本发明涉及一种小孔口特高水头整体铸造平面定轮工作闸门，属于水利水电工程金属结构技术领域。
背景技术：
目前，对于水电或水利工程中的放空洞或放空底孔工作闸门，一般采用弧形门型，其原因是弧形闸门无门槽，泄水流态好，抗振性好；但对于有些下游水位较高的工程，因弧门支铰易受水流冲击，不利用弧形闸门的安全运行，不宜布置弧形闸门，而采用平面闸门，这对于特高水头的小孔口平面工作闸门，闸门外形尺寸较小，水压力大，钢板厚度会较厚，采用传统的焊接闸门结构，焊接空间狭小，工人操作困难，焊接质量很难保证，制造难度较大；此外，常规的p型水封预压缩量大，容易损坏，所以现有技术还存在不足，有待于进一步完善。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种小孔口特高水头整体铸造平面定轮工作闸门，该闸门顶侧水封采用充压山字型水封，利用近似凹形凸体内侧设置连通孔与上游水体相通，顶侧水封通过水压向上游侧伸长与顶侧水封止水座板紧密接触且水头越高接触越紧密，有效保证特高水头下闸门的止水效果，从而克服现有技术的不足。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的一种小孔口特高水头整体铸造平面定轮工作闸门，包括铸造门体；铸造门体的上游面为平面结构作为铸造门体的面板；面板上游面设有顶侧水封安装座，顶侧水封安装座突出面板平面；顶侧水封安装座的整体形状为门字型，顶侧水封安装座的截面形状为带凹槽的矩形，顶侧水封安装座的凹槽内安装有顶侧水封组件；顶侧水封组件包括顶侧水封、内压板和外压板；内压板和外压板分别经一组沉头螺钉将顶侧水封固定在顶侧水封安装座的凹槽内；顶侧水封的截面形状近似于山字形，山字形的底部设有平行的一对空腔，空腔经凹槽底部的连通孔与顶侧水封安装座内侧相通；铸造门体的底面设有底水封安装槽，底水封安装槽的整体形状为一字型，底水封安装槽的截面形状为矩形；底水封安装槽内安装有底水封组件；底水封组件包括底水封和底水封压板；底水封压板经一组沉头螺钉将底水封固定在底水封安装槽内；底水封和底水封压板的整体形状为u型，底水封和底水封压板的截面形状为矩形，底水封的底面为外凸圆弧面；外压板位于顶侧水封一侧设有上翘肢柄。
前述小孔口特高水头整体铸造平面定轮工作闸门中，所述铸造门体的面板下游面设有一组纵横相交的纵梁和横梁形成一组按行列排列的型腔；最底部的横梁下方设有平行于面板且水平贯通铸造门体的三角通孔；位于铸造门体上部的型腔为下游面开口的开放式型腔，位于铸造门体下部的型腔为下游面封闭的封闭式型腔；型腔与型腔之间经纵向导流孔和横向导流孔贯通，纵向导流孔贯穿最顶部的横梁；三角通孔经纵向导流孔与封闭式型腔贯通；位于铸造门体两边的纵梁上分别设有上下两个定轮安装孔，位于两个定轮安装孔之间的横向导流孔贯穿铸造门体两边的纵梁；位于铸造门体两边的纵梁外侧设有侧向滑块；位于铸造门体中间的纵梁顶部设有吊孔。
前述小孔口特高水头整体铸造平面定轮工作闸门中，所述铸造门体侧面的形状近似于垂直的直角梯形，其中直角梯形的斜边为圆弧。
前述小孔口特高水头整体铸造平面定轮工作闸门中，所述定轮安装孔内安装有定轮组件；定轮组件包括定轮；定轮经偏心轴与定轮安装孔两侧的内支承孔和外支承孔固定连接；偏心轴一端设有定位卡板，定位卡板外侧设有旋拧头；偏心轴的轴体分为三段，轴体两边段同轴，轴体中间段与两边段不同轴为偏心段；偏心段与定轮连接，轴体靠近定位卡板的一段与外支承孔连接，轴体另一段与内支承孔连接；定轮与偏心轴的偏心段中段之间设有套筒，套筒两端设有限位环。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、利用小孔口平面工作闸门外形尺寸小，运输难度不大的特点，工作闸门的铸造门体采用一次铸造成型的一体化结构；在铸造门体两边的纵梁的上下部位居中对称设置两个定轮安装孔，定轮安装孔内设置定轮兼作主反向支承。侧向滑块采用两侧对称的圆弧凸体，吊孔、面板、横梁、纵梁之间的各个区格处开圆形导流孔，各导流孔之间相互连通，铸液流动性好，便于铸造，无需焊接，制造难度得到降低，平面工作闸门质量得到保证，现场无需进行闸门与侧轮间的安装，简化安装程序，提高了安装效率；
2、闸门底缘采用圆弧过渡曲面体结构，水力学条件好，较好的减少了闸门运行时的振动，保障了闸门运行的安全；
