本發(fā)明涉及水工閘門，更具體的說是一種將閘門一分為二、依靠重力實現(xiàn)啟閉、下閘門下潛的雙扉水工閘門。

背景技術(shù)：

目前，我國常用的水工閘門主要有直立式平面鋼閘門、弧形閘門與傳統(tǒng)雙扉閘門，已有的閘門形式都需要依靠大功率啟閉機(jī)完成閘門的啟閉過程，啟閉過程中啟閉機(jī)過載或電力不足造成啟閉失靈或無法啟閉的現(xiàn)象時有發(fā)生。大功率啟閉機(jī)對于配電基礎(chǔ)設(shè)施有一定要求。這使得在條件偏差環(huán)境下，比如山區(qū)庫容小、水頭高的中小型水庫，傳統(tǒng)水工閘門技術(shù)存在與實際運行環(huán)境不相匹配問題，從而降低了水閘運行的可靠性。同時，現(xiàn)有水工閘門均為上行開閘，造成啟閉平臺結(jié)構(gòu)高度過大，結(jié)構(gòu)抗震能力差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，本發(fā)明提出一種重力啟閉的雙扉水工閘門，以期針對偏遠(yuǎn)山區(qū)、基礎(chǔ)條件偏差的庫容小、水頭高中小型水庫，避免采用大功率啟閉機(jī)的驅(qū)動形式和偏高大的閘門結(jié)構(gòu)，減少了單扇閘門尺寸和重量，增加抗震性能，提高水閘運行的可靠性，保障水利設(shè)施的安全可靠運行。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明重力啟閉的雙扉水工閘門的結(jié)構(gòu)特點是：

由兩側(cè)閘墩和閘底板形成閘孔，在所述閘孔內(nèi)設(shè)置雙扉閘門，所述雙扉閘門分體設(shè)置為上閘門和下閘門；支撐閘門的排架包括頂梁和T形截面立柱，在所述頂梁的底部固定有定滑輪，閘門位于由所述閘墩、閘底板、立柱和頂梁形成的斷面中；

在所述上閘門的頂部設(shè)置上閘門吊耳，在所述下閘門頂部設(shè)置下閘門吊耳，繞過定滑輪的定長鋼索的兩端分別與上閘門吊耳和下閘門吊耳固定連接，使所述上閘門和下閘門利用定長鋼索的懸吊呈豎直狀態(tài)并能在對應(yīng)的上閘門槽和下閘門槽內(nèi)上下平移聯(lián)動；

設(shè)置所述上閘門具有內(nèi)腔，以所述內(nèi)腔為蓄水腔，所述蓄水腔分別設(shè)置頂部進(jìn)水口、底部排水口和頂部通氣孔，利用所述頂部進(jìn)水口向所述內(nèi)腔中注水以增加上閘門的重量，利用所述底部排水口排出內(nèi)腔中的蓄水以減輕上閘門的重量，利用所述頂部通氣孔實現(xiàn)在注水或排水時的排氣或進(jìn)氣，在所述底部排水口上設(shè)置有控制閥；

令：

下閘門的重量為W11，下閘門所受最大浮力為W12；并有：W1＝W11-W12；

上閘門在內(nèi)腔排空時的重量為W2，在內(nèi)腔充水時的重量為W3；

所述W1、W2、W3以及W11同時滿足條件一和條件二：

條件一：W2小于W1，使得在上閘門的內(nèi)腔排空時，下閘門依重力能夠下降，閘門打開；

條件二：W11小于W3，使得在上閘門的內(nèi)腔注水后，上閘門依重力能夠下降，閘門關(guān)閉；

在所述下閘門所在斷面位置閘底板以下的地基中設(shè)置U形下潛閘門槽，使所述下閘門在下降時能夠完全沉入所述U形下潛閘門槽中；所述U形下潛閘門槽的結(jié)構(gòu)空間由左右兩側(cè)閘墩下伸段、上下游兩側(cè)U形下潛閘門槽側(cè)壁以及U形下潛閘門槽底板圍護(hù)而成；

設(shè)置所述定長鋼索的長度與上閘門及下閘門的配合高度為：上閘門上升至開度最大時，下閘門完全沉入在U形下潛閘門槽中，閘門呈全開狀態(tài)；上閘門下降且下閘門上升之后，所述上閘門和下閘門在河道中上下縱向?qū)?，閘門呈全關(guān)狀態(tài)。

