專利名稱：閘門開度檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及閘門開度檢測領域，特別是涉及一種閘門開度檢測裝置。
背景技術：
弧形閘門和垂直平板閘門是水利水電行業(yè)防洪發(fā)電控制性關鍵設備?；⌒伍l門 的結構參見圖1和圖2所示，弧形閘門的門葉結構5為擋水工作面，支臂11位于弧形閘 門的擋水工作面5兩側，支臂11為鋼結構，支臂11兩側末端設有弧形閘門支鉸軸12，液 壓啟閉機油缸體14頂部設有液壓啟閉機油缸支鉸軸15，弧形閘門通過弧形閘門支鉸軸12 和液壓啟閉機油缸支鉸軸15四個支點支撐，安裝在位于兩道混凝土間墻之間的河道中。 弧形閘門靠安裝在閘墻兩側的兩套液壓啟閉機提升，液壓啟閉機油缸活塞桿13處于完全 伸出狀態(tài)時，弧形閘門處于全關位，閘門開度為零；液壓啟閉機油缸活塞桿13處于完全 收縮狀態(tài)時，弧形閘門處于全開位。垂直平板閘門的結構參見圖3所示，垂直平板閘門的門葉結構10為擋水工作 面。垂直平板間門通過油缸安裝點安裝在位于兩道混凝土間墻之間的河道的門槽中，靠 安裝在閘墻橫梁上的兩套液壓啟閉機提升，與液壓啟閉機油缸體14相連的液壓啟閉機油 缸活塞桿13處于完全伸出狀態(tài)時，垂直平板閘門處于全關位，閘門開度為零；液壓啟閉 機油缸活塞桿13處于完全收縮狀態(tài)時，垂直平板閘門處于全開位。目前閘門開度檢測形式有以下三種(1)參見圖4、圖5、圖8、圖9和圖10，鋼絲繩開度儀機體16與鋼絲繩17配 合，通過發(fā)條形盤卷彈簧軸帶動旋轉編碼器，來檢測液壓啟閉機油缸體14的位移，從而 間接檢測閘門開度，也簡稱鋼絲繩開度儀。具體的，鋼絲繩外置式弧形閘門開度儀的結 構參見圖4所示，鋼絲繩內置式弧形閘門開度儀的結構參見圖5所示，鋼絲繩外置式垂直 平板閘門開度儀的結構參見圖8所示，鋼絲繩內置式垂直平板閘門開度儀的結構參見圖9 所示，鋼絲繩直接設在垂直平板閘門上的開度儀的結構參見圖10所示。(2)帶有傾斜儀18的弧形閘門開度儀，具體結構參見圖6所示，通過傾斜儀18 檢測液壓啟閉機油缸體14運行的傾斜角度，間接換算弧形閘門的開度。(3)參見圖7和圖11所示，帶有刻度的陶瓷活塞桿19與帶有刻度的數(shù)據(jù)采集器 CMS20配合，檢測液壓啟閉機活塞桿的位移，從而直接或間接檢測閘門開度，簡稱陶瓷 活塞桿開度儀。具體的，帶有陶瓷活塞桿19的弧形閘門開度儀的結構參見圖7所示，帶 有陶瓷活塞桿19的垂直平板閘門開度儀的結構參見圖11所示。與閘門開度檢測相關的專利有公開號為CN101290208的發(fā)明專利，在鋼絲繩 卷揚機驅動軸上安裝齒輪計數(shù)器，僅適用于卷揚啟閉機驅動的閘門開度檢測；公開號為 CN201104236的實用新型專利，結構與圖4、圖8和圖10相符。公開號為CN200944050 的實用新型專利，結構與圖6相符；公開號分別為CN201373740、CN2496919的實用新 型專利，結構與分別圖5、圖9相符。目前的閘門開度檢測裝置存在如下缺陷換算環(huán)節(jié)較多，易受外界影響，檢測精度較低，安全可靠性較差，制造工藝復雜，成本較高，維修不便。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術的不足，提供一種換算環(huán)節(jié)較少、受外 界影響較小、檢測精度較高、安全可靠、制造簡單、成本較低、便于維修的閘門開度檢 測裝置。