一种自动复位式变电站防风大门的制作方法

1.本实用新型涉及变电站大门领域，具体涉及一种自动复位的变电站防风大门。


背景技术：

2.变电站大门作为变电站第一道屏障，是变电站安全运行的重要保障。考虑到占地面积，绝大部分变电站选址在偏远、空旷的郊区，这些地方的平均风力等级往往大于城市内部，偏远变电站的大门会经受强风考验，在沿海地区风力甚至能够达到台风级，因此提高变电站大门的抗风能力对于保障变电站安全运行具有重要意义。
3.目前变电站大门主要采用整块金属板作为主体门板，为达到抗风作用，一般会大门内侧面安装防风斜支撑或加强肋。此类大门在无风或微风天气下能够起到抗风作用，但是由于门板面积大，强风天气时受到更大的风荷载，超出风荷载临界值后大门会发生脱轨、变形，严重时甚至会倾倒。同时，在风力的长期作用下，大门会逐渐偏离预定轨道，影响正常开关功能，也会降低电机使用寿命。较为常见的解决方法一是在大门主体门板的中上部分镂出若干个圆形孔，这种方法能够有效降低大门受风面积，但是变电站内部情况也会被不法分子窥视；二是在大门内侧安装挡风杆，此类方法旨在进一步提升抗风性，但是挡风杆的装拆费时费力，而且容易发生危险。
4.鉴于上述问题，本实用新型中公开了一种自动复位式变电站防风大门结构，在无风或微风天气时提供防窥视功能，大风天气时提供通风功能。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种自动复位的变电站防风大门，解决上述背景技术中提到的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
7.一种自复位式变电站防风大门，包括不锈钢门板及门板上部设置的通风层，所述通风层包括若干固定支柱和通风门，所述固定支柱在不锈钢门板的长度方向上均匀设置，所述通风门包括支承轴、活动门页和扭转弹簧，所述支承轴设置在固定支柱上，活动门页转动设置在支承轴上，所述扭转弹簧将活动门页的相对位置予以保持，所述的活动门页的高度与固定支柱相同，活动门页的宽度等于固定支柱之间的距离。
8.所述固定支柱间空隙的内侧面设有上凹槽与下凹槽，所述支承轴插入所述的上凹槽与下凹槽中。
9.所述活动门页的门边顶部和底部安装有套环，所述支承轴从套环及所述扭转弹簧间穿过将所述活动门页和所述扭转弹簧予以连接。
10.所述活动门页绕所述支承轴扭转，扭转角度根据弹簧的尺寸、材质，风力大小和活动门页面积确定，最大扭转角度小于90
°
。
11.所述扭转弹簧一侧端部为钩状，另一侧为直扭转臂，两侧端部分别插入活动门页内侧的插槽内，钩状端部经过活动门页上的固定柱拉伸固定。
12.所述的一种自动复位式变电站防风大门，有风天气时，风作用于通风门上，通风门的两侧活动门页带动扭转弹簧旋转，旋转角度和作用在活动门页上的风力大小成正相关，风力减弱时，扭转弹簧储存的能量逐渐释放，扭转弹簧恢复初始角度，驱动活动门页关闭；当风力小于扭转弹簧最小工作负荷时，活动门页仍处于关闭位置，风力大于最大工作负荷时，活动门页完全打开。如此，就实现了根据风力大小自行启动和停用大门通风功能，有效降低了因大风对变电站大门的破环，延长了变电站大门的使用寿命。
13.本实用新型与现有技术相比的有益效果为：
14.本实用新型基于扭转弹簧原理设计了一种自动复位式通风门结构，通风门安装于大门固定支柱空隙之间，在强风天气时，风力作用在通风门上，通风门活动门页带动扭转弹簧的扭臂旋转，弹簧角度产生变化，产生扭转力矩，风力减弱时，弹簧内储存的能量释放，驱动活动门页逐渐关闭；无风或微风天气时，活动门页受到的风力小于扭转弹簧最小工作负荷，活动门页仍处在关闭位置。这样就实现了根据风力等级的不同，变电站大门自动调节其通风功能的启停，实现了强风天气下减小大门风荷载，同时在无风、微风情况下的防窥视作用。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
16.图1为本实用新型提供的一种自动复位式变电站防风大门的主视图；
17.图2为本实用新型提供的一种自动复位式变电站防风大门在固定支柱空隙处的剖面图；
18.图3为本实用新型提供的通风门结构示意图；
19.图4为本实用新型提供的强风天气时，通风门在开启状态下的示意图；
20.图5为本实用新型提供的无风或微风天气时，通风门在关闭状态下的示意图。
21.图中：1-大门通风层、2-大门密闭层、11-通风层固定支柱、12-通风门、13-通风层空隙、121-通风门活动门页、122-通风门支承轴、123-扭转弹簧、124-通风门内插槽及固定柱。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式详细描述。
