双控拍门的双向系统的制作方法

本发明属于农田水利、市政、交通、机械设备装置及流体领域，尤其是一种双向双控拍门系统。双向，指的是控制一扇拍门实现引水(外水向内河引水)或者排涝(内河向外江排水)两种流态；双控，指的是拍门在内水高压下具有依旧关闭且可开的功能涉及一种。

背景技术：

闸门及启闭设备是设置在过流建筑物各种过流孔道上的控制设备，是过流建筑物的重要组成部分。闸门开启或关闭可调节流量和水位，以达到防洪、灌溉、发电、通航、过木及排沙、排冰、排漂等目的。常用的闸门形状有平面、弧形、扇形等。

平面闸门结构简单，操作运行方便可靠，是水工建筑物最常用的闸门。根据其形状分平面整板、梁格式闸门；面板可做成平面或曲面的形式。根据其移动方式不同，有直升式、横(推)拉式，转动式、浮箱式、升卧式平面闸门等。横拉式平面闸门可沿轨道横向移动，只适合在静水条件操作。转动式平面闸门分横轴转动(舌瓣门、翻板门和拍门)和竖轴转动(一字门和人字门)。浮箱式平面闸门只能在静水条件下操作，一般用作检修闸门。

在水利水电工程中，对启闭设备的主要要求为：工作安全可靠，效率高，结构简单，重量轻，造价及维护费用低，操作方便，外观整洁，体积小，占地少等。选择启闭设备时，应考虑下列因素：闸门型式、尺寸和运行情况，孔口数量，启门和闭门力，有时还要考虑持住力，启闭行程，启闭速度，吊点数目和间距，动力情况，安装地点的空间尺寸及建筑物情况。闸门的型式决定了闸室的结构方案，启闭方式、过流流态、管理运行设施及人员配置、闸上交通及地基处理方案，对建安费用及管理运行有重大影响。

根据《第一次全国水利普查公报》，普查的标准时点为2011年12月31日，普查时期为2011年度。水闸过闸流量1立方米每秒及以上水闸268476座，橡胶坝2685座。

根据浙江省水利厅2017年统计数据(2018.6)，规模以上水闸13221座，其中大型水闸18座、中型水闸344座、小型水闸12859座，中小型水闸占99.9％以上。单孔闸门宽度小于等于6m占比95.5％，小于等于5m占比92.7％，2～3m占比65.5％。因此，研究单孔净宽小于等于6m的闸门，具有普遍性，通用性。

现有技术的情况如下：

1、支点转动。典型的应用有横轴转动(舌瓣门、翻板门和拍门)，翻板门分上翻板和小翻板；竖轴转动(一字门和人字门)；弧(扇)形闸门。

2、直上直下(z轴运动轨迹)。典型的应用有定轮、滑动、链轮、串轮、反钩；特殊的有升卧式平面闸门，运动轨迹是直升—转动—平移。

3、推拉(x轴，垂直水流方向运动轨迹)，典型的应用有横拉闸门。占用较多的启闭行走轨迹空间。

4、y轴(顺水流方向运动轨迹)较少应用，典型的应用是浮箱式闸门。

5、y轴方向平动+支点转动，尚无应用。

闸门运动轨迹多为支点转动、直上直下(z轴运动轨迹)或推拉(x轴，垂直水流方向运动轨迹)，占用较多的启闭行走轨迹空间；y轴(顺水流方向运动轨迹)较少应用，典型的应用是浮箱式平面闸门。运行轨迹为y轴方向平动+支点转动的的闸门没有相关研究及应用。

一般闸门采用钢材、钢筋砼，自重较大，需要较大的启闭设备。随着航空领域大飞机、国内风力机组(叶轮直径126m，叶片长61.5m，单片叶片质量18吨)复合材料研究发展及广泛应用，采用复合材料的闸门时机已经成熟，目前中小型水闸复合材料的闸门应用并不普遍。

双控拍门，克服了传统拍门只能单向运作(即可开)，在高液面下具有依旧关闭且可开的双控功能。双控拍门盖原始状态是关闭的，在此前提下，通过控制系统，根据拍门盖与拍门座的锁定关系，在拍门内侧高压状态下，拍门盖依旧关闭且可开，具有两种控制作用。双控拍门在流态控制上，只能实现单向的排水或引水功能，且拍门开度无法控制。

