一种水工隧洞的取水口阻水钢塞及其使用方法与流程

本发明涉及水利水电技术技术领域，具体为一种水工隧洞的取水口阻水钢塞及其使用方法。

背景技术：

水利水电工程输水洞、引水隧洞等水工隧洞通常担负泄洪、引水、放空、排沙等重要任务，在其洞体中部或出口等部位设置闸门来完成。

随着时间的推移闸门及相关的配套预埋件会腐蚀变形，需要定期维护更换，闸门的检修和更换可以采用将闸门升起的方式，但这样就只能停止阻水功能，且无法更换及检修洞体及竖井中的预埋件，现有方式是在水体一端的洞口修建临时围堰，防止水和土进入洞体或竖井的维修位置，临时围堰施工高度要高于最高水位，在数十米深的水位进行施工，施工难度高、工期场、费用高昂，检修更换后还要进行拆除工作且整个过程易对水体造成污染。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种水工隧洞的取水口阻水钢塞及其使用方法，解决了检修费用高、污染水体、浪费人力资源、工期较长和操作复杂的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种水工隧洞的取水口阻水钢塞，包括闸墩，所述闸墩顶端中心处固定连接有排架，所述排架顶端中部固定连接有启闭机，所述启闭机底部输出端贯穿闸墩并固定连接有闸门，所述闸墩内部底端与闸门相对应的位置处设置有洞体，所述闸墩内部底端位于闸门上下两端右侧的位置处均设置有埋件，所述闸墩顶端左侧靠近排架的位置处固定连接有充气泵，所述充气泵左侧输出端固定连接在连接管一端，所述连接管另一端固定连接在分气装置输入端，所述分气装置输出端均匀固定连接有五个胶管，所述胶管底端均贯穿支撑架和承压板并均固定连接有橡胶袋，所述承压板左侧顶部中端与胶管相对应的位置处设置有插入孔，所述承压板右端固定连接有缸筒，所述缸筒右侧外径上均匀固定连接有六个加劲环。

优选的，所述支撑架顶部左端的中间位置处固定连接有伺服电机，所述伺服电机驱动端贯穿支撑架并固定连接有螺杆，所述螺杆底端转动连接在固定板顶端中心处，所述螺杆底部与承压板相对应位置的外径上螺纹连接有连接块，所述连接块右端中心处固定连接有密封筒，所述密封筒右侧内壁上滑动连接有环形密封板，所述环形密封板右端中心处固定连接在连接杆一端，所述连接杆另一端贯穿密封筒并固定连接在承压板左端中心处，所述密封筒顶端左侧固定连接在油管一端，所述油管另一端贯穿油箱并固定连接有油泵，所述闸墩顶部右端的中间位置处固定连接有控制台，所述启闭机、充气泵、伺服电机和油泵均通过信号线与控制台相连。

优选的，所述连接管中部设置有电磁阀，所述电磁阀通过信号线与控制台相连，所述胶管顶部靠近分气装置的位置处均设置有压力表。

优选的，所述加劲环之间均固定连接有橡胶袋，所述支撑架固定连接在闸墩左侧顶端。

优选的，所述连接块左右两侧中部相对称位置的通孔内均滑动连接有限位杆，所述限位杆一端固定连接在支撑架底端且另一端固定连接在固定板顶端。

优选的，所述油泵固定连接在油箱底端内壁的左侧，所述油箱固定连接在支撑架底端，所述密封筒顶端右侧固定连接有排气阀，所述排气阀通过信号线与控制台相连。

优选的，一种水工隧洞的取水口阻水钢塞的使用方法，包括以下步骤：

s1.在检修前，通过伺服电机带动螺杆的转动，螺杆带动连接块的转动，由于连接块两侧的通孔内均滑动连接有限位杆，在限位杆的作用下限制了连接块随螺杆的转动，从而实现连接块在螺杆上的直线运动，通过连接块带动密封筒进行垂直方向上的高度调整，使密封筒移动至与洞体同一水平的位置处，然后在水流的作用下将缸筒吸入洞体，在此过程中，承压板向洞体入口方向移动，在连接杆的作用下，实现环形密封板在密封筒内的滑动，在承压板与洞体入口外壁处贴合时，通过油泵将油箱内的液压油通过油管抽入至密封筒内，并打开排气阀，使密封筒内部的空气排出；

s2.在检修时，首先将闸门关闭，将承压板移动至与洞体同一水平处，然后将闸门部分抬起，利用水流产生的力量将缸筒吸入至洞体入口处，由于水的压力承压板与洞体入口外壁相贴合，通过充气泵将外界气体经连接管传输至分气装置内部，在分气装置的作用下，通过五个胶管对相对应的五个橡胶袋进行充气，橡胶袋充气后膨胀实现密封，橡胶袋充气密封的方法可以适用于洞体不平整的工况，通过压力表监测密封进行，在充气完成后，通过闸墩上的阀门竖井观察密封是否成功，随后，对闸门、洞体和埋件进行检修；

s3.在检修完成后，放下闸门，对橡胶袋进行放气处理，然后，通过油泵将密封筒内的液压油经油管抽入至油箱内，此时排气阀为关闭状态，在密封筒内压力变化和水进入洞体后承压板两侧水压基本一致的作用下，实现缸筒由洞体内的脱离，随后在伺服电机的作用下，带动密封筒恢复至初始位置。

