变配重升船机及其使用方法与流程

本发明属于水运通航领域，具体涉及一种变配重升船机结构及其使用方法技术领域。

背景技术：

升船机，是指为船舶通过航道上集中水位落差而设置的一种“通航建筑物”。变配重升船机基本技术原理是将竖井充水，平衡重在竖井水中淹没，通过改变平衡重在水体中的体积，即增加或减少平衡重的浮力，使平衡重的重力产生变化，从而获得驱动承船厢上升或下降的驱动力，实现升船机运行。传统的升船机耗能巨大：全平衡式升船机在升、降过程中需要消耗承船厢重量×(2％-5％)×升船机全行程能量；水力式升船机在运行过程中需要消耗数万方发电水量，升船机行程越长，消耗的发电水量越大，水电站的发电水头越高，升船机耗水产生的电量损失越大。

技术实现要素：

本发明的目的在于避免现有技术的不足，提供一种不耗水、故障率相对较低，功耗相对较小的变配重升船机，从而有效解决现有技术的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种变配重升船机，本发明所述的平衡重设置为体积可调。

进一步为，本发明该平衡重结构为，包括第一腔体和第二腔体，所述的第一腔体和第二腔体为套接设置；第一腔体和第二腔体连接处设置有密封件；第一腔体和第二腔体套接处包括可压缩空间；在第一腔体内固定设置有液压缸，该液压缸的活塞杆与第二腔体的内壁固定连接；液压缸的活塞杆往复运动改变可压缩空间的大小。

本发明的第一腔体和第二腔体横向设置后纵向设置均可。

进一步为，本发明设置有真空破装置，该真空破装置与可压缩空间连接。

进一步为，本发明所述的真空破装置为真空破坏机。

进一步为，本发明所述的真空破装置结构为，在第二腔体的腔壁上设置有通孔，可压缩空间通过管路与通孔连接，在管路上设置有控制开关。

进一步为，本发明该升船机包括支撑结构、承船厢、平衡重和升降装置；所述支撑结构对称设置为两个，每个支撑结构包括水平支撑部分和垂直支撑部分，两个垂直支撑部分垂直与地面平行设置，水平支撑部分设置垂直支撑部分的下底部外侧；承船厢设置于两个支撑结构之中；升降装置包括传动机构、连接绳和容器；所述的的传动机构设置在垂直支撑部分的顶部，容器固定设置在水平支撑部分之上，平衡重设置在容器内部；承船厢的侧壁、传动机构、容器三者之间通过连接绳固定连接。

进一步为，本发明该平衡重设置为圆柱体或矩形体；对应容器设置为中空的圆柱体或矩形体。

进一步为，本发明所述的升降装置中的容器为竖井，在竖井的顶部两侧对称固定设置有导向轮支架，导向轮支架之间设置有导向滑轮；平衡重通过连接绳依次与导向滑轮、传动机构、承船厢连接。

进一步为，本发明所述的传动机构为定滑轮组或卷筒。

进一步为，本发明所述的升降装置为对称设置，且数量设置为一组及其以上。本发明升降装置的设置根据所需升降船舶的大小而设置。

使用上述变配重升船机的方法，本发明的方法为，在升降装置的容器内充水；当需要升高承船厢时，控制液压缸工作，活塞杆带动第二腔体向第一腔体靠近，此时可压缩空间内的空间被压缩，平衡重的整体体积减小，浮力减少，对承船厢的拉力增大，驱动承船厢向上运动；

当需要下降承船厢时，控制液压缸的活塞杆带动第二腔体向第一腔体远离，此时可压缩空间内的空间被扩展，平衡重的整体体积增大，浮力增大，对承船厢的拉力减少，承船厢向下运动。

当可压缩空间内的空间被压缩产生真空时，开启真空破装置从而达到破坏真空的目的。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)节能效果与传统的全平衡式升船机比较

本发明只需在平衡重容器伸缩过程中耗少量能量，伸缩量一般为圆形容器(或矩形容器)长度方向尺寸的2％-5％，即可获得克服船机升降的摩阻力，以及满足设计要求的加速度。

(2)与新型的水力式升船机比较

变配重升船机由于在运行过程中不耗水，无需充泄水系统及相关设备；竖井布置高程不受站下游水位影响，可采用单倍率定滑轮提升方案，提升能力比动滑轮方案增加了一倍，大大减少了竖井直径及配重尺度，节约了提升系统的钢材用量，可节约工程投资超过30％。同时运行操作更加简单，运行安全性明显提高。