技术实现要素：

为了克服已有拍门的无法同时具有控制排水和引水双向功能的不足，本发明提供了一种同时具有控制排水和引水双向功能的双向双控拍门系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种双控拍门的双向系统，所述系统包括双控拍门系、拍门平动系和拍门平动限位系，所述双控拍门系包括双控拍门、拍门支座、拍门门座和用于带动双控拍门转动的拍门定轴转动锁定装置，所述双控拍门位于拍门支座上，所述双控拍门的上端安装在拍门支座上，所述双控拍门与所述拍门定轴转动锁定装置连接；

所述拍门平动系包括驱动装置、驱动行走支撑轨道、驱动限位装置和平动联梁；所述拍门支座安装在所述平动联梁上，所述平动联梁的两端分别可滑动地连接在驱动行走支撑轨道上，所述平动联梁与用于带动其运动的驱动装置和用于限位的驱动限位装置连接；所述驱动行走支撑轨道上的左右两个极限位置对应双控拍门系所在的两个液体流道的拍门位置；

所述拍门平动限位系包括限位装置，所述限位装置位于两个液体流道之间。

进一步，所述拍门定轴转动锁定装置包括锁定孔、锁定销、加强蜂窝板及定轴防振随时停组件；所述锁定孔、加强蜂窝板布置在拍门上；锁定销布置在流道墩上，为伸缩装置，锁定销与锁定孔配合，实现定轴转动时的防振和锁定；

所述定轴防振随时停组件，包括驱动装置和阻尼装置，当阻尼装置为滑块时，随时停组件与拍门连接；当阻尼装置为气囊时，随时停组件可与拍门连接，也可与流道墩连接；阻尼装置在驱动装置作用下，通过与流道墩或拍门的阻尼作用，实现定轴转动时的防振和锁定。优选的，所述定轴防振随时停组件为气囊阻尼方式或滑块阻尼方式。

再进一步，所述限位装置为限位浮球，所述限位浮球包括浮体及其滑杆。所述浮体受浮力作用悬停在流道墩空腔某个高位，空腔与流道液体保持联通，浮体升降与液位浮力自动协调。所述滑杆与浮体连接，暴露在流道墩外。当然，也可以是其他方案。

再进一步，所述拍门平动限位系还包括手指限位组件，所述手指限位组件分布在拍门与限位装置之间，所述手指限位组件与所述双控拍门的两侧匹配。

优选的，所述手指限位组件包括驱动装置和伸缩装置，所述手指限位组件固定在流道墩内，所述驱动装置为液压、机械、气动或电磁驱动或多种驱动方式，所述伸缩装置在驱动装置作用下，可在流道墩内外自由伸缩，限位时与拍门连接，阻止拍门向上运动。

所述拍门定轴转动锁定装置为液压、机械、气动、电磁驱动或水力单种或多种驱动方式。

所述定轴防振随时停组件采用滑块阻尼方式，所述定轴防振随时停组件包括上滑块、下滑块，可伸缩封闭止水及驱动装置，滑块安装在拍门两侧，滑块内或外置置气动或液压等机械伸缩驱动装置，通过滑块伸缩与流道墩的摩擦力实现定轴防振随时停。

或者是：所述定轴防振随时停组件采用气囊阻尼方式，所述定轴防振随时停组件包括气囊及内置弹簧，无气时紧贴固定侧；充气时，相对于气囊运动的闸墩或拍门，与相对静止的气囊产生摩擦力，实现定轴防振随时停及减少拍门振动，气囊可以与拍门固定，此时气囊体积较小，但拍门重量增加；气囊可以与流道墩固定，此时拍门重量最小，为优先方案。

所述驱动行走支撑轨道安装伸降装置，当伸降装置降到流道底板时，拍门平放在流道底板，实现船只通行功能；当伸降装置升到洪水高点时，可满足最大行洪过流能力功能。

流道中间设置竖向立柱或构件；当在拍门两侧竖向支座外侧，设置滑槽及可折叠构件。这两个方案给拍门提供了抗侧力支撑，都不直接安装在拍门上，因此拍门重量不增加的前提下，可较大程度改善拍门受力和变形，增加了拍门平面尺寸及流道尺寸，从而加大了过流能力；双控拍门下部设置拍门拉耳，特殊情况下，可以通过拍门拉耳与自动抓梁(某种闸门常用机械提升装置)配合实现动力辅助开启。

