一种水利工程用阀门防水结构的制作方法

本发明涉及水利工程领域，具体而言，涉及一种水利工程用阀门防水结构。

背景技术：

水资源作为人类赖以生存的宝贵资源之一，其在人们的生产生活中扮演着不可或缺的作用。然而，自然状态下的水并不能完全符合人们的需要，故而人类通过修建水利工程来调节和分配水量，以此满足人类不同区域的水资源需求；另外，修建水利工程还能进行防洪抗灾，所以，水利工程的修建与使用对于人类的生产生活至关重要。

需要说明的是，水利工程中，水阀是进行水资源合理合时调节与分配的一个重要结构，但是由于水利工程中工程条件复杂，水流状况多变，而且很多水利工程用结构件服役周期长，所以现有的水阀阀门结构存在着密封效果稳定性差，使用故障率高以及对于各种复杂水况环境适应能力差等缺点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种水利工程用阀门防水结构，其能够适应各种复杂水况环境，对于波动性的载荷冲击具有很强的抵抗能力，具有密封性能良好且稳定、服役周期长以及工况适应性强等特点。

本发明的实施例是这样实现的：

一种水利工程用阀门防水结构，其包括连接于护坝的框架、与框架连接的阀板、驱动装置以及用于调节驱动装置驱动速度的控制装置，框架的内侧壁形成用于流体通过的过流断面，阀板与框架可滑动地连接，阀板与驱动装置传动连接，驱动装置通过驱动阀板相对于框架进行运动，控制过流断面的大小，进而控制流体的流量大小；控制装置与驱动装置通信电连接；阀板靠近流体的板面上设置有第一压力传感器，第一压力传感器与控制装置通信电连接，第一压力传感器传递给控制装置的实时压力信号为第一信号，控制装置接收第一信号并经过信息处理后，反馈传递给驱动装置的实时转速信号为第二信号，第一信号和第二信号设置为负相关。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述框架与阀板滑动槽连接，与框架滑动配合的对应阀板的侧边呈槽结构，与槽结构配合的对应框架部分位于槽结构内。阀板的顶部开设有用于镶嵌加强芯的加强槽，加强槽与加强芯过渡配合，加强芯的承压强度高于阀板的承压强度。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述加强槽沿阀板平面方向开设有多个，多个加强槽对应的槽口沿阀板的厚度方向平行间隔设置，且多个槽口的长度沿阀板厚度方向由中间向外侧依次减小。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述加强槽沿阀板平面方向开设有多个，多个加强槽对应的槽口沿阀板的厚度方向平行间隔设置，且多个槽口的长度沿流体流向依次增加。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述加强槽的截面呈半弧形，加强芯与加强槽相对应地呈弧状，加强芯沿自身弧线方向包括中间部分的第一加强区和两侧部分的第二加强区；加强槽和加强芯均至少两个且一一对应，多个加强槽沿阀板的厚度方向依次间隔设置，相邻两个加强芯的第一加强区的弯曲方向进行相反设置。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述阀板的滑动方向相对于水平流动的流体方向呈小于90度的夹角。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述阀板的滑动方向相对于水平流动的流体方向呈45度的夹角；阀板向底部滑动时的滑动方向在水平方向的分量方向与流体流向方向相反。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述框架和阀板接触部分的外边沿区域为待密封区，阀板上设置有用于密封所示待密封区的自动旋转密封组件，自动旋转密封组件包括与控制装置通信电连接的转动电机、与转动电机传动连接的旋转轴、固定连接于旋转轴上的旋转臂以及活动套设于旋转臂上的弹性密封条，当转动电机带动旋转轴旋转时，旋转臂带动弹性密封条向靠近待密封区的区域进行运动；弹性密封条内部还这设置有第二压力传感器，第二压力传感器和控制装置通信连接，控制装置通过控制转动电机的旋转状态使弹性密封条对待密封区进行密封或解除密封。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述第一压力传感器为多个，且阵列设置于阀板的外表面；多个第一压力传感器实时检测并传输阀板表面的压力数据给控制装置，控制装置通过对压力数据进行处理反馈给转动电机，控制待密封区需要达到的密封等级。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述阀板的底部与框架对应配合的底部设置为多槽密封结构，多槽密封结构包括多条平行设置的条形槽，条形槽的长度方向垂直于阀板的厚度方向，且每个条形槽的截面为三角形；阀板底部位于侧表面的边缘上沿长度方向设置有条形凸起，条形凸起的截面为三角形。

