一种螺杆闸闸控装置的制作方法

1.本发明涉及水利工程领域，具体而言，涉及一种螺杆闸闸控装置。


背景技术：

2.螺杆闸，是一种用螺纹杆直接或通过导向滑块、连杆与闸门门叶相连接，螺杆上下移动以启闭闸门的水利工程用机械装置，由于结构简单、安装操作方便、性价比高，因此普遍应用于水利行业相关的各种工程项目中。螺杆闸作为传统的水利工程基础设施之一，在水利工程中扮演了重要角色，在防洪、保护工农业生产和人民生命财产安全以及环境保护等诸多方面都发挥了巨大的积极作用。
3.随着“互联网 ”现代农业的大力推进，应用物联网、云计算、大数据、移动互联等现代信息技术，推动农业水利机械自动化改造升级成为重点工作。目前使用的螺杆闸大多属于手动、半自动闸门，开启麻烦、安全措施不足、没有流量等水利数据采集记录、不能对水资源合理的分配，随着物联网技术的不断发展，传统农业灌溉转型升级势在必行，合理利用水资源，实现高效节水型农业，必然用到高度自动化的水利闸门。
4.一方面，已有的老旧闸门不能满足现行需求，但将其全部更换成本巨大，如何对已有的老旧闸门进行自动化改造是本领域技术人员亟待解决的问题。另一方面，发展智慧水利必然会要求闸门的体积越来越小，如何在有限空间内合理地排布所有必要组件，同样是本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供了一种螺杆闸闸控装置，可用于改造已有的老旧闸门，其机械结构高度集成，空间结构紧凑，能够满足智慧水利系统中自动化控制闸门的要求。
6.本发明是这样实现的：一种螺杆闸闸控装置，套设于闸门螺杆上，包括：第一底板和第一支架，第一底板与第一支架固定连接；启闭机，与第一底板固定连接；闸门螺杆依次穿过启闭机、第一底板和第一支架；电机和电机驱动器，电机固定安装于启闭机的一侧，与启闭机传动连接；电机驱动器与电机电连接；闸位计，包括行程齿轮、编码器和编码器支架，行程齿轮与编码器传动连接；编码器固定安装于编码器支架上，编码器支架固定安装于启闭机上，行程齿轮与闸门螺杆啮合。
7.限位器，包括限位环及限位开关，限位环套设于闸门螺杆上，限位开关包括第一限位开关和第二限位开关，第一限位开关固定安装于编码器支架上。
8.进一步，编码器支架包括第一侧板、第二侧板和第三平板，第一侧板与第二侧板平行并沿二者中间平面对称，在相同位置开有安装孔。
9.进一步，限位环包括第一限位环和第二限位环，均套设于闸门螺杆上。
10.进一步，还包括限位支板，固定于第一支架上；第二限位开关固定于限位支板上。
11.进一步，还包括：第二底板和第二支架，第二支架固定安装于第一底板上靠近电机的一侧，第二底板固定安装于第二支架上；空气开关和导轨，空气开关与导轨滑动连接，导轨固定于第二支架上。
12.进一步，还包括：闸门控制器和固态继电器，闸门控制器固定于第二支架上。
13.进一步，还包括：蓄电池和充电控制器，第二支架底部还设有第三底板，蓄电池固定于第三底板上，充电控制器固定于第二底板上。
14.进一步，还包括：基座，与第一支架固定连接，闸门螺杆从基座的开口中穿过。
15.进一步，启闭机与第一底板之间设有垫板。
16.进一步，还包括外壳体、螺杆保护罩，外壳体包括外壳门和支架挡板，安装于第一支架和第二支架的外侧；螺杆保护罩设置于闸门螺杆外侧。
17.本发明提供的技术方案的有益效果包括：与现有技术相比，本发明提供的一种螺杆闸闸控装置，至少具有以下有益效果：1、对原有的老旧螺杆闸进行自动化改造，在闸门螺杆上新增启闭机、闸位计和限位器等自动化设备，从而无需将老旧闸门全部更换，满足了水利闸门的自动化控制需求，节约了改造成本。
