專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高水頭橡皮水封止水效果試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于檢測(cè)水封的試驗(yàn)裝置，特別是用于檢測(cè)高水頭橡皮水封止水效果的試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
隨著高水頭泄水建筑物的不斷開(kāi)發(fā)，泄水孔、洞閘門(mén)的止水問(wèn)題顯得越來(lái)越突出。高水頭(高壓力)作用下閘門(mén)發(fā)生漏水，不僅引起不必要的水資源損失，而且可能形成縫隙流，導(dǎo)致建筑物空蝕和閘門(mén)振動(dòng)，威脅工程安全。
目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于高水頭閘門(mén)的止水形式主要有緊壓式止水和伸縮式止水兩種。
緊壓式止水形式是，通過(guò)偏心鉸轉(zhuǎn)動(dòng)使閘門(mén)面板向前移動(dòng)壓緊水封封頭而封水，這種止水形式的缺點(diǎn)是當(dāng)閘門(mén)總水壓力很大時(shí)，偏心鉸的制造在技術(shù)上很困難。伸縮式止水形式是，在水封背部施加一定的背壓使水封向外伸移壓緊水封封頭而封水，伸縮式止水形式對(duì)閘門(mén)要求不高，閘門(mén)一般采用普通園柱鉸，比較經(jīng)濟(jì)。
《人民長(zhǎng)江》2002年11月(第33卷11期)32-34頁(yè)的文章“充壓伸縮式水封特性探討”，對(duì)在伸縮式止水形式中使用的水封進(jìn)行了介紹。伸縮式止水形式中使用的水封，一般為環(huán)形，一般布置在泄水孔、洞閘門(mén)的四周，水封斷面型式雖然各有不同，但一般以“山”字型斷面為主；其結(jié)構(gòu)主要包括橡膠封頭、兩肢臂、兩翼頭，封頭的底部與兩肢臂連接，兩肢臂兩端分別與兩翼頭連接。
伸縮式止水形式的原理為當(dāng)閘門(mén)關(guān)閉后，利用水封背面的充壓腔(充壓袋)加壓，使水封的封頭頭部外伸緊壓在閘門(mén)面板上，產(chǎn)生一定的壓縮量，從而達(dá)到止水目的。伸縮式止水形式的應(yīng)用于高水頭閘門(mén)止水主要具有兩大特點(diǎn)1、可以適應(yīng)閘門(mén)變形。當(dāng)閘門(mén)面板受到水壓力作用后，通常閘門(mén)將產(chǎn)生彈性變形，加之加工精度、安裝精度及溫度變化等的影響，使閘門(mén)后移而導(dǎo)致止水橡膠與閘門(mén)面板脫離，發(fā)生縫隙流。伸縮式水封借助于背壓能使水封封頭頭部較好地適應(yīng)變形而始終緊壓在閘門(mén)面板上，從而起到良好的封水作用；2、減小閘門(mén)啟閉容量和延長(zhǎng)橡膠使用壽命。該封水型式在閘門(mén)開(kāi)啟前，將所加背壓取消，橡膠封頭頭部縮回而與閘門(mén)面板脫離，從而使閘門(mén)啟閉力減小，同時(shí)延長(zhǎng)水封橡膠的使用壽命。
水封能否安全可靠，已成為閘門(mén)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，而高水頭泄水閘門(mén)橡皮水封的止水效果又涉及到水封的材料、結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)尺寸、預(yù)壓縮量及周邊工作條件等諸多因素，因此有關(guān)高水頭伸縮式橡皮水封止水效果的問(wèn)題顯得越來(lái)越突出。
為了在實(shí)際工程做到水封安全可靠運(yùn)行，高水頭橡皮水封在設(shè)計(jì)過(guò)程中通常要在試驗(yàn)室或橡皮水封生產(chǎn)廠進(jìn)行一系列復(fù)雜的止水效果試驗(yàn)。目前，伸縮式水封的試驗(yàn)裝置一般由試驗(yàn)加壓水提供裝置和試驗(yàn)臺(tái)組成。試驗(yàn)加壓水提供裝置為高壓水泵；試驗(yàn)臺(tái)主要由試驗(yàn)閘門(mén)及其背面的支撐機(jī)構(gòu)、試驗(yàn)閘口及其背面的支撐機(jī)構(gòu)組成。該試驗(yàn)裝置工作時(shí)，先將試驗(yàn)用伸縮式水封安裝到試驗(yàn)閘口周?chē)希瑢⒃囼?yàn)閘門(mén)置于閘口前方，向水封背部施加背壓，使水封封頭向外伸移壓緊閘門(mén)面板；試驗(yàn)用水通過(guò)高壓水泵向試驗(yàn)閘口處加壓，持續(xù)一定時(shí)間后檢測(cè)高水頭橡皮水封的止水效果。