本发明专利技术公开了一种辅助鱼类洄游上溯的闸门水下启闭装置及启闭方法，涉及闸门启闭技术领域。本发明专利技术的一种辅助鱼类洄游上溯的闸门水下启闭装置包括电源线、电动升降杆、水封座和方钢。所述电源线与外部控制系统相接，输送所述电动升降杆的驱动电机所需电力，驱动电机通过减速齿轮组驱动滚珠丝杆在螺母内转动，滚珠丝杆将回转运动转化为螺母的直线运动从而推动推杆上升启动闸门。所述水封座由圆钢、油封和螺栓组成，所述方钢套接在电动升降杆和水封座外侧，水封座和方钢防止电动升降杆漏水。本发明专利技术通过改进防水措施实现普通电动升降杆水下启闭闸门的目的，水下启闭闸门的方法能够避免闸下水跃现象，形成有利于鱼类洄游上溯的水动力条件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及闸门启闭
，特别涉及一种辅助鱼类洄游上溯的闸门水下启闭装置及启闭方法。
技术介绍
闸门通常用于溢流坝、岸边溢洪道、泄水孔和水工隧洞等水工建筑物，具有拦截水流、控制水位、调节流量、控制航运、排放泥沙和漂浮物等功能。随着我国经济的飞速发展，我国建设水利工程的规模越来越大，坝体越来越高。大坝建设对河流生态系统的影响也越来越严重，虽然鱼闸、升鱼机等过鱼设施已经运用于中、高水头水利枢纽，但是由于鱼闸和升鱼机中的水流与天然河道中的水流其运动方式差别太大，诱鱼效果并不理想。鱼道是水利枢纽中常用的过鱼建筑物，但传统的鱼道一般只适用坝高在20～25m以下的低水头水利枢纽，且鱼上溯过程中需要耗费很大的体能。多级助驱式鱼道是一种通过多级水闸启闭控制多级鱼道单元逐渐形成临时性池室的新型鱼道，为了避免闸门启闭时在水面形成不利于鱼类洄游上溯的闸下水跃现象，同时避免闸门升降设备对鱼的干扰，通常采用闸门水下启闭的方式，但闸门水下启闭对启闭装置的防水性要求很高，防水措施处理不好会直接影响到水闸的运行安全。电动升降杆能够应用于闸门启闭过程，但是普通的电动升降杆防水性能普遍不佳，难以用于水下环境中的升降作业，限制了其在闸门水下启闭过程中的应用。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种辅助鱼类洄游上溯的闸门水下启闭装置及启闭方法，解决现有电动升降杆水下启闭闸门时防水性能不足的技术难题，既保障闸门水下启闭的安全，又辅助洄游鱼类及时过坝、提高鱼道的过鱼效果、保护天然渔业资源。技术方案：本专利技术解决其技术问题所采用的一种辅助鱼类洄游上溯的闸门水下启闭装置及启闭方法，包括电源线、电动升降杆、水封座和方钢。所述电源线连接鱼道的控制系统和电动升降杆。鱼道由多级台阶式鱼道单元组成，鱼道单元之间设有调节水位的闸门，每个鱼道单元安装有红外感应器。控制系统负责接收各个鱼道单元的红外感应器信号并控制各个电动升降杆通断电的时间和正负极的切换过程。所述电动升降杆由驱动电机、减速齿轮组、滚珠丝杆、螺母、推杆、导套、内部线路、上限位开关、下限位开关和外壳组成。驱动电机的轴上安装着齿轮，驱动电机由外接的电源线供电；减速齿轮组由若干个直径不同的齿轮由大到小相互啮合组成，其中，最小的齿轮与驱动电机的齿轮相互啮合，最大的齿轮与滚珠丝杆相互啮合；滚珠丝杆套接在螺母内并伸入推杆内部，螺母上端与推杆下端固定连接，推杆、滚珠丝杆和螺母共轴。导套包括螺母的卡槽、推杆的伸缩轨道和内部线路的铺设管道；内部线路设有上限位开关和下限位开关；外壳包裹着导套、驱动电机和减速齿轮组，推杆顶端形状为上平、下凸的圆盘。