18.2、采用简单的机械结构将启闭机、电机、闸位计和限位器进行合理布局，从而使的闸门控制装置空间结构紧凑、合理，提高了机械集成度，缩小了整体体积。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。为了更清楚地展示本发明的实施方式，突出发明要点，附图省略了闸门螺杆外侧的螺纹。
20.图1是本发明实施方式提供的螺杆闸闸控装置一种可选实施方式的结构示意图；图2是本发明实施方式提供的螺杆闸闸控装置一种可选实施方式的结构示意图；图3是本发明实施方式提供的螺杆闸闸控装置一种可选实施方式的结构示意图；图4是本发明实施方式提供的螺杆闸闸控装置一种可选实施方式的结构示意图；图5是本发明实施方式提供的螺杆闸闸控装置一种可选实施方式中编码器支架的结构示意图；图6是本发明实施方式提供的螺杆闸闸控装置另一种可选实施方式的结构示意图；图7是本发明实施方式提供的螺杆闸闸控装置另一种可选实施方式的结构示意图；图8是本发明实施方式提供的螺杆闸闸控装置另一种可选实施方式的结构示意图；图9是本发明实施方式提供的螺杆闸闸控装置另一种可选实施方式的结构示意图；图10是本发明实施方式提供的螺杆闸闸控装置另一种可选实施方式的结构示意图；
其中，图1-图4、图6-图8省略了闸门螺杆的外螺纹。
21.图标：11-第一底板；12-第一支架；13-闸门螺杆；14-垫板；30-启闭机；31-电机；32-电机驱动器；33-空气开关；34-导轨；35-导轨支板；40-闸位计；41-行程齿轮；42-编码器；43-编码器支架；44-安装孔；45-第一侧板；46-第二侧板；47-第三平板；48-耳板；51-第一限位环；52-第二限位环；53-第一限位开关；54-第二限位开关；55-限位支板；21-第二底板；22-第二支架；23-支杆；24-第三底板；61-闸门控制器；62-屏幕背板；63-固态继电器；64-显示面板；71-蓄电池；72-充电控制器；81-外壳体；82-外壳门；83-支架挡板；84-螺杆保护罩；90-基座。
具体实施方式
22.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
24.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.实施例：请参考图1-图4，图1是本发明实施方式提供的一种螺杆闸闸控装置一种可选实施方式的原理框图，本实施例提供了一种螺杆闸闸控装置，包括闸门螺杆13，还包括：第一底板11和第一支架12，第一底板11固定安装于第一支架12上；启闭机30，固定安装于第一底板11上；闸门螺杆13依次穿过启闭机30、第一底板11、第一支架12；电机31，固定安装于启闭机30的一侧并与启闭机30传动连接；闸位计40，包括行程齿轮41、编码器42和编码器支架43，行程齿轮41与编码器42传动连接；编码器42固定安装于编码器支架43上，编码器支架43固定安装于启闭机30上；行程齿轮41与闸门螺杆13啮合；限位器，包括限位环及限位开关，限位环套设于闸门螺杆13上，限位开关包括第一限位开关53和第二限位开关54，第一限位开关53固定安装于编码器支架43上。
26.本实施例中的螺杆闸广泛应用于农业灌溉渠道的控水管水中，闸门螺杆13与闸门主体相连接，用于提升或降低闸门主体，请参考图1，第一支架12为框型安装架，包括多个矩形框架，用于支撑启闭机30及电机31等装置。可选的，第一支架12还设有隔板，将第一支架12内部隔离成一大一小两个空间，闸门螺杆13穿过其中一个小空间，另一个大空间可用来容纳其他闸控设备。请继续参考图3，本实施例中，第一底板11安装于第一支架12上方，可采用螺栓将二者固定，第一底板11预先开设有与闸门螺杆13适配的穿孔，安装时，闸门螺杆13
