具备高精度流量控制的平板闸门的制作方法

1.本实用新型涉及引水工程工作闸门，尤其是涉及具备高精度流量控制的平板闸门。


背景技术：

2.现有引调水工程中，用于流量控制的平板闸门均为矩形闸板和矩形闸口构成。由于下游所需的供水流量经常变化，当供水流量较小时，闸门需要小开度运行；此时流量与过流面积及闸门开度成正比。由于闸门前水位经常变动，为了保证供水流量，往往按照最低水位计算闸口尺寸，因此大多数情况下闸口尺寸偏大。闸门的启闭通过启闭机控制，但实际上由于启闭机控制精度有限，导致闸门小开度情况下精确控制流量非常困难。并且，当闸门前水头较高时，闸门开度在0.2以下时闸门容易发生振动；为解决此问题，运行时往往采取避开共振区的措施，一方面增加了运行管理的难度，另一方面会造成水资源的浪费。


技术实现要素：

3.本实用新型目的在于提供一种具备高精度流量控制的平板闸门，实现避免闸门振动、节约用水。
4.为实现上述目的，本实用新型采取下述技术方案：
5.本实用新型所述具备高精度流量控制的平板闸门，包括由启闭机驱动启/闭的矩形闸板，与所述矩形闸板滚动或滑动密封配合的闸门孔口，以及所述闸门孔口预埋件；所述闸门孔口的形状由上部的矩型孔和下部的异形孔构成，所述异形孔的宽度自上而下逐渐缩小。
6.优选地，所述异形孔为v形孔。
7.进一步地，所述v形孔的钢筋混凝土孔板内预埋有v形底坎，所述v形底坎由开设有v形豁口的不锈钢板，和固连在所述不锈钢板迎水面下边缘的水平承载板构成；所述闸门孔口两侧分别预埋有用于所述矩形闸板上下移动的导轨，所述导轨向下延伸至v形底坎的v形开口处；所述矩型孔顶部预埋有胸墙；矩形闸板的两侧分别设置有与导轨滚动配合的滚轮，矩形闸板的背水面周边设置有橡皮止水件，所述橡皮止水件用于与所述胸墙、v形底坎和导轨贴合形成封水面。
8.优选地，所述橡皮止水件为p形止水橡皮。
9.当然，所述异形孔为上宽下窄的阶梯形、不等腰倒三角形或半圆形。
10.本实用新型优点是在闸门小开度时，过流面积比普通的矩形闸门孔口小的多，从而实现小流量的精确调节。在矩形闸门匀速起升的过程中，过流面积、过闸流量均为非线性的增长，提高了闸门局部开启特别是小开度情况下的流量控制精度，从而节约水资源，避免浪费。同时，避免了常规矩形闸门孔口小开度过流时产生的闸门振动现象。
附图说明
11.图1是本实用新型的结构示意图。
12.图2是图1的i
‑
i向剖面示意图。
13.图3是本实用新型所述闸门孔口的结构示意图。
14.图4是本实用新型所述v形底坎的结构示意图。
15.图5是图4的左视结构示意图。
16.图6是本实用新型所述矩形闸门的结构示意图。
17.图7是本实用新型闸门孔口与现有矩形闸门孔口的流量开度曲线对比图。
具体实施方式
18.下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。
19.如图1
‑
7所示，本实用新型所述具备高精度流量控制的平板闸门，包括由启闭机驱动启/闭的矩形闸板1，与矩形闸板1滚动密封配合的闸门孔口，以及闸门孔口预埋件。
20.如图3所示，所述闸门孔口的形状由上部的矩型孔2.1和下部的v形孔2.2构成；在v形孔2.2的钢筋混凝土孔板2.3内预埋有v形底坎。
21.如图4、5所示，所述v形底坎由开设有v形豁口的不锈钢板3.1，和固连在不锈钢板3.1迎水面下边缘的水平承载板3.2构成。
22.如图3所示，闸门孔口两侧分别预埋有用于矩形闸板1上下移动的导轨4，两导轨4分别向下延伸至v形底坎的v形开口处；矩型孔2.1顶部预埋有胸墙5。
23.矩形闸板1的两侧分别设置有与导轨4滚动配合的滚轮6，矩形闸板1的背水面周边设置有p形止水橡皮7，p形止水橡皮7用于与胸墙5、v形底坎和导轨4贴合形成封水面。
24.本实用新型原理简述如下：
25.假设闸门孔口为自由出流，平板闸门在小开度情况下，根据闸门孔口出流的基本计算公式：；
26.式中：q为通过孔口的流量；为流量系数；a为闸门孔口面积；g为重力加速度；h0为闸前水深；
27.对于现有的矩形闸门孔口：a=be（b：闸门孔口宽度，e：闸门开度），则；
28.；
29.对于本实用新型采用的v形底坎：；a=be2/e（e：v形底坎的高度），则；
30.。
31.流量对开度的敏感程度可用表示，即流量q对开度e的倒数，即流量开度曲线的斜率；越小，表示流量对开度越不敏感；越大，表示流量对开度越敏感。
32.对于现有的矩形闸门孔口：，为常数 。
33.对于本实用新型采用的v形底坎：，即在e＜e时，和开度e成比例关系。
34.如图7所示，两种情况下，通过闸门孔口的流量开度曲线，从图7所示的流量开度曲线可以得知，现有矩形闸门孔口的流量q几乎和闸门开度e成正比，q
‑
e曲线（流量
‑
开度曲线）为一条直线。本实用新型底部为v形的闸门孔口，开度e小于e时，q
‑
e曲线为抛物线，开度e大于e时，q
‑
e曲线为直线。
35.举例说明：某工程引水口为矩形，孔口宽b=1m，孔口高h=2m，水深h0=10m，=0.57，计算得最大流量为15.1 m3/s。当下游最小需水量为1.5 m3/s时，开度约为0.2m（相对开度0.1，属于易振动区）。
36.若将孔口设置为上部矩形下部v形的孔口，可使孔口宽b=1m，v形高e=1m，反算孔口高h=2.5m，当下游最小需水量为1.5m3/s时，开度约为0.63m（相对开度0.25，成功避开易振动区）。


