一种利用浮力回收的水利水电启闭机的制作方法

本实用新型涉及到水利水电技术领域，更加具体地说是一种利用浮力回收的水利水电启闭机。

背景技术：

启闭机主要是用于各类大型给排水、水利水电工程中用于控制各类大、中型铸铁闸门及钢制闸门的升降达到开启与关闭的目的。现有的启闭机在使用时，一般是架设混凝土排架柱，然后将启闭机固定到排架顶部，然后通过钢丝绳和滑轮与闸门连接，然后控制闸门升降。

在高山峡谷地区修建高坝，施工导流前期通常采用围堰一次拦断河床、导流隧洞导流的施工导流方案。施工导流后期，采取坝身临时导流底孔和岸边导流隧洞的导流方式。导流隧洞在完成导流泄水任务后，必须通过启闭机进行下闸封堵以满足蓄水发电要求。当导流隧洞下闸封堵后，水库水位逐渐上升，若水位上升较快、工期紧张时，就无法拆除导流隧洞进口的启闭机，将其淹没在水下，导致启闭机无法回收造成设备的浪费和资源的损耗，同时由于启闭机上带有润滑油、润滑脂等，会对库区水质造成污染。为了避免资源浪费和水质污染，也会采用压缩工期的方式来拆除启闭机，这也虽然可以回收启闭机，但是，由于启闭机是固定在排架上，需要人工去进行拆装，其拆装速度慢，不仅会影响施工质量甚至会发生安全事故。而且，一般启闭机布置在高排架上，需要借助汽车吊等设备来拆除，难度较大。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述背景技术的不足之处，提供一种利用浮力回收的水利水电启闭机，该启闭机上增加浮力装置，并利用水的浮力自动进行回收，其回收简单方便，而且配套对启闭机进行改进，更加方便启闭机的拆除，回收过程无需使用汽车吊等临时设备，安全方便。

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供的技术方案为：所述一种利用浮力回收的水利水电启闭机，其特征在于：该启闭机包括固定卷扬式或移动式的启闭机机架和启闭机本体，所述启闭机本体是在启闭机机架上组装而成，并与启闭机机架固定连接，所述启闭机机架为浮箱式机架，或在启闭机机架上增加浮力装置，或将启闭机机架设置成浮箱式机架的同时在机架上增加浮力装置；所述浮力装置包括挂设在启闭机机架外侧的至少两个钢制外挂浮箱或气囊；当启闭机机架为固定式机架时，所述浮箱式机架是由上、下支撑板和连接上、下支撑板的钢制浮箱组成的浮箱式机架，在浮箱式机架中部开设有便于启闭机的钢丝绳与闸门连接的通孔，且通孔与混凝土梁上的钢丝绳通孔对应，固定卷扬式的启闭机机架通过地脚螺栓与混凝土梁连接；当启闭机机架为移动式机架时，所述浮箱式机架是由方形外框架和设置在方形外框架上的主梁浮箱组成，在方形外框架底部对称设有行走轮，移动式的启闭机机架通过底部的行走轮与固定在混凝土梁上的轨道滑动连接。

本实用新型较优的技术方案：在启闭机机架上设置有用于固定在岸边或与固定在岸边的绞车连接的超高强聚乙烯缆绳。

本实用新型较优的技术方案：当启闭机机架为固定式机架时，所述浮箱式机架为矩形或正方形机架，其上、下支撑板均为中间开设有矩形通孔的矩形金属板，钢制浮箱是由四个长条状钢制箱体围合而成的中空矩形结构，上、下支撑板分别焊接在钢制浮箱的上、下表面，其中空部位与上、下支撑板上的矩形通孔连通，且钢制浮箱的中心与上、下支撑板的中心在同一直线上；所述地脚螺栓有四个，分别设置在钢制浮箱的四个角部。

本实用新型较优的技术方案：当启闭机机架为移动式机架时，在方形外框架上对称设有两个主梁浮箱，两个主梁浮箱两端分别焊接在方形外框架上，且与行走轮相互垂直。

本实用新型较优的技术方案：当在启闭机机架挂设有浮力装置时，在启闭机机架外侧等距均匀设置有多个浮箱安装件，所述钢制外挂浮箱和气囊上配套设置与浮箱安装件相互匹配的连接件，钢制外挂浮箱和气囊通过其连接件固定安装在启闭机机架上的安装件上；所述浮力装置为钢制外挂浮箱时，在启闭机机架的每侧挂设一个与机架等长的钢制浮箱，且相对的两个钢制浮箱浮力相互平衡；所述浮力装置为气囊时，启闭机机架的每侧挂设至少一个气囊，且相对侧的气囊浮力相互平衡。

