减免已建船闸阀门空化的门楣体型制造技术

本发明专利技术涉及一种船闸阀门门楣体型，是一种减免已建船闸阀门空化的门楣体型，包括门楣、压板、Ｐ型止水、垫板、座板和面板，Ｐ型止水设在压板和垫板之间，座板设在垫板下方，面板设在座板下方，在阀门门井里增设通气管，在门楣处增设负压板，通气管与负压板焊接。本发明专利技术是针对已建船闸设计时没有设置防空化措施或防空化措施不当，船闸阀门段有明显空化，空化对船闸运行设备产生不利影响的后补工程措施。本发明专利技术施工简单，工程量小，维护方便，能有效解决已建船闸阀门空化问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种已建船闸设计时没有设置防空化措施或防空化措施不当，船闸阀门段有明显空化，空化对船闸运行设备产生不利影响的后补工程措施——减免已建船闸阀门空化的门楣自然通气方法和门楣体型布置。本专利技术施工简单，工程量小，维护方便，能有效解决已建船闸阀门空化问题。本专利技术的有效性已经过试验和工程验证，而且结构简单，改造工作量小，易于施工，提高了工程安全性，具有广阔的应用前景。 附图说明 图1是现有的船闸门楣布置图。 图2是本专利技术的船闸门楣布置图。 图3是船闸门楣通气与不通气情况下空化噪声频谱对比图。 图4是船闸门楣通气与不通气情况下空化噪声波形对比图。 图5是门楣通气量占主流量的比值与开度的关系图。 具体实施例方式 实施例一 本专利技术的船闸门楣布置如图2所示，减免已建船闸阀门空化的门楣自然通气体型，包括门楣3、压板5、P型止水6、垫板8、座板9和面板10，P型止水6设在压板5和垫板8之间，座板9设在垫板8下方，面板10设在座板9下方，在阀门门井里增设钢质通气主管1，在原门楣3处增设钢质负压板4，通气管1与负压板4焊接。通气管1顺着阀门门井通向闸顶，负压板4上设置通气支孔，阀门开启时，负压板下方形成稳定的负压区，空气自然被吸入，实现门楣自然通气。由于增加了负压板4，在P型止水6与垫板8之间设有平板止水7，通过增加平板止水7来解决阀门的高度稍显不足的矛盾。 对船闸通气管进行改造，门楣实现自然通气后，极大地改善了工作环境。改进前，某高水头船闸充水过程伴随密集的轰鸣，掺杂阵阵爆破声，检修门井盖板被强大的气浪掀动，缝隙处产生强烈的呼气和吸气现象，水雾、尘土高扬。阀门开启240s～270s时振动巨大，雷鸣声密集，可以听到20次以上爆破声。改进后，监测的空气噪声长时间稳定在70～75dB，较改进前前降低10～15dB，极端噪声120dB再未出现；强烈的振动，轰鸣声基本消失，较弱的爆破声减少到5次以下(单边开启)，其强度和次数显著降低，检修门井出、吸气现象明显减弱，反弧门后水流漩滚强度降低，闸面趋于平稳，运行条件和工作环境明显改善。 高水头船闸反弧门开启过程中，面板与门楣间形成顶隙，极易发生空化，由于缝隙水流流速较高，其空化类型又属于蒸汽型，因此对反弧门面板及门楣的空蚀极强。掺气减蚀是一有效途径，已有的研究表明，当掺气浓度达7～8％时，空蚀完全停止。门楣通气后，缝隙段形成较强的掺气水流，掺气水流沿面板射向底缘，面板侧由于不平整凸体引起的空化已消失，说明门楣通气非常有效地减免了门楣区段可能存在的空化，并对阀门面板起到了较好的保护作用。此外，试验结果还显示，通气后阀门面板侧压力增加，未通气时面板负压达--10m水柱，通气后面板压力均为正压，面板压力显著提高，同时，面板压力脉动明显减小，脉动幅值约减小25％。由于缝隙流的压力脉动是反弧门的一个重要激振源，因此门楣通气不但可消减门楣空化，还有利于减小阀门振动。表1给出了双边输水及单边输水工况下缝隙段平均掺气浓度。 表1 由表1可知，充水阀门开启过程中，大部分开度掺气浓度在7％以上，因此，该船闸门楣自然通气后，门楣处空蚀完全停止，顶缝空化已不足为害。 门楣通气后，对于船舶在闸室里停泊条件的影响问题，模型试验及现场测试表明，门楣自然通气后，在高速水流的作用下，进入缝隙段的空气形成掺气水流，沿面板直射阀门底缘，与廊道主流掺混，不会在廊道中形成气囊而在出水口集中喷出，因此不影响闸室水面的平稳上升。在闸室水面仅可看见乳白色的掺气水流，流态平稳，加之，通常门楣通气量不到输水总流量的1％～2％，因而门楣通气对停泊条件没有任何不利影响。 