本发明的技术构思为：本发明在双控拍门研究基础上，再增加单向开启后的随时停功能，控制拍门开启度，实现流量控制功能。

本发明在双控拍门研究基础上，再增加双向功能：通过y轴方向平动+支点转动的拍门，设置限位装置(如浮筒限位装置)，一扇拍门同时具有控制排水或引水的双向功能。

本发明通过绕支座的转动和支座的顺流向平动，单扇拍门能实现流体的双向控制，即控制流体的引入或排出。

本发明的有益效果主要表现在：同时具有控制排水和引水双向功能；随着航空领域大飞机、国内风力机组(叶轮直径126m，叶片长61.5m，单片叶片质量18吨)复合材料研究发展及广泛应用，采用复合材料的拍门时机已经成熟。复合材料双控双向拍门减轻了拍门自重，利用水力条件、平面行走装置、锁定装置实现水闸闸门的启闭功能。

附图说明

图1是双控拍门的双向系统的结构示意图。

图2是双向双控拍门的闸室平面图。

图3是双向双控拍门结构图，其中，(a)是主视图，(b)是侧视图，(c)是俯视图。

图4是定轴防振随时停方案图，采用滑块阻尼方式。

图5是定轴防振随时停方案图，采用气囊阻尼方式。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图5，一种双控拍门的双向系统，包括双控拍门系1、拍门平动系2和拍门平动限位系3，双控拍门系1包括双控拍门11、拍门支座12、拍门门座13、拍门定轴转动锁定装置14、防撞垫15和拍门拉耳16，所述拍门定轴转动锁定装置14包括锁定孔141、锁定销142、加强蜂窝板143及定轴防振随时停组件144；拍门平动系2包括驱动装置21、驱动行走支撑轨道22、驱动限位装置23和平动联梁24；拍门平动限位系3包括限位装置31(活动)和32～35手指限位组件，限位装置31包括浮体311、滑杆312。拍门工作位置有6个，包括pmwz1至pmwz6。图4和图5为定轴防振随时停组件144的两个典型案例，具体为滑块阻尼方式及气囊阻尼方式。滑块阻尼定轴防振随时停组件包括上滑块101、下滑块102，可伸缩封闭止水103、驱动装置104。气囊阻尼定轴防振随时停组件包括气囊及内置弹簧202。

本实施例的双控拍门定轴转动，分别完成排涝或引水的基本功能。属于拍门的双控范畴。详见发明专利，名称“双控拍门”，专利号：zl201410777814.6。

排涝：内河水位>外河水位时，双控拍门能在“拍门定轴转动锁定装置14”的“锁定孔141、锁定销142或者定轴防振随时停组件144”共同作用下，处于关闭状态，河道是断流的。当双控拍门锁定解除时，拍门在水力作用下自动打开，当位于“pmwz2”时，“手指限位组件32或33”及“144定轴防振随时停组件”动作，拍门完成开启工况下的锁定，实现控制排涝流量功能。特殊情况下，也可以通过拍门拉耳16与自动抓梁(某种闸门常用机械提升装置)配合实现动力辅助开启。

引水：外河水位>内河水位时，方法同排涝工况，在锁定孔、锁定销、防振随时停阻尼块或者限制位装置共同作用下，处于关闭状态或者控制引水流量。

在双控拍门研究基础上，再增加单向开启后的随时停功能。在拍门侧向设置定轴防振随时停组件144，可以随时控制拍门开启度，实现流量控制、拍门防振功能。

定轴防振随时停组件144的驱动方式可以是液压、机械、气动、电磁驱动、水力等单种或多种驱动及锁定形式。典型的防振随时停有滑块阻尼及气囊阻尼方式。

滑块阻尼方式：包括上滑块101、下滑块102，可伸缩封闭止水103、驱动装置104。滑块安装在拍门两侧，滑块内置或外置气动或液压等机械伸缩驱动装置。当然驱动装置104也可以是外置的机械伸缩驱动装置。通过滑块伸缩与流道墩的摩擦力实现定轴防振随时停。

气囊阻尼方式：包括气囊及内置弹簧202。无气时紧贴固定侧；充气时，相对于气囊运动的闸墩或拍门，与相对静止的气囊产生摩擦力，实现定轴防振随时停及减少拍门振动。气囊可以与拍门固定，此时气囊体积较小，但拍门重量增加；气囊可以与流道墩固定，此时拍门重量最小，为优先方式。