本發(fā)明提供的一種閘門開度檢測裝置，該裝置由測量桿、用于檢測閘門開啟或 關閉過程中測量桿所處的實際位置以獲取閘門開度電氣信號的長行程位移傳感器、防晃 動組件和安裝支架構成，所述長行程位移傳感器布置在間門的兩側邊緣，與長行程位移 傳感器相配合的測量桿布置在間門的擋水工作面內側或外側，所述安裝支架固定在閘墻 的側墻上，安裝支架通過防晃動組件與長行程位移傳感器相連。在上述技術方案中，所述長行程位移傳感器上設置有與測量桿匹配的、用于保 持其與測量桿間隙合理的導槽。在上述技術方案中，所述測量桿靠近閘墻布置，并通過設置在閘門的擋水工作 面內側或外側的若干安裝柱固定。在上述技術方案中，所述安裝支架靠近閘墻的頂部布置。在上述技術方案中，所述閘門為弧形閘門或垂直平板閘門。在上述技術方案中，所述長行程位移傳感器為剛性弧形長行程位移傳感器或剛 性直線長行程位移傳感器。在上述技術方案中，所述測量桿為剛性弧形不銹鋼測量桿或剛性直線不銹鋼測量桿。在上述技術方案中，所述防晃動組件為彈性防晃動組件。本發(fā)明沒有采用傳統(tǒng)的鋼絲繩、傾斜儀或者陶瓷活塞桿之類的部件，而是將剛 性結構的長行程位移傳感器直接布置在弧形間門或垂直平板間門的兩側邊緣，用以直接 測量閘門開度，換算環(huán)節(jié)較少、受外界影響較小、檢測精度較高、安全可靠、制造簡 單、成本較低，采用剛性結構，提高惡劣環(huán)境的適應能力，采用外置式布置，便于安裝 維護。


圖1為弧形閘門的俯視圖；圖2為弧形閘門的側視圖；圖3為垂直平板閘門的結構示意圖；圖4為鋼絲繩外置式弧形閘門開度儀的結構示意圖；圖5為鋼絲繩內置式弧形閘門開度儀的結構示意圖；圖6為帶有傾斜儀的弧形閘門開度儀的結構示意圖；圖7為帶有陶瓷活塞桿的弧形閘門開度儀的結構示意圖；圖8為鋼絲繩外置式垂直平板閘門開度儀的結構示意圖；圖9為鋼絲繩內置式垂直平板閘門開度儀的結構示意圖；圖10為鋼絲繩設在垂直平板閘門上的開度儀的結構示意圖11為帶有陶瓷活塞桿的垂直平板閘門開度儀的結構示意圖；圖12為本發(fā)明應用在弧形閘門上的結構示意圖；圖13為本發(fā)明應用在垂直平板閘門上的結構示意圖；圖14為圖12的A-A視圖；圖15為圖13的A-A視圖；圖16為本發(fā)明應用在弧形閘門上的開度檢測與計算原理圖。圖中1-剛性弧形長行程位移傳感器，2-剛性弧形不銹鋼測量桿，3-彈性防晃 動組件，4-安裝支架，5-弧形閘門的擋水工作面，6-剛性直線長行程位移傳感器，7-剛 性直線不銹鋼測量桿，8-閘墻，9-安裝柱，10-垂直平板閘門的擋水工作面，11-支臂， 12-弧形閘門支鉸軸，13-液壓啟閉機油缸活塞桿，14-液壓啟閉機油缸體，15-液壓啟 閉機油缸支鉸軸，16-鋼絲繩開度儀機體，17-鋼絲繩，18-傾斜儀，19-陶瓷活塞桿， 20-數(shù)據(jù)采集器CMS。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述，但該實施例不應理解為 對本發(fā)明的限制。參見圖12所示，本發(fā)明實施例安裝在弧形閘門上，由剛性弧形長行程位移傳感 器1、剛性弧形不銹鋼測量桿2、彈性防晃動組件3和安裝支架4構成，剛性弧形長行程 位移傳感器1用于檢測弧形閘門開啟或關閉過程中，剛性弧形不銹鋼測量桿2所處的實 際位置，以獲取閘門開度電氣信號。剛性弧形長行程位移傳感器1布置在弧形閘門的兩 側邊緣，剛性弧形長行程位移傳感器1上設置有導槽，與剛性弧形不銹鋼測量桿2匹配， 參見圖14所示，導槽約束住剛性弧形不銹鋼測量桿2，使剛性弧形長行程位移傳感器1與 剛性弧形不銹鋼測量桿2之間始終保持合理間隙?；⌒伍l門的擋水工作面5的內側或外 側設置有若干安裝柱9，剛性弧形不銹鋼測量桿2靠近間墻8布置，通過若干安裝柱9固 定在弧形閘門的擋水工作面5的內側或外側。