[发明专利]一种闸门顶部溢流通气减震装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种闸门顶部溢流通气减震装置和方法，尤其是一种利用破水器分开闸门顶部满溢的水帘幕，强迫分离通气，并挑离闸门，避免因溢流水帘幕封闭形成不稳空腔而激发的闸门不规则强振的方法，属于水利工程领域。

背景技术

在一些低水头的水利工程闸门中，经常会利用门顶溢流来调节上游水位。由门顶溢流形成自然的水帘幕，该水帘幕在溢流水头较小时形成贴壁流，贴壁流沿闸门壁下泄，冲击在闸门底缘会造成闸门底缘冲击损坏，同时也会造成闸门的振动，当闸门振动剧烈时会对闸门安全造成严重影响。

当水头略高时，水流在闸门顶挑射，形成连续的水帘幕，水帘幕下方会形成大小不一的密闭空腔，空腔内气体会随着水流的下泄而被携带走，空腔一旦得不到外界空气补充，就会形成不稳定的负压空腔，负压会激发闸门结构产生强大的激振力，易引发闸门结构振动破坏。

目前在本领域中对这种低水头闸门溢流工况重视不足，一直未有任何装置或方法可以减小因此而形成的闸门振动。

发明内容

本发明就是提供一种方法和装置将水流挑离门体避免形成贴壁流；并将挑出的水帘幕强行分割形成稳定的输气通道，为水帘幕下的空腔补气，消除不稳定空腔，消除因空腔不稳定造成的闸门振动。

具体而言，本发明一种闸门顶部溢流通气减震的装置，包括挑流板和破水器，破水器焊接在挑流板上，挑流板焊接在闸门顶部下游侧。

上述的破水器体型公式为经发明人反复试验对比，发现只有在以上述体型作为破水器形状时，闸门顶部溢流时才会水流平顺，泄流量最大。

上述的破水器每间隔一段距离设置在挑流板上，间隔的距离公式为ΔL=（20～30）Δh，Δh为门顶溢流水头。经发明人反复试验对比发现，当ΔL小于20Δh时水流过分破碎，下游的水雾过于严重，当ΔL大于30Δh时，形成破碎流有时会间歇性通气不足。

上述的破水器高度为Δh。

上述的破水器沿挑流板方向长度大于等于挑流板长度；

上述的破水器设置纵向和横向加劲板；

上述的挑流板设置纵向挑流板加劲板。

上述的破水器底部曲线可以为圆弧或者直线形；当其底部为圆弧形时，挑流板沿流向剖面也为圆弧形，并且两者具有相同的半径，其半径大于等于2.5Δh。

本发明一种闸门顶部溢流通气减震的方法，采用挑流板和破水器作为消除闸门顶溢流不稳定空腔的技术手段；

所述的挑流板向闸门下游延伸挑流板长度Δb的初步计算公式为Δb=(1/2～1.0)Δh，Δh为门顶溢流水头。

所述的挑流板长确定方法为：在将以初步设计值制作成模型的挑流板安装在闸门上进行试验，试验中获得稳定空腔后，逐步缩短挑流板长度Δb直至其范围在Δb=(1/3～1/2)Δh内。

本发明有如下有益效果：

（1）本发明采用挑流和板的破水器保证了闸门低水头溢流安全运行；

（2）本发明提出了一种几乎不阻流的破水器型式；

（3）本发明提出的破水器使下游既没有过多的雾气，也避免了通气不足；

（4）本发明提出的挑流板和破水器将溢流分解成一个个稳定均匀的瀑布流，消除了闸门的振动，提高了水体的观赏性。

附图说明

图1破水器及挑流板沿水流向剖视示意图；

图2破水器及挑流板俯视示意图；

图3底部为圆弧型状的破水器沿水流流向剖视示意图；

图4单独破水器安装在闸门上的剖视示意图；

图5安装在闸门上的双侧多个破水器俯视示意图。

附图均为破水器和挑流板安装在双侧溢流闸门顶部示意图，当闸门顶部为单侧溢流时，取消上游侧挑流板和破水器。

具体实施方式

实施例一

本发明一种闸门顶部溢流通气减震的装置，包括挑流板1和破水器2，破水器2焊接在挑流板1上，挑流板1焊接在闸门顶部。

破水器1体型公式为

破水器1每间隔一段距离设置在挑流板上，间隔的距离公式为ΔL=（20～30）Δh，Δh为门顶溢流水头0.4m。间距为ΔL=8m。

上述的破水器2高度为0.4m。

上述的破水器2沿挑流板方向长度等于挑流板长度；

上述的破水器2纵向加劲板4和横向加劲板5；

上述的挑流板设置纵向挑流板加劲板3；

如图1所示，上述的破水器2底部曲线为直线形；挑流板沿流向剖面也为直线形。

实施例二