一种用于测控一体化闸门系统的智控钢索闸门

技术领域

本发明涉及的是闸门技术领域，具体涉及一种用于测控一体化闸门系统的智控钢索闸门。

背景技术

为实现灌区水资源的合理利用、缓解灌区用水问题，我国开始发展节水型农业灌溉用水。随着信息化技术的发展，测控一体化闸门系统快速推广，该系统由智控闸门、流量自动计量装置和调水控制系统组成；其中智能控制闸门是实现测控一体化的关键环节。

目前，闸门多种多样类型，有钢索闸、齿条闸、螺杆闸、翻板闸等，通常需要根据不同的使用条件，如渠道宽度、水头高度、水质、安装基础、工程预算等选用不同形式、不同材质的闸门。就材质来看，闸体材质上有铸铁闸、不锈钢闸、铝合金闸等，铸铁闸门笨重、能耗高，止水磨损快；不锈钢闸门成本高，在标准化、通用性、能耗、维护、寿命等方面仍然存在不足。就目前闸门技术来看，普遍存在寿命不够、止水性能不稳定、闸门通用性差、维护困难、能耗高、基于太阳能供电不足等问题。具体的：

(1)目前技术多存在材料耐腐蚀性不强、摩擦副磨损、疲劳强度不够等问题，使得使用寿命大大降低。

(2)止水性差，通常的做法是将止水密封胶条装在背水一面，通过水压将门页与密封胶条紧密贴合止水，但在水头高度较小时会产生贴合不严实的状况，导致漏水现象发生，可靠性低。

(3)闸门多用市电提供动力，能耗高，在没有市电的环境下均采用人工手动启闭闸门。

(4)目前市场闸门类型多种多样，有钢索闸、齿条闸、螺杆闸、翻板闸等，通常需要根据不同的使用条件，如渠道宽度、水头高度、水质、安装基础、工程预算等选用不同形式、不同材质的闸门，生产周期长，且成本高。

(5)闸门门页普遍采用铸铁、铸铝门，存在尺寸精度低、笨重、成本高、无法满足任意尺寸可生产性等问题，同时也存在焊接闸门变形、扭曲等精度差问题，制作成本高昂。

为了解决上述问题，设计一种新型的用于测控一体化闸门系统的智控钢索闸门尤为必要。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种用于测控一体化闸门系统的智控钢索闸门，结构设计合理，使用寿命长、可靠性高，免维护、能耗低、成本低，通用性强，易于推广使用。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种用于测控一体化闸门系统的智控钢索闸门，包括多吊点钢索闸体，所述多吊点钢索闸体由底槛、立柱、门页、底止水橡胶、侧止水及止水压板、楔形压块、钢索张紧调节装置、钢索、导柱、门楣、限位耐磨套、减速机、手动启闭装置、减速电机、编码器、主轴、卷扬轮、安全开关、上下限位开关、布线线夹和内部过线保护套，底槛两端固定有立柱，立柱顶端安装有门楣，立柱上滑动设置有门页，底槛上安装有与门页配合达到底部止水密封作用的底止水橡胶，立柱上固定有侧止水及止水压板，立柱与门页之间设置有楔形压块，所述的门页的顶端固定有导柱，门页上设置有多个吊点，每个吊点通过钢索张紧调节装置与钢索连接，钢索张紧调节装置安装在导柱底部，导柱与门楣的连接处设置有限位耐磨套，所述的门楣上安装有减速机，减速机上方依次设置有手动启闭装置、减速电机，手动启闭装置分别与减速机、减速电机连接，手动启闭装置上安装有编码器，所述的减速机通过主轴与卷扬轮连接，钢索绕制在卷扬轮上，所述的门楣上还安装有安全开关和上下限位开关，门楣上分布有布线线夹，门楣两端设置有内部过线保护套。

作为优选，所述的底槛、立柱均采用铝合金6063、6061或7075挤压拉制而成铝型材，底槛起固定立柱和底止水橡胶的作用，立柱上设有门页上下运动的滑槽，底槛、立柱表面硬质氧化处理，强度高，耐腐蚀，通过特殊的设计截面，达到安装功能齐全、强度高、低成本的要求。

作为优选，所述的门页采用铝合金门页，抗压强度极限高达790KN/m

所述的框架由框架型材、角码、螺钉、螺母组成，框架型材上设置有螺母安装槽，框架型材之间通过角码、螺钉及螺母组装成一体；所述的框架型材采用6061合金、6063-T5或7075合金。

作为优选，所述的底止水橡胶与门页配合达到底部止水密封作用，底止水橡胶采用天然橡胶和合成橡胶，硬度在50-70度之间；更为优选，所述的底止水橡胶采用三元乙丙橡胶，硬度在50-60度之间，止水性能好，耐温度变化和耐老化性能优。