所述水封座由上下两段圆钢、油封A、油封B和若干螺栓组成，圆钢的中心轴线上设有与推杆外径相同的孔、与油封外径相同的洞，油封内径等于孔的直径，圆钢的轴线方向上靠近侧面位置设有拧螺栓的螺纹，油封A、油封B嵌套在圆钢的洞内，螺栓拧入圆钢的螺纹以固定。所述方钢套在电动升降杆外侧，方钢的下端和电动升降杆的底部均密封固定在闸室底部，方钢的上端与电动升降杆的外壳顶端固定，方钢与电动升降杆之间填充细沙，方钢的顶部与水封座上段的圆钢顶部齐平焊接为一体。在本专利技术中，所述螺母的卡槽为直角和120°棱角的两条槽，螺母的外缘由圆弧段、直角段和120°棱角段围合而成，螺母正好卡入卡槽并能够在卡槽中上下移动。在本专利技术中，所述圆钢正好外切于所述方钢；所述水封座上段的圆钢顶部与方钢的顶部之间用铁片焊接密封并涂有防水胶，水封座的上下两段圆钢之间涂有粘钢结构胶。在本专利技术中，所述油封A正面向内嵌套在上段圆钢的洞中，油封B背面向内嵌套在下段圆钢的洞中，油封A、油封B形成上下同向双密封结构防止水沿着推杆进入电动升降杆内损坏驱动电机。在本专利技术中，所述滚珠丝杆采用优质合金钢制成，滚珠丝杆的滚道表面经淬火热处理增强硬度；所述滚珠丝杆和螺母齿面之间为线接触啮合，承载能力高于普通交错轴斜齿轮啮合。在本专利技术中，所述下限位开关位置离推杆底部的距离等于或略大于水封座的上下两段圆钢高度总和，防止推杆过度下行损坏电动升降杆。作为优选，所述螺母的卡槽为直角和120°棱角的两条槽，螺母的外缘由圆弧段、直角段和120°棱角段围合而成。作为优选，所述圆钢正好外切于所述方钢。作为优选，所述水封座上段的圆钢顶部与方钢的顶部之间用铁片焊接密封并涂有防水胶，水封座的上下两段圆钢之间涂有粘钢结构胶。作为优选，所述油封A正面向内嵌套在上段圆钢的洞中，油封B背面向内嵌套在下段圆钢的洞中，以使油封A、油封B形成上下同向双密封结构。作为优选，所述滚珠丝杆采用优质合金钢制成，滚珠丝杆的滚道表面经淬火热处理增强硬度。作为优选，所述滚珠丝杆和螺母齿面之间为线接触啮合，承载能力高于普通交错轴斜齿轮啮合。作为优选，所述下限位开关位置离推杆底部的距离等于或略大于水封座的上下两段圆钢高度总和，防止推杆过度下行损坏电动升降杆。本专利技术提供的技术方案还包括基于上述一种辅助鱼类洄游上溯的闸门水下启闭装置的启闭方法，其特征在于包括以下步骤：①非鱼类洄游季节时，各级鱼道单元的闸门垂直位于相应的鱼道单元底部，上游的水流在鱼道中不受闸门控制；②鱼类洄游季节时，当鱼进入最下游的鱼道单元后，该鱼道单元外侧设置的红外感应器接收到信号，信号处理系统将探测的信号进行放大、滤波并输送到控制系统，控制系统接通驱动电机的电源；③驱动电机开始工作，带动减速齿轮组最小的齿轮旋转，减速齿轮组通过相邻齿轮的驱动传递动力，减速齿轮组最大的齿轮驱动滚珠丝杆在螺母内转动，滚珠丝杆将回转运动转化为螺母的直线运动从而推动推杆上升，同时，推杆推动闸门上升挡水，当螺母的120°棱角段触压在内部线路的上限位开关时，推杆停止上升运动，闸门达到最高位；④在闸门上升过程中，鱼道单元中的水位升高，相邻的上游鱼道单元中的水位也逐渐升高，鱼能够自然地进入相邻的上游鱼道单元，当上游鱼道单元外侧设置的红外感应器接收到信号后，信号处理系统将探测的信号进行放大、滤波并输送到控制系统，控制系统接通上游该鱼道单元的驱动电机的电源；⑤各个鱼道单元的驱动电机按照第③和④步的工作过程驱动相应的闸门上升挡水，逐级抬升水位将鱼输送到大坝上游；⑥在执行第⑤步的同时，当下游的鱼道单元中没有鱼时，红外感应器长时间接收不到信号，控制系统反向接通驱动电机的电源，滚珠丝杆反向旋转，推杆和闸门开始下降，当螺母的120°棱角段触压在内部线路的下限位开关时，推杆停止下降运动，闸门回到原始位置；⑦当下一群鱼进入最下游的鱼道单元后，重复上述过程的启闭过程。