，将模具①穿在螺栓上，伞齿橡胶阀床床底朝下套的模具①外，模具②小头朝下穿在螺栓上，拧紧螺母，用4根尼龙线将伞齿橡胶阀床络紧，扎固于模具螺栓，使模具②与阀床内腔闭合，编排系扎钢筋，浇捣水泥砾石砂浆平阀床床底，将阀床床帘平床底齿摆好，浇捣水泥砾石砂浆平阀床床沿和床帘，剪断尼龙线向界地微凸推抹去，脱模养护水泥刷漆交付使用，待阀床出现漏水现象，可毁旧筑新。
三.启闸装置的建造。启闸器、启闸支座、启闸动力是启闸装置的三大要件。
1、启闸器。本发明的自动非启闸装置的自动，相反，要求启闸装置处于不控状态时不妨碍水头控制阀体自动启闭，处于控制状态时，则能将处于关闭状态的阀孔启开，从而实现在变换了上下游关系的内外涵洞之中形成与设计水流方向相反的水流，为实现启闸装置的这一技术特征，可有多种技术方案，如制造这样一种启闸器一段不锈钢管，一端用不锈钢板封焊后，在封板正中钻具小孔，称控阀孔，控阀孔直径稍大于控交阀杆直径，控阀杆一端联接阀体，另一端联接控阀器，控阀器直径至少3倍控阀杆直径却小于启闸器钢管内径，钢管另一端联接启闸接头，启闸接头一端联接启闸器另一端联接与启闸动力相连的启闸杆或启闸绳，启闸杆或启闸绳上应具不控位标志和控妥位标志，钢管空心长度一般不妨碍阀体行程，当阀体阀床处于闭合状态控阀器与控阀孔之间保持正常控阀间隔(80mm至100mm)时，启闸器所处位置为启闸器的不控位，在此位，启闸装置不妨碍阀体在水头控制下自动启闭，当启闸动力将启闸器连带阀体拉离阀孔全开位以远到达或接近止阀位时启闸器所处位置为启闸器的控妥位，在此位，可使变换了上下游关系的内外涵洞之中形成与设计水流方向相反的水流，启闸器的不控位一般设在闸箱壁外，如须设在闸箱内，则其控妥位也应设在闸箱内，这是一种专用启闸器，属于联接式启闸器，上述实施例的启闸器称管式启闸器，还有一种与此不同的启闸器，属离合式启闸器，是一种共用启闸器，如制造一种单臂三爪锚配以三角环为控阀器的启闸器，称锚式启闸器，锚抛到启闸位启锚时必有一爪钩住控阀器连带阀体拉离阀孔，锚式启闸器用控阀器为一边宽相当于0.8倍阀体直径的等边三角环，环底较粗，因其正中具控阀杆联接孔，两腰较细三内边相等，每两锚爪尖宽度为三角环边宽的三分之一，三角环高小于锚臂长却为3倍锚爪高，这种控阀器用于上下型开敞式闸箱，卷扬机的启闸绳通过启闸滑车联接启闸锚置于启闸定位滑轮轮槽内即可抛锚启闸，启闸后将控阀器连带阀体用钢管穿过三角环悬抬于启闸孔上，启闸锚可再去其他启闸孔启闸，因此，要求锚重5公斤左右。
2、启闸支座。启闸支座是一种在启闸过程中起支承和座子作用的构件，该构件上的起支承作用的部位称支承位，整个支座称支座体(架)。支座体(架)构式多样，有的甚至难以界定，如图2所示的支座体，很难说是闸箱前壁还是出水室或整个闸箱，支承位则一定处于阀孔的正前方或正上方，即与阀孔处于同一轴线。上下型开敞式闸箱所述的钢绳滑轮启闸支座，其支座架可有多种构式，但其支承位则由“启闸绳正好垂于阀孔轴线上”这一技术特征所限定为阀孔正上方的启闸定位滑轮轮槽与启闸绳相滚压的接触位。液压油缸启闸支座的支座体为砼墩或砼梁，也可构式各异，但支承位，即油缸底座上的安装孔与支座体上的“地脚螺栓”相结合的砼墩面或砼梁面，则一定与阀孔轴线相垂直并处于阀孔正前方或正上方。启闸支座应坚固足可承负启闸拉力，拉力应产生于支承位或通过支承位改变方向的其他地方。
3、启闸动力。启闸动力每年只用一次，不宜内燃机，可用电动机，更应倾向于人力，如手摇液压启闸装置，已有技术方案，不属说明范围。
四、阀体限位装置的设制。阀体限位装置用耐水耐磨不锈不腐不磨损阀体的硬质和软质材料制做，如钢筋水泥柱，木棒、竹杆、尼龙缆、纲绳橡胶缆等，限阀柱直径100mm至150mm，限阀缆直径30mm，限阀缆限于围库上下型个体限阀器，竹木限阀柱限围垸闸箱，水泥限阀柱处处可用，单个阀体的限位装置称个体限阀器，多个阀体共用的限位装置称群体限阀器，群体限阀器是在保安小缓流室栅墙位及其往后的水室内构筑的包围多个阀体阀孔的限阀装置，个体限阀器是由4根限阀柱或8根限阀缆等距铅直床沿外切位至箱顶对应位的限阀器或其他型式的限制单个阀体启闭运行区位的装置。有的个体限阀器还须配置止阀垫圈和阀体限位枕，以免闸箱壁或启闸器直接磨损阀体和阀体随水流摆动而损伤阀体和启闸器及控阀器，止阀垫圈构造简单，能将阀体处于止阀状态下或控妥位时与闸箱壁、限阀柱、启闸器相磨擦的部位用软弹质的垫子隔于其间即可，一般用废旧轮胎和废旧输送带制做，阀体限位枕则只须将止阀位和控妥位的限阀柱用软弹质材料加粗些使阀体不能摆动即可，限阀柱等限阀器材的制造不纳入说明范围。