作为优选，所述的侧止水及止水压板固定在立柱上，与门页配合达到侧部止水密封的作用，侧止水及止水压板采用P字型压板，其内孔径为7mm，外径为15mm，硬度为50度，能达到最佳止水效果和较小预紧压力。

作为优选，所述的楔形压块由楔形滑块和楔形固定块组成，楔形滑块固定在门页上随门页一起运动，楔形固定块固定在立柱上不动，当门页运动到底部时，通过楔形滑块与楔形固定块相配合的楔形结构使得门页与侧止水及止水压板紧密贴合，达到止水密封的目的。

作为优选，所述的钢索张紧调节装置起门页吊耳、钢索线头卡扣、门页平衡调节以及钢索张紧作用，钢索张紧调节装置由连接支座、钢索卡扣和调节顶丝组成，连接支座固定在门页上，连接支座中设置有钢索卡扣，钢索通过紧固螺钉锁接在钢索卡扣上，钢索在钢索卡扣上绕弯固定以增强卡扣对钢索的锁紧强度，连接支座顶部设置有调节顶丝，钢索运动带动门页一起运动，通过调节顶丝调节左右两边高度平衡度，也可在钢索松弛时进行张紧。

作为优选，所述的限位耐磨套采用尼龙、聚乙烯或聚四氟乙烯耐磨套，摩擦小，耐磨，通过限位耐磨套限制导柱的自由度。

作为优选，所述的手动启闭装置由伞齿、手动启闭杆、转轴、轴承及轴承座组成，轴承座固定在减速机上，轴承座上设置有轴承，手动启闭杆与轴承连接，手动启闭杆端部通过伞齿与转轴连接，通过将手动启闭扭矩从合适的方向传递给减速机；手动启闭装置用于电动启闭失效或调试等时机用，手动启闭装置上部为减速电机，手动启闭装置置于初级减速机后，调整减速电机的输出速度和减速机的传动比，使手动启闭速度和手动启闭力度达到一个合适的程度。

本发明的有益效果：本装置使用寿命更长、可靠性高，免维护、能耗低、大大降低成本，通用性强，应用前景广阔。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的平面结构示意图；

图3为本发明门页的结构示意图；

图4为本发明门页板体与衬板的连接示意图；

图5为本发明门页的分解结构示意图；

图6为本发明框架的结构示意图；

图7为本发明框架型材的截面示意图；

图8为本发明侧止水及止水压板的结构示意图；

图9为本发明楔形压块的安装示意图；

图10为本发明钢索张紧调节装置的结构示意图；

图11为本发明限位耐磨套的结构示意图；

图12为本发明手动启闭装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参照图1-12，本具体实施方式采用以下技术方案：一种用于测控一体化闸门系统的智控钢索闸门，包括多吊点钢索闸体，所述多吊点钢索闸体由底槛1、立柱2、门页3、底止水橡胶4、侧止水及止水压板5、楔形压块6、钢索张紧调节装置7、钢索8、导柱9、门楣10、限位耐磨套11、减速机12、手动启闭装置13、减速电机14、编码器15、主轴16、卷扬轮17、安全开关18、上下限位开关19、布线线夹20和内部过线保护套21，底槛1两端固定有立柱2，立柱2顶端安装有门楣10，立柱2上滑动设置有门页3，底槛1上安装有与门页3配合达到底部止水密封作用的底止水橡胶4，立柱2上固定有侧止水及止水压板5，立柱2与门页3之间设置有楔形压块6，所述的门页3的顶端固定有导柱9，门页3上设置有多个吊点，每个吊点通过钢索张紧调节装置7与钢索8连接，钢索张紧调节装置7安装在导柱9底部，钢索8在启闭门页时，起传递力作用，导柱9在关闭门页时，起传递力作用；导柱9与门楣10的连接处设置有限位耐磨套11，所述的门楣10上安装有减速机12，减速机12上方依次设置有手动启闭装置13、减速电机14，手动启闭装置13分别与减速机12、减速电机14连接，手动启闭装置13上安装有编码器15，编码器15起启闭开度测控功能，采用1024绝对编码器，其内部有机械码盘确定磁偏角，满足断电记忆要求。

所述的减速机12通过主轴16与卷扬轮17连接，主轴16带动卷扬轮17转动，钢索8绕制在卷扬轮17上，卷扬轮17起卷扬钢索、实现门页启闭作用，卷扬轮分左右两种，能实现钢索左右对称缠绕；所述的门楣10上还安装有安全开关18和上下限位开关19，安全开关18在控制失效时，强行切断电源，保护闸门；上下限位开关19起到门页启闭型材限位作用；门楣10上分布有布线线夹20，通过布线线夹20固定控制导线，门楣10两端设置有内部过线保护套21，起闸体与控制柜导线过线保护作用。