有益效果：本专利技术的一种辅助鱼类洄游上溯的闸门水下启闭装置及启闭方法，具有以下有益效果：(1)本专利技术中的上下同向双密封结构能够防止水流沿着推杆进入电动升降杆，水封座顶部与方钢顶部之间用铁片焊接密封并涂有防水胶，电动升降杆底部和方钢下端均密封固定在闸室底部，这些密封措施保障了驱动电机的长期安全运行；(2)本专利技术中的电动升降杆下限位开关位移改装措施使得下限位开关位置离推杆底部的距离等于或略大于水封座的上下两段圆钢高度总和，有利于水封座与电动升降杆合理衔接，满足水封要求，同时，能够防止推杆过度下行损坏电动升降杆；(3)本专利技术中的方钢与电动升降杆之间填充细沙，方钢下端固定在闸室底部，减轻了闸门升降过程中发生振本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种辅助鱼类洄游上溯的闸门水下启闭装置，由电源线(1)、电动升降杆(2)、水封座(3)和方钢(4)组成，其特征在于：所述电源线(1)连接鱼道的控制系统(6)和电动升降杆(2)，控制系统(6)负责接收各个鱼道单元(5)的红外感应器(51)信号并控制各个电动升降杆(2)通断电的时间和正负极的切换过程；所述电动升降杆(2)由驱动电机(21)、减速齿轮组(22)、滚珠丝杆(23)、螺母(24)、推杆(25)、导套(26)、内部线路(270)、上限位开关(271)、下限位开关(272)和外壳(28)组成，驱动电机(21)的轴上安装着齿轮，驱动电机(21)由外接的电源线(1)供电，减速齿轮组(22)由若干个直径不同的齿轮由大到小相互啮合组成，其中，最小的齿轮与驱动电机(21)的齿轮相互啮合，最大的齿轮与滚珠丝杆(23)相互啮合，滚珠丝杆(23)套接在螺母(24)内并伸入推杆(25)内部，螺母(24)上端与推杆(25)下端固定连接，推杆(25)、滚珠丝杆(23)和螺母(24)共轴，导套(26)包括螺母(24)的卡槽、推杆(25)的伸缩轨道和内部线路(270)的铺设管道，螺母(24)的卡槽为直角和120°棱角的两条槽，螺母(24)的外缘由圆弧段、直角段和120°棱角段围合而成，螺母(24)正好卡入卡槽并能够在卡槽中上下移动，内部线路(270)设有上限位开关(271)和下限位开关(272)，外壳(28)包裹着导套(26)、驱动电机(21)和减速齿轮组(22)，推杆(25)顶端形状为上平、下凸的圆盘；所述水封座(3)由上下两段圆钢(30)、油封A(31)、油封B(32)和若干螺栓(33)组成，圆钢(30)的中心轴线上设有与推杆(25)外径相同的孔(301)、与油封外径相同的洞(302)，油封内径等于孔(301)的直径，圆钢(30)的轴线方向上靠近侧面位置设有拧螺栓(33)的螺纹，油封A(31)、油封B(32)嵌套在圆钢(30)的洞(302)内，螺栓(33)拧入圆钢(30)的螺纹以固定；所述方钢(4)套在电动升降杆(2)外侧，方钢(4)的下端和电动升降杆(2)的底部均密封固定在闸室底部，方钢(4)的上端与电动升降杆(2)的外壳(28)顶端固定，方钢(4)与电动升降杆(2)之间填充细沙，方钢(4)的顶部与水封座(3)上段的圆钢(30)顶部齐平焊接为一体。...