本發(fā)明重力啟閉的雙扉水工閘門的結(jié)構(gòu)特點也在于：

在所述上閘門的頂部進(jìn)水口上依次連接進(jìn)水管、注水泵和吸水管，所述吸水管位于閘門上游靠近閘墩布置，所述注水泵在閘墩側(cè)壁上固定布置，所述進(jìn)水管采用柔性管道與頂部進(jìn)水口相連接；

在上游側(cè)達(dá)到設(shè)定開閘水位時，打開上閘門的底部排水口上的控制閥，使上閘門在排水后上升、同時下閘門下降，實現(xiàn)開閘控制；

在上游側(cè)達(dá)到設(shè)定閉閘水位時，關(guān)閉底部排水口、開啟注水泵，使上閘門在注水后下降，同時下閘門上降，實現(xiàn)閉閘控制。

本發(fā)明重力啟閉的雙扉水工閘門的結(jié)構(gòu)特點也在于：

在所述U形下潛閘門槽的一側(cè)閘墩和閘墩下伸段內(nèi)設(shè)置沖淤進(jìn)水管，所述沖淤進(jìn)水管的取水口位于上游一側(cè)并處于閘底板的上方，在所述沖淤進(jìn)水管的取水口設(shè)置取水控制閥，所述沖淤進(jìn)水管的出口位于U形下潛閘門槽的對應(yīng)一側(cè)底部；在所述U形下潛閘門槽的另一側(cè)的底部連接排放管；所述排放管的前半段布置在所述U形下潛閘門槽的另一側(cè)閘墩下伸段中，排放管的后半段埋設(shè)在地基中，排放管的出口位于下游側(cè)消力池斜坡面上；

在閘門關(guān)閉時，打開所述取水控制閥，經(jīng)沖淤進(jìn)水管對U形下潛閘門槽進(jìn)行沖淤，并通過排放管進(jìn)行排污。

本發(fā)明重力啟閉的雙扉水工閘門的結(jié)構(gòu)特點也在于：

沿所述T形截面立柱的近閘門側(cè)內(nèi)折角豎直向下在閘墩一側(cè)布置凹式上閘門槽，所述上閘門槽的底部應(yīng)保證上閘門的閉閘行程，并作為上閘門的下降止擋；

沿所述T形截面立柱的近閘門側(cè)翼緣側(cè)面豎直向下在閘墩一側(cè)布置凹式下閘門槽，所述下閘門槽與U形下潛閘門槽平順對接并形成貫通。

本發(fā)明重力啟閉的雙扉水工閘門的結(jié)構(gòu)特點也在于：

在所述上閘門的底邊并朝向下游一側(cè)設(shè)置上閘門45°斜面，在所述下閘門的頂邊并朝向上游一側(cè)設(shè)置下閘門45°斜面，所述上閘門45°斜面和下閘門45°斜面在閘門全關(guān)狀態(tài)下相貼合。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：

1、本發(fā)明依靠重力實現(xiàn)閘門的開啟和關(guān)閉，取消了大功率啟閉機(jī)、啟閉機(jī)房及相應(yīng)的配電設(shè)施，大大節(jié)省了造價和運行管理費用；

2、本發(fā)明將一般平板閘門一分為二形成雙扉閘門，單扇閘門尺寸小，整體結(jié)構(gòu)簡單，造價低，易于實施；

3、本發(fā)明下閘門采用下潛式，不占用上部空間，有效降低了水工建筑物的整體高度，節(jié)省了造價，提高了建筑的抗震穩(wěn)定性，同時兼起防滲體作用；

4、本發(fā)明配合設(shè)置控制電路可以實現(xiàn)全自動控制，在擋水高度稍高的水閘工程中更具優(yōu)勢，尤其適于偏遠(yuǎn)山區(qū)，可以實現(xiàn)無人值守，遠(yuǎn)程管控。

附圖說明

圖1為本發(fā)明平面示意圖；

圖2a為圖1中I-I剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2b為圖1中II-II剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3a為圖2a中III-III剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3b為圖2a中IV-IV剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3a中V-V截面圖；

圖5a為圖3a中左側(cè)閘墩VI-VI截面圖；

圖5b為圖3a中左側(cè)閘墩VII-VII截面圖；

圖5c為圖3a中左側(cè)閘墩立柱VIII-VIII截面圖；

圖中標(biāo)號：1閘墩，2閘底板，3上閘門，4下閘門，5立柱，6頂梁，7定滑輪，8上閘門吊耳，9下閘門吊耳，10鋼索，11上閘門槽，12下閘門槽，13進(jìn)水口，14排水口，15通氣孔，16為U形下潛閘門槽，17進(jìn)水管，18注水泵，19吸水管，20沖淤進(jìn)水管，21取水控制閥，22排放管，23消力池斜坡面，24上閘門45°斜面，25下閘門45°斜面，26閘墩下伸段，27為U形下潛閘門槽側(cè)壁，28為U形下潛閘門槽底板。

