专利名称：一种钢闸门及其工作方法
技术领域：
本发明涉及一种下翻式钢闸门及其工作方法。
背景技术：
目前，在水利水电工程、城市水道、景观水道、环保水道以及灌溉水道中，大量使用有下翻式的钢闸门。它的好处是，占用空间小。在放水时，顶部的净(清)水首先流向下游， 利用下游水质调控和水流调控。但该种间门的结构是底轴旋转(门体一般向下游倾倒运动); 上游水位高度在2-3米，门体承受的静压力极大。在工作时，如设计要求只需放出少量的水，也需要耗费大量的电能来驱动闸门倾倒防水、复位蓄水。如需门体全部倾倒防水，在启动时，由于水体静压力很大，也需极高的电能来控制门体缓步倾斜放倒。此外，刚性的门体在倾斜防水时，水流在门体边缘流落时，会在水流内侧与门体外侧(朝向下游的门体表面)形成一个低压密封腔室，水流的脉动一旦与该腔室的共振频率一致，即会导致门体共振，损坏门体的连接结构。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种能降低工作能耗，且能避免门体振动的钢闸门及其工作方法。本发明的技术方案是所述钢闸门包括门轴、拦截在水道上的门体，以及门体驱动装置和控制器，所述门体与设置在水道底部的门轴铰接，还包括橡胶坝袋和橡胶坝袋充放控制装置；所述橡胶坝袋固定连接在所述门体的顶部，所述橡胶坝袋和门体的顶部之间水密封，成为所述门体顶部的拦水结构；所述橡胶坝袋充放控制装置连接控制器。所述橡胶坝袋充盈状态的拦水高度为20-150cm。所述水密封连接为橡胶坝袋的一端长边与所述门体朝向水道上游的门板表面连接，橡胶坝袋的另一端长边与所述门体朝向水道下游的表面连接。所述橡胶坝袋由多个单体橡胶坝袋串接而成；多个单体橡胶坝袋头尾连接处水密封连接；各单体橡胶坝袋分别具有橡胶坝袋充放控制装置。所述橡胶坝袋内部轴向分布多个充放舱室，各充放舱室分别具有橡胶坝袋充放控制装置。本发明的工作方法，按以下步骤操作
1 )、在钢间门处于直立状态时，利用橡胶坝袋充放控制装置往橡胶坝袋中注水至充盈状态；
2)、钢闸门上游蓄水至橡胶坝袋顶缘高度；
3)、放水时，利用橡胶坝袋充放控制装置操作橡胶坝袋逐步卸荷，逐步降低橡胶坝袋高度，使得水流按设计流量向下游泄落；直至橡胶坝袋完全卸荷。步骤3)后，再通过门体驱动装置驱动门体倾倒，进一步放水。所述橡胶坝袋由多个单体橡胶坝袋串接而成；各单体橡胶坝袋分别具有橡胶坝袋充放控制装置；在进行步骤3)时，先启动前述各单体橡胶坝袋分别具有橡胶坝袋充放控制装置中之一，将其对应的单体橡胶坝袋卸荷，再启动其它单体橡胶坝袋。所述橡胶坝袋内部轴向分布多个充放舱室，各充放舱室分别具有橡胶坝袋充放控制装置；在进行步骤3)时，先启动前述各充放舱室分别具有橡胶坝袋充放控制装置中之一，将其对应的舱室卸荷，再启动其它单体橡胶坝袋。本发明在现有技术的钢闸门顶部设置“小型”的橡胶坝袋，利用其充放特性，能有效地降低水位20-150cm，进而降低门体所受的高水位一侧的水体静压力。少量放水时只需利用橡胶坝袋即可实现放水作业；需大量放水时，在橡胶坝袋完全卸荷后，再启动门体放水，能大大减小门体驱动装置的能耗。此外，由于橡胶坝袋属于柔性部件，在放水过程中始终接触水流的下缘，能有效地吸收水流振动，避免水流振动直接传递到刚性门体上，损坏刚性的门体及其联接、驱动机构。本发明能大大降低钢闸门的使用能耗，延长钢闸门的使用寿命。
图1是本发明的结构示意图， 图2是本发明使用状态参考图一， 图3是本发明使用状态参考图二，
