CN106368184A - 一种特高水头平面闸门底水封的改进方法及结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特高水头平面闸门底水封的改进方法及结构，本发明是将现有的刀型底水封改成U型底水封；并将现有的角钢压板改成两块平压板；同时将现有闸门面板下游侧的底水封支承板改成L型的下游支承板，并在闸门面板上游侧增加直角梯形状的上游支承板；并在下游支承板上焊接一条斜板，斜板通过橫板与闸门面板下游侧焊接；由闸门面板、斜板和橫板在闸门底部形成稳定的三角形梁结构，以加强闸门底缘刚度，增强闸门抗振效果，以确保闸门的安全运行。

Description

一种特高水头平面闸门底水封的改进方法及结构

技术领域

本发明涉及一种特高水头平面闸门底水封的改进方法及结构，属于水利水电工程闸门技术领域。

背景技术

对于平面闸门，现有技术中一般底水封采用刀型I130-20或I110-16，并采用角钢压紧后通过螺栓固定在闸门底缘面板上，闸门底缘由面板、底水封支承板、隔板及隔板后翼缘焊接组成，角钢压紧水封的竖向肢与面板配钻螺栓孔，角钢橫向肢贴紧底水封支承板并与其配钻螺栓孔。

上述方法仅适用于常规水头平面检修闸门，因常规水头平面检修闸门，挡水水头较低，底水封底部水体对其向上的挤压力不足以使水封向上的收缩量超过底水封预压缩量而发生渗漏现象，此外，平面检修闸门无事故动水闭门工况，闸门下游无倾角≥30°要求，底水封支承板可以水平向加大至满足强度要求，但在特高水头闸门中，则存在以下问题：①对于平面事故或检修闸门，在挡水工况时，在特高水头作用下，水封向上的收缩量将会超过底水封预压缩量而发生渗漏现象，诱发闸门底水封发生振动导致水封疲劳破坏而失去止水效果；② 底水封下游侧仅靠底水封压板支撑，刚度较差，底水封为面板下游单侧受压，容易在特高水头作用下向下游侧弯曲变形过大导致水封失效漏水，且角钢需采用橫向和竖向两排螺栓固定，需配钻的螺栓数量较多，加工制造难度较大；③ 对于平面事故闸门，因闸门下游有倾角≥30°要求，闸门底水封支承板不宜过大，否则会加大闸门上托力且会导致水流紊乱，诱发闸门振动，影响闸门闭门及结构安全，但底水封支承板尺寸过小则存在结构强度及刚度较弱，闭门时在水的作用下也容易诱发闸门振动，存在安全隐患；所以现有技术还不够理想，有待于进一步完善。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种特高水头平面闸门底水封的改进方法及结构，以克服现有闸门的底水封在特高水头下易诱发闸门底水封振动导致水封疲劳破坏而失去止水效果的问题，从而克服现有技术的不足。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明的一种特高水头平面闸门底水封的改进方法为，该方法是将现有的刀型底水封改成U型底水封；并将现有的角钢压板改成由上游压板和下游压板构成的组合压板；U型底水封的槽口卡在闸门面板底边上，U型底水封两侧通过上游压板和下游压板压紧，并通过贯穿上游压板、U型底水封、闸门面板和下游压板的一排螺栓和螺母将U型底水封固定在闸门面板底缘上；同时将现有闸门面板下游侧的底水封支承板改成L型的下游支承板，并在闸门面板上游侧增加直角梯形状的上游支承板；下游支承板和上游支承板分别焊接在闸门面板两侧；并在下游支承板上焊接一条斜板，斜板通过橫板与闸门面板下游侧焊接；由闸门面板、斜板和橫板在闸门底部形成稳定的三角形梁结构，以加强闸门底缘刚度，增强闸门抗振效果，以确保闸门的安全运行。