模型试验成果指出，门楣通气比其它通气措施能更充分利用有限的进气量抑制底缘空化。船闸门楣通气与不通气情况下，空化噪声频谱对比如图3所示，波形对比如图4所示，由图可见，通气后噪声谱平均降低10～15dB，脉冲幅值大大降低，底缘空化已得到充分抑制。 减压模型试验成果表明，当门楣通气量占输水廊道主流量的0.14～0.18％时，门楣通气就可有效抑制底缘空化。船闸单边开启时门楣通气量占主流量的比值与开度的关系见图5，显然，在底缘空化较严重的开度，船闸门楣通气量已超过主流量的0.15％，因此，门楣通气可以有效抑制底缘空化。 启门力的大小取决于阀门井漩滚水流对阀门产生的上托力及底缘低压区对阀门产生的下吸力的变化。通气前后油缸压力过程线形状基本类似。启门力的的脉动同阀门前后流态密切相关，在门后不发生空化条件下启门脉动峰值常出现在较大开度(n＝0.9-1.0)，由于空化特别底缘空化是阀门的一个强激振源，因而在空化发生时启门力脉动显著增大，尤以缸顶脉动较为剧烈。 在门楣实现稳定的自然通气后，顶缝及底缘空化强度都大大减弱甚至完全消除，因而启门力及门后廊道压力脉动强度亦随之降低，尖脉冲次数明显减少，脉冲峰值显著减小。表2给出了通气前后油缸压力脉动幅值。表3给出了通气与不通气情况油缸压力脉冲次数(脉冲幅值超过120kN的次数)、脉动强度(脉动均方根值)对比。 表2 由表2看出通气油缸顶压力脉动幅值由615KN降为330KN，降幅46％；缸底压力脉动幅值由690KN降为300KN，降幅57％。 表3 由表3看出门楣通气显著地减少了启门力脉冲次数和脉动强度，其中正脉冲次数降低了80％，负脉冲次数降低了76％，脉动强度降低50％。 通气前后典型测点压力特征值如表4 表4 注脉冲幅值超过3.8m的次数。 从表4可以看出，门楣通气后，即使在门后较远距离(100m)处廊道顶压力脉动幅值、尖脉冲次数及脉动强度(均方根值)均大大降低，脉动压力最大幅值及脉动强度分别降低了28％和36％。 上述设计方案只是本专利技术中的一个实施例。根据工程实际情况的不同，本专利技术还可以有其它实施方案。只要输水阀门采用反弧门型式，门顶采用门楣自然通气，所有反弧门门顶门楣体型均在本专利技术要求的保护范围内。权利要求1.减免已建船闸阀门空化的门楣体型，包括门楣(3)、压板(5)、P型止水(6)、垫板(8)、座板(9)和面板(10)，所述P型止水(6)设在压板(5)和垫板(8)之间，所述座板(9)设在垫板(8)下方，所述面板(10)设在座板(9)下方，其特征在于在阀门门井里增设通气管(1)，在门楣(3)处增设负压板(4)，通气管(1)与负压板(4)焊接。2.如权利要求1所述的减免已建船闸阀门空化的门楣体型，其特征在于所述通气管(1)顺着阀门门井通向闸顶，所述负压板(4)上设置有通气支孔。3.如权利要求1所述的减免已建船闸阀门空化的门楣体型，其特征在于所述P型止水(6)与垫板(8)之间设有平板止水(7)。4.如权利要求1所述的减免已建船闸阀门空化的门楣体型，其特征在于通气管(1)为钢质通气管，所述负压板(4)为钢质负压板。全文摘要本专利技术涉及一种船闸阀门门楣体型，是一种减免已建船闸阀门空化的门楣体型，包括门楣、压板、P型止水、垫板、座板和面板，P型止水设在压板和垫板之间，座板设在垫板下方，面板设在座板下方，在阀门门井里增设通气管，在门楣处增设负压板，通气管与负压板焊接。本专利技术是针对已建船闸设计时没有设置防空化措施或防空化措施不当，船闸阀门段有明显空化本文档来自技高网...

【技术保护点】
减免已建船闸阀门空化的门楣体型，包括门楣（３）、压板（５）、Ｐ型止水（６）、垫板（８）、座板（９）和面板（１０），所述Ｐ型止水（６）设在压板（５）和垫板（８）之间，所述座板（９）设在垫板（８）下方，所述面板（１０）设在座板（９）下方，其特征在于：在阀门门井里增设通气管（１），在门楣（３）处增设负压板（４），通气管（１）与负压板（４）焊接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡亚安，郑楚佩，凌国增，卞兆盛，
申请(专利权)人：水利部交通部电力工业部南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]