[发明专利]一种可消除闸门前漩涡的新型平板闸门装置

说明书

本发明属于水利水电领域，涉及一种可消除闸门前漩涡的新型平板闸门装置。在闸门迎水面竖向布置两个与闸门同高的紧贴闸门表面的曲线型隔栅，并且给出曲线型隔栅的曲线要求。这样的布置方式使得双曲消涡隔栅在不同淹没水深和不同闸门开度时都能发挥消涡功效，且结构简单，布置方便，易于检修和维护，不会影响闸前水流流态和闸门过流能力，不引入新的有害漩涡以及不会产生额外的表面涡纹和表面凹陷涡。由此减轻闸门前因漩涡存在而产生降低过流能力、加剧水流紊动，引起过水建筑物振动、恶化水流流态，造成空化空蚀等现象，保证工程安全运行。

技术领域

本发明属于水利水电领域，涉及一种可消除闸门前漩涡的新型平板闸门装置，该结构可有效消除闸门前出现的有害漩涡，不会引入新的有害漩涡以及不会产生额外的表面涡纹和表面凹陷涡，改善水流流态、保证过流能力，避免由于有害漩涡的产生而导致闸门、闸墩等水工结构发生强烈流激振动现象而导致破坏，减轻下游水工建筑物或水力机械因漩涡携带空气而引起的空化空蚀现象，保证工程安全。

背景技术

在现有技术中，目前的消涡装置研究多集中于电站、泄洪洞等的进水口，且进水口淹没度较大、结构形式固定不变。在已经完成和正在进行的一些水利水电工程项目中，发现在不同的闸门开度下，变化水位情况下，在闸门前发现了或强或弱的漩涡。闸门前产生的吸气漏斗漩涡会造成恶化闸孔进水口流态、减小闸孔进流量、影响泄流、发出巨大声响、引发闸门振动和威胁水工建筑物的安全等严重危害。为了减小或避免有害漩涡的危害，确保水利工程安全运行并发挥最大效益，有必要对闸门前形成的漩涡进行消除。泄洪闸门前漩涡的消涡装置研究多针对于某一具体工程。现有的消涡建筑物，大多用于淹没度较大且结构形式固定不变的泄洪洞、电站等进水口。如消涡浮排，因不被固定，当闸前水位波动较大时，会撞击闸门，进而对浮排本身和闸门造成破坏，引发维护、修缮问题；消涡架由于体型庞大，降低进水口的过流能力；消涡格栅固定于结构物之上，只能消除特定水位范围的漩涡。这些消涡建筑布置在闸门前难度大，而且闸门前淹没水深范围变化大，固定于某一高程布置的消涡结构物很难保证消涡的有效水位范围。平板闸门还有启闭、不同开度时对下游流量的要求，此类消涡建筑物结构复杂、体型较大，易影响过流能力，所以并不适用于闸门前漩涡的消除。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种设计简单、受力均匀、结构合理、可消除闸门前漩涡的新型平板闸门装置。在保证消涡措施消去漩涡的同时，不影响闸前水流流态和过流能力。平板闸门迎水面上布置的曲线型隔栅在不同淹没水深和不同闸门开度时都能发挥消涡功效。

为了达到上述目的，本发明技术方案：

一种可消除闸门前漩涡的新型平板闸门装置，包括平板闸门1和曲线型隔栅2；所述的曲线型隔栅2，其高度与平板闸门1相同，两个曲线型隔栅2竖向对称固定在平板闸门1的迎水面上；曲线型隔栅2与平板闸门1的顶部和底部均齐平，两个曲线型隔栅2与平板闸门1的两侧边的距离相同，布置时曲线型隔栅2的曲线线型的旋转方向与漩涡旋转方向相反；

所述的曲线型隔栅2，其曲线形状为一个周期的正弦曲线，周期为平板闸门1的高度，设曲线型隔栅2的宽度设为A，振幅为0.3A～0.8A；其中，振幅优选0.5A；曲线型隔栅2的宽度选择范围：所有漩涡中，距离平板闸门1最远的漩涡，其中心距离平板闸门1的距离设为L，则A的取值范围为0＜A≤0.5L，优选0.3L；曲线型隔栅2的中线距离相邻闸墩侧壁的距离与平板闸门1的宽度比值为0.114～0.171，优选0.143；曲线型隔栅2的厚度对消涡没有影响，因此厚度可以根据具体结构来选取。

原理：闸前水流即漩涡外部切向流速撞击用于消涡的曲线型隔栅2后，破坏了漩涡的环量，从而达到消除漩涡的效果；并且将曲线型隔栅2布置在漩涡区内，阻断了来流回转路线，减小了水面漩涡环量；同时缩小了漩涡的发展区域，破坏漩涡的结构，从而达到防涡、消涡的效果。

本发明的有益效果：

(1)结构简单，成本低廉，安装方便，易于检修；