根据上述方法构成的本发明的一种特高水头平面闸门底水封结构，包括闸门面板，闸门面板底缘设有U型底水封，U型底水封的槽口卡在闸门面板的底边上，U型底水封的上游侧设有上游压板，U型底水封的下侧设有下游压板；上游压板与下游压板经贯穿上游压板、U型底水封、闸门面板底缘、下游压板的螺栓连接，螺栓一端设有螺母；上游压板上方设有上游支撑板，上游支撑板与闸门面板的上游侧焊接；下游压板上方设有下游支撑板，下游支撑板与闸门面板的下游侧焊接；下游支撑板另一侧与斜板焊接，斜板上部与隔板后翼缘焊接；斜板与闸门面板的下游侧之间经横板焊接。

前述结构中，所述U型底水封下部外缘为椭圆形光滑曲面，U型底水封的槽口底角为内圆角，内圆角半径为1～10mm；槽口的开口处设有外倒角，外倒角角度为45°，外倒角边为1～10mm；U型底水封两侧面设有一排螺栓孔，U型底水封上螺栓孔的孔径小于螺栓直径1～2mm。

前述结构中，所述螺栓为锥型沉头螺栓。

前述结构中，所述闸门面板的厚度与U型底水封的槽口宽度相等；闸门面板底缘的两条直角边为外圆角边，外圆角半径与U型底水封的槽口底角的内圆角半径对应。

前述结构中，所述上游压板和下游压板均为矩形断面；下游压板的矩形断面顶部的两条边设有外倒角；上游压板和下游压板上均设有一排螺栓孔，上下游压板和闸门面板上的螺栓孔孔径大于螺栓直径1～3mm；上游压板上游侧的螺栓孔设有孔倒角，孔倒角的角度和深度与螺栓头的形状相对应。

前述结构中，所述上游支撑板的形状为直角梯形，直角梯形上部经三角形堆焊与闸门面板的上游侧焊接。

前述结构中，所述下游支撑板的形状为L形，下游支撑板与闸门面板的下游侧焊接后形成倒凹槽结构；下游支撑板的外直角边与斜板焊接。斜板上设有一排圆孔，圆孔直径为20～200mm。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、闸门面板上下游两侧设置底水封支承板，在底水封支承板下设置U型底水封，U型底水封的中间槽口宽度与闸门面板厚度相等，闸门面板底边嵌入U型底水封的槽口中，U型底水封上下游两侧采用压板并通过一排螺栓固定在闸门面板底缘上，一方面可减少一半的螺栓数量使闸门制造及安装难度得到降低；另一方面U型底水封的槽口内有闸门面板支撑，刚度较大，对水封具有良好的支承限位作用，U型底水封截面尺寸大且外缘为椭圆形光滑过渡，这使水封整体刚度及截面尺寸较大，在特高水头作用下，向上的变形及向下游侧的弯曲变形得到有效减少，不易发生渗漏现象，具有良好的止水效果。

2、U型底水封下游侧的下游支承板上部设置一橫板及斜板与面板构成近似三角形梁结构，稳定性好，有利于加强闸门底缘刚度，增强闸门抗振效果，有利于闸门的安全运行。

3、U型底水封下游侧的下游支承板为L型，与闸门面板焊接后形成倒凹槽结构，槽下部倒斜角，下游压板为上部两端对称倒斜角的矩形断面，具有便于底水封装配的优点。

4、斜板下部开圆孔，具有制造期间顺利排除焊接产生的烟雾与运行期间顺利排出积存在面板、横梁、下游底水封支承板及斜板之间水体的优点。

附图说明

图1是现有技术的结构示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是闸门面板底缘的局部结构示意图；

图4是U型底水封的结构示意图；

图5是上游压板的结构示意图；

图6是下游压板的结构示意图。

图中标记为：1-闸门面板、2- U型底水封、3-上游压板、4-下游压板、5-螺栓、6-螺母、7-上游支撑板、8-下游支撑板、9-斜板、10-横板、11-椭圆形光滑曲面、12-槽口、13-内圆角、14-外倒角、15- U型底水封上螺栓孔、16-外圆角、17-上下游压板和闸门面板上的螺栓孔、18-圆孔、19-孔倒角、20-刀型底水封、21-底水封支撑板、22-角钢压板、23-隔板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。