值得注意的是，所述的门页3采用铝合金门页，门页3由门页板体301和衬板302组成，门页板体301两侧安装有耐磨、底摩擦衬板，门页板体301采用蜂窝铝或泡沫铝复合门页板，衬板302为高分子耐磨衬板，优选的，衬板302采用聚四氟乙烯、高密度聚乙烯衬板；所述的门页板体301上设置有胶槽301-4和卡槽301-5，衬板302上设置有与卡槽301-5相匹配的卡钩302-1，组装时，将衬板302通过卡钩302-1卡接在门页板体301的卡槽301-5中，且衬板302通过高强度防水胶与门页板体301胶接为一体，闸板框架型材的胶槽301-4具有便于胶的涂抹和胶接强度的作用。

所述的门页板体301由框架301-1、蜂窝芯301-2和覆板301-3组成，框架301-1主体为铝合金型材，蜂窝芯301-2采用结构为4.5×0.08mm的高蜂窝密度、厚蜂窝壁铝合金蜂窝铝芯，覆板301-3采用3003铝合金或5052铝合金板，框架301-1中设置有蜂窝芯301-2，蜂窝芯301-2的两侧为覆板301-3，复合时，框架301-1、蜂窝芯301-2与覆板301-3通过高强度防水胶固化为一个整体，固化过程中用冷压机平压，同时由于闸板受力较大，在闸板固化后，在覆板301-3与框架301-1的结合位置均匀压入铆钉或销钉，用以增强闸板强度。

所述的框架301-1由框架型材301-6、角码301-7、螺钉、螺母组成，框架型材301-6上设置有螺母安装槽301-8，框架型材301-6之间通过角码301-7、螺钉及螺母组装成一体；所述的框架型材301-6采用6061合金、6063-T5或7075合金。

本具体实施方式门页3为闸门功能的核心，起闸门闸水作用，门页3采用增强度、轻量化技术和高分子衬板低摩擦技术，具有强度高、密度低、可成型性好、无污染、外观精美的特点，密度低达铝合金的23%，抗压强度极限高达790KN/m

值得注意的是，所述的楔形压块6由楔形滑块601和楔形固定块602组成，楔形滑块601固定在门页3上随门页一起运动，楔形固定块602 固定在立柱2上不动，当门页3运动到底部时，通过楔形滑块601与楔形固定块602相配合的楔形结构使得门页3与侧止水及止水压板5紧密贴合，达到止水密封的目的，楔形压块6的使用，相较于单一通过水压使门页3与侧止水及止水压板5紧密贴合的结构，其止水密封性、可靠性更高。

值得注意的是，所述的钢索张紧调节装置7起门页吊耳、钢索线头卡扣、门页平衡调节以及钢索张紧作用，钢索张紧调节装置7由连接支座701、钢索卡扣702和调节顶丝703组成，连接支座701固定在门页3上，连接支座701中设置有钢索卡扣702，钢索8通过紧固螺钉704锁接在钢索卡扣702上，钢索8在钢索卡扣702上绕弯固定以增强卡扣对钢索的锁紧强度，连接支座701顶部设置有调节顶丝703，钢索8运动带动门页3一起运动，通过调节顶丝703调节左右两边高度平衡度，也可在钢索8松弛时进行张紧。

值得注意的是，所述的手动启闭装置13由伞齿1301、手动启闭杆1302、转轴1303、轴承及轴承座1304组成，轴承座1304固定在减速机12上，轴承座1304上设置有轴承，手动启闭杆1302与轴承连接，手动启闭杆1302端部通过伞齿1301与转轴1303连接，通过1301将手动启闭扭矩从合适的方向传递给减速机12；手动启闭装置13用于电动启闭失效或调试等时机用，手动启闭装置13上部为减速电机14，手动启闭装置13置于初级减速机后，调整减速电机14的输出速度和减速机12的传动比，使手动启闭速度和手动启闭力度达到一个合适程度；所述的减速机12起减速作用，根据电机转速、电机减速比、卷扬轮尺寸等确定传动比，满足门页启闭速度在100mm/min至200mm/min之间，减速电机14提供启闭动力作用，电机自带减速机，对电机进行初级减速，在以太阳能供电的情况下，多12V/24V等。