本发明实施例的有益效果是：通过将第一压力传感器传递给控制装置的实时压力信号和驱动装置接受到的控制装置所反馈的实时转速信号设置为负相关，使得阀门防水结构在阀板关闭过程中，能够根据水压的增长，逐渐降低阀门关闭速度，从而降低与之对应的过流断面的减小速度，故而有效降低缓解了单位时间内阀门防水结构承载的压力冲击力，提高了阀门防水结构在复杂水况下的适应性和抗疲劳性，整体延长了阀门防水结构的服役周期。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供水利工程用阀门防水结构第一视角下的平面结构示意图；

图2为本发明第一实施例提供水利工程用阀门防水结构第二视角下的平面结构示意图；

图3为本发明第二实施例提供水利工程用阀门防水结构第一视角下的平面结构示意图；

图4为本发明第二实施例提供水利工程用阀门防水结构第二视角下的平面结构示意图；

图5为本发明第二实施例提供水利工程用阀门防水结构中阀板在第三视角下与流体流向所形成的平面结构示意图。

图标：100-阀门防水结构；110-过流断面；102-待密封区；120-框架；130-自动旋转密封组件；132-转动电机；134-旋转轴；136-旋转臂；138-弹性密封条；140-阀板；142-第一压力传感器；144-加强槽；146-条形凸起；160-驱动装置；180-控制装置；200-阀门防水结构；220-框架；240-阀板；244-加强槽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“水平”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，或者是该发明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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请结合参照图1和图2，本实施例提供了一种水利工程用阀门防水结构100，其能够适应各种复杂水况环境，对于波动性的载荷冲击具有很强的抵抗能力，具有密封性能良好且稳定、服役周期长以及工况适应性强等特点。

进一步地，本实施例提供的水利工程用阀门防水结构100包括连接于护坝的框架120、与框架120连接的阀板140、驱动装置160以及用于调节驱动装置160驱动速度的控制装置180。其中，框架120的内侧壁形成用于流体通过的过流断面110，阀板140与框架120可滑动地连接，阀板140与驱动装置160传动连接，驱动装置160通过驱动阀板140相对于框架120进行运动，控制过流断面110的大小，进而控制流体的流量大小；控制装置180与驱动装置160通信电连接；阀板140靠近流体的板面上设置有第一压力传感器142，第一压力传感器142与控制装置180通信电连接，第一压力传感器142传递给控制装置180的实时压力信号为第一信号，控制装置180接收第一信号并经过信息处理后，反馈传递给驱动装置160的实时转速信号为第二信号，第一信号和第二信号设置为负相关。需要说明的是，本实施例提供的水利工程用阀门防水结构100，通过将第一压力传感器142传递给控制装置180的实时压力信号和驱动装置160接受到的控制装置180所反馈的实时转速信号设置为负相关，使得阀门防水结构100在阀板140关闭过程中，能够根据水压的增长，逐渐降低阀门关闭速度，从而降低与之对应的过流断面110的减小速度，故而有效降低缓解了单位时间内阀门防水结构100承载的压力冲击力，提高了阀门防水结构100在复杂水况下的适应性和抗疲劳性，整体延长了阀门防水结构100的服役周期。

需要强调的是，本实施例中之所以将实时压力信号和实时转速信号设置为负相关，一方面是为了缓解和降低阀板140关闭时阀门防水结构100的瞬时能量冲击，因为在关闭的过程中，流向阀板140而来的流体携带有巨大的包括动能和势能在内的能量，这些能量如果在瞬时全部转移给阀门防水结构100，势必会对阀门防水结构100造成极大的冲击和破坏，即使最开始服役期间能够正常服役，也会大大降低阀门防水结构100的服役时间和增加阀门防水结构100对应材料强度和结构设计的难度，而如本实施例中的阀门防水结构100，一方面在能量作用于阀门防水结构100的过程中，通过降低阀板140关闭的速度，可以将单位时间内的能量冲击转移到过流断面110的流体中，让流体携带着这些能量释放流出，而当阀板140快要关闭时，流体的动能大部分已接近于零，此时流体也已经趋于静止，对于整个阀门防水结构100几乎已没有冲击；另外，在阀板140打开的过程中，按照本实施例的设计可知，阀板140的打开速度是先慢后快，这样有利于保护在最开始高压情况下的驱动装置160，同样也有利于延长阀门防水结构100的使用寿命。