23.如图1所示，本实用新型所述的一种自动复位式变电站防风大门，包括通风层1和密闭层2；密闭层2主要是整块不锈钢板，目的是防止小动物进入变电站；通风层1主体结构为部分镂空的不锈钢门板，具体包括若干固定支柱11和通风门12；
24.固定支柱11水平方向均匀分布于通风层1，固定支柱11间存在一定宽度的空隙13，所述通风门12安装于空隙13内侧，宽度等于所述空隙13的宽度；
25.图2所示为大门在空隙处的剖面图，图中a、b侧分别表示大门外侧和内侧，固定支柱11底部和密闭层2连接为一体，空隙13的内侧面设有上、下凹槽，通风门12的顶端和底端
安装于上、下凹槽处，图中所示为通风门12关闭状态；
26.如图3所示，通风门12包括活动门页121、支承轴122和扭转弹簧123，支承轴122插入空隙13内侧的上、下凹槽，活动门页121内侧门边的顶部和底部安装有套环，支承轴122从套环及扭转弹簧123间穿过，连接两侧活动门页121和扭转弹簧123；所述扭转弹簧123的一侧扭脚为钩状，另一侧为直扭转臂，两侧扭脚的端部分别插入活动门页121内侧的插槽124内，钩状扭脚经过活动门页121上的固定柱拉伸固定；
27.实施例中活动门页121最大旋转角度小于90
°
，实际旋转角度可根据风压大小及扭转弹簧的扭矩和扭角间的关系确定：
28.风在作用于建筑物表面时存在风压，风压会产生水平推移力和倾覆力矩，根据风的周期分量，可以将风荷载分为准静态荷载和准动态荷载；根据分压作用的类型，可以将风压分为稳定风压和脉动风压。
29.根据伯努利方程可知，流体动压w0可以表示为：
[0030][0031]
上式w0表示动风压（单位：kn/m3），ρ表示空气密度（单位：kg/m3），v表示风速（单位：m/s），而空气密度ρ和空气重度γ之间的关系可以表示为：
[0032][0033]
上式g表示重力加速度，因此联立式（1）和（2）风动压也可以表示为：
[0034][0035]
γ和g的取值受地理位置以及当地气压、气温、湿度等环境因素影响，k=γ/2g称为风压系数，一般东南沿海k≈1/1700，内陆k取1/1600~1/2600；式（3）表示的是一般情况下的风压计算方法，而建筑物往往并非垂直于风力方向，因此作用于建筑物的风压可以表示为：
[0036][0037]
上式中k表示建筑物的风载体型系数，kz表示风压高度变化系数，对于变电站大门而言，可以视为风力垂直作用于大门表面，k取1；大门高度在2m左右，kz取0.64；
[0038]
如图4所示，假设活动门页设计宽度为l0，高度为h，根据微积分原理可以得到风作用在活动门页上形成的力矩tf为：
[0039][0040]
上式中θ表示活动门页间旋转的角度，由于扭转弹簧的端部和活动门页保持相对固定，因此弹簧的扭转角可视为等于活动门页的旋转角度，根据扭转弹簧的形变特性可以得到弹簧扭矩tn和θ间的近似关系为：
[0041][0042]
上式（6）中，d为扭转弹簧内径，n为弹簧圈数，e为线材的弹性模量（不锈钢丝弹性模量约为19400），d为弹簧丝直径，稳定时活动门页上的风力矩tf和扭转弹簧的扭矩tn近似相等，即tf=tn，联立式（4）-（6），可以得到弹簧扭转角α、风速v以及活动门页旋转角度θ之间的关系：
[0043][0044]
根据式（7）可知，测量出平均风速后就可以估算出活动门页的旋转角度，当风速超过一定数值（曲线拐点）后，活动门页接近完全打开，此时即便风速继续增大，也基本不会影响旋转角。
[0045]
如图所示，大风天气时，通风门12开启，空气可以从空隙13间通过，减小了大门的受风面积；
[0046]
如图所示，无风或微风天气时，通风门12关闭，起到防窥视作用。
[0047]
操作步骤和工作原理：
[0048]
有风天气时，风作用于通风门12上，通风门12的两侧活动门页121带动扭转弹簧123旋转，旋转角度和作用在活动门页上的风力大小成正相关，风力减弱时，扭转弹簧123储存的能量逐渐释放，扭转弹簧123开始恢复初始角度，驱动活动门页关闭；当风力小于扭转弹簧123最小工作负荷时，活动门页121仍处于关闭位置，风力大于最大工作负荷时，活动门页121完全打开。如此，就实现了根据风力大小自行启动和停用大门通风功能，有效降低了大风对变电站大门的破环，延长了变电站大门的使用寿命。
[0049]
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。