本实用新型较优的技术方案：当浮力装置或浮箱式机架单独使用时，其单独浮力大于或等于启闭机与机架整体的重力；当浮力装置或浮箱式机架共同使用时，两者的浮力之和大于或等于启闭机与机架整体的重力。

本实用新型较优的技术方案：所述钢制浮箱的四个长条状钢制箱体为单独的箱体或采用钢板整体焊接而成的四个腔体，当四个钢制箱体为单独的箱体时，四个箱体的连接部位密封焊接。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型利用浮力对启闭机进行回收，其操作简单，施工方便能够快速对启闭机进行回收，节约施工成本，降低施工难度；

(2)本实用新型直接在启闭机机架上安装浮力装置，或将其机架制成浮箱式，其安装过程与常规的水利水电启闭机的安装相同，不同改变现有施工设备以及施工图纸，其操作更加方便；

(3)本实用新型在钢浮箱上布置超高强聚乙烯缆绳，在岸边设置绞车，可以通过绞车将浮起来的启闭机回收到岸边，方便快捷。

本实用新型结构新颖、操作性强，利用了水的浮力可以快速使启闭机脱离混凝土排架，不需要人为去拆除，其回收简单，安全可靠，无需使用汽车吊等临时设备，回收的启闭机可以再利用，节约了投资，同时也避免了设备对水质的污染，保护了环境。

附图说明

图1是启闭机机架为固定式机架的结构示意图；

图2是图1的AA剖视图；

图3是启闭机机架为固定式机架的安装示意图；

图4是启闭机机架为移动式机架的结构示意图；

图5是图4的AA剖视图；

图6是启闭机机架为移动式机架的安装示意图；

图7是在启闭机机架外挂设钢制外挂浮箱的结构示意图；

图8是图7的AA剖视图。

图中：1—启闭机本体，1-1—钢丝绳，1-2—通孔，2—启闭机机架，2-1 —地脚螺栓，3、4—上、下支撑板，5—钢制浮箱，5—1长条状钢制箱体，6 —方形外框架，6-1—行走轮，7—混凝土梁，7-1—钢丝绳通孔，7-2—轨道， 8—主梁浮箱，9—气囊，10—钢制外挂浮箱，11—闸门，12-混凝土排架柱， 13—绞车，14—超高强聚乙烯缆绳，15—导流隧洞进水塔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。如图1至图8所示的一种利用浮力回收的水利水电启闭机，其特征在于：该启闭机包括固定式或移动式的启闭机机架2和启闭机本体1，所述启闭机本体1是在启闭机机架2上组装而成，并与启闭机机架2固定连接，在启闭机本体1外设有密封罩，起到防水的作用，所述启闭机机架2为浮箱式机架，或在启闭机机架2上增加浮力装置，或将启闭机机架2设置成浮箱式机架的同时在机架上增加浮力装置；所述浮力装置包括挂设在启闭机机架2外侧的至少两个钢制外挂浮箱10或气囊9。在启闭机机架2上设置有用于固定在岸边或与固定在岸边的绞车13 连接的超高强聚乙烯缆绳14。

如图1和图2所示，当启闭机机架2为固定式机架时，所述浮箱式机架是由上、下支撑板3、4和连接上、下支撑板3、4的钢制浮箱5组成的浮箱式机架，在浮箱式机架中部开设有便于启闭机的钢丝绳1-1与闸门11连接的通孔1-2，且通孔1-2与混凝土梁7上的钢丝绳通孔7-1对应，固定式的启闭机机架2通过地脚螺栓2-1与混凝土梁7连接。所述浮箱式机架为矩形或正方形机架，其上、下支撑板3、4均为中间开设有矩形通孔的矩形金属板，钢制浮箱5是由四个长条状钢制箱体5-1围合而成的中空矩形结构，上、下支撑板3、4分别焊接在钢制浮箱5的上、下表面，其中空部位与上、下支撑板3、4上的矩形通孔连通，且钢制浮箱5的中心与上、下支撑板3、4 的中心在同一直线上；所述地脚螺栓2-1有四个，分别设置在钢制浮箱5的四个角部。所述钢制浮箱5的四个长条状钢制箱体5-1为单独的箱体或采用钢板整体焊接而成的四个腔体，当四个钢制箱体5-1为单独的箱体时，四个箱体的连接部位密封焊接。

如图4和图5所示，当启闭机机架2为移动式机架时，所述浮箱式机架是由方形外框架6和设置在方形外框架6上的主梁浮箱8组成，在方形外框架6底部对称设有行走轮6-1，移动式的启闭机机架2通过底部的行走轮6-1 与固定在混凝土梁7上的轨道7-2滑动连接。在方形外框架6上对称设有两个主梁浮箱8，两个主梁浮箱8两端分别焊接在方形外框架6上，且与行走轮6-1相互垂直。