(三)有益效果

本发明提供了一种水工隧洞的取水口阻水钢塞及其使用方法。具备以下有益效果：

1、本发明通过将闸门部分抬起，利用水流产生的力量将缸筒吸到洞体入口处，由于水的压力承压板和通孔外壁贴合，通过胶管向橡胶袋中进行充气，橡胶袋膨胀实现密封，橡胶袋充气密封的方法可以适用于洞体不平整的工况，同时本技术应用场合不限于水工隧洞进口为圆形，矩形(含正方形)也适用，通过压力表监测密封进度，从而实现对闸门、埋件和洞体的检修，降低了检修的费用，避免对水体造成污染。

2、本发明通过在使用前通过伺服电机带动承压板在螺杆上移动至与洞体同一水平位置处，在使用后通过油泵将密封筒内的液压油抽出，并对橡胶袋进行放气处理，水进入洞体后，承压板两侧水压基本一直，配合密封筒内压力的变化，实现缸筒油洞体内的取出，整体流程便于操作，节约了人力资源的同时有效的缩短了工期的长度，值得大力推广。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中a处的放大图；

图3为图1中b处的放大图；

图4为本发明中缸筒的主视图；

图5为本发明中缸筒的立体图；

图6为本发明中密封筒的内部结构示意图。

其中，1、闸墩；2、排架；3、启闭机；4、闸门；5、洞体；6、埋件；7、充气泵；8、连接管；9、分气装置；10、胶管；11、支撑架；12、承压板；13、橡胶袋；14、插入孔；15、缸筒；16、加劲环；17、伺服电机；18、螺杆；19、固定板；20、密封筒；21、环形密封板；22、连接杆；23、油管；24、油箱；25、油泵；26、控制台；27、电磁阀；28、压力表；29、限位杆；30、排气阀；31、连接块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1-6所示，本发明实施例提供一种水工隧洞的取水口阻水钢塞，包括闸墩1，闸墩1顶端中心处固定连接有排架2，排架2顶端中部固定连接有启闭机3，启闭机3底部输出端贯穿闸墩1并固定连接有闸门4，闸墩1内部底端与闸门4相对应的位置处设置有洞体5，闸墩1内部底端位于闸门4上下两端右侧的位置处均设置有埋件6，闸墩1顶端左侧靠近排架2的位置处固定连接有充气泵7，充气泵7左侧输出端固定连接在连接管8一端，连接管8另一端固定连接在分气装置9输入端，分气装置9输出端均匀固定连接有五个胶管10，胶管10底端均贯穿支撑架11和承压板12并均固定连接有橡胶袋13，承压板12左侧顶部中端与胶管10相对应的位置处设置有插入孔14，承压板12右端固定连接有缸筒15，缸筒15右侧外径上均匀固定连接有六个加劲环16，承压板12、缸筒15和加劲环16是焊接成一个整体，承压板12、缸筒15、加劲环16和橡胶袋13构成具有自动充气和止水功能的钢制塞体，应用在水工隧洞的进口部位，替代土或钢围堰，在检修时，首先将闸门4关闭，将承压板12移动至与洞体5同一水平处，然后将闸门4部分抬起，利用水流产生的力量将缸筒15吸入至洞体5入口处，由于水的压力承压板12与洞体5入口外壁相贴合，通过充气泵7将外界气体经连接管8传输至分气装置9内部，在分气装置9的作用下，通过五个胶管10对相对应的五个橡胶袋13进行充气，橡胶袋13充气后膨胀实现密封，橡胶袋13充气密封的方法可以适用于洞体5不平整的工况，通过压力表28监测密封进行，在充气完成后，通过闸墩1上的阀门竖井观察密封是否成功，随后，对闸门4、洞体5和埋件6进行检修。