3、在面板上游侧对称设置内部近似凹形的凸体作为顶侧水封安装座，顶侧水封安装座靠上游侧设置连通孔至凹形部位，顶侧水封安装座上部设置充压式山字型顶侧水封，充压式山字型顶侧水封利用连通孔与上游水体相通，顶侧水封通过水压向上游侧伸长与顶侧水封止水座板紧密接触且水头越高接触越紧密，有效保证特高水头下闸门的止水效果；
4、外压板内侧设置上翘压板，对顶侧水封侧向充分限位，有效防止顶侧水封的侧向变形过大而失效；
5、在面板上游侧底部开有底水封安装槽，底水封安装槽内设有u形布置的底水封，底水封两端与顶侧水封外侧底部紧密接触，并采用竖向螺钉和橫向螺钉以及底水封压板固定，底水封两端与顶侧水封连接为一体，有效保证闸门止水效果；
6、圆弧过渡曲面体结构内部设置近似梯型结构的封闭式型腔和贯穿铸造门体的三角通孔以便于铸造；
7、小孔口平面定轮工作闸门的定轮兼作主反向支承，与传统的主支承采用定轮，反向支承采用铰式弹性反轮或滑块比较结构简单，便于制造，且仅进行定轮装置一次装配，无需进行反向支承的装配，简化安装程序，提高了安装效率；
8、铸造门体外形尺寸比实际尺寸略大1～5mm，便于门体有精加工要求位置可机械加工实现精度要求。
附图说明
图1是铸造门体上游面示意图；
图2是铸造门体下游面示意图；
图3是铸造门体的侧视图；
图4是图1的a向视图；
图5是图1的b-b剖视图；
图6是图1的c-c剖视图；
图7是图1的d-d剖视图；
图8是定轮组件与定轮安装孔的连接示意图；
图9是工作闸门与门槽的连接示意图；
图10是铸造门体的三维视图。
附图标记说明：10-铸造门体、11-面板、12-顶侧水封安装座、13-凹槽、14-连通孔、15-底水封安装槽、16-纵梁、17-横梁、18-三角通孔、19-开放式型腔、20-封闭式型腔、21-纵向导流孔、22-横向导流孔、23-定轮安装孔、24-侧向滑块、25-内支承孔、26-外支承孔、27-吊孔、28-圆弧、30-顶侧水封组件、31-顶侧水封、32-内压板、33-外压板、34-空腔、35-上翘肢柄、40-底水封组件、41-底水封、42-底水封压板、50-定轮组件、51-定轮、52-偏心轴、53-定位卡板、54-旋拧头、55-套筒、56-限位环、60-门槽、61-h型水封止水座板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明的一种小孔口特高水头整体铸造平面定轮工作闸门，如图1～3所示，包括铸造门体10；铸造门体10的上游面为平面结构作为铸造门体10的面板11；面板11上游面设有顶侧水封安装座12。如图6所示，顶侧水封安装座12突出面板11平面；顶侧水封安装座12的整体形状如图1所示为门字型，顶侧水封安装座12的截面形状如图6所示为带凹槽13的矩形，顶侧水封安装座12的凹槽13内安装有顶侧水封组件30；顶侧水封组件30包括顶侧水封31、内压板32和外压板33；内压板32和外压板33分别经一组沉头螺钉将顶侧水封31固定在顶侧水封安装座12的凹槽13内；顶侧水封31的截面形状近似于山字形，山字形的底部设有平行的一对空腔34，空腔34如图5所示经凹槽13底部的连通孔14与顶侧水封安装座12内侧相通；沉头螺钉应与连通孔14错开布置。如图4和图7所示，铸造门体10的底面设有底水封安装槽15，底水封安装槽15的整体形状为一字型，底水封安装槽15的截面形状为矩形；底水封安装槽15内安装有底水封组件40；底水封组件40包括底水封41和底水封压板42；底水封压板42经一组沉头螺钉将底水封41固定在底水封安装槽15内；底水封41和底水封压板42的整体形状为u型，底水封41和底水封压板42的截面形状为矩形，底水封41的底面为外凸圆弧面；如图4～6所示外压板33位于顶侧水封31一侧设有上翘肢柄35。
如图2所示，铸造门体10的面板11下游面设有一组纵横相交的纵梁16和横梁17形成一组按行列排列的型腔；最底部的横梁下方设有平行于面板11且水平贯通铸造门体10的三角通孔18；位于铸造门体10上部的型腔为下游面开口的开放式型腔19，位于铸造门体10下部的型腔为下游面封闭的封闭式型腔20；型腔与型腔之间经纵向导流孔21和横向导流孔22贯通，纵向导流孔21贯穿最顶部的横梁；三角通孔18经纵向导流孔21与封闭式型腔20贯通；位于铸造门体10两边的纵梁上分别设有上下两个定轮安装孔23，位于两个定轮安装孔23之间的横向导流孔22贯穿铸造门体10两边的纵梁；位于铸造门体10两边的纵梁外侧设有侧向滑块24；位于铸造门体10中间的纵梁16顶部设有吊孔27。
如图3所示，铸造门体10侧面的形状近似于垂直的直角梯形，其中直角梯形的斜边为圆弧28。