当在启闭机机架2挂设有浮力装置时，在启闭机机架2外侧等距均匀设置有多个浮箱安装件，所述钢制外挂浮箱10和气囊9上配套设置与浮箱安装件相互匹配的连接件，钢制外挂浮箱10和气囊9通过其连接件固定安装在启闭机机架2上的安装件上；所述安装件和连接件可以为金属挂钩或挂环或锁扣构件或捆绑绳或其它现有连接构件；如图8所示，所述浮力装置为钢制外挂浮箱10时，在启闭机机架2的每侧挂设一个与机架等长的钢制浮箱，且相对的两个钢制浮箱浮力相互平衡；如图2和图5所示，所述浮力装置为气囊9时，启闭机机架2的每侧挂设至少一个气囊9，且相对侧的气囊9浮力相互平衡。

当浮力装置或浮箱式机架单独使用时，其单独浮力大于或等于启闭机与机架整体的重力；当浮力装置或浮箱式机架共同使用时，两者的浮力之和大于或等于启闭机与机架整体的重力。

下面结合附图对本发明进一步说明。如图1至图8所示的一种利用浮力回收水利水电启闭机的方法中配套使用的启闭机，其特征在于：该启闭机包括固定式或移动式的启闭机机架2和启闭机本体1，所述启闭机本体1是在启闭机机架2上组装而成，并与启闭机机架2固定连接，所述启闭机机架2 为浮箱式机架，或在启闭机机架2上增加浮力装置，或将启闭机机架2设置成浮箱式机架的同时在机架上增加浮力装置；所述浮力装置包括挂设在启闭机机架2外侧的至少两个钢制外挂浮箱10或气囊9。在启闭机机架2上设置有用于固定在岸边或与固定在岸边的绞车13连接的超高强聚乙烯缆绳14。

如图1和图2所示，当启闭机机架2为固定卷扬式机架时，所述浮箱式机架是由上、下支撑板3、4和连接上、下支撑板3、4的钢制浮箱5组成的浮箱式机架，在浮箱式机架中部开设有便于启闭机的钢丝绳1-1与闸门11 连接的通孔1-2，且通孔1-2与混凝土梁7上的钢丝绳通孔7-1对应，固定式的启闭机机架2通过地脚螺栓2-1与混凝土梁7连接。所述浮箱式机架为矩形或正方形机架，其上、下支撑板3、4均为中间开设有矩形通孔的矩形金属板，钢制浮箱5是由四个长条状钢制箱体5-1围合而成的中空矩形结构，上、下支撑板3、4分别焊接在钢制浮箱5的上、下表面，其中空部位与上、下支撑板3、4上的矩形通孔连通，且钢制浮箱5的中心与上、下支撑板3、 4的中心在同一直线上；所述地脚螺栓2-1有四个，分别设置在钢制浮箱5 的四个角部。所述钢制浮箱5的四个长条状钢制箱体5-1为单独的箱体或采用钢板整体焊接而成的四个腔体，当四个钢制箱体5-1为单独的箱体时，四个箱体的连接部位密封焊接。

如图4和图5所示，当启闭机机架2为移动式机架时，所述浮箱式机架是由方形外框架6和设置在方形外框架6上的主梁浮箱8组成，在方形外框架6底部对称设有行走轮6-1，移动式的启闭机机架2通过底部的行走轮6-1 与固定在混凝土梁7上的轨道7-2滑动连接。在方形外框架6上对称设有两个主梁浮箱8，两个主梁浮箱8两端分别焊接在方形外框架6上，且与行走轮6-1相互垂直。

当在启闭机机架2挂设有浮力装置时，在启闭机机架2外侧等距均匀设置有多个浮箱安装件，所述钢制外挂浮箱10和气囊9上配套设置与浮箱安装件相互匹配的连接件，钢制外挂浮箱10和气囊9通过其连接件固定安装在启闭机机架2上的安装件上；所述安装件和连接件可以为金属挂钩或挂环或锁扣构件或捆绑绳或其它现有连接构件；如图8所示，所述浮力装置为钢制外挂浮箱10时，在启闭机机架2的每侧挂设一个与机架等长的钢制浮箱，且相对的两个钢制浮箱浮力相互平衡；如图2和图5所示，所述浮力装置为气囊9时，启闭机机架2的每侧挂设至少一个气囊9，且相对侧的气囊9浮力相互平衡。