双控拍门平行运动，完成排涝或引水功能之间的双向转换，或完成水力作用下自动关闭。通过平动，拍门换位后，一扇拍门同时具有控制排水或引水的双向功能，可作为传统闸门，特别是中小型水闸闸门的替代品。

双向双控功能一：“pmwz1”移动到“pmwz6”，实现了排涝可关——排涝开启——排涝流量可控——排涝关闭——引水可关功能。

排涝可关：pmwz1，内河水位>外河水位时，双控拍门能在“拍门定轴转动锁定装置14”的“锁定孔141、锁定销142或者定轴防振随时停组件144”共同作用下，仍旧处于关闭状态，流道是断流的。

排涝开启：pmwz1，当双控拍门锁定14解除或防振随时停部分解除时，拍门在水力作用下自动或缓慢打开。特殊情况下，也可以通过拍门拉耳16与自动抓梁(某种闸门常用机械提升装置)配合实现动力辅助开启。

排涝流量可控：当位于“pmwz2”的“手指限位组件32或33”及“144定轴防振随时停组件”动作时，拍门即开启锁定或阻尼功能，实现控制排涝流量功能。

排涝关闭：2拍门平动系开启驱动，拍门在22驱动行走支撑轨道及水力作用下，运动至“pmwz3”，在3拍门平动限位系的31限位装置(活动)的浮体311、滑杆312限制下，绕着滑杆312转动，运动至“pmwz4”后，拍门继续平动，脱离滑杆后，内河水位>外河水位，拍门下落，受到34/35手指限位影响，至“pmwz5”，开启23驱动限位，12拍门支座及24平动联梁固定在引水工况的限制位。144防振随时停开启，由于内河水位>外河水位，拍门在水力作用下自动或缓慢关闭在“pmwz6”。

引水可关：当“pmwz6”，“拍门定轴转动锁定装置14”动作时，即使内外水位条件变化，外河水位>内河水位时，拍门仍旧关闭，实现引水可关功能，流道是断流的。

双向双控功能二：“pmwz6”移动到“pmwz1”，实现了引水可关——引水开启——引水流量可控——引水关闭——排涝可关功能。

两种功能原理是一样的，拍门也是同一扇，但拍门运动是反向对称的。具体以功能一为代表继续补充说明双向发明操作系统。

当双控拍门位于pmwz1及pmwz2时，属于双控拍门排涝流量可控前的3个状态，即排涝可关——排涝开启——排涝流量可控。后两个状态，是双向双控过程。需要驱动装置21开启，依靠驱动行走支撑轨道22及平动联梁24，拍门位于pmwz3，由于限位装置31(活动)作用，拍门行走到pmwz4，然后至pmwz5。由于内河水位>外河水位，手指限位组件34及35启动时，可以防止拍门快速下落。拍门在水力作用下自动排涝关闭，驱动限位23作用，将拍门固定在pmwz6；“拍门定轴转动锁定装置14”启动，可实现引水可关功能。实现双控拍门定轴转动的排涝功能转化到引水的基本功能。

本实施例的双控拍门的双向系统，主要应用于双向水级的液体流道，一扇拍门完成排水和引水功能。双向系统的核心是2拍门平动系，包括直线和曲线平动，驱动可以是液压、机械、气动、电磁驱动等单种或多种驱动形式，目的是使得水力自动拍门实现双向水级功能。3拍门平动限位系是为完成双向水级功能的辅助装置。

双控拍门研究基础上，再增加单向开启后的随时停功能。在拍门侧向设置定轴防振随时停，可以随时控制拍门开启度，实现流量控制、拍门防振功能。定轴防振随时停的驱动方式可以是液压、机械、气动、电磁驱动、水力等单种或多种驱动及锁定形式，典型的防振随时停有滑块阻尼及气囊阻尼方式。

为了减少拍门自动开启的水力损失，增加拍门浮力，拍门可以充氦气。

最大行洪流量和船只通行实施例：允许“22驱动行走支撑轨道”安装竖向伸降装置，当伸降装置降到流道底板时，拍门平放在流道底板，实现船只通行功能；当伸降装置升到洪水高点时，可满足最大行洪过流能力功能。

加大过流能力实施例：当在流道中间设置竖向立柱或构件；当在拍门两侧竖向支座外侧，设置滑槽及可折叠构件。这两个方案给拍门提供了抗侧力支撑，都不直接安装在拍门上，因此拍门重量不增加的前提下，可较大程度改善拍门受力和变形，增加了拍门平面尺寸及流道尺寸，从而加大了过流能力。