本发明的一种特高水头平面闸门底水封的改进方法，如图2所示，该方法是将现有的刀型底水封20改成U型底水封2；并将现有的角钢压板22改成由上游压板3和下游压板4构成的组合压板；U型底水封2的槽口12卡在闸门面板1底边上，U型底水封2两侧通过上游压板3和下游压板4压紧，并通过贯穿上游压板3、U型底水封2、闸门面板1和下游压板4的一排螺栓5和螺母6将U型底水封2固定在闸门面板1底缘上；同时将现有闸门面板1下游侧的底水封支承板21改成L型的下游支承板8，并在闸门面板1上游侧增加直角梯形状的上游支承板7；下游支承板8和上游支承板7分别焊接在闸门面板1两侧；并在下游支承板8上焊接一条斜板9，斜板9通过橫板10与闸门面板1下游侧焊接；由闸门面板1、斜板9和橫板10在闸门底部形成稳定的三角形梁结构，以加强闸门底缘刚度，增强闸门抗振效果，以确保闸门的安全运行。

根据上述方法构成的本发明的一种特高水头平面闸门底水封结构，如图2所示，该结构包括闸门面板1，闸门面板1底缘设有U型底水封2，U型底水封2的槽口12卡在闸门面板1的底边上，U型底水封2的上游侧设有上游压板3，U型底水封2的下侧设有下游压板4；上游压板3与下游压板4经贯穿上游压板3、U型底水封2、闸门面板1底缘、下游压板4的螺栓5连接，螺栓5一端设有螺母6；上游压板3上方设有上游支撑板7，上游支撑板7与闸门面板1的上游侧焊接；下游压板4上方设有下游支撑板8，下游支撑板8与闸门面板1的下游侧焊接；下游支撑板8另一侧与斜板9焊接，斜板9上部与隔板23后翼缘焊接；斜板9与闸门面板1的下游侧之间经横板10焊接。

所述U型底水封如图4所示，U型底水封2下部外缘为椭圆形光滑曲面11，U型底水封2的槽口12底角为内圆角13，内圆角半径为1～10mm；槽口12的开口处设有外倒角14，外倒角角度为45°，外倒角边为1～10mm；U型底水封2两侧面设有一排螺栓孔，U型底水封上螺栓孔15的孔径小于螺栓直径1～2mm。

所述闸门面板如图3所示，闸门面板1的厚度与U型底水封2的槽口12宽度相等；闸门面板1底缘的两条直角边为外圆角16边，外圆角半径与U型底水封2的槽口12底角的内圆角半径对应。

所述上游压板和下游压板如图5和图6所示，上游压板3和下游压板4均为矩形断面；下游压板4的矩形断面顶部的两条边设有外倒角14；上游压板3和下游压板4上均设有一排螺栓孔，上下游压板和闸门面板上的螺栓孔17孔径大于螺栓直径1～3mm；上游压板3上游侧的螺栓孔设有孔倒角19，孔倒角19的角度和深度与螺栓头的形状相对应；螺栓5为锥型沉头螺栓。

如图2所示，上游支撑板7的形状为直角梯形，直角梯形上部经三角形堆焊与闸门面板1的上游侧焊接。下游支撑板8的形状为L形，下游支撑板8与闸门面板1的下游侧焊接后形成倒凹槽结构；下游支撑板8的外直角边与斜板9焊接。斜板9上设有一排圆孔18，圆孔18直径为20～200mm。

实施例

本例是对如图1所示的现有闸门底水封的改进。由图1可见，现有闸门底缘的结构包括闸门面板1，闸门面板1下游侧的底缘焊接有底水封支撑板21，底水封支撑板21下方设有刀型底水封20，刀型底水封20通过角钢压板22、螺栓5和螺母6固定在闸门面板1下游侧的底缘上。现有技术的底水封仅适用于常规水头平面检修闸门，因常规水头平面检修闸门，挡水水头较低，底水封底部水体对其向上的挤压力不足以使水封向上的收缩量超过底水封预压缩量而发生渗漏现象，此外，平面检修闸门无事故动水闭门工况，闸门下游无倾角≥30°要求，底水封支承板可以水平向加大至满足强度要求。