当浮力装置或浮箱式机架单独使用时，其单独浮力大于或等于启闭机与机架整体的重力；当浮力装置或浮箱式机架共同使用时，两者的浮力之和大于或等于启闭机与机架整体的重力。

下面结合实施对本发明的启闭机回收作进一步说明。实施例中是针对某个水利水电工程设计，该工程中如图1所示，设有四根混凝土排架柱7，四根混凝土排架柱7成矩形分布，采用机架作为钢浮箱的固定卷扬式启闭机，启闭机重量G1＝1000kN，设置4个钢浮箱，一组2个，体积相等。

首先根据启闭机的设计要求计算出钢浮箱的大小，确保钢浮箱的浮力大于启闭机重量和钢浮箱重量之和，由于钢浮箱的重量相对于启闭机的重量较小，为了满足设计要求，首选可以根据经验推算一个满足要求的浮力范围，根据这个浮力范围来计算出启闭机的钢浮箱设计尺寸，此类推算在工程设计上比较常见，也是比较容易实现的。

本申请的发明人根据实施例中的项目要求经过推算，设计出第一组钢浮箱的尺寸为7m×2m×2m，钢板厚度为0.005m，则此组钢浮箱的重力为G21＝2 ×(7×2×2+7×2×2+2×2×2)×0.005×7850×10＝50240N＝50.24kN；

第二组钢浮箱的尺寸为8m×2m×2m，钢板厚度为0.005m，则此组钢浮箱的重力为G22＝2×(8×2×2+8×2×2+2×2×2)×0.005×7850×10＝56520N＝56.52kN。

钢浮箱的总重力为G2＝G21+G22＝50.24+56.52＝106.76kN，所以启闭机重力加上钢浮箱的重力为G＝G1+G2＝1000+106.76＝1106.76kN。

钢浮箱排开水的体积V＝(7×2×2+8×2×2)×2＝120m³，水的密度ρ＝1 ×10³kg/m³，重力加速度g＝10N/kg，钢浮箱产生的浮力F＝ρgV＝1×10³×10 ×120＝1200000kN＝1200kN，由于浮力F>重力G，所以启闭机整体可以浮出水面。

由于四个浮箱的浮力满足设计要求，便可以安装该设计方案制作浮箱式机架，然后按照上述计算的数值制备浮箱机架，将启闭机固定在浮箱机架中心的位置。对于外挂钢浮箱或者外挂气囊等方式，计算方法基本相同。

实施例中具体回收步骤如下：

(1)在下闸之前，将上述中增加了浮力装置的启闭机按照正常的安装方式安装到混凝土排架上方的混凝土梁上，固定卷扬式启闭机的机架通过地脚螺栓固定在混凝土排架上方的混凝土梁上面，并将启闭机重心和浮心调整在同一位置，使启闭机在浮动的过程中更加稳定；且启闭机的起吊钢丝绳与闸门连接；

(2)在下闸成功以后，水淹没启闭机之前，将启闭机通过超高强聚乙烯缆绳固定在岸边或与固定在岸边的绞车连接，并将启闭机与闸门连接的钢丝绳截断，然后通过拆卸或切割地脚螺栓的方式使启闭机与混凝土梁分离；

(3)在水淹没启闭机之后，启闭机在水的浮力的作用下，自动脱离混凝土梁，整体浮出水面，待水位稳定后，利用岸边绞车通过超高强聚乙烯缆绳将浮在水中的启闭机和浮箱式安装支架牵引到岸边。

如果本发明中的回收的是移动式启闭机时，方法更加简单，首先根据设计要求制作好浮箱式机架，在机架底部安装行走轮，启闭机固定在机架上，并将移动式机架直接置于安装在混凝土梁上的轨道上，其安装方式与现有的移动式启闭机安装方式相同，移动式启闭机通过机架底部的行走轮在轨道上行走，在下闸成功后，截断启闭机与闸门连接的钢丝绳，将启闭机小车开到中间位置，使启闭机重心和浮心重合。在水淹没启闭机之前，将启闭机通过超高强聚乙烯缆绳固定在岸边或与固定在岸边的绞车连接；在水淹没启闭机之后，启闭机在水的浮力的作用下，移动式启闭机机架底部的行走轮与轨道自动脱离，从而脱离混凝土梁，整体浮出水面，待水位稳定后，利用岸边绞车通过超高强聚乙烯缆绳将浮在水中的启闭机牵引到岸边。

本发明利用了水的浮力可以快速使启闭机脱离混凝土排架，不需要人为去拆除，其回收简单，安全可靠，无需使用汽车吊等临时设备，回收的启闭机可以再利用，节约了投资，同时也避免了设备对水质的污染，保护了环境。

本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“垂直”、“平行”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。