可直接穿过第一底板11及第一支架12。同时，启闭机30也套设在闸门螺杆13上，并且启闭机30和电机31都固定安装于第一底板11上。本实施例中的启闭机30为螺杆式启闭机，用于带动螺杆上升与下降，是自动化闸门的主要设备之一。为了便于传动，本实施例中的启闭机30与电机31直接固定，具体的，启闭机30上设有与电机31适配的安装接口，将电机31直接用螺栓固定在启闭机30的安装接口上，电机31把电能转化为机械能，其输出轴与启闭机30传动连接，启闭机30带动螺杆做升降运动，从而无需其他传动机构，提高了传动效率，简化了机械结构，缩小了占用空间，安装和维养更加轻便。
27.在一些可选的实施方式中，请参考图5，图5是本发明提供的螺杆闸闸控装置可选实施方式中编码器支架43的结构示意图，其中图5-a为侧视图，图5-b为俯视图，图5-c为立体示意图，图5-d为正视图。编码器支架43包括第一侧板45、第二侧板46和第三平板47，第一侧板45与第二侧板46平行，其结构沿中间平面对称，在相同位置开有安装孔44。编码器支架43用于将行程齿轮41、编码器42、以及第一限位开关53固定于适当的位置，使得行程齿轮41用于与螺杆闸的闸门螺杆13上的螺纹啮合连接，行程齿轮41可通过中间轴与编码器42传动连接，或直接与编码器42的输入轴固定连接，闸门螺杆13上升与下降带动编码器42的输入轴正反转，编码器42就可输出闸门的开度信号。请继续参考图5-d，编码器支架43正面视图为π字形或几字形结构，第一侧板45与第二侧板46与第三平板47固定连接，为一体成形结构。第一侧板45与第二侧板46平行设置有利于提高了支撑稳定性，节约了安装空间，两个侧板都设有耳板48，耳板48上预设有螺孔，方便对齐点位，对工人安装时的精准度要求降低。请参考图5-c，本实施方式中，编码器42穿过安装孔44固定在编码器支架43上，在第一侧板45和第二侧板46上均预先开设有安装孔44，且第一侧板45和第二侧板46结构完全对称，工作人员现场安装时，可根据实际情况，将编码器42安装于任意一个侧板上，适用于多种规格的闸门螺杆13，可用于多类老旧闸门的改造，操作更加方便。在进一步优选的实施方式中，请参考图3，第一侧板45和第二侧板46向远离闸门螺杆13的方向倾斜，为第一限位开关53留出了安装空间，第三平板47的宽度一般大于闸门螺杆13的直径，使得第一侧板45与第二侧板46位于闸门螺杆13两侧，进一步节约了安装空间。图3中第一侧板45和第二侧板46均为平行四边形，其造型更加简约，简化了制造工艺。
28.在一些可选的实施方式中，请继续参考图4，限位环包括第一限位环51和第二限位环52，分别套设于闸门螺杆13上。优选的，本实施例提供的螺杆闸闸门控制装置还包括限位支板55，固定安装于第一支架12上；第二限位开关54固定于限位支板55上；限位支板55的高度与第二限位环52的位置相适配。
29.请继续参考图1-图4，本实施例中的两个限位环都套设于闸门螺杆13上，限位支板55用于为第二限位开关54在合理的位置上提供支撑，可采用螺栓将其固定于第一支架12的矩形框架上，第一限位环51和第二限位环52在闸门螺杆13上的位置根据闸门的最大开度来确定，具体的，闸门的最大开度等于第一限位环51和第二限位环52的距离与第一限位开关53和第二限位开关54的垂直距离之间的差值，因此，垂直方向上，第二限位环52的高度应低于第二限位开关54的高度。本实施例中，第一限位开关53为下限位开关，闸门螺杆13下降时，第一限位环51碰撞到第一限位开关53，触发下限位动作，闸门停止下降；第二限位开关54为上限位开关，闸门螺杆13上升时，第一限位环51碰撞到第二限位开关54，触发上限位动作，闸门停止上升。