图4是本发明橡胶坝袋与门体的连接方式一， 图5是本发明橡胶坝袋与门体的连接方式二， 图6是本发明橡胶坝袋与门体的连接方式三， 图7是本发明橡胶坝袋与门体的连接方式四；
图中1是上游，2是下游，3是门体，4是门轴，5是橡胶坝袋，51是上游外侧连接结构， 52是下游外侧连接结构，53是上游顶面连接结构，M是下游顶面连接结构，55是上游顶面翻边连接结构，56是下游顶面翻边连接结构。
具体实施例方式本发明如图1所示，所述钢闸门包括门轴4、拦截在水道上的门体3，以及门体驱动装置和控制器，所述门体3与设置在水道底部的门轴4铰接，还包括橡胶坝袋5和橡胶坝袋充放控制装置；所述橡胶坝袋5固定连接在所述门体3的顶部，所述橡胶坝袋5和门体3的顶部之间水密封，成为所述门体3顶部的拦水结构；所述橡胶坝袋充放控制装置连接控制器。所述橡胶坝袋5充盈状态的拦水高度为20-150cm。本发明的橡胶坝袋5可以充气或充水。以充气为优选，在充气状态下，其有效拦截高度更高。作为本发明的优化实施例一，所述橡胶坝袋5由多个单体橡胶坝袋串接而成；多个单体橡胶坝袋头尾连接处水密封连接；各单体橡胶坝袋分别具有橡胶坝袋充放控制装置。作为本发明的优化实施例二，所述橡胶坝袋5内部轴向分布多个充放舱室，各充放舱室分别具有橡胶坝袋充放控制装置。所述水密封连接为橡胶坝袋5的一端长边与所述门体3朝向水道上游1的门板表面连接，橡胶坝袋的另一端长边与所述门体朝向水道下游2的表面连接。橡胶坝袋5与门体3的固定连接结构有以下四种连接形式
一是如图4所示，橡胶坝袋5上游端设上游外侧连接结构51直接连接在门体3上游面板的板面上；橡胶坝袋5下游端设下游外侧连接结构52直接连接在门体3下游面板的板面上。二是如图5所示，橡胶坝袋5上游端设上游顶面连接结构53连接在门体3顶面的顶板上；橡胶坝袋5下游端设下游外侧连接结构52直接连接在门体3下游面板的板面上。三是如图6所示，橡胶坝袋5上游端设上游外侧连接结构51直接连接在门体3上游面板的板面上；橡胶坝袋5下游端设下游顶面连接结构M连接在门体3顶面的顶板上；
四是如图7所示，橡胶坝袋5上游端设上游顶面翻边连接结构55直接连接在门体3上游面板的板面上；橡胶坝袋5下游端设下游顶面翻边连接结构56直接连接在门体3上游面板的板面上。前述四种连接形式均能实现水密封的连接。本发明的工作方法，按以下步骤操作
1)、在钢闸门处于直立状态时，利用橡胶坝袋充放控制装置往橡胶坝袋5中注水至充盈状态；
2)、钢闸门上游1蓄水至橡胶坝袋顶缘高度；如图1所示；
3)、放水时，利用橡胶坝袋充放控制装置操作橡胶坝袋5逐步卸荷，逐步降低橡胶坝袋 5高度，使得水流按设计流量向下游2泄落；直至橡胶坝袋5完全卸荷。如图2所示。在需要大量放水或完全放水时，如图3所示，步骤3)后，再通过门体驱动装置驱动门体3倾倒，进一步放水。此时，上游1的水位由于橡胶坝袋5的卸荷已经降低了水位，门体3承受的压力大大降低，再启动门体3时，能大大降低驱动能耗。在本发明优化实施例一的情况下，所述橡胶坝袋由多个单体橡胶坝袋串接而成； 各单体橡胶坝袋分别具有橡胶坝袋充放控制装置；在进行步骤3)时，先启动前述各单体橡胶坝袋分别具有橡胶坝袋充放控制装置中之一，将其对应的单体橡胶坝袋卸荷，再启动其它单体橡胶坝袋。在本发明优化实施例二的情况下，所述橡胶坝袋内部轴向分布多个充放舱室，各充放舱室分别具有橡胶坝袋充放控制装置；在进行步骤3)时，先启动前述各充放舱室分别具有橡胶坝袋充放控制装置中之一，将其对应的舱室卸荷，再启动其它单体橡胶坝袋。前两优化实施例主要针对水道较宽时使用。定向、定量地在门体3的某段(水道横截面方向)放水。