(3)采用平衡重和升降装置分离的方式

平衡重的形式可以多种多样，但其特征要点在于体积可以变化，由于体积变化带来的浮力变化可以满足升降装置的联动升降，从而带动承船厢的升降。同理升降装置的结构亦可以变化多样，根据需求可以设置多种组合。

附图说明

图1是本发明平衡重其中一种实施方式的结构示意图。

图2是本发明平衡重伸展后的升船机结构示意图；

图3是本发明平衡重收缩后的升船机过程示意图。

图中：支撑结构(1)；承船厢(2)；平衡重(3)；竖井(4)；水平支撑部分(5)；垂直支撑部分(6)；传动机构(7)；第一腔体(8)、第二腔体(9)、密封件(10)、可压缩空间(11)、真空破坏机(12)、通孔(13)、液压缸(14)、活塞杆(15)。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示。一种变配重升船机，本发明所述的平衡重3设置为体积可调。

进一步为，本发明该平衡重结构为，包括第一腔体8和第二腔体9，所述的第一腔体8和第二腔体9为套接设置；第一腔体8和第二腔体9连接处设置有密封件10；第一腔体8和第二腔体9套接处包括可压缩空间11；在第一腔体8内固定设置有液压缸14，该液压缸14的活塞杆15与第二腔体9的内壁固定连接；液压缸14的活塞杆15往复运动改变可压缩空间11的大小。

本发明的第一腔体8和第二腔体9横向设置后纵向设置均可。

进一步为，本发明设置有真空破装置，该真空破装置与可压缩空间11连接。

进一步为，本发明所述的真空破装置为真空破坏机12。

进一步为，本发明所述的真空破装置结构为，在第二腔体9的腔壁上设置有通孔13，可压缩空间11通过管路与通孔13连接，在管路上设置有控制开关。

如图2-3所示。进一步为，本发明该升船机包括支撑结构1、承船厢2、平衡重3和升降装置；所述支撑结构1对称设置为两个，每个支撑结构1包括水平支撑部分5和垂直支撑部分6，两个垂直支撑部分6垂直与地面平行设置，水平支撑部分5设置垂直支撑部分6的下底部外侧；承船厢2设置于两个支撑结构1之中；升降装置包括传动机构7、连接绳和容器；所述的的传动机构7设置在垂直支撑部分6的顶部，容器固定设置在水平支撑部分5之上，平衡重3设置在容器内部；承船厢2的侧壁、传动机构7、容器三者之间通过连接绳固定连接。

进一步为，本发明该平衡重3设置为圆柱体或矩形体；对应容器设置为中空的圆柱体或矩形体。

进一步为，本发明所述的升降装置中的容器为竖井4，在竖井4的顶部两侧对称固定设置有导向轮支架14，导向轮支架14之间设置有导向滑轮13；平衡重3通过连接绳依次与导向滑轮13、传动机构7、承船厢2连接。

进一步为，本发明所述的传动机构7为定滑轮组或卷筒。

进一步为，本发明所述的升降装置为对称设置，且数量设置为一组及其以上。本发明升降装置的设置根据所需升降船舶的大小而设置。

使用上述变配重升船机的方法，本发明的方法为，在升降装置的容器内充水；当需要升高承船厢时，控制液压缸工作，活塞杆15带动第二腔体9向第一腔体8靠近，此时可压缩空间11内的空间被压缩，平衡重3的整体体积减小，浮力减少，对承船厢的拉力增大，驱动承船厢向上运动；

当需要下降承船厢时，控制液压缸的活塞杆15带动第二腔体9向第一腔体8远离，此时可压缩空间11内的空间被扩展，平衡重3的整体体积增大，浮力增大，对承船厢的拉力减少，承船厢向下运动。

当可压缩空间11内的空间被压缩产生真空时，开启真空破装置从而达到破坏真空的目的。

本发明最大的发明点在于把平衡重设计为体积可调，通过改变圆柱体或矩形体的体积，使平衡重在水体中的浮力增加或减少，从而使其对承船厢的拉力产生变化，打破平衡重与承船厢重量之间的平衡，获得驱动承船厢上下运行的驱动力，实现升船机运行。

在使用过程中，仅需在升降装置的容器内充水一次即可实现长久使用的目的。在承船厢升降运行过程中无需充水或泄水，不消耗水量。在长期运行过程中只需补充少量因蒸发、或渗漏产生的水体损失。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。