倒挂顶推式闸门的制作方法

本发明涉及水电水利工程领域，尤其涉及一种倒挂顶推式闸门。

背景技术：

随着城市的发展，人们对居住环境的要求不断提高。城市建设中的水环境打造成为提升居住环境的重中之重。相应围绕水环境配套的景观效果也得到提升。而闸门作为水环境打造设施中重要的设备，其结构形式与整体环境概念是否融和，直接影响到项目的整体效果。城市景观用的闸门主要功能是提高河床水位维持景观水面，洪水期间可进行宣泄洪水，对宣泄洪水影响小。对此类闸门的主要要求有：外露设备少、占地少、检修方便和需要与周边环境融和好。此类闸门无明显堰高，在校核洪水水位时，上、下游水位差异一般较小，因此不利于布置弧形闸门。并且大多数闸门要求坝面无操作设备建筑物，以便后续进行商业开发或其他景观打造。目前，符合该特点的门型主要有液压顶推闸门、底轴下卧闸门和上翻闸门。其中，底轴下卧闸门采用底轴驱动或两侧操作臂驱动，这种受力结构决定了闸门挡水高度不可能很高，闸门高度增加对闸门结构和启闭机都影响非常大；同时旋转之后将占有非常大水平空间，将会加大闸室长度。上翻闸门同样仅适合水头较小的水闸，闸门翻至水平位将会加大闸室长度。液压顶推闸门是以埋设在闸墩内的液压顶推油缸进行操作的垂直升降平面闸门，对于挡蓄水位较大的景观水闸，选择液压顶推闸门是最合适的，不仅顶部可设置小流量溢流增加景观效果，底部还有利于定期冲沙排沙。

但是对于正常蓄水位和洪水位相差较大时，其水闸坝顶与正常蓄水位相差较大，即使采用液压顶推闸门也较难布置相应设备。如附图5和附图6中所示，由于正常的蓄水位与校核洪水水位相差大，因此在正常蓄水时，闸门门叶的顶部将远低于两侧的闸墩的端面，而在泄洪时，则要求将门叶完全提起，以最大限度的开启闸门保证泄洪流量。此时当采用液压顶推闸门方案时，需要在闸门门叶两侧布置又高又大的吊耳，不仅增加风载荷，而且顶推油缸的受力情况将会大大增加，同时还要求顶推油缸的推顶量较长；而用较长推顶量的油缸时，当油缸推顶较高时，其受力情况也非常不稳定，因此对油缸性能的要求也非常高，将导致油缸投资成本的急剧增加。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供一种结构合理、运行稳定且安全性高的倒挂顶推式闸门，可用于正常蓄水位与校核洪水水位相差较大的情况；可在保证闸门顶推高度的情况下，缩短单个液压油缸的推顶量，进而可降低液压油缸的投资成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：倒挂顶推式闸门，包括门叶和位于门叶两侧的闸墩，还包括横梁、提拉机构和顶推机构，所述横梁设置在门叶上方，所述横梁通过提拉机构与所述门叶连接，所述提拉机构可提拉所述门叶；在横梁的两端分别设置有顶推机构，所述顶推机构设置在门叶两侧的闸墩内，所述顶推机构可顶升所述横梁。

进一步的是：所述横梁位于门叶的正上方，并且横梁的走向与门叶的宽度方向一致；在门叶宽度方向的两侧分别设置有一个顶推机构。

进一步的是：所述提拉机构设置有两个，两个提拉机构沿门叶的宽度方向间隔设置。

进一步的是：还包括拉绳式位移传感器，所述拉绳式位移传感器包括安装于其中一闸墩上的卷扬式测量器和测量拉绳，所述测量拉绳的一端与卷扬式测量器连接，测量拉绳的另一端与门叶连接，并且测量拉绳的中部绕过固定地设置在横梁上的转向轮。

进一步的是：所述提拉机构和顶推机构均为液压油缸。

进一步的是：作为顶推机构的液压油缸为第一液压油缸，作为提拉机构的液压油缸为第二液压油缸；第一液压油缸的液压油路与第二液压油缸的液压油路串联，并且第一液压油缸内钢管柱塞杆的顶升动作与第二液压油缸内活塞杆的收缩动作对应；第一液压油缸内钢管柱塞杆的收缩动作与第二液压油缸内活塞杆的伸长动作对应。

进一步的是：第一液压油缸的第一缸体固定地安装在闸墩内，第一液压油缸的钢管柱塞杆与横梁固定连接；第二液压油缸的第二缸体固定地安装在门叶内，第二液压油缸的活塞杆与横梁固定连接。

进一步的是：在第一液压油缸内位于钢管柱塞杆的底端设置有实体柱塞杆，位于实体柱塞杆的背侧设有顶出腔室，所述顶出腔室与液压油供油管路连通；在第二液压油缸内位于活塞的前侧设有缩回腔室，所述缩回腔室与顶出腔室连通。