但现有闸门底水封若用于特高水头平面闸门则存在以下不足：

1、对于平面事故或检修闸门，在挡水工况时，在特高水头作用下，水封向上的收缩量将会超过底水封预压缩量而发生渗漏现象，诱发闸门底水封发生振动导致水封疲劳破坏而失去止水效果；

2、 底水封下游侧仅靠底水封压板支撑，刚度较差，底水封为面板下游单侧受压，容易在特高水头作用下向下游侧弯曲变形过大导致水封失效漏水，且角钢需采用橫向和竖向两排螺栓固定，需配钻的螺栓数量较多，加工制造难度较大；

3、对于平面事故闸门，因闸门下游有倾角≥30°要求，闸门底水封支承板不宜过大，否则会加大闸门上托力且会导致水流紊乱，诱发闸门振动，影响闸门闭门及结构安全，但底水封支承板尺寸过小则存在结构强度及刚度较弱，闭门时在水的作用下也容易诱发闸门振动，存在安全隐患；所以现有技术还不够理想，有待于进一步完善。

本发明的改进方法如下：

1、首先在闸门面板1上下游两侧分别设置上游支承板7和下游支承板8，在闸门面板1底缘及上游支承板7和下游支承板8下方设置U型底水封2，U型底水封2中间的槽口12宽度与闸门面板1厚度相等，闸门面板1下部嵌入U型底水封2中间的槽口12内， U型底水封2上下游两侧分别采用上游压板3和下游压板4通过一排螺栓5贯穿闸门面板1并通过螺母6固定在闸门面板1上，这样可以减少一半的螺栓数量，使闸门制造及安装难度得到有效降低。另外，因U型底水封2底水封内部为面板结构，刚度较大，对U型底水封2有良好的支承限位作用。

2、U型底水封2截面尺寸大于现有的刀型底水封20。且U型底水封2底缘为椭圆形光滑曲面11，U型底水封2整体刚度大，在特高水头作用下，向上的变形及向下游侧的弯曲变形较小，不宜发生渗漏现象，具有良好的止水效果。

3、本例在U型底水封2下游侧的下游支承板8上部增加一条橫板10及斜板9。橫板10、斜板9与闸门面板1底部构成近似三角形梁结构，稳定性好，有利于加强闸门底缘刚度，增强闸门抗振效果，有利于闸门运行的安全。

具体实施时按以下步骤实施：

在闸门面板1上下游两侧分别设置上游支承板7及下游支承板8。上游支承板7截面为直角梯形，上部采用三角形堆焊固定；下游支承板8为L型，与闸门面板1焊接后形成倒凹槽结构；倒凹槽结构下部倒斜角；下游支承板8后端设置斜板9；斜板9通过橫板10与闸门面板1焊接固定；橫板10遇隔板23时断开并与其焊牢；在上游支承板7及下游支承板8下方设置U型底水封2； U型底水封2中间的槽口12宽度与闸门面板1厚度相等，槽口12卡在闸门面板1底缘上下游两侧，并采用上游压板3及下游压板4与闸门面板1压紧后通过一排螺栓5固定；上游压板3为矩形断面；下游压板4是上部两端对称倒斜角的矩形断面。

U型底水封2下部外缘为椭圆形光滑曲面11，内部下侧对称倒内圆角13，内圆角13半径R取1～10mm；内部上侧对称倒外倒角14；外倒角14取45°，距离d取1～10mm；闸门面板1下部对称倒外圆角16，外圆角16半径与U型底水封2槽口12内的内圆角13半径相同；U型底水封2、上游压板3、下游压板4及闸门面板1之间配钻螺栓孔；U型底水封上螺栓孔15小于螺栓5直径1～2mm；上下游压板和闸门面板上的螺栓孔17直径大于螺栓5直径1～3mm；斜板9上部与隔板23后翼缘焊接，斜板9下部开圆孔18，圆孔18直径为20～200mm。

