暗杆式双向止水闸门设计

孙月娟

（黄骅市五一机械有限公司，河北 黄骅 061100）

1 暗杆式启闭功能

1.1 明杆式启闭装置

普通的明杆式启闭装置由螺杆式启闭机与闸门组成，电机旋转带动蜗杆转动，蜗杆与蜗轮啮合，蜗轮通过平键与承重螺母联接，承重螺母的旋转运动使与之配套的螺杆作直线运动，螺杆与闸门的闸板通过吊头相连，闸板随之上升或下降，如图1。

图1 明杆式启闭装置

从图1中可见，闸门提升后螺杆高出机体竖立在外，高耸的螺杆影响了建筑物外观和工程的景观，在风沙较大和雷暴较强的环境还要采取相应的安全措施。

1.2 暗杆式启闭装置

为了克服高耸螺杆带来的景观和安全方面的弊端，设计了暗杆式启闭装置，如图2。

图2 暗杆式启闭装置

暗杆式启闭装置将承重螺母安装在闸门闸板顶部吊头位置，螺杆通过联接套与蜗轮整合为一体，电机旋转螺杆随之转动，承重螺母与螺杆配合作直线运动，带动闸板上升或下降。承重螺母的材质一般为铜合金。从图2中可见，承重螺母因安装在闸门闸板顶部，要求工程水位不能高于闸顶，否则承重螺母会因长期浸水产生锈蚀，导致传动失效，造成闸门无法正常启闭。

经过真机原型试验，设计采用了新型高强度塑料合金作承重螺母，彻底解决了其锈蚀问题。尤其是污水处理工程中，其防锈蚀性能得到了充分的体现。该设计取得了国家专利，专利号：ZL201220296383。新型高强度塑料合金作承重螺母的采用，扩大了暗杆式启闭装置对水环境的应用范围。

目前，采用新型塑料合金作承重螺母的暗杆式启闭装置的设计产品，已经成功地应用在长春净月经济开发区柳树水库、江苏杨码泵站、天津津南区石柱子闸涵等工程中。

2 闸门双向止水功能

实现闸门双向止水功能的型式主要有以下几种：

2.1 两套单面止水铸铁闸门

采用两套常规的单面止水铸铁闸门，达到双向挡水的目的。缺点是增大工程规模，使工程投资加大。

2.2 一套双面止水钢闸门

采用一套钢闸门双面止水，即采用双“P”型水封或“O”型水封，依靠上下游的水压达到双向止水的目的。其缺点是止水装置复杂，橡胶止水易老化损坏，止水容易失效。

2.3 双面止水闸门

采用双面止水闸门，即设置上下游两套闸框，闸板与两闸框采用楔形压紧，其缺点是闸板与两闸框容易锈蚀卡死。受其制造工艺限制，采用双面止水闸门仅适用于小型闸门。

2.4 变形或充压型止水闸门

采用变形或充压型止水，即利用钢闸门位移压紧水封或利用充压使水封产生位移压紧闸门，达到双向挡水的目的。其缺点是结构复杂，制造安装困难，需要辅助设备，工程投资较大。

本文对闸框的设计采用图3型式，实现了闸门双向止水的功能。

图3 双向止水闸框

在铸铁主闸框的封水面开一道凹形槽，槽内设置弹性体及硬止水条，弹性体具有设计规定的弹性余量，硬止水条高于主闸框封水面2mm。闸板受正向水头压力时，压缩弹性体与硬止水条，主闸框封水面与硬止水条均与闸板封水面顶紧；闸板受反向水头压力时，闸板贴紧反向闸框，利用弹性体的弹性使硬止水条与闸板封水面顶紧达到封水的目的。

该设计取得了国家专利，专利号：ZL02235965.6。

目前，采用图3形式的双向止水闸门，已经成功的应用在：

辽宁盘锦太平闸工程，该工程12孔，孔口尺寸：3.6m×5m~6m（宽×高―正反向水头）；

湖南株洲市天元区排渍站工程，该工程5孔，孔口尺寸：4.5m×4.5m~6m（宽×高―正反向水头）；

天津东丽区袁家河改线工程，该工程10孔，其中4孔的孔口尺寸：4m×4.5m~6m（宽×高―正反向水头），6孔的孔口尺寸：4m×3.5m~6m（宽×高―正反向水头）。

上述工程运行至今，启闭可靠，止水严密，操作简便，受到用户好评。

3 闸门闸板材料的选用

3.1 铸铁

闸门的闸板可采用铸铁、碳钢或不锈钢等材料。铸铁闸板结构简单，安装方便，但其强度较低，适用于小孔口、较低水头的水利工程。

3.2 碳钢

碳钢闸板强度较高，适用于大孔口，较高水头的水利工程。

3.3 不锈钢

不锈钢闸板抗腐蚀性强，适用于腐蚀性较高的污水环境。

综合上述3种闸门的特点，本工程设计了钢铁复合闸门，即：闸框材料为灰铸铁，闸板材料为Q235或Q345。

该设计取得了国家专利，专利号：ZL200520135423.0。

目前，采用钢铁复合闸门的设计产品已经在国内水利行业和市政部门得到了广泛的应用。

4 结语

暗杆式双向止水闸门是在上述3项成熟专利（高强度塑料合金作承重螺母专利，专利号：ZL201220296383、闸框体嵌入压缩弹性体与硬止水条专利，专利号：ZL02235965.6、钢铁复合闸门专利，专利号：ZL200520135423.0）的基础上研发出来的新产品，该产品已获国家专利，专利号：ZL2014 2 0670363.1。其闸板采用碳钢或不锈钢，闸板顶端安装高强度塑料合金承重螺母，闸框为双向止水铸铁闸框结构形式，如图4。

图4 暗杆式双向止水装置

实践证明，该新型闸门较好的实现暗杆启闭功能，双向止水效果良好，其强度、刚度、稳定性满足相关标准及规范的要求，安装方便，使用维护成本低。为水利、市政工程提供了新的选型设备。

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