进一步的是：在所述液压油供油管路上设置有平衡阀。

进一步的是：在相同油压条件下，所述第二液压油缸的启闭力为第一液压油缸的启闭力的0.8倍。

本发明的有益效果是：本发明通过设置横梁以及采用提拉机构和顶推机构的组合方式实现对闸门门叶的启闭操作，而对于闸门门叶起吊的最大行程量，可由提拉机构和顶推机构的行程量相加，因此可缩短提拉机构和顶推机构单个所需的行程量。而当提拉机构和顶推机构均采用液压油缸时，则可在保证闸门门叶起吊高度的情况下，缩短相应液压油缸的推顶量，这样不仅可提高液压油缸的稳定性，而且由于油缸的推顶量被缩短，因此液压油缸的投资成本也可得到有效地降低。另外，通过设置横梁，还可进一步提高闸门整体的稳定性。因此，本发明所述的倒挂顶推式闸门，可用于正常蓄水位与校核洪水水位相差较大的情况；其既能挡蓄正常水位，又能宣泄非较大的洪水流量；并且较小的水流量可通过门顶过流，有利于漂浮物排泄，同时在水闸处形成一个跌水瀑布，增加整个工程景观效果；而当达到一定的水流量后，又可以通过提升门叶，以从门底进行调节流量或冲沙。

附图说明

图1为本发明所述的倒挂顶推式闸门在门叶闭门时的结构示意图；

图2为本发明所述的倒挂顶推式闸门在门叶起门时的结构示意图；

图3为液压油路的示意图；

图4为拉绳式位移传感器的示意图；

图5为现有技术中采用液压顶推闸门在门叶闭门时的结构示意图；

图6为现有技术中采用液压顶推闸门在门叶起门时的结构示意图；

图中标记为：门叶1、闸墩2、横梁3、卷扬式测量器4、测量拉绳5、转向轮6、平衡阀7、第一液压油缸8、钢管柱塞杆81、第一缸体82、实体柱塞杆83、顶出腔室84、第二液压油缸9、活塞杆91、第二缸体92、活塞93、缩回腔室94、液压油供油管路10、连接管路11、吊耳12。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1至图4中所示，本发明所述的倒挂顶推式闸门，包括门叶1和位于门叶1两侧的闸墩2，还包括横梁3、提拉机构和顶推机构，所述横梁3设置在门叶1上方，所述横梁3通过提拉机构与所述门叶1连接，所述提拉机构可提拉所述门叶1；在横梁3的两端分别设置有顶推机构，所述顶推机构设置在门叶1两侧的闸墩2内，所述顶推机构可顶升所述横梁3。

其中，顶推机构的作用是实现对横梁3连同门叶1整体的顶推或者下放操作，既通过顶推机构可将横梁3顶升到一定的高度，这样可为后续横梁3再将门叶1吊起提供操作空间。而提拉机构的作用是实现对门叶1倒挂吊拉式的提升或者下放操作，既可通过提拉机构将门叶1相对于横梁3进行提拉或者下放操作。

更具体的，可设置横梁3位于门叶1的正上方，并且横梁3的走向与门叶1的宽度方向一致，同时在门叶1宽度方向的两侧分别设置有一个顶推机构。而且，为了提高门叶1的平稳性，可进一步设置有两个提拉机构，并且将两个提拉机构沿门叶1的宽度方向间隔设置。具体可参照附图1和附图2中所示。

另外，为了实现对门叶1升降量的感应测量，参照附图4中所示，本发明进一步还设置有拉绳式位移传感器，所述拉绳式位移传感器包括安装于其中一闸墩2上的卷扬式测量器4和测量拉绳5，所述测量拉绳5的一端与卷扬式测量器4连接，测量拉绳5的另一端与门叶1连接，并且测量拉绳5的中部绕过固定地设置在横梁3上的转向轮6。拉绳式位移传感器本身为现有技术，其可通过测量拉绳5的拉出量或者收回量实现对行程的测量。由于通过将测量拉绳5绕过设置在横梁3上的转向轮6，因此可通过上述设置的拉绳式位移传感器直接测量门叶1的升降量。具体的，转向轮6可为普通的定滑轮即可。

更具体的，可优选所述提拉机构和顶推机构均为液压油缸；如附图1至附图3中所示的具体实施例中，即是设置作为顶推机构的液压油缸为第一液压油缸8，作为提拉机构的液压油缸为第二液压油缸9；并且进一步通过将第一液压油缸8的液压油路与第二液压油缸9的液压油路串联，以此实现二者的联动。具体的串联方式，可参照附图3中所示，通过设置连接管路11以将第一液压油缸8和第二液压油缸9内部相应的液压油腔进行连通。并且进一步优选设置第一液压油缸8和第二液压油缸9的联动关系为如下方式：第一液压油缸8内钢管柱塞杆81的顶升动作与第二液压油缸9内活塞杆91的收缩动作对应；第一液压油缸8内钢管柱塞杆81的下降动作与第二液压油缸9内活塞杆91的伸长动作对应。这样设置的好处是，在向串联的液压油缸供入液压油时，通过钢管柱塞杆81的顶升加上活塞杆91的收缩，可实现对门叶1最大限度的提升；进而使得闸门被开起至最大状态。反之，当泄油时，通过钢管柱塞杆81的下降加上活塞杆91的伸长，可最大限度地下放门叶1，以使门叶1可与门槽的底部门槛配合，以起到封闭效果。

