一种出海闸用消能防冲刷装置的制作方法

本发明涉及水工结构物保护装置技术领域，尤其涉及一种出海闸用消能防冲刷装置。

背景技术：

东南部沿海城市汛期受台风等强降雨影响，城市防洪排涝压力较大。为保证人民生命财产安全，减少洪涝灾害，沿海城市多利用出海闸感潮排水的优势，在外海潮位较低时开闸泄洪，降低城市内河水位。对于强潮河口地区，由于外海潮差大，泄洪时水流过大的流速极易造成闸下冲刷，危及到出海闸及周边建筑物的安全稳定。

为减少闸下冲刷，部分工程运用中采取多级消力池或多级消力齿的结构形式，但对于出海闸，特别是感潮河段，将导致消力池两侧翼墙基础高程降低，施工期围堰内外侧水压力急剧增大，施工难度加大，安全隐患较大。也存在部分工程采取向防冲槽内抛石回填的维护方法，但此种方式的投资巨大，后期维护成本较高，且抛石冲刷滑落后，对上游侧海漫、护坦甚至闸室稳定性产生较严重的影响。

对于泄洪流速较大的出海闸，减少闸下冲刷，提高结构物安全性与稳定性已经成为一个亟待解决的问题。因此，建成一种能够自动化运行、建设成本较低且安全有效的出海闸用消能防冲刷装置，对于出海闸安全稳定运行具有非常重要的实际意义。为此，申请人进行了有益的探索和尝试，找到了解决上述问题的办法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于：针对现有技术的不足而提供一种能够自动化运行、建设成本较低、后期维护成本低、安全有效的出海闸用消能防冲刷装置。

本发明所要解决的技术问题可以采用如下技术方案来实现：

一种出海闸用消能防冲刷装置，包括：

设置在出海闸的泄水口处的地基上的用于利用水体能量进行对冲消能的消能机构；

设置在出海闸的泄水口处的用于将水体动能转化为电能的发电机构；

压缩空气产生机构，所述压缩空气发生机构与所述发电机构连接并由所述发电机构提供电能，以产生高压压缩空气；以及

布置在出海闸的泄水口处的地基上且位于所述消能机构后方并与所述压缩空气产生机构连接的防冲刷块体，所述防冲块体用于将所述压缩空气产生机构产生的高压压缩空气向上喷出，以抵消水体残余的动能。

在本发明的一个优选实施例中，所述消能机构包括：

间隔固定设置在出海闸的泄水口处的地基上的左、右支撑套座；

分别安装在所述左、右支撑套座内的左、右弹簧；

左、右竖杆，所述左、右竖杆的下端插入所述左、右支撑套座内并由所述左、右弹簧支撑，其上端竖直向上延伸；

浮动件，所述浮动件的两端分别与所述左、右竖杆的上端连接；

转动套设在所述左、右竖杆的外周面上且位于所述左、右竖杆下部的左、右消能叶片转轴套；以及

若干周向间隔设置在所述左、右消能叶片转轴套上且绕所述左、右消能叶片转轴套进行单向转动的左、右消能叶片。

在本发明的一个优选实施例中，所述左、右消能叶片为4-8片。

在本发明的一个优选实施例中，所述发电机构包括：

水平轴设在所述左、右竖杆上且位于所述左、右消能叶片上方的转轴；

若干周向间隔设置在所述转轴的外周面上的转动叶片；以及

发电机，所述发电机的转动轴通过一同步传动带与所述转轴的一端连接，所述发电机的电源输出端通过输电导线与所述压缩空气产生机构连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述转动叶片为4-8片。

在本发明的一个优选实施例中，所述转动叶片采用轻质耐海水腐蚀材料制成。

在本发明的一个优选实施例中，所述压缩空气产生机构包括：

密闭壳体，所述密闭壳体的侧面上开设有一出气口；

滑动配置在所述密闭壳体内的用于对所述出气口进行封堵的封堵滑块；

曲臂联动杆，所述曲臂联动杆的一端穿过所述密闭壳体的顶面后延伸入所述密闭壳体内并与所述封堵滑块连接，其另一端连接在所述左竖杆或右竖杆上，当所述曲臂联动杆跟随所述左竖杆或右竖杆向上运动时，所述曲臂联动杆带动所述封堵滑块向上运动，从而打开所述密闭壳体的出气口；以及

安装在所述密闭壳体内且与所述发电机构连接的用于产生高压压缩空气的空气压缩机。

在本发明的一个优选实施例中，所述防冲刷块体内构成有一喷气腔室，其侧面开设有一与所述喷气腔室连通的进气口，所述防冲刷块体的进气口通过一输气软管与所述密闭壳体的出气口连接，在所述防冲刷块体的顶面上均匀间隔开设有若干开口朝上且与所述喷气腔室连通的喷气口。

在本发明的一个优选实施例中，在所述防冲刷块体的顶面上沿长度方向间隔设置有若干防冲坎，每一防冲坎的顶面高程高于所述防冲刷块体的顶面高程。

在本发明的一个优选实施例中，所述防冲坎的横截面为拱形或矩形结构。

在本发明的一个优选实施例中，所述防冲刷块体采用软质材料制成，其可根据地基变形自动调整，紧密贴合地基。

由于采用了如上技术方案，本发明的有益效果在于：

1、本发明无额外能源消耗，转动叶片利用水体动能驱动，将水体动能转化为电能，集消能转化为一体，绿色环保；

2、本发明的左、右消能叶片为单向转动，利用水体能量对冲消能，使水体动能自我削弱；

3、本发明借助水体动能驱动装置，依靠装置削弱水体动能，自动化程度高，无需额外操作人员；

4、本发明结构简单，较防冲槽抛石回填方案而言，后期维护成本低，经济性好；

5、本发明可根据开闸后水位高低，通过浮动件及其连带机构，调节出气口开启大小，调节喷气强度，使得喷气强度与水流动能大小相适应，智能化程度高。

附图说明

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的消能机构中左、右竖杆与左、右支撑套座之间的配合示意图。