此外，所述的底槛1、立柱2均采用铝合金6063、6061或7075挤压拉制而成铝型材，底槛1起固定立柱2和底止水橡胶4的作用，立柱2上设有门页3上下运动的滑槽，底槛1、立柱2表面硬质氧化处理，强度高，耐腐蚀，通过特殊的设计截面，达到安装功能齐全、强度高、低成本的要求；所述的门楣10由槽钢、钢板制作而成，具有整个启闭系统的安装固定座作用，门楣表面镀锌。所述的底止水橡胶4与门页3配合达到底部止水密封作用，底止水橡胶4采用天然橡胶和合成橡胶，硬度在50-70度之间；更为优选，所述的底止水橡胶4采用三元乙丙橡胶，硬度在50-60度之间，止水性能好，耐温度变化和耐老化性能优。所述的侧止水及止水压板5固定在立柱2上，与门页3配合达到侧部止水密封的作用，侧止水及止水压板5采用P字型压板，其内孔径为7mm，外径为15mm，硬度为50度，能达到最佳止水效果和较小预紧压力。所述的限位耐磨套11采用尼龙、聚乙烯或聚四氟乙烯耐磨套，摩擦小，耐磨，通过限位耐磨套11限制导柱9的自由度。

本具体实施方式通过多吊点钢索闸体、智能控制系统以及太阳能供电装置闸门系统，具有使用寿命长、可靠性高、能耗低、通用性强、成本低的技术优势，具体的技术方案为：

(1)使用寿命长：主要从门页强度、运动副磨损、材料腐蚀三个方面延长其使用寿命：

①强度：门页采用铝材框架、两面覆铝合金板、内部蜂窝铝或泡沫铝等夹层式结构，框架型材采用6061合金、6063-T5或7075合金等材质，铝合金覆板采用3003铝合金或5052铝合金板材，通过蜂窝铝、泡沫铝等复合材料技术的应用，提高门页强度、轻化门页重量；夹层结构抗弯强度可达740kN/m

②耐磨损：门页在与立柱滑槽、止水橡胶运动接触位置附上高分子耐磨衬板，耐磨性能高，在风沙环境中，其耐磨性相当于相同条件下碳钢的六倍左右；且传动部件采用优质结构钢表面镀铬处理，强度、硬度均高，具有耐磨、防腐能力；整个系统在工作过程中，磨损极小，具备免维护要求；

③耐腐蚀：门框、每页均采用高强度铝合金精制，表面硬质阳极处理，耐候性强，防腐能力强；传动部件采用优质结构钢表面镀铬处理，耐磨、防腐；止水则采用硅橡胶密封，耐候性强，抗老化可达三十年之久；滑轨采用高耐磨性包衬，具有摩擦小，耐磨性高、耐候性强等特点。

(2)可靠性高：通过两种可靠方式止水，止水性强：

①动压止水法：在门页迎水面加装楔形压紧装置，在水压不够时，仍能通过楔形压紧装置将门页与止水胶条紧密贴合；

②静压止水法：将止水密封胶条安装在闸门迎水面，通过安装时给止水胶条预紧力，使其在有无水压的时候均能与门页紧密贴合，达到止水目的，该方法基于门页边框上安装低摩擦系数材料的衬板，衬板可采用聚四氟乙烯、高密度聚乙烯材质。

(3)能耗低：该闸门在没有市电的环境中采用太阳能供电，通过单晶或多晶太阳能板产生电能，然后存储到蓄电池中，供闸门启闭和信息采集，由于太阳能供电量受天气的影响比较大，该装置通过从传动效率、减小摩擦阻力、门页轻量化设计三方面解决能耗问题，具体如下：

①传动效率：采用钢索卷扬启闭方式代替传统的螺杆闸、齿条闸等，滚动摩擦传动效率远高于滑动摩擦传动效率，效率普遍高于75%；

②耐磨损：门页在与立柱滑槽、止水橡胶的运动接触位置附上高分子耐磨衬板，衬板采用聚四氟乙烯、高密度聚乙烯材质，其与铝材的摩擦系数低至0.1以下，与橡胶摩擦系数低至0.3以下，能够减小摩擦阻力；

③门页轻量化：通过蜂窝铝、泡沫铝等复合材料技术的应用，满足门页强度，轻化门页重量，门页整体抗弯强度可达同等重量铝板的十倍至几十倍。

(4)通用性强：采用多吊点卷扬闸门，实现通用化、系列化、组合化的要求，多吊点启闭方式，可针对不同大小的闸门采取不同的吊点数，如小闸门采取双吊点启闭，大闸门采取四吊点启闭，甚至更多吊点启闭的结构，同时在设计和生产过程中，可以将启闭部分做成标准化模块，根据渠道闸门大小需求，通过多吊点模块实现产品的组合化要求，提高通用性。

(5)成本低：采用产品标准化模块设计，通过挤压型材、铸造等成型工艺，大大降低成本。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。