Claims (8)

1.一种特高水头平面闸门底水封的改进方法，其特征在于：该方法是将现有的刀型底水封改成U型底水封；并将现有的角钢压板改成由上游压板和下游压板构成的组合压板；U型底水封的槽口卡在闸门面板底边上，U型底水封两侧通过上游压板和下游压板压紧，并通过贯穿上游压板、U型底水封、闸门面板和下游压板的一排螺栓和螺母将U型底水封固定在闸门面板底缘上；同时将现有闸门面板下游侧的底水封支承板改成L型的下游支承板，并在闸门面板上游侧增加直角梯形状的上游支承板；下游支承板和上游支承板分别焊接在闸门面板两侧；并在下游支承板上焊接一条斜板，斜板通过橫板与闸门面板下游侧焊接；由闸门面板、斜板和橫板在闸门底部形成稳定的三角形梁结构，以加强闸门底缘刚度，增强闸门抗振效果，以确保闸门的安全运行。

2.一种根据权利要求1所述方法构成的特高水头平面闸门底水封结构，其特征在于：包括闸门面板（1），闸门面板（1）底缘设有U型底水封（2），U型底水封（2）的槽口（12）卡在闸门面板（1）的底边上，U型底水封（2）的上游侧设有上游压板（3），U型底水封（2）的下侧设有下游压板（4）；上游压板（3）与下游压板（4）经贯穿上游压板（3）、U型底水封（2）、闸门面板（1）底缘、下游压板（4）的螺栓（5）连接，螺栓（5）一端设有螺母（6）；上游压板（3）上方设有上游支撑板（7），上游支撑板（7）与闸门面板（1）的上游侧焊接；下游压板（4）上方设有下游支撑板（8），下游支撑板（8）与闸门面板（1）的下游侧焊接；下游支撑板（8）另一侧与斜板（9）焊接，斜板（9）上部与隔板（23）后翼缘焊接；斜板（9）与闸门面板（1）的下游侧之间经横板（10）焊接。

3.根据权利要求2所述结构，其特征在于：所述U型底水封（2）下部外缘为椭圆形光滑曲面（11），U型底水封（2）的槽口（12）底角为内圆角（13），内圆角半径为1～10mm；槽口（12）的开口处设有外倒角（14），外倒角角度为45°，外倒角边为1～10mm；U型底水封（2）两侧面设有一排螺栓孔，U型底水封上螺栓孔（15）的孔径小于螺栓直径1～2mm。

4.根据权利要求2所述结构，其特征在于：所述螺栓（5）为锥型沉头螺栓。

5.根据权利要求2所述结构，其特征在于：所述闸门面板（1）的厚度与U型底水封（2）的槽口（12）宽度相等；闸门面板（1）底缘的两条直角边为外圆角（16）边，外圆角半径与U型底水封（2）的槽口（12）底角的内圆角半径对应。

6.根据权利要求2所述结构，其特征在于：所述上游压板（3）和下游压板（4）均为矩形断面；下游压板（4）的矩形断面顶部的两条边设有外倒角（14）；上游压板（3）和下游压板（4）上均设有一排螺栓孔，上下游压板和闸门面板上的螺栓孔（17）孔径大于螺栓直径1～3mm；上游压板（3）上游侧的螺栓孔设有孔倒角（19），孔倒角（19）的角度和深度与螺栓头的形状相对应。

7.根据权利要求2所述结构，其特征在于：所述上游支撑板（7）的形状为直角梯形，直角梯形上部经三角形堆焊与闸门面板（1）的上游侧焊接。

8.根据权利要求2所述结构，其特征在于：所述下游支撑板（8）的形状为L形，下游支撑板（8）与闸门面板（1）的下游侧焊接后形成倒凹槽结构；下游支撑板（8）的外直角边与斜板（9）焊接；斜板（9）上设有一排圆孔（18），圆孔（18）直径为20～200mm。