支撑架11顶部左端的中间位置处固定连接有伺服电机17，伺服电机17驱动端贯穿支撑架11并固定连接有螺杆18，螺杆18底端转动连接在固定板19顶端中心处，螺杆18底部与承压板12相对应位置的外径上螺纹连接有连接块31，连接块31右端中心处固定连接有密封筒20，密封筒20右侧内壁上滑动连接有环形密封板21，环形密封板21右端中心处固定连接在连接杆22一端，连接杆22另一端贯穿密封筒20并固定连接在承压板12左端中心处，密封筒20顶端左侧固定连接在油管23一端，油管23另一端贯穿油箱24并固定连接有油泵25，闸墩1顶部右端的中间位置处固定连接有控制台26，启闭机3、充气泵7、伺服电机17和油泵25均通过信号线与控制台26相连，在检修前，通过伺服电机17带动螺杆18的转动，螺杆18带动连接块31的转动，由于连接块31两侧的通孔内均滑动连接有限位杆29，在限位杆29的作用下限制了连接块31随螺杆18的转动，从而实现连接块31在螺杆18上的直线运动，通过连接块31带动密封筒20进行垂直方向上的高度调整，使密封筒20移动至与洞体5同一水平的位置处，然后在水流的作用下将缸筒15吸入洞体5，在此过程中，承压板12向洞体5入口方向移动，在连接杆22的作用下，实现环形密封板21在密封筒20内的滑动，在承压板12与洞体5入口外壁处贴合时，通过油泵25将油箱24内的液压油通过油管23抽入至密封筒20内，并打开排气阀30，使密封筒20内部的空气排出，在检修完成后，放下闸门4，对橡胶袋13进行放气处理，然后，通过油泵25将密封筒20内的液压油经油管23抽入至油箱24内，此时排气阀30为关闭状态，在密封筒20内压力变化和水进入洞体5后承压板12两侧水压基本一致的作用下，实现缸筒15由洞体5内的脱离，随后在伺服电机17的作用下，带动密封筒20恢复至初始位置。

连接管8中部设置有电磁阀27，电磁阀27通过信号线与控制台26相连，胶管10顶部靠近分气装置9的位置处均设置有压力表28。

加劲环16之间均固定连接有橡胶袋13，加劲环16起到支撑和固定橡胶袋13的作用，在橡胶袋13充气膨胀时，限制了橡胶袋13向水平方向上的膨胀，通过垂直方向上的膨胀实现与洞体5入口的贴合，支撑架11固定连接在闸墩1左侧顶端。

连接块31左右两侧中部相对称位置的通孔内均滑动连接有限位杆29，限位杆29一端固定连接在支撑架11底端且另一端固定连接在固定板19顶端。

油泵25固定连接在油箱24底端内壁的左侧，油箱24固定连接在支撑架11底端，密封筒20顶端右侧固定连接有排气阀30，排气阀30通过信号线与控制台26相连，通过控制台26实现方便操作的目的。

实施例二：

本发明实施例提供一种水工隧洞的取水口阻水钢塞的使用方法，包括以下步骤：

s1.在检修前，通过伺服电机17带动螺杆18的转动，螺杆18带动连接块31的转动，由于连接块31两侧的通孔内均滑动连接有限位杆29，在限位杆29的作用下限制了连接块31随螺杆18的转动，从而实现连接块31在螺杆18上的直线运动，通过连接块31带动密封筒20进行垂直方向上的高度调整，使密封筒20移动至与洞体5同一水平的位置处，然后在水流的作用下将缸筒15吸入洞体5，在此过程中，承压板12向洞体5入口方向移动，在连接杆22的作用下，实现环形密封板21在密封筒20内的滑动，在承压板12与洞体5入口外壁处贴合时，通过油泵25将油箱24内的液压油通过油管23抽入至密封筒20内，并打开排气阀30，使密封筒20内部的空气排出；

s2.在检修时，首先将闸门4关闭，将承压板12移动至与洞体5同一水平处，然后将闸门4部分抬起，利用水流产生的力量将缸筒15吸入至洞体5入口处，由于水的压力承压板12与洞体5入口外壁相贴合，通过充气泵7将外界气体经连接管8传输至分气装置9内部，在分气装置9的作用下，通过五个胶管10对相对应的五个橡胶袋13进行充气，橡胶袋13充气后膨胀实现密封，橡胶袋13充气密封的方法可以适用于洞体5不平整的工况，通过压力表28监测密封进行，在充气完成后，通过闸墩1上的阀门竖井观察密封是否成功，随后，对闸门4、洞体5和埋件6进行检修；

s3.在检修完成后，放下闸门4，对橡胶袋13进行放气处理，然后，通过油泵25将密封筒20内的液压油经油管23抽入至油箱24内，此时排气阀30为关闭状态，在密封筒20内压力变化和水进入洞体5后承压板12两侧水压基本一致的作用下，实现缸筒15由洞体5内的脱离，随后在伺服电机17的作用下，带动密封筒20恢复至初始位置。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。