一种实用新型橡胶填块面板闸门的设计

2011-05-09任苇

中国新技术新产品 2011年5期

任苇

（国家电力顾问集团西北勘测设计研究院，陕西西安710065）

1 背景概述

对于闸门高度比较低、挡水水头比较小的水利工程，闸门型式比较多样，除常用机械启闭的平板闸门、弧形闸门外，利用水力启闭的有折叠式自浮闸门、扇形自浮闸门、翻板闸门等，此类水力启闭闸门土建工程量小，不需要启门机械，工程投资与同样规模的水闸比较，都比较节省，但水闸泄水都是门顶溢流，开启不稳定，难于准确控制流量和水位，闸门经常处于水下，难于检查和修理。另外常见的还有橡胶坝，但建成运用后，亦发现一些不同问题，如橡胶坝两岸部位塌陷及容易被划伤等[1]。

在苏州河河口水闸工程中，采用单孔净宽100m的底轴驱动翻板闸门作为挡水结构[2]，防御千年一遇高潮，该技术已获国家实用新型专利，该项发明专利申请采用钢材作为筑坝材料的设计理念，采用智能控制系统启闭，现场装配、节约工期，但运行中尚有很多不足，如全部采用钢材设计，直立挡水过程中所受水压力大，结构受力要求高、启门力大、钢材用量及能源消耗多；另外，两侧控制系统略有不同步现象，底轴即会产生变形裂缝。

2 橡胶填块闸门的技术特点

本实用新型（实用新型专利申请号201020633911.5）的目的是提供一种橡胶填块面板闸门，以解决上述技术问题。这种橡胶填块闸门，由上下游面板、充气式橡胶填块、底轴组成。上下游面板均为钢板，其上分别开孔，上下游面板中间焊接有梁格，闸门转动时水流可以通过面板开孔流出，减小启门力。外部设抽放气系统和控制系统进行控制。

充气式橡胶填块为整体式结构，沿高度分若干层，其两侧次气管上设有滚轮，滚轮部位设有贯穿该充气式橡胶填块上下的通道，充气式橡胶填块通过滚轮能够沿滚轮支撑梁上的滚轮滑道滑动。中间设有次气管和连接分支气管，所述分支气管上设有若干通孔。次气管上设有微型电磁阀，所述微型电磁阀连接有电磁阀控制线。

橡胶填块闸门还包括，所述抽放气系统连接所述主气管，所述控制系统连接所述主控线。

需要挡水时，由计算机控制系统控制液压系统驱动底轴转动，抬升闸门，由于上、下游面板开孔，水压力成倍减少，需要的启闭力成倍减少，可以轻易地将闸门直立，而不会出现钢板闸门转动直立时由于水压力大而使铰座变形、断裂的现象。当闸门直立后，由控制室计算机系统发出信号，底层橡胶填块内的微型电磁阀打开，采用充气泵向底层橡胶填块内充气，底层橡胶填块沿两侧滚轮上升，膨胀并挤压上游面板，充气内压比达到设计要求后，控制信号发出，底层微型电磁阀关闭，底层橡胶填块内充气完成。由下向上依次打开上一层微型电磁阀，给各层橡胶填块内充气，达到要求后依次关闭微型电磁阀，至最上层充橡胶填块内充气完成后，橡胶填块露出水面，第一次充气过程结束。为保证止水效果，进行二次充气，充气后达到设计内压比，此时上游面板的通孔边缘及两端均设有橡胶防水圈，橡胶填块充气后紧贴橡胶防水圈使水不能通过闸门，从而实现挡水的目的，充气过程全部结束。

图2.1橡胶填块面板闸门示意图

需要泄流时，由控制室计算机系统发出信号，最顶层微型电磁阀打开，顶层橡胶填块内充气被抽出，由于内部空气抽出，在外部空气压力及水压作用下，顶层橡胶填块收缩，带动两侧滚轮下降，全部气体抽出后，顶层橡胶填块基本贴在其下层顶部；由上向下依次打开下一层微型电磁阀，各层橡胶填块内抽真空，达到要求后依次关闭微型电磁阀，至最底层充气橡胶填块抽真空完成后，橡胶填块挤压回原位，抽气过程结束。上游的水通过上游面板的通孔、梁格，从下游面板的通孔中流出；在充气橡胶填块抽真空下降过程同时，利用上游水压力旋转闸门将闸门卧倒，而不用消耗其他能源。