安裝支架4靠近閘墻8的頂部布置在閘墻8 的側墻上，并通過彈性防晃動組件3與剛性弧形長行程位移傳感器1相連。當弧形閘門 發(fā)生晃動時，弧形間門帶動剛性弧形不銹鋼測量桿2和剛性弧形長行程位移傳感器1一起 晃動，彈性防晃動組件3克服由此可能帶來的對安裝裝置的損傷。參見圖13所示，本發(fā)明實施例安裝在垂直平板閘門上，由剛性直線長行程位移 傳感器6、剛性直線不銹鋼測量桿7、彈性防晃動組件3和安裝支架4構成，剛性直線長 行程位移傳感器6用于檢測垂直平板閘門開啟或關閉過程中，剛性直線不銹鋼測量桿7 所處的實際位置，以獲取閘門開度電氣信號。剛性直線長行程位移傳感器6布置在垂直 平板閘門的兩側邊緣，剛性直線長行程位移傳感器6上設置有C形導槽，與剛性直線不銹 鋼測量桿7匹配，參見圖15所示，導槽約束住剛性直線不銹鋼測量桿7，使剛性直線長行 程位移傳感器6與剛性直線不銹鋼測量桿7之間始終保持合理間隙。垂直平板閘門的擋 水工作面10的內側或外側設置有若干安裝柱9，剛性直線不銹鋼測量桿7靠近閘墻8布 置，通過若干安裝柱9固定在垂直平板閘門的擋水工作面10的內側或外側。安裝支架4 靠近閘墻8的頂部布置在閘墻8的側墻上，并通過彈性防晃動組件3與剛性直線長行程位 移傳感器6相連。當垂直平板閘門發(fā)生晃動時，垂直平板閘門帶動剛性直線不銹鋼測量
5桿7和剛性直線長行程位移傳感器6 —起晃動，彈性防晃動組件3克服由此可能帶來的對 安裝裝置的損傷。為了達到更好的效果，使檢測精度更高，本發(fā)明實施例中的剛性弧形長行程位 移傳感器1和剛性直線長行程位移傳感器6，可以采用由本申請人申報公開、公開號為 CN2615636的實用新型專利中的長行程位移傳感器。本發(fā)明的工作原理如下垂直平板閘門的開度檢測為直接檢測。弧形閘門的開度檢測與計算原理如下參見圖16所示，在具體的推導計算過程中，假設存在一個以弧形閘門的支鉸軸 為圓心、以R為半徑的圓，R為常數(shù)，弧形閘門開度最低位與圓心之間的半徑與鉛垂線 上位于下半圓的半徑之間形成夾角α0，αΟ為常數(shù)，圓心角αΟ對應圓弧L0，則LO = (2JiR*a 0)/360°，由于半徑R和圓心角αΟ均為常數(shù)，所以弧長LO也為常數(shù)。假設 鉛垂線與圓形成的2個交點中正下方的交點(圓的最低點)與弧形閘門開度最低位之間的 高度為初始高度Η0，則H0 = R-(R*COSa0)，由于半徑R和角a O均為常數(shù)，所以初始 高度HO也為常數(shù)?；⌒伍l門在開啟或關閉的過程中，假設弧形閘門開度檢測位和圓心之間的半徑 與鉛垂線上位于下半圓的半徑之間形成夾角a，圓心角(a-a 0)對應圓弧L，則通過公 式L= (2 3iR*a)/360° _L0，可以推導出公式a = 360* (L+L0)Λ π R?；⌒伍l門在開 啟或關閉過程中，弧形閘門開度檢測位與弧形閘門開度最低位之間的高度為弧形閘門開 度H，在半徑R、角a O、弧長LO和初始高度HO均為常數(shù)、弧長L可以檢測的前提下， 結合公式a = 360*(L+L0)/2 3iPUPH+H0 = R-(R*cosa)，可推導出弧形閘門開度H的 計算公式H = R_{R*cos[360° * (L+L0) /2 π R]}_H0。下面通過2個案例進行驗證已知 R = 10000mm, a O = 30°，則HO = 10000-(10000*cos30° )= 1340mm,L0=(2jiR*30° )/360°= 5236mm。(1)假設檢測出 L = 3000mm,則角度a = 360* (3000+5236)/(2 π * 10000)= 47.19°，最終計算出H = 10000_(10000*cos47.19° )_1340= 1864mm。(2)假設檢測出 L = 12000mm,則角度a = 360* (12000+5236)/(2 π *10000)= 98.76° ，最終計算出H = 10000_(12000*cos98.76° )_1340= 10487mm。