具體實施方式

本實施例中重力啟閉的雙扉水工閘門的結(jié)構(gòu)形式是：

參見圖1、圖2a、圖2b、圖3a和圖3b，本實施例由兩側(cè)閘墩1和閘底板2形成閘孔，在閘孔內(nèi)設(shè)置雙扉閘門，該雙扉閘門分體設(shè)置為上下對拉的上閘門3和下閘門4；支撐閘門 的排架包括頂梁6和T形截面立柱5，在頂梁6的底部固定有定滑輪7，閘門位于由閘墩1、閘底板2、立柱5和頂梁6形成的斷面中。

如圖2a、圖2b、圖3a和圖3b所示，本實施例中在上閘門3的頂部設(shè)置上閘門吊耳8，在下閘門4頂部設(shè)置下閘門吊耳9，繞過定滑輪7的定長鋼索10的兩端分別與上閘門吊耳8和下閘門吊耳9固定連接，使上閘門3和下閘門4利用定長鋼索10懸吊呈豎直狀態(tài)并能在對應(yīng)的上閘門槽11和下閘門槽12內(nèi)上下平移聯(lián)動，由于定長鋼索10的聯(lián)動，當(dāng)上閘門3上升時，下閘門4下降；而當(dāng)上閘門3下降時，下閘門4為上升。

如圖2a所示，設(shè)置上閘門3具有內(nèi)腔，以內(nèi)腔為蓄水腔，蓄水腔設(shè)置頂部進(jìn)水口13、底部排水口14和頂部通氣孔15；利用頂部進(jìn)水口13向內(nèi)腔中注水以增加上閘門3的重量，利用底部排水口14排出內(nèi)腔中的蓄水以減輕上閘門3的重量，利用頂部通氣孔15實現(xiàn)在注水或排水時的排氣或進(jìn)氣，在底部排水口14上設(shè)置控制閥，用于實現(xiàn)上閘門3的排水可控。

令：下閘門4的重量為W11，下閘門所受最大浮力為W12；并有：W1＝W11-W12；上閘門3在內(nèi)腔排空時的重量為W2，在內(nèi)腔充水時的重量為W3；W1、W2、W3以及W11同時滿足條件一和條件二：條件一：W2小于W1，使得在上閘門3的內(nèi)腔排空時，下閘門4依重力能夠下降，閘門打開；條件二：W11小于W3，使得在上閘門3的內(nèi)腔注水后，上閘門3依重力能夠下降，閘門關(guān)閉。

設(shè)置頂梁2的高度應(yīng)滿足閘門打開過流能力的開度及上閘門3和下閘門4吊出檢修要求。

如圖2a所示，本實施例中在下閘門4所在斷面位置閘底板2以下的地基中設(shè)置U形下潛閘門槽16，使下閘門4在下降時能夠完全沉入U形下潛閘門槽16中；U形下潛閘門槽16結(jié)構(gòu)空間由左右兩側(cè)閘墩下伸段26、上下游兩側(cè)U形下潛閘門槽側(cè)壁27以及U形下潛閘門槽底板28圍護(hù)而成。圖2a、圖2b、圖3b和圖4表示不同位置處U形下潛閘門槽16的結(jié)構(gòu)剖視，在U形下潛閘門槽16的底板頂面可布設(shè)防撞緩沖結(jié)構(gòu)。

設(shè)置定長鋼索10的長度與上閘門3及下閘門4的配合高度為：上閘門3上升至開度最大時，下閘門4完全沉入在U形下潛閘門槽16中，閘門呈全開狀態(tài)；上閘門3下降且下閘門4上升之后，所述上閘門3和下閘門4在河道中上下縱向?qū)?，閘門呈全關(guān)狀態(tài)。

具體實施中，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)置也包括：

如圖2a所示，在上閘門3的頂部進(jìn)水口13上依次連接進(jìn)水管17、注水泵18和吸水管19，吸水管19位于閘門上游靠近閘墩布置，注水泵18在閘墩1側(cè)壁固定布置，進(jìn)水管17采用柔性管道與進(jìn)水口13連接。