进一步具体地，本实施例中的框架120与阀板140滑动槽连接，与框架120滑动配合的对应阀板140的侧边呈槽结构，与槽结构配合的对应框架120部分位于槽结构内。需要说明的是，本实施例中阀板140的顶部开设有用于镶嵌加强芯的加强槽144，加强槽144与加强芯过渡配合，加强芯的承压强度高于阀板140的承压强度。需要强调的是，本实施例设置可拆卸的加强芯，一方面可以降低阀板140本身强度加工要求的难度，另外，也可以通过置换和配置不同强度大小的加强芯来满足不同承载条件下的阀门防水结构100的环境条件。

进一步优选地，加强槽144沿阀板140平面方向开设有多个，多个加强槽144对应的槽口沿阀板140的厚度方向平行间隔设置，且多个槽口的长度沿阀板140厚度方向由中间向外侧依次减小。需要说明的是，本实施例加强槽144之所以如此设置，一方面多个加强槽144的数量叠加可以直接增强加强槽144和加强芯配合后的服役强度，另一方面，多个加强槽144对应的槽口沿阀板140的厚度方向平行间隔设置，且多个槽口的长度沿阀板140厚度方向由中间向外侧依次减小，这样的设置方式，不但有效节省加强芯的材料使用，而且更重要的是，有效利用加强芯梯度分布叠加所带来的抵抗应力集中的效果，将加强芯的加强效果最大化。需要强调的是，在本发明的其它实施例中，并不仅限于本实施例这一种多个加强槽144的分布设计方案，还可以是其它设计分布方式，如将加强槽144沿阀板140平面方向开设有多个，多个加强槽144对应的槽口沿阀板140的厚度方向平行间隔设置，且多个槽口的长度沿流体流向依次增加。

很显然的，本实施例中设计的多个槽口的长度沿阀板140厚度方向由中间向外侧依次减小，是满足双侧均有承压需求的阀板140，而所举例的其它实施例中的多个加强槽144对应的槽口沿阀板140的厚度方向平行间隔设置，且多个槽口的长度沿流体流向依次增加，是满足单侧承压需求的阀板140，具体哪一种，根据实际工况需求进行灵活匹配即可，但是，设计分布的总思想是有效利用加强芯梯度分布叠加所带来的抵抗应力集中的效果，将加强芯的加强效果最大化。

进一步地，本实施例中的框架120和阀板140接触部分的外边沿区域为待密封区102，阀板140上设置有用于密封所示待密封区102的自动旋转密封组件130，自动旋转密封组件130包括与控制装置180通信电连接的转动电机132、与转动电机132传动连接的旋转轴134、固定连接于旋转轴134上的旋转臂136以及活动套设于旋转臂136上的弹性密封条138，当转动电机132带动旋转轴134旋转时，旋转臂136带动弹性密封条138向靠近待密封区102的区域进行运动；弹性密封条138内部还这设置有第二压力传感器，第二压力传感器和控制装置180通信连接，控制装置180通过控制转动电机132的旋转状态使弹性密封条138对待密封区102进行密封或解除密封。

进一步地，本实施例中第一压力传感器142为多个，且阵列设置于阀板140的外表面；多个第一压力传感器142实时检测并传输阀板140表面的压力数据给控制装置180，控制装置180通过对压力数据进行处理反馈给转动电机132，控制待密封区102需要达到的密封等级。需要说明的是，控制装置180至少包含如单片机进行信息处理和控制的控制芯片以及与控制芯片通信电连接的显示操作屏，另外，还需要解释的是，通常待密封区102需要达到的密封等级与多个第一压力传感器142所检测到的压力数据呈正相关，即压力数据越大，密封等级越高，也即是自动旋转密封组件130的密封性越好。