图3是本发明的压缩空气产生机构的结构示意图。

图4是本发明的防冲刷块体的俯视图。

具体实施方式

为了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，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1，图中给出的是一种出海闸用消能防冲刷装置，包括消能机构100、发电机构200、压缩空气产生机构300以及防冲刷块体400。

消能机构100设置在出海闸的泄水口处的地基上，其用于利用水体能量进行对冲消能。具体地，消能机构100包括左、右支撑套座110a、110b、左、右弹簧120a、120b、左、右竖杆130a、130b、浮动件140、左、右消能叶片转轴套150a、150b以及若干左、右消能叶片160a、160b。参见图2并结合图1，左、右支撑套座110a、110b间隔固定设置在出海闸的泄水口处的地基上，左、右弹簧120a、120b分别安装在左、右支撑套座110a、110b内，左、右竖杆130a、130b的下端插入左、右支撑套座110a、110b内并由左、右弹簧120a、120b支撑，其上端竖直向上延伸。浮动件140的两端分别与左、右竖杆130a、130b的上端连接。左、右消能叶片转轴套150a、150b转动套设在左、右竖杆130a、130b的外周面上且位于左、右竖杆130a、130b的下部。若干左、右消能叶片160a、160b周向间隔设置在左、右消能叶片转轴套150a、150b上且绕左、右消能叶片转轴套150a、150b进行单向转动，均由左、右竖杆130a、130b的内侧向左、右竖杆130a、130b的外侧方向进行转动。在本实施例中，左、右消能叶片160a、160b优选地为4-8片，采用轻质耐海水腐蚀材料制成。

发电机构200设置在出海闸的泄水口处，其用于将水体动能转化为电能。具体地，发电机构200包括转轴210、若干转动叶片220以及发电机230。转轴210水平轴设在左、右竖杆130a、130b上且位于左、右消能叶片160a、160b的上方。若干转动叶片220周向间隔设置在转轴210的外周面上，在本实施例中，转动叶片为4-8片，采用轻质耐海水腐蚀材料制成。发电机230的转动轴通过一同步传动带240与转轴210的一端连接，发电机230的电源输出端通过输电导线250与压缩空气产生机构300的空气压缩机340连接，为空气压缩机340提供电能。

压缩空气产生机构300与发电机构200连接并由发电机构200提供电能，以产生高压压缩空气。具体地，参见图3并结合图1，压缩空气产生机构300包括密闭壳体310、封堵滑块320、曲臂联动杆330以及空气压缩机340。密闭壳体310的侧面上开设有一出气口311。封堵滑块320滑动配置在密闭壳体310内，用于在初始位置时对密闭壳体310的出气口311进行封堵。曲臂联动杆330的一端穿过密闭壳体310的顶面后延伸入密闭壳体310内并与封堵滑块320连接，其另一端连接在左竖杆130a或右竖杆130b上，当曲臂联动杆330跟随左竖杆130a或右竖杆130b向上运动时，曲臂联动杆330带动封堵滑块320向上运动，从而打开密闭壳体310的出气口311。空气压缩机340安装在密闭壳体310内且与发电机构200的发电机230连接，其用于产生高压压缩空气。

防冲刷块体400布置在出海闸的泄水口处的地基上且位于消能机构100的后方并与压缩空气产生机构300连接，其用于将压缩空气产生机构300产生的高压压缩空气向上喷出，以抵消水体残余的动能。具体地，

防冲刷块体400内构成有一喷气腔室(图中未示出)，其侧面开设有一与喷气腔室连通的进气口410，防冲刷块体400的进气口410通过一输气软管420与密闭壳体310的出气口311连接，在防冲刷块体400的顶面上均匀间隔开设有若干开口朝上且与喷气腔室连通的喷气口430。在本实施例中，防冲刷块体400采用软质材料制成，其可根据地基变形自动调整，紧密贴合地基。

在防冲刷块体400的顶面上沿长度方向间隔设置有若干防冲坎440，每一防冲坎440的顶面高程高于防冲刷块体400的顶面高程。在本实施例中，防冲坎440的横截面为拱形或矩形结构，提高美观性。

本发明的出海闸用消能防冲刷装置的工作过程如下：

1)当出海闸开闸泄水时，出海闸的闸下水位逐渐升高，浮动件140在水位作用下沿竖直向上运动，带动左、右竖杆130a、130b及其连带机构向上运动，曲臂联动杆330向上运动，继而带动封堵滑块320向上运动，使得密闭壳体310的出气口311部分开启；

2)开闸泄水后，水体动能带动转动叶片220转动，通过同步传动带240带动发电机230工作，将动能转化为电能，电能通过输电导线250传输至空气压缩机340，空气压缩机340正常运转；

3)空气压缩机340产生的高压压缩气体经由密闭壳体310的出气口311和输气软管420输送至防冲刷块体400，从喷气口430喷出，抵消水体残余动能，保护防冲刷块体400下侧地基免受冲刷；

4)开闸泄水后，左、右竖杆130a、130b之间的内侧水体推动左、右消能叶片160a、160b转动，左、右消能叶片160a、160b只能单向转动，左、右竖杆130a、130b的外侧水体冲压左、右消能叶片160a、160b，阻碍左、右消能叶片160a、160b转动，对左、右竖杆130a、130b之间的内侧水体实现对冲消能；左、右竖杆130a、130b的外侧水体受左、右消能叶片160a、160b单向转动限制，水体动能消耗。

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。

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