权利要求
1.一种钢闸门，所述钢闸门包括门轴、拦截在水道上的门体，以及门体驱动装置和控制器，所述门体与设置在水道底部的门轴铰接，其特征在于，还包括橡胶坝袋和橡胶坝袋充放控制装置；所述橡胶坝袋固定连接在所述门体的顶部，所述橡胶坝袋和门体的顶部之间水密封连接，成为所述门体顶部的拦水结构；所述橡胶坝袋充放控制装置连接控制器。
2.根据权利要求1所述的一种钢间门，其特征在于，所述橡胶坝袋充盈状态的拦水高度为 20-150cm。
3.根据权利要求1所述的一种钢间门，其特征在于，所述水密封连接为橡胶坝袋的一端长边与所述门体朝向水道上游的门板表面连接，橡胶坝袋的另一端长边与所述门体朝向水道下游的表面连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种钢闸门，其特征在于，所述橡胶坝袋由多个单体橡胶坝袋串接而成；多个单体橡胶坝袋头尾连接处水密封连接；各单体橡胶坝袋分别具有橡胶坝袋充放控制装置。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种钢闸门，其特征在于，所述橡胶坝袋内部轴向分布多个充放舱室，各充放舱室分别具有橡胶坝袋充放控制装置。
6.一种权利要求1所述一种钢闸门的工作方法，其特征在于，按以下步骤操作1 )、在钢间门处于直立状态时，利用橡胶坝袋充放控制装置往橡胶坝袋中注水至充盈状态；2)、钢闸门上游蓄水至橡胶坝袋顶缘高度；3)、放水时，利用橡胶坝袋充放控制装置操作橡胶坝袋逐步卸荷，逐步降低橡胶坝袋高度，使得水流按设计流量向下游泄落；直至橡胶坝袋完全卸荷。
7.根据权利要求6所述的工作方法，其特征在于，步骤3)后，再通过门体驱动装置驱动门体倾倒，进一步放水。
8.根据权利要求6或7所述的工作方法，其特征在于，所述橡胶坝袋由多个单体橡胶坝袋串接而成；各单体橡胶坝袋分别具有橡胶坝袋充放控制装置；在进行步骤3)时，先启动前述各单体橡胶坝袋分别具有橡胶坝袋充放控制装置中之一，将其对应的单体橡胶坝袋卸荷，再启动其它单体橡胶坝袋。
9.根据权利要求6或7所述的工作方法，其特征在于，所述橡胶坝袋内部轴向分布多个充放舱室，各充放舱室分别具有橡胶坝袋充放控制装置；在进行步骤3)时，先启动前述各充放舱室分别具有橡胶坝袋充放控制装置中之一，将其对应的舱室卸荷，再启动其它单体橡胶坝袋。
全文摘要
一种钢闸门及其工作方法。涉及一种下翻式钢闸门及其工作方法。提供了一种能降低工作能耗，且能避免门体振动的钢闸门及其工作方法。所述钢闸门包括门轴、拦截在水道上的门体，以及门体驱动装置和控制器，所述门体与设置在水道底部的门轴铰接，还包括橡胶坝袋和橡胶坝袋充放控制装置；所述橡胶坝袋固定连接在所述门体的顶部，所述橡胶坝袋和门体的顶部之间水密封，成为所述门体顶部的拦水结构；所述橡胶坝袋充放控制装置连接控制器。本发明的工作方法1)钢闸门处于直立状态时，往橡胶坝袋中注水至充盈状态；2)钢闸门上游蓄水至橡胶坝袋顶缘高度；3)放水时，橡胶坝袋逐步卸荷，逐步降低高度。本发明能大大延长钢闸门的使用寿命。
文档编号E02B7/44GK102561278SQ201210015919
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月18日 优先权日2012年1月18日
发明者姚玉娟, 宋继良, 陈祝锦, 高俊, 高元 申请人:江苏扬州合力橡胶制品有限公司