該伸縮式水封試驗(yàn)裝置的缺陷為1、要求試驗(yàn)閘門(mén)和試驗(yàn)閘口背面的支撐機(jī)構(gòu)能夠承受巨大的水壓力作用，因此，該試驗(yàn)裝置中的試驗(yàn)閘門(mén)和試驗(yàn)閘口背面的支撐機(jī)構(gòu)的體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高；2、試驗(yàn)加壓水是通過(guò)水泵直接對(duì)水體加壓，當(dāng)水頭超過(guò)100m時(shí)，對(duì)水體連續(xù)穩(wěn)定加壓在技術(shù)上有一定的困難，加壓設(shè)備成本高，耗電量大，試驗(yàn)費(fèi)用高；3、試驗(yàn)加壓水是通過(guò)水泵直接提供，水的壓力不穩(wěn)定，波動(dòng)較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高水頭橡皮水封止水效果試驗(yàn)裝置。該水封試驗(yàn)裝置加工制造簡(jiǎn)單、成本低，能有效地減少試驗(yàn)成本。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種高水頭橡皮水封止水效果試驗(yàn)裝置，它包括試驗(yàn)加壓水提供裝置和試驗(yàn)臺(tái)，試驗(yàn)加壓水提供裝置通過(guò)管道將加壓水輸送至試驗(yàn)臺(tái)；試驗(yàn)加壓水提供裝置包括承壓密封的水箱和空壓機(jī)，水箱上設(shè)有進(jìn)氣口和進(jìn)水口，進(jìn)氣口與空壓機(jī)的輸出端連通；水箱的下部與管道連通。
上述方案中，試驗(yàn)臺(tái)包括反力架，反力架包括用于固定和支撐水封底座的鋼板、用于支撐閘門(mén)面板的模擬面板的鋼板；鋼板兩側(cè)分別用鋼板連接；管道與鋼板之間形成的空間連通。
上述方案中，水封底座通過(guò)支架與用于固定和支撐水封底座的鋼板連接；支架由底板和過(guò)渡板組成，過(guò)渡板的一端用于與水封底座連接，另一端與底板連接，底板與用于固定和支撐水封底座的鋼板連接。
上述方案中，鋼板上設(shè)有加勁板。
上述方案中，底板與用于固定和支撐水封底座的鋼板上分別開(kāi)有相互對(duì)應(yīng)的、供螺桿穿過(guò)的孔，底板與用于固定和支撐水封底座的鋼板通過(guò)螺栓連接。
本發(fā)明試驗(yàn)裝置包括試驗(yàn)加壓水提供裝置、管道、試驗(yàn)臺(tái)，試驗(yàn)加壓水提供裝置通過(guò)管道將加壓水輸送至試驗(yàn)臺(tái)。
試驗(yàn)加壓水提供裝置包括承壓密封的水箱和空壓機(jī)，水箱上設(shè)有進(jìn)氣口和進(jìn)水口，進(jìn)氣口與空壓機(jī)的輸出端連通；水箱的下部與管道連通。本發(fā)明試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)加壓水提供裝置的使用方法和工作原理為先通過(guò)進(jìn)水口向水箱注水，注水量應(yīng)大于試驗(yàn)用水的估計(jì)用量，而且水箱中應(yīng)留有一定的空間；關(guān)閉進(jìn)水口，打開(kāi)空壓機(jī)，空壓機(jī)通過(guò)進(jìn)氣口向水箱注氣，由于水箱承壓、密封，因此，水箱內(nèi)的壓力提高。水箱利用空氣的膨脹將氣壓轉(zhuǎn)換為水體壓力，通過(guò)管道加載到水封試驗(yàn)臺(tái)內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明試驗(yàn)裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)1、通過(guò)空壓機(jī)向水體加壓，不必直接對(duì)水體加壓，由于空壓機(jī)輸出壓力大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此，本發(fā)明試驗(yàn)裝置的設(shè)備成本及試驗(yàn)成本低；2、通過(guò)水箱提供試驗(yàn)加壓水，水箱能起到穩(wěn)壓的作用，加載的水壓穩(wěn)定性較好；3、試驗(yàn)臺(tái)采用固定反力架代替現(xiàn)有技術(shù)中試驗(yàn)閘門(mén)和試驗(yàn)閘口背面的支撐機(jī)構(gòu)，反力架可以承受巨大水荷載作用，試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；4、閘門(mén)面板通過(guò)模擬面板模擬，封頭與面板之間的距離可以通過(guò)在模擬面板的背后墊不同厚度的墊板來(lái)調(diào)節(jié)，不必使用液壓傳力系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)封頭與閘門(mén)面板的間距。