如图8所示，定轮安装孔23内安装有定轮组件50；定轮组件50包括定轮51；定轮51经偏心轴52与定轮安装孔23两侧的内支承孔25和外支承孔26固定连接；偏心轴52一端设有定位卡板53，定位卡板53外侧设有旋拧头54；偏心轴52的轴体分为三段，轴体两边段同轴，轴体中间段与两边段不同轴为偏心段；偏心段与定轮51连接，轴体靠近定位卡板53的一段与外支承孔26连接，轴体另一段与内支承孔25连接；定轮51与偏心轴20的偏心段中段之间设有套筒55，套筒55两端设有限位环56。
如图9所示，铸造门体10安装在门槽60内，门槽60设有与顶侧水封31位置对应的h型水封止水座板61。
实施例
本例的小孔口特高水头整体铸造平面定轮工作闸门如图1～3所示，采用一次铸造成型的铸造门体。铸造门体10上铸造有顶侧水封安装座12、底水封安装槽15、纵梁16、横梁17、三角通孔18、开放式型腔19、封闭式型腔20、纵向导流孔21、横向导流孔22、定轮安装孔23、侧向滑块24、吊孔27等结构。
如图2所示，位于铸造门体10两边的纵梁16作为边梁，边梁两侧的上下部位居中对称设置两个定轮安装孔23；定轮安装孔23内部倒圆；如图8所示，定轮安装孔23内设有定轮组件50；定轮组件50包括定轮51，定轮51直径略小于门槽60的宽度兼做主反向支承；如图1所示面板11上游侧对称设有门型布置的顶侧水封安装座12；顶侧水封安装座12的整体形状为门字型，如图6所示，顶侧水封安装座12的截面形状为带凹槽13的矩形，如图5所示，凹槽13底部的连通孔14与顶侧水封安装座12内侧相通；顶侧水封安装座12的凹槽13内安装有顶侧水封组件30；顶侧水封组件30中顶侧水封31的截面形状近似于山字形，顶侧水封31的底部设有平行的一对空腔34，空腔34经凹槽13底部的连通孔14与顶侧水封安装座12内侧相通；顶侧水封31通过沉头螺钉、外压板33和内压板32固定在顶侧水封安装座12的凹槽13内。外压板33上设有上翘肢柄35；如图2所示，边梁顶部与未设置定轮安装孔23的横梁17之间的边梁段对称设置横向导流孔22；如图8所示，定轮51通过螺栓及偏心轴52固定在定轮安装孔23内；定轮安装孔23两侧设有支承偏心轴52的外支承孔26及内支承孔25；外支承孔26外侧设置与偏心轴52上定位卡板53环状布置的螺栓位置对应的螺纹孔；如图2所示，纵梁16居中对称设置横向导流孔22；边梁及纵梁16之间以及纵梁16与纵梁16之间的横梁17上设有纵向导流孔21；如图9所示，侧向滑块24为两侧对称的圆弧凸体，侧向滑块24与相应的门槽60轨道之间的间隙为10～20mm；铸造门体10的底缘采用圆弧28过渡曲面体结构；圆弧28过渡曲面体结构前端开有底水封安装槽15，底水封安装槽15的形状为u形布置的倒l型缺口；倒l型缺口内设有底水封41，如图4所示，底水封41为u型，底水封41通过一组沉头螺钉和底水封压板42固定在底水封安装槽15的倒l型缺口内。底水封压板42也为u型结构。底水封41底面为突出的圆弧面。如图9所示，门槽60上设有与顶侧水封31位置对应的h型水封止水座板61；如图3所示，圆弧28过渡曲面体结构内部设置近似梯型结构的封闭式型腔20和贯穿铸造门体10的三角通孔18；如图5所示，连通孔14的形状为f型。将顶侧水封31底部的一对空腔34与顶侧水封安装座内侧连通。如图4所示，底水封41两端与顶侧水封31底部紧密接触。
定轮安装孔23内安装有定轮组件50；定轮组件50包括定轮51；定轮51经偏心轴52与定轮安装孔23两侧的内支承孔25和外支承孔26固定连接；偏心轴52一端设有定位卡板53，定位卡板53外侧设有旋拧头54；偏心轴52的轴体分为三段，轴体两边段同轴，轴体中间段与两边段不同轴为偏心段；偏心段与定轮51连接，轴体靠近定位卡板53的一段与外支承孔26连接，轴体另一段与内支承孔25连接；定轮51与偏心轴20的偏心段中段之间设有套筒55，套筒55两端设有限位环56。
本例根据闸门外形尺寸小，运输难度不大的特点，横梁和纵梁、上设有导流孔，铸液流动性好，便于铸造。本例的闸门无需焊接，制造难度得到降低，闸门质量得到保证，现场无需进行闸门与侧轮间的安装，简化安装程序，提高了安装效率；闸门底缘采用圆弧过渡曲面体结构，水力学条件好，较好的减少了闸门运行时的振动，保障了闸门运行的安全；顶侧水封采用充压式山字型水封，并通过连通孔与上游水体相通，顶侧水封通过水压向上游侧伸长与顶侧水封安装座紧密接触且水头越高接触越紧密，有效保证特高水头下闸门的止水效果。