30.在一些可选的实施方式中，请参考图6-图8，本实施例提供的螺杆闸闸门控制装置还包括：第二底板21和第二支架22，第二支架22固定安装于第一底板11上靠近电机31的一侧，第二底板21固定安装于第二支架22上；此外，还包括固定安装于第二底板21上的电机驱动器32以及空气开关33和导轨34。空气开关33与导轨34滑动连接，导轨34固定于导轨支板35上，导轨支板35固定安装于第二支架22上。图6中，第二支架22也由多个矩形框架组成，第一支架12和第二支架22的组合形成了双层结构，合理的利用了内部空间，第二支架22设于电机31上方，使得机械结构布局更加规整。
31.在一些可选的实施方式中，请参考图6-图8，本实施例提供的螺杆闸闸门控制装置还包括：闸门控制器61和固态继电器63，闸门控制器61固定安装于第二支架22上，具体的，闸门控制器61包括屏幕背板62，第二支架22设有支杆23，屏幕背板62与支杆23固定连接；固态继电器63安装于第二底板21上。在一些作为优选的实施方式中，本实施例提供的螺杆闸闸门控制装置还包括：蓄电池71和充电控制器72，第二支架22的底部还设有第三底板24，蓄电池71固定安装于第三底板24上，充电控制器72固定安装于第二底板21上。
32.本实施例中的闸门控制器61是专门设计用于控制启闭机30、闸位计40等的智能设备，包括linux核心、电机控制模块、编码器模块和限位模块，通过接入互联网实时接收远程操作指令，集成了水位数据采集及闸控等多种功能。固态继电器63用于实现闸门控制器61与其他负载设备的隔离，保住自动化闸门的稳定运行。本实施方式中，闸门控制器61包括显示面板64和屏幕背板62，闸门控制器61主体嵌入屏幕背板62中，屏幕背板62与支杆23可拆卸固定连接。具体的，可通过螺栓将二者固定，闸门控制器61的显示面板64面向外侧，便于工作人员查看数据。
33.本实施例中，闸门控制器61与充电控制器72电连接，充电控制器72与蓄电池71电连接，电机驱动器32与电机31连接，并与空气开关33、固态继电器63电连接，启闭机30与电机31传动连接。限位开关分别与闸门控制器61、电机驱动器32电连接，编码器42与闸门控制器61电连接，用于测算闸位数据。
34.在一些可选的实施方式中，请参考图6-图10，本实施例提供的螺杆闸闸门控制装置还包括：基座90，基座90与第一支架12固定连接，具体的，基座90的结构为梯子形结构，闸门螺杆13从基座90的开口穿过。本实施方式中，基座90用于支撑第一支架12，将其固定于适宜位置，基座90与第一支架12可拆卸固定连接，可根据闸门安装的地形地貌来选择是否增设基座90。基座90可适用于一般的农村灌溉渠道闸门的固定。
35.请参考图1-图4，在一些可选的实施方式中，启闭机30与第一底板11之间设有垫板14。垫板14起到缓冲减震的作用同时调节启闭机30的高度。在一些可选的实施方式中，请参考图9和图10，本实施例提供的螺杆闸闸门控制装置还包括外壳体81、螺杆保护罩84，外壳体81为刚性箱型结构，一般由硬质防腐防潮材料制成，如涂有防护层的合金等，用于保护内部设备。在结构上，外壳体81包括外壳门82和支架挡板83，支架挡板83安装于第一支架12和第二支架22的外侧。螺杆保护罩84套设于螺杆的外侧。请参考图8，支架挡板83固定于第一支架12和第二支架22上，可对内部设备进行防护，整体外观上更加简单规整。外壳门82设于有闸门控制器61的一侧，与第二支架22活动连接，可从外侧打开。可选的，可设置多个外壳门82，方便对内部设备进行检修调试。
36.通过上述实施例可知，本发明提供的螺杆闸闸门控制装置，整体而言具有如下的
有益效果：1、能够直接应用于传统老旧螺杆闸的改造而不需要拆除主体，增加自动启闭装置和太阳能供电系统，将原来的手动闸门变为自动启闭闸门。
37.2、增加了闸位计和限位开关，实现控制和多重保护作用。
38.3、增加控制系统，能够实现远程控制，数据通讯，视频图像等采集功能。
39.4、集成了启闭装置、控制系统、闸位计、限位开关等装置，简化了机械结构，现场安装调试方便，后期保养维护简单。