5、反力架是固定的，反力架中間是試驗(yàn)臺(tái)的水封試驗(yàn)部位，水封試驗(yàn)部位可以自由組合，可對(duì)不同形式的水封(包括底座與壓板)進(jìn)行試驗(yàn)。
6、本發(fā)明的使用方法和過(guò)程簡(jiǎn)單，試驗(yàn)裝置工作受力合理、加工制造簡(jiǎn)單、能有效地減少試驗(yàn)成本，大大提高高水頭(高壓力)橡皮水封止水試驗(yàn)的效率。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)剖面圖；圖2為圖1的A-A剖視3為圖2的B-B剖視圖具體實(shí)施方式
如圖1、2、3所示的本發(fā)明實(shí)施例，高水頭橡皮水封止水效果試驗(yàn)裝置由試驗(yàn)加壓水提供裝置、試驗(yàn)臺(tái)3、管道2組成，試驗(yàn)加壓水提供裝置通過(guò)管道2將加壓水輸送至試驗(yàn)臺(tái)3。如圖1，試驗(yàn)加壓水提供裝置包括承壓密封的水箱(加壓、穩(wěn)壓箱)1和空壓機(jī)(圖中未標(biāo)記)，水箱1上設(shè)有進(jìn)氣口5、進(jìn)水口7、壓力表6、排水口4；進(jìn)氣口5與空壓機(jī)的輸出端連通；水箱1的下部與管道2連通。水箱1的體積大于試驗(yàn)所用水體的1.5倍以上，它采用高強(qiáng)度、高硬度鋼材制造，使其能承受較大的試驗(yàn)壓力。
試驗(yàn)臺(tái)3包括反力架9，反力架9包括用于固定和支撐水封底座11的鋼板901、用于支撐閘門(mén)面板的模擬面板16的鋼板902；鋼板901、902兩側(cè)分別用鋼板903連接；鋼板901、902上設(shè)有加勁板18。管道2通過(guò)水流控制閥門(mén)14、動(dòng)水平壓孔15與鋼板901、902之間形成的空間連通。用于固定和支撐水封底座11的鋼板901通過(guò)支架8與水封底座11連接；支架8由底板801和過(guò)渡板802組成，過(guò)渡板802的一端用于與水封底座11連接，另一端與底板801連接，底板801與用于固定和支撐水封底座11的鋼板901連接。底板801與用于固定和支撐水封底座11的鋼板901上分別開(kāi)有相互對(duì)應(yīng)的、供螺桿穿過(guò)的孔，底板801與用于固定和支撐水封底座11的鋼板901通過(guò)螺栓20連接。反力架9由上下左右四塊鋼板901、902、903外加幾塊加勁板18構(gòu)成，前后無(wú)板，可進(jìn)行試驗(yàn)操作和觀察。鋼板901上還設(shè)有用于測(cè)試驗(yàn)臺(tái)內(nèi)水壓力的壓力表21。
本發(fā)明試驗(yàn)裝置工作過(guò)程如下1、將支架8的過(guò)渡板802與水封底座11連接；將試驗(yàn)用水封12與底座11和壓板13聯(lián)結(jié)好，將安裝好的支架8和水封12插入反力架9的兩鋼板901、902之間的水封試驗(yàn)部位，支架8的底板801通過(guò)螺栓20與用于固定和支撐水封底座11的鋼板901固定連接；2、由進(jìn)水孔7向水箱(加壓、穩(wěn)壓箱)1灌入大半箱(約2/3水箱，水位可由排水孔4控制)的水，關(guān)閉進(jìn)水孔7，用與進(jìn)氣孔5相連的外接空壓機(jī)向水箱1灌入氣體，儲(chǔ)存壓縮空氣；產(chǎn)生的壓力為試驗(yàn)水壓(壓力可通過(guò)壓力表6監(jiān)控)，從而達(dá)到試驗(yàn)所須水頭(壓力)；3、將閘門(mén)面板的模擬面板16和墊板19插入反力架9的兩鋼板901、902之間，模擬面板12的正面對(duì)著水封，模擬面板16的背面通過(guò)墊板19由反力架9的用于支撐閘門(mén)面板的模擬面板12的鋼板902支撐；墊板19用來(lái)調(diào)整水封12與模擬面板16間的間距；4、關(guān)閉水封12背壓的出水口17(即水封底座11上的出水口)、連通水封背壓進(jìn)水口10(即水封底座11上的進(jìn)水口)，向水封12背面的充壓腔(充壓袋)加壓，使水封的封頭頭部外伸緊壓在閘門(mén)面板的模擬面板16上，并產(chǎn)生一定的壓縮量；作好試驗(yàn)各項(xiàng)準(zhǔn)備；5、打開(kāi)管道2上的水流控制閥門(mén)14，水體壓力通過(guò)動(dòng)水平壓孔15加載到水封試驗(yàn)臺(tái)3內(nèi)，即可進(jìn)行各項(xiàng)復(fù)雜試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生少量漏水，此時(shí)空壓機(jī)為保壓而不斷向水箱1內(nèi)補(bǔ)充高壓空氣。一項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉補(bǔ)氣空壓機(jī)，逐步打開(kāi)排水孔4；卸掉水封背部的壓力，在庫(kù)水壓力和橡膠彈性力的共同作用下水封封頭離開(kāi)模擬面板16回縮原位，試驗(yàn)臺(tái)水封12閉合腔與外界相連無(wú)壓，水封試驗(yàn)裝置復(fù)原。