當(dāng)上游側(cè)達(dá)到設(shè)定開閘水位時，打開上閘門3的排水口14上的控制閥，使上閘門3在排水后上升、同時下閘門4下降，實現(xiàn)開閘控制；當(dāng)上游側(cè)達(dá)到設(shè)定閉閘水位時，關(guān)閉排水口 14、開啟注水泵17，使上閘門3在注水后下降，同時下閘門4上降，實現(xiàn)閉閘控制。

圖1、圖2a、圖3a、圖4和圖5a給出了不同位置處沖淤進(jìn)水管20的剖視結(jié)構(gòu)示意，在U形下潛閘門槽16的一側(cè)閘墩1和閘墩下伸段26內(nèi)設(shè)置沖淤進(jìn)水管20，沖淤進(jìn)水管20的取水口位于上游一側(cè)，并處于閘底板2的上方，在沖淤進(jìn)水管20的取水口設(shè)置取水控制閥21，沖淤進(jìn)水管20的出口位于U形下潛閘門槽16的對應(yīng)一側(cè)底部，在U形下潛閘門槽16的另一側(cè)的底部連接排放22。

圖1、圖2b、圖3a、圖3b和圖4給出了不同位置處排放管22的剖視結(jié)構(gòu)示意，排放管22的前半段布置在U形下潛閘門槽16的另一側(cè)閘墩下伸段26中，排放管22的后半段埋設(shè)在地基中，排放管的出口位于下游側(cè)消力池斜坡面23上。

在閘門關(guān)閉時，打開取水控制閥21，經(jīng)沖淤進(jìn)水管20對U形下潛閘門槽16進(jìn)行沖淤，并通過排放管22進(jìn)行排污，排放管22在進(jìn)口水平彎折到閘墩下伸段26下游側(cè)端面之后，在與斜坡面23上的出口之間應(yīng)呈直線布置，并位于閘墩下方，以保證管道較短、排污順暢。

具體實施中，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)置還包括：

圖1、圖2a、圖2b、圖3a和圖5b給出了不同位置處上閘門槽11的剖視結(jié)構(gòu)示意，圖5c為T形截面立柱5在閘墩軸線一側(cè)部分的截面示意，沿T形截面立柱5的近閘門側(cè)內(nèi)折角豎直向下在閘墩一側(cè)布置凹式上閘門槽11，上閘門槽11的底部應(yīng)保證上閘門3的閉閘行程，并作為上閘門3的下降止擋；圖1、圖2a、圖2b、圖3b、圖5a和圖5b給出了不同位置處下閘門槽12的剖視結(jié)構(gòu)示意，沿T形截面立柱5的近閘門側(cè)翼緣側(cè)面豎直向下在閘墩一側(cè)布置凹式下閘門槽12，下閘門槽12與U形下潛閘門槽16平順對接并形成貫通。

如圖2a和圖2b所示，本實施例中在上閘門3的底邊并朝向下游一側(cè)設(shè)置上閘門45°斜面24，在下閘門4的頂邊并朝向上游一側(cè)設(shè)置下閘門45°斜面25，上閘門45°斜面24和下閘門45°斜面25在閘門全關(guān)狀態(tài)下相貼合。

工作方式：

當(dāng)需要關(guān)閉閘門時，啟動注水泵18從河道內(nèi)取水，經(jīng)由吸水管19、進(jìn)水管17、通過頂部進(jìn)水口13將水注入上閘門3的空腔內(nèi)，隨著注入水量的增加，上閘門3的重量逐漸增大，當(dāng)上下兩扇閘門的重量之差足以克服摩擦等阻力時，在定長鋼索10的聯(lián)動下，上閘門3下行且下閘門4上行，直至關(guān)閉閘門；

當(dāng)需要開啟閘門時，打開上閘門3上的底部排水口14，上閘門3空腔內(nèi)的水排出，隨著水的排出上閘門3重量逐漸減輕，直至兩扇閘門重力之差足以克服摩擦等阻力時，在定長鋼索10的聯(lián)動下，上閘門3上行且下閘門4下行，直至打開閘門；

當(dāng)需要對U形下潛閘門槽16進(jìn)行沖淤時，在閉閘狀態(tài)下，打開控制閥21，通過沖淤進(jìn) 水管20引水，經(jīng)下閘門4和U形下潛閘門槽16所形成的流道，沖淤水流通過另一側(cè)的排放管22直排到水閘下游消力池。