當計算過程中三角函數(shù)的計算取值保留四位小數(shù)時，弧形閘門開度的計算值可 精確到mm。顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的 精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的 范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。
權利要求
1.一種閘門開度檢測裝置，其特征在于該裝置由測量桿、用于檢測閘門開啟或關 閉過程中測量桿所處的實際位置以獲取閘門開度電氣信號的長行程位移傳感器、防晃動 組件和安裝支架(4)構成，所述長行程位移傳感器布置在閘門結構的兩側邊緣，與長行 程位移傳感器相配合的測量桿布置在閘門結構的擋水工作面內側或外側，所述安裝支架 (4)固定在閘墻(8)的側墻上，安裝支架(4)通過防晃動組件與長行程位移傳感器相連。
2.如權利要求1所述的閘門開度檢測裝置，其特征在于所述長行程位移傳感器上 設置有與測量桿匹配的、用于保持其與測量桿間隙合理的導槽。
3.如權利要求1所述的閘門開度檢測裝置，其特征在于所述測量桿靠近閘墻(8)布 置，并通過設置在閘門結構的擋水工作面內側或外側上的若干安裝柱(9)固定。
4.如權利要求1所述的閘門開度檢測裝置，其特征在于所述安裝支架(4)靠近閘墻 (8)的頂部布置。
5.如權利要求1至4任一項權利要求所述的閘門開度檢測裝置，其特征在于所述閘 門為弧形閘門或垂直平板閘門。
6.如權利要求1至4任一項權利要求所述的閘門開度檢測裝置，其特征在于所述長 行程位移傳感器為剛性弧形長行程位移傳感器(1)或剛性直線長行程位移傳感器(6)。
7.如權利要求1至4任一項權利要求所述的閘門開度檢測裝置，其特征在于所述測 量桿為剛性弧形不銹鋼測量桿(2)或剛性直線不銹鋼測量桿(7)。
8.如權利要求1至4任一項權利要求所述的閘門開度檢測裝置，其特征在于所述防 晃動組件為彈性防晃動組件(3)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種閘門開度檢測裝置，該裝置由測量桿、用于檢測閘門開啟或關閉過程中測量桿所處的實際位置以獲取閘門開度電氣信號的長行程位移傳感器、防晃動組件和安裝支架構成，所述長行程位移傳感器布置在閘門的兩側邊緣，與長行程位移傳感器相配合的測量桿布置在閘門結構的擋水工作面內側或外側，所述安裝支架固定在閘墻的側墻上，安裝支架通過防晃動組件與長行程位移傳感器相連。本發(fā)明換算環(huán)節(jié)較少、受外界影響較小、檢測精度高、安全可靠、制造簡單、成本較低，采用剛性結構，提高惡劣環(huán)境適應能力，采用外置式布置，便于安裝維護。
文檔編號G01B7/02GK102022968SQ20101060357
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權日2010年12月24日
發(fā)明者史兵, 吳小寧, 徐傳仁, 曾曉輝, 李德, 林學峰, 汪魯明, 熊紹鈞, 石運深, 陳智海, 魏文煒 申請人:徐傳仁, 長江水利委員會長江勘測規(guī)劃設計研究院