一種閘門結(jié)構(gòu)水封特性試驗(yàn)裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種閘門結(jié)構(gòu)水封特性試驗(yàn)裝置和方法，尤其是一種利用水工閘門實(shí)際水封材料及水封型式，全真模擬水工閘門封水狀態(tài)下水封變形及封水特性的試驗(yàn)方法，屬于水利工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在工程實(shí)際中水工閘門的水封特性及其密封特性對(duì)閘門安全影響巨大，特別在超高水頭作用下，水封漏水易引發(fā)閘門結(jié)構(gòu)的自激振動(dòng)，水封變形也易引發(fā)閘門啟閉過程中摩擦特性的變化，影響閘門啟閉力的控制，甚至影響到啟閉機(jī)的安全運(yùn)行，因此閘門水封特性的模擬研宄對(duì)閘門安全運(yùn)行至關(guān)重要?，F(xiàn)有研宄中對(duì)于水封材料，一般采用材料實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)根據(jù)水封使用的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇；對(duì)型式，一般通過加壓實(shí)驗(yàn)確定其在不同壓力下的狀態(tài)和與閘門槽之間的貼合程度，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇。目前尚無一種有效的裝置和方法測(cè)量水封在水庫水體作用下的形變和力學(xué)特性，同時(shí)現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)最終選擇的水封材料和型式無法驗(yàn)證其可靠性，因此風(fēng)險(xiǎn)性較高。急需一種驗(yàn)證水封材料和型式的裝置和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明一種閘門結(jié)構(gòu)水封特性試驗(yàn)裝置，要解決的技術(shù)問題在于提供一種直接獲得水封體在水庫水體下發(fā)生形變和測(cè)量其力學(xué)特性的裝置，并公開一種利用這種裝置測(cè)量水封體力學(xué)特性的方法。
[0004]具體而言本裝置包括:試驗(yàn)臺(tái)支架；水封試驗(yàn)臺(tái)面；水封固定裝置；水封試件；水封壓板；背壓水泵；背壓調(diào)節(jié)閥；庫壓水泵；庫壓調(diào)節(jié)閥；蓄水池；積水盤；積水收集閥；庫壓排氣閥；壓板起吊環(huán)；壓板加壓螺栓；壓力測(cè)量裝置；排水裝置；長(zhǎng)度位移測(cè)量裝置；變形觀察窗口；
[0005]其中水封試件固定在水封試驗(yàn)臺(tái)面和水封壓板之間；水封試件的根據(jù)水封壓板和水封試驗(yàn)臺(tái)面的尺寸制作，轉(zhuǎn)角處與實(shí)際水封形狀一致，直線部分參考水封固定裝置長(zhǎng)度；
[0006]試驗(yàn)臺(tái)支架上支撐水封試驗(yàn)臺(tái)面，水封試驗(yàn)臺(tái)面上設(shè)置水封固定裝置；
[0007]水封壓板上裝置壓板起吊環(huán)，用來吊起水封壓板，水封壓板與水封試驗(yàn)臺(tái)面之間設(shè)置壓板加壓螺栓；用以施加水封預(yù)壓縮值；
[0008]庫壓調(diào)節(jié)管路起自蓄水池，通過庫壓水泵充水入水封試驗(yàn)臺(tái)面、水封試件、水封壓板圍成的空間區(qū)域，然后經(jīng)過庫壓排氣閥回流到蓄水池中，所述的庫壓水泵為伺服電機(jī)控制，并在庫壓水泵高壓段設(shè)置壓力測(cè)量裝置；
[0009]從水封試件周圍滲漏出來的水通過積水盤收集在一起，并通過積水收集閥進(jìn)入量水裝置；
[0010]所述的量水裝置為一個(gè)水箱置于高精度電子秤上，由于在水封試件周圍滲漏出來的水量很少，因此只能通過此裝置高精度地測(cè)量流量；
[0011]在水封試驗(yàn)臺(tái)面中間凹陷處設(shè)置排水裝置，用以在試驗(yàn)后自動(dòng)排出水封試驗(yàn)臺(tái)面上的水；
[0012]背壓調(diào)節(jié)管路起自蓄水池，通過背壓水泵充水入水封背壓槽，試驗(yàn)結(jié)束后通過背壓調(diào)節(jié)閥將水釋放回蓄水池；
[0013]所述的壓力測(cè)量裝置、長(zhǎng)度位移測(cè)量裝置的數(shù)據(jù)輸出端連接到中控電腦；