另外，当在门叶1两侧的闸墩2对应的设置有第一液压油缸8时，可将两个第一液压油缸8并联后再与第二液压油缸9串联。而当设置有两个或者多个液压油缸9时，可将相应的第二液压油缸9单独与相应的第一液压油缸8串联。如附图1中所示，其设置有两个第一液压油缸8和两个第二液压油缸9，而在附图3中仅绘制了其中一侧的一个第一液压油缸8与一个第二液压油缸9，并且二者之间为串联；此时，位于另一侧的一个第一液压油缸8与一个第二液压油缸9也进行串联；两侧串联的油缸可通过独立油路进行供油以实现闸门纠偏操作。

参照附图3所示，更具体的，本发明进一步将第一液压油缸8的第一缸体82固定地安装在闸墩2内，将第一液压油缸8的钢管柱塞杆81与横梁3固定连接；将第二液压油缸9的第二缸体92固定地安装在门叶1内，将第二液压油缸9的活塞杆91与横梁3固定连接。其中钢管柱塞杆81与活塞杆91均为可分别相对于相应的缸体伸缩的杆体。

另外，考虑到通常情况下液压油缸由缸体、套在缸体内活塞杆以及设置在活塞杆上的活塞组成；在这种结构形式下，通过在活塞的背侧供入液压油，则可将活塞杆推出，反之，当在活塞的前侧供入液压油时，则可使活塞杆收缩；其中所谓活塞的背侧指的是活塞上背向活塞杆的一侧，相应的活塞的前侧则指的活塞上朝向活塞杆的一侧。参照附图3中所示，本发明中第一液压油缸8和第二液压油缸9均采用上述结构的液压油缸，其中第一液压油缸8包括第一缸体82、钢管柱塞杆81和设置在第一缸体82内位于钢管柱塞杆81底端的实体柱塞杆83；并且在位于实体柱塞杆83的背侧设有顶出腔室84，所述顶出腔室84与液压油供油管路10连通；在第二液压油缸9内位于活塞93的前侧设有缩回腔室94，所述缩回腔室94与顶出腔室84连通。更具体的，还可在实体柱塞杆83的中心设置有过油孔，这样，可通过过油孔将顶出腔室84与钢管柱塞杆81内部的空心结构连通；同时还可在活塞杆91内也设置有空心结构，并且相应的设置有过油孔将活塞杆91内的空心结构与缩回腔室94连通；然后再通过连接管路11将钢管柱塞杆81内部的空心结构与活塞杆91内的空心结构连通，具体可参照附图3中所示。通过上述结构，只需要由外部的供油设备，如液压油泵等向液压油供油管路10供入液压油，即可使钢管柱塞杆81顶升，以及使活塞杆91收缩，以此即可实现对门叶1的起吊操作；反之当泄油时，可借助门叶1自身重力，使钢管柱塞杆81下降，并使活塞杆91伸长，以此可实现对门叶1的下放操作。更具体的，还可在液压油供油管路10上设置有平衡阀7，其中优选采用带有锁定功能的平衡阀7；这样可通过控制平衡阀7，间接地控制门叶1的开启量；尤其是在泄油时，可通过控制平衡阀7控制门叶1的下放量和下放速度。

另外，在起吊门叶1的过程中，通常需要先将横梁3顶升到一定的高度后，才能再通过提拉机构进一步将门叶1吊起。因此，在起吊门叶1的操作过程中，应当尽量先由顶推机构推顶横梁3，然后再通过吊拉机构吊拉门叶1；反之，在下放门叶1的操作过程中，则应当尽量先通过吊拉机构3下放门叶1，然后在通过顶推机构下放横梁3。更具体的，为了实现上述效果，当设置有串联的第一液压油缸8和第二液压油缸9时，在相同的油压条件下，可选取第二液压油缸9的启闭力小于第一液压油缸8的启闭力以实现上述目的。如可设置第二液压油缸9油压面积为第一液压油缸8油压面积的0.8倍左右，这样，由于在第一液压油缸8和两个第二液压油缸9内的油压相等，因此第二液压油缸9的启闭力将大致为第一液压油缸8的启闭力的0.8倍，以此可实现先使第一液压油缸8内钢管柱塞杆81顶升，以推顶横梁3上升，直到钢管柱塞杆81的顶升量达到其行程最大值时，多余部分力被缸体承受，第二液压油缸9才会开始收缩动作。反之，当泄油时，则是活塞杆91先伸长，直到活塞杆91的伸长量达到其行程的最大值时，第一液压油缸8才会开始下降动作。