进一步地，本实施例中阀板140的底部与框架120对应配合的底部设置为多槽密封结构，多槽密封结构包括多条平行设置的条形槽，条形槽的长度方向垂直于阀板140的厚度方向，且每个条形槽的截面为三角形。阀板140底部位于侧表面的边缘上沿长度方向设置有条形凸起146，条形凸起146的截面为三角形。需要说明的是，本实施例之所以设置条形槽，是为了增强阀板140底部的密封效果，因为一方面多条条形槽的设置增加了阀板140底部与框架120对应配合底部的接触面积，使得流体通过的路程延长，另一方面条形槽截面三角形的设计可以分解流体通过的动能，起到缓冲作用，加强密封效果；另外，本实施例中之所以在阀板140底部位于侧表面的边缘上沿长度方向设置截面为三角形的条形凸起146，主要是因为阀板140底部通常承压更大，流体腐蚀和冲击也最严重，设置三角形条形凸起146可以有效分解直面冲击过来的流体，起到缓冲和分流引流的作用，而且也可以通过采用高强度抗腐蚀材料制造条形凸起146使得其条形凸起146从材料本身性能和尺寸效应来达到有效预防阀板140底部所遭受的强烈破坏。

本实施例提供的水利工程用阀门防水结构100的工作原理为：当需要截留时，通过操作显示操作屏控制控制芯片启动驱动装置160，驱动装置160驱动阀板140开始向底部运动闭合，过流断面110逐渐减小，阀板140闭合的过程中由于流体接触到阀板140表面越来越深，阀板140表面的第一压力传感器142压力数据逐渐增加并实时反馈给控制芯片，控制芯片通过处理加工后反馈给驱动装置160一个减低转速的实时转速信号，驱动装置160转速减低，与之传动连接的阀板140也减低闭合速度直到最终缓慢达到完全密封截流，此时，控制芯片根据接收的第一信号传递给转动电机132，转动电机132启动并驱动旋转轴134旋转带动旋转臂136，直到旋转臂136上的弹性密封条138接触到待密封区102后，弹性密封条138继续受到旋转臂136的一定旋转所施加的压力对待密封区102进行密封。需要说明的是，加强芯的使用可以在截流前后根据截流所承受的压力大小灵活装配使用。

第二实施例

请结合参照图3和图4，本实施例提供一种水利工程用阀门防水结构200，其与第一实施例提供的水利工程用阀门防水结构200大致相同，不同之处在于，本实施例中的加强芯和加强槽244的设计以及阀板240与框架220配合的滑动方向与第一实施例不同。

具体地，本实施例中加强槽244的截面呈半弧形，加强芯与加强槽244相对应地呈弧状，加强芯沿自身弧线方向包括中间部分的第一加强区和两侧部分的第二加强区；加强槽244和加强芯均至少两个且一一对应，多个加强槽244沿阀板240的厚度方向依次间隔设置，相邻两个加强芯的第一加强区的弯曲方向进行相反设置。需要说明的是，本实施例中加强芯弯曲方向的相反排列设置进一步加强了阀板240在厚度方向上抗流体冲击力的强度性能，使得阀板240的强度性能指标得到更进一步的优化。

进一步地，请结合参照图3、图4和图5，本实施例中阀板240的滑动方向相对于水平流动的流体方向呈小于90度的夹角。优选地，阀板240的滑动方向相对于水平流动的流体方向呈45度的夹角，且阀板240向底部滑动时的滑动方向在水平方向的分量方向与流体流向方向相反。需要说明的是，本实施例中阀板240的滑动方向之所以相对于水平面进行上述的倾斜设置，是为了最大限度的降低流体对阀门防水结构200的直接冲击，起到缓冲作用，从而最大限度的保护阀门防水结构200，在提高其工况适应性的同时，延长其服役寿命。

综上所述，本发明实施例的水利工程用阀门防水结构，通过将第一压力传感器传递给控制装置的实时压力信号和驱动装置接受到的控制装置所反馈的实时转速信号设置为负相关，使得阀门防水结构在阀板关闭过程中，能够根据水压的增长，逐渐降低阀门关闭速度，从而降低与之对应的过流断面的减小速度，故而有效降低缓解了单位时间内阀门防水结构承载的压力冲击力，提高了阀门防水结构在复杂水况下的适应性和抗疲劳性，整体延长了阀门防水结构的服役周期；通过设置加强芯，在降低阀板本身强度加工难度的同时，也进一步增强了阀门防水结构的工况适应性，拓宽了其环境使用范围；通过设置自动旋转密封组件，使得防水阀门结构能够自适应的升级阀板的防水密封等级，保证了不同工况情况下的密封效果，同时也实现了防水阀门结构的机械自动化和智能化，让防水阀门结构整体的密封性、服役稳定性、工况适应性以及服役周期均处于更佳。

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，均应包含在本发明的保护范围之内。

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