五、拦鱼装置和拦污装置。围闸内外终端均应设制拦污装置，以免污杂进入闸箱缠绕限阀柱，阻碍阀体运行，负有养殖任务的围闸应设拦鱼装置，围库拦鱼装置，设在库内进(出)水终端，由消力池和拦鱼网组成，消力池为一内径相当于8倍至10倍涵洞直径池深相当于3倍涵洞直径的圆型水泥池，池沿低于涵洞放水水位，高于池外淤泥面，池沿外径大于池体外径0.4m，筑成Φ0.2m半圆棱外翻池沿，池体壁厚0.4m至0.8m，接近池底的池壁上筑具与内涵洞或闸箱相连通的直径等于或大于涵洞的进水口及其斜接过水孔道，消力池一般位于闸箱正前方，但启闸支座砼墩在闸箱前的位于闸箱左侧或右侧，拦鱼网为一网口稍大于消力池池沿，网深2倍涵洞直径，网口编织收网绳的帽型鱼网，网口对池口，套住池沿，紧缩收网绳用钢绳卡子系固于池体即成，上下型开敞式闸箱的出水室即消力池，其拦鱼网为一网口可套住出水室外沿，可套住启闸平台的筒型鱼网，两端均编织有收网绳，下端用钢丝绳卡子系固于出水室壁外，上端用用尼龙绳系固于启闸平台周沿的矮栏，前后型开敞式围库闸箱的筒型鱼网直径为4倍左右涵洞直径，由一张方形鱼网构成，用方形鱼网围住限阀器后将两对合网边编结成筒型鱼网，两端具收网绳，一端系固于止阀垫圈帽体外，另一端系固于限阀柱连筑成的水泥管上，为防止绳网前滑，将管壁外侧前端用水泥砂浆构筑一圈Φ0.1m的半圆坎，拦鱼网正中横截位，编结于-16号元钢制成的撑网环内侧，撑网环由两半环在使限阀器处于环内的状况下合二而一联接或焊接而成，撑网环直径相当于拦鱼网直径，撑网环固定于能使掌网环与限阀器同心的门型桩墩内侧。拦污装置也可以使用拦鱼装置的方式封住外涵洞终端。
本发明与现有技术相比较，其优点和有益的效果是①闸门既无户枢启闭结构的缺陷，又无门槽结构的缺陷。②阀体比重≌1，具有在水头低微情况下实现自动启闭的优点。解决了围库水闸因启闸难而毁闸的技术难题。③软弹质阀体闭合于刚硬质阀床，或刚硬质阀体闭合于软弹质阀床的闭合方式具有闭合非常紧贴的效果，其闭合面和闭合紧贴度跟随闭合水压的增大而增大，即变刚硬质的球面与软弹质的圆锥空间壁(漏斗腔壁)的圆曲线闭合为球台壁面闭合，或变软弹质的球面与刚硬质的圆锥空间壁的圆曲线闭合为圆锥壁面闭合，这种变为的球台壁面闭合和圆锥壁面闭合比造就的更紧贴，不漏水，因而不会淤砂阻阀。④阀体与闸箱间无任何固定连接结构，阀体被水流冲到止阀位时其水柱有足够的扩散空间，不会冲坏闸箱的任何构件。
实现本发明的最佳方式要因地制宜。闸箱型式，小型的，上下型前后型都好，大型的，以上下型敞式为最佳，混合型要慎重开发。封闭式开敞式，以开敞式为佳。注本说明书用Φ表示直径
权利要求
1.一种单向自动水闸，该水闸的连通内外涵洞的闸箱，由进水室、出水室构成，在水室隔墙上构筑阀孔，在出水室内的限阀器内设置阀体，利用水头控制阀体自动启闭使涵洞中按设计水流方向形成水流和关断水流，本发明的特征是其水室隔墙上构筑X个过水横截面积之和≥涵洞横截面积的阀孔；阀体与阀床的闭合为刚硬质的球面与软弹质的圆锥空间壁相闭合或软弹质的球面与刚硬质的圆锥空间壁相闭合；阀体比重≌1；围库水闸还设有可控阀及其启闸装置。
2.根据权利要求1所述的单向自动水闸，其特征还在于阀体与阀床的闭合面会跟随闭合水压的增大而增大。
3.根据权利要求1所述的单向自动水闸，其特征还在于启闸装置处于不控状态下不妨碍水头控制阀体自动启闭，处于控制状态下则可强迫处于关闭状态的阀孔启开。
4.根据权利要求1所述的单向自动水闸，其特征还在于阀床锥度大于90度小于180度。
5.根据权利要求1所述的单向自动水闸，其特征还在于启闸支座体(架)的支承位处于阀孔轴线上。
全文摘要
本发明属水工建筑物之水闸。该水闸的连通内外涵洞的闸箱由进水室出水室构成,水室间墙上具横截面积之和≥涵洞横截面积的X个漏斗型水泥阀孔,出水室内的限阀器内设X个直径1米以下比重≌1的可控和无控橡胶球阀。水头控制阀体自动启闭则涵洞中按设计水流方向形成水流和关断水流,机械启开自闭可控阀则形成与设计方向相反的水流。这可实现围库自动蓄洪养殖和机械启闸干渔,并解决闸门闭合漏水淤砂和围库水闸因启闸难而毁闸的难题。
文档编号E02B8/00GK1336467SQ0113271
公开日2002年2月20日 申请日期2001年9月2日 优先权日2001年9月2日
发明者王学善 申请人:王学善