【技术特征摘要】
1.一种辅助鱼类洄游上溯的闸门水下启闭装置，由电源线(1)、电动升降杆(2)、水封座(3)和方钢(4)组成，其特征在于：所述电源线(1)连接鱼道的控制系统(6)和电动升降杆(2)，控制系统(6)负责接收各个鱼道单元(5)的红外感应器(51)信号并控制各个电动升降杆(2)通断电的时间和正负极的切换过程；所述电动升降杆(2)由驱动电机(21)、减速齿轮组(22)、滚珠丝杆(23)、螺母(24)、推杆(25)、导套(26)、内部线路(270)、上限位开关(271)、下限位开关(272)和外壳(28)组成，驱动电机(21)的轴上安装着齿轮，驱动电机(21)由外接的电源线(1)供电，减速齿轮组(22)由若干个直径不同的齿轮由大到小相互啮合组成，其中，最小的齿轮与驱动电机(21)的齿轮相互啮合，最大的齿轮与滚珠丝杆(23)相互啮合，滚珠丝杆(23)套接在螺母(24)内并伸入推杆(25)内部，螺母(24)上端与推杆(25)下端固定连接，推杆(25)、滚珠丝杆(23)和螺母(24)共轴，导套(26)包括螺母(24)的卡槽、推杆(25)的伸缩轨道和内部线路(270)的铺设管道，螺母(24)的卡槽为直角和120°棱角的两条槽，螺母(24)的外缘由圆弧段、直角段和120°棱角段围合而成，螺母(24)正好卡入卡槽并能够在卡槽中上下移动，内部线路(270)设有上限位开关(271)和下限位开关(272)，外壳(28)包裹着导套(26)、驱动电机(21)和减速齿轮组(22)，推杆(25)顶端形状为上平、下凸的圆盘；所述水封座(3)由上下两段圆钢(30)、油封A(31)、油封B(32)和若干螺栓(33)组成，圆钢(30)的中心轴线上设有与推杆(25)外径相同的孔(301)、与油封外径相同的洞(302)，油封内径等于孔(301)的直径，圆钢(30)的轴线方向上靠近侧面位置设有拧螺栓(33)的螺纹，油封A(31)、油封B(32)嵌套在圆钢(30)的洞(302)内，螺栓(33)拧入圆钢(30)的螺纹以固定；所述方钢(4)套在电动升降杆(2)外侧，方钢(4)的下端和电动升降杆(2)的底部均密封固定在闸室底部，方钢(4)的上端与电动升降杆(2)的外壳(28)顶端固定，方钢(4)与电动升降杆(2)之间填充细沙，方钢(4)的顶部与水封座(3)上段的圆钢(30)顶部齐平焊接为一体。2.根据权利要求1所述的一种辅助鱼类洄游上溯的闸门水下启闭装置，其特征在于：所述圆钢(30)正好外切于所述方钢(4)；所述水封座(3)上段的圆钢(30)顶部与方钢(4)的顶部之间用铁片焊接密封并涂有防水胶，水封座(3)的上下两段圆钢(30)之间涂有粘钢结构胶。3.根据权利要求1所述的一种辅助鱼类洄游上溯的闸门水下启闭装置，其特征在于：所述油封A(31)正面向内嵌套在上段圆钢(30)的洞(302)中，油封B(32)背...
【专利技术属性】
技术研发人员：戎贵文，沈齐婷，王旭，戴会超，舒生茂，蒋冬冬，郑亚鸿，陈立军，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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