[0014]所述的庫壓水泵、背壓水泵、背壓調(diào)節(jié)閥、庫壓調(diào)節(jié)閥的控制機(jī)構(gòu)連接到中控電腦。
[0015]閘門結(jié)構(gòu)水封特性試驗(yàn)方法:
[0016]1、按照閘門水封型式制作的水封試件，除長(zhǎng)度不同外，試件與原型有相同的材質(zhì)，相同的轉(zhuǎn)角，相同的斷面形狀；
[0017]2、設(shè)置庫壓為P1，將所述的水封試件放置在水封試驗(yàn)臺(tái)面上，通過水封壓板和壓板加壓螺栓將水封預(yù)壓到該庫壓值的設(shè)計(jì)水封預(yù)壓縮值；
[0018]3、開動(dòng)背壓水泵將水泵水充入水封背壓槽，達(dá)到設(shè)計(jì)背壓值，降低背壓水泵頻率，調(diào)整背壓調(diào)節(jié)閥，使背壓穩(wěn)定在設(shè)計(jì)值；
[0019]4、開動(dòng)庫壓水泵將水泵水充入水封與水封試驗(yàn)臺(tái)面和水封壓板圍成的空腔，并打開庫壓排氣閥，待空氣排盡，庫壓排氣閥正常溢水，關(guān)閉庫壓排氣閥；降低庫壓水泵工作頻率，調(diào)節(jié)庫壓調(diào)節(jié)閥，使庫壓穩(wěn)定在庫壓，并以每隔50分鐘增加Im水頭的步長(zhǎng)，在24小時(shí)內(nèi)將庫壓增加到Pl+20m水頭；發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過這樣的壓力增加方式，可以清楚地記錄水封在不同庫壓值下的變形特征，并且獲得水庫水位上升過程中的水封特征；
[0020]5、中控機(jī)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定庫壓，連續(xù)記錄壓力測(cè)量裝置、長(zhǎng)度位移測(cè)量裝置、量水裝置數(shù)據(jù)，記錄頻率為I次/min，并通過變形觀察窗口拍照；
[0021]6、釋放壓力，庫壓增加一個(gè)步長(zhǎng)水頭，所述的一個(gè)步長(zhǎng)水頭大于等于2m小于等于10m，重復(fù)上述步驟直到庫壓達(dá)到最大工作水頭。
[0022]本發(fā)明有如下有益效果:
[0023](I)本發(fā)明提供了一種新的測(cè)試閘門結(jié)構(gòu)水封特性的試驗(yàn)裝置；
[0024](2)本發(fā)明的提供了一種新的測(cè)試閘門結(jié)構(gòu)水封特性的試驗(yàn)方法；
[0025](3)本發(fā)明的提供的裝置和方法可以清楚明確地了解閘門水封在不同壓力環(huán)境下的表現(xiàn)。
【附圖說明】
[0026]圖1為本裝置的中間剖面示意圖；
[0027]圖2為本裝置的正視示意圖；
[0028]圖3為本裝置的俯視示意圖；
[0029]圖4為實(shí)施例中的水封試件斷面形狀示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]實(shí)施例1
[0031]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0032]一種閘門結(jié)構(gòu)水封特性試驗(yàn)裝置包括:試驗(yàn)臺(tái)支架I ;水封試驗(yàn)臺(tái)面2 ;水封固定裝置3 ;水封試件4 ;水封壓板5 ;背壓水泵6 ;背壓調(diào)節(jié)閥7 ;庫壓水泵61 ;庫壓調(diào)節(jié)閥8 ;蓄水池9 ;積水盤10 ;積水收集閥11 ;庫壓排氣閥12 ;壓板起吊環(huán)13 ;壓板加壓螺栓14 ;壓力測(cè)量裝置15 ;排水裝置16 ;長(zhǎng)度位移測(cè)量裝置17 ;側(cè)邊變形觀察窗口 18 ;角變形觀察窗口19 ；
[0033]所述的水封試件4固定在水封試驗(yàn)臺(tái)面2和水封壓板5之間；水封試件4根據(jù)水封壓板5和水封試驗(yàn)臺(tái)面2的尺寸制作，轉(zhuǎn)角處與實(shí)際水封形狀一致，直線部分參考水封固定裝置3長(zhǎng)度；
[0034]試驗(yàn)臺(tái)支架I上支撐水封試驗(yàn)臺(tái)面2，水封試驗(yàn)臺(tái)面2上設(shè)置水封固定裝置3 ;
[0035]水封壓板5上裝置壓板起吊環(huán)13，用來吊起水封壓板5，水封壓板5與水封試驗(yàn)臺(tái)面2之間設(shè)置壓板加壓螺栓14用以施加水封預(yù)壓縮值；
[0036]庫壓調(diào)節(jié)管路起自蓄水池，通過庫壓水泵61充水入水封試驗(yàn)臺(tái)面2、水封試件4、水封壓板5圍成的空間區(qū)域，然后經(jīng)過庫