技术特征：
1.一种具备高精度流量控制的平板闸门，包括由启闭机驱动启/闭的矩形闸板，与所述矩形闸板密封配合的闸门孔口，以及所述闸门孔口预埋件；其特征在于：所述闸门孔口的形状由上部的矩型孔和下部的异形孔构成，所述异形孔的宽度自上而下逐渐缩小。2.根据权利要求1所述具备高精度流量控制的平板闸门，其特征在于：所述异形孔为v形孔。3.根据权利要求2所述具备高精度流量控制的平板闸门，其特征在于：所述v形孔的钢筋混凝土孔板内预埋有v形底坎，所述v形底坎由开设有v形豁口的不锈钢板，和固连在所述不锈钢板迎水面下边缘的水平承载板构成；所述闸门孔口两侧分别预埋有用于所述矩形闸板上下移动的导轨，所述导轨向下延伸至v形底坎的v形开口处；所述矩型孔顶部预埋有胸墙；矩形闸板的两侧分别设置有与导轨滚动配合的滚轮，矩形闸板的背水面周边设置有橡皮止水件，所述橡皮止水件用于与所述胸墙、v形底坎和导轨贴合形成封水面。4.根据权利要求3所述具备高精度流量控制的平板闸门，其特征在于：所述橡皮止水件为p形止水橡皮。5.根据权利要求3所述具备高精度流量控制的平板闸门，其特征在于：所述异形孔为上宽下窄的阶梯形、不等腰倒三角形或半圆形。

技术总结
本实用新型公开了一种具备高精度流量控制的平板闸门，包括由启闭机驱动启/闭的矩形闸板，与所述矩形闸板滚动或滑动密封配合的闸门孔口，以及所述闸门孔口预埋件；所述闸门孔口的形状由上部的矩型孔和下部的异形孔构成，所述异形孔的宽度自上而下逐渐缩小。本实用新型优点是在闸门小开度时，过流面积比普通的矩形闸门孔口小的多，从而实现小流量的精确调节。在矩形闸门匀速起升的过程中，过流面积、过闸流量均为非线性的增长，提高了闸门局部开启特别是小开度情况下的流量控制精度，从而节约水资源，避免浪费。同时，避免了常规矩形闸门孔口小开度过流时产生的闸门振动现象。口小开度过流时产生的闸门振动现象。口小开度过流时产生的闸门振动现象。


技术研发人员：谢腾飞 李维华 曹静怡 赵茂 谢菲菲 李作琴
受保护的技术使用者：黄河勘测规划设计研究院有限公司
技术研发日：2021.04.16
技术公布日：2021/11/17