如此循環(huán)往復(fù)，本發(fā)明裝置可以運(yùn)用自如地實(shí)現(xiàn)各種各樣的高水頭橡皮水封止水效果的檢測(cè)試驗(yàn)。
本發(fā)明裝置還可用于非伸縮式橡皮水封的檢測(cè)，可廣泛用于水利、水電、建筑和機(jī)械等工程領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種高水頭橡皮水封止水效果試驗(yàn)裝置，它包括試驗(yàn)加壓水提供裝置和試驗(yàn)臺(tái)(3)，試驗(yàn)加壓水提供裝置通過(guò)管道(2)將加壓水輸送至試驗(yàn)臺(tái)(3)；其特征在于試驗(yàn)加壓水提供裝置包括承壓密封的水箱(1)和空壓機(jī)，水箱(1)上設(shè)有進(jìn)氣口(5)和進(jìn)水口(7)，進(jìn)氣口(5)與空壓機(jī)的輸出端連通；水箱(1)的下部與管道(2)連通。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于試驗(yàn)臺(tái)(3)包括反力架(9)，反力架(9)包括用于固定和支撐水封底座(11)的鋼板(901)、用于支撐閘門(mén)面板的模擬面板(12)的鋼板(902)；鋼板(901、902)兩側(cè)分別用鋼板(903)連接；管道(2)與鋼板(901、902)之間形成的空間連通。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于用于固定和支撐水封底座(11)的鋼板(901)通過(guò)支架(8)與水封底座(11)連接；支架(8)由底板(801)和過(guò)渡板(802)組成，過(guò)渡板(802)的一端用于與水封底座(11)連接，另一端與底板(801)連接，底板(801)與用于固定和支撐水封底座(11)的鋼板(901)連接。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于鋼板(901、902)上設(shè)有加勁板(18)。
5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于底板(801)與用于固定和支撐水封底座(11)的鋼板(901)上分別開(kāi)有相互對(duì)應(yīng)的、供螺桿穿過(guò)的孔，底板(801)與用于固定和支撐水封底座(11)的鋼板(901)通過(guò)螺栓(20)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高水頭橡皮水封止水效果試驗(yàn)裝置，它包括試驗(yàn)加壓水提供裝置和試驗(yàn)臺(tái)(3)，試驗(yàn)加壓水提供裝置通過(guò)管道(2)將加壓水輸送至試驗(yàn)臺(tái)(3)；試驗(yàn)加壓水提供裝置包括承壓密封的水箱(1)和空壓機(jī)，水箱(1)上設(shè)有進(jìn)氣口(5)和進(jìn)水口(7)，進(jìn)氣口(5)與空壓機(jī)的輸出端連通；水箱(1)的下部與管道(2)連通。本發(fā)明試驗(yàn)裝置通過(guò)空壓機(jī)向水體加壓，不必直接對(duì)水體加壓，由于空壓機(jī)輸出壓力大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此，本發(fā)明試驗(yàn)裝置的設(shè)備成本及試驗(yàn)成本低。本發(fā)明試驗(yàn)裝置通過(guò)水箱提供試驗(yàn)加壓水，水箱能起到穩(wěn)壓的作用，加載的水壓穩(wěn)定性較好。
文檔編號(hào)G01M3/02GK1619273SQ200410061238
公開(kāi)日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2004年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者劉禮華, 雷艷, 魏曉斌, 歐珠光, 呂念東, 李翠華 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)