一种水利工程用冬季防冻式河道拦水闸门及其操作方法
阅读说明：本技术 一种水利工程用冬季防冻式河道拦水闸门及其操作方法 (Winter anti-freezing river channel water-retaining gate for hydraulic engineering and operation method thereof ) 是由 赵静 马岚 韩知明 黄强 李沛 杜瑶 于 2021-03-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种水利工程用冬季防冻式河道拦水闸门及其操作方法,包括密封底板,密封底板的顶面固定安装有固定侧壁,固定侧壁的顶面固定安装有开关机构,固定侧壁的内侧滑动连接有滑动侧板,滑动侧板的内侧固定连接有密封闸门板,滑动侧板的外表面开设有固定侧槽；本发明通过滑动侧板与防冻机构的相互配合,使得滑动侧板来带动防冻机构的顶面与水平面相接触,再通过防冻机构的上下移动来带动水面振动,且通过防冻机构使得热空气在水中形成的气泡向上移动并炸裂,使得水流时刻运动,有效的防止碎冰粘结的情况发生,实现了对于闸门附近水流运动状态的保持,提高了闸门的防冻能力。(The invention discloses a winter anti-freezing river channel water retaining gate for hydraulic engineering and an operation method thereof, wherein the winter anti-freezing river channel water retaining gate comprises a sealing bottom plate, the top surface of the sealing bottom plate is fixedly provided with a fixed side wall, the top surface of the fixed side wall is fixedly provided with a switch mechanism, the inner side of the fixed side wall is connected with a sliding side plate in a sliding manner, the inner side of the sliding side plate is fixedly connected with a sealing gate plate, and the outer surface of the sliding side plate is provided with a fixed side groove; according to the invention, the sliding side plate is matched with the anti-freezing mechanism, so that the sliding side plate drives the top surface of the anti-freezing mechanism to be contacted with the horizontal plane, the water surface is driven to vibrate by the up-and-down movement of the anti-freezing mechanism, and bubbles formed by hot air in water move upwards and burst by the anti-freezing mechanism, so that water flow moves constantly, the broken ice is effectively prevented from being bonded, the maintenance of the water flow motion state near the gate is realized, and the anti-freezing capability of the gate is improved.)
技术领域
本发明属于水利工程技术领域，具体涉及一种水利工程用冬季防冻式河道拦水闸门。
本发明还涉及一种水利工程用冬季防冻式河道拦水闸门的操作方法。
背景技术
水利工程是一种用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利目的而修建的工程，水利工程的主要作用时通过控制水流，防止洪涝灾害，并进行水量的调节和分配，以满足人民生活和生产对水资源的需要，在实施的过程中，常常会在河道的上游和下游之间常常会设立相应的拦水闸门用于河道的拦水工作，河道闸门是一种修建在河道和渠道上利用闸门控制流量和调节水位的低水头水工建筑物，通过建立河道闸门可以起到拦洪、挡潮或抬高上游水位以及对下游河道或渠道供水等作用，因此河道闸门广泛运用于各类上下游河道的交界处。
在冬季时，受到外界低温天气的影响，水闸与河水的交接处容易结冰，当河水的处于静态的状态时，河水容易结冰，进而导致冰块将闸门冻结的情况发生，进一步导致水闸的开启关闭容易受到较大阻力，影响水闸的正常工作，同时，河水的外表面容易产生大量的水蒸气，水蒸气在低温天气下容易凝结成冰晶，冰晶汇聚容易产生冰块，进而导致闸门的滑动处冻结难以进行升降，进一步影响水闸的正常开启与关闭工作；且现有的水闸开启与关闭方式主要分为转动与升降两种方式，在升降的启闭方式中，单一的螺纹杆若产生故障会导致闸门意外关闭，进而影响水利器械的正常工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种水利工程用冬季防冻式河道拦水闸门，解决现有技术的水闸与水流的交界处容易冻结对水闸的启闭产生影响、河水产生的水蒸气容易使得水闸上升通道产生冰晶进而粘结成冰块以及水闸的升降装置产生固定容易造成水闸意外关闭的问题。
本发明的另一个目的是提供一种水利工程用冬季防冻式河道拦水闸门的操作方法。
本发明所采用的第一个技术方案是，一种水利工程用冬季防冻式河道拦水闸门，包括密封底板，所述密封底板的顶面固定安装有固定侧壁，所述固定侧壁的顶面固定安装有开关机构，所述固定侧壁的内侧滑动连接有滑动侧板，所述滑动侧板的内侧固定连接有密封闸门板，所述滑动侧板的外表面开设有固定侧槽，所述固定侧槽的内侧滑动连接有升降滑动轮，所述升降滑动轮的顶面固定连接有漂浮安装板，所述漂浮安装板的内侧固定安装有防冻机构，所述开关机构的底面与密封闸门板的顶面固定连接，所述防冻机构的一侧与密封闸门板的一侧滑动连接，所述滑动侧板的内侧固定安装有侧壁防冻机构，所述侧壁防冻机构的数量为两个，两个所述侧壁防冻机构沿密封闸门板的中线对称分布；
所述侧壁防冻机构包括安装侧箱，所述安装侧箱的内腔固定安装有支撑线路柱，所述支撑线路柱的一侧固定安装有电加热块，所述安装侧箱的顶面开设有通气斜口，所述通气斜口呈倾斜向上分布，所述通气斜口的出气口与固定侧壁的内侧相对应；
所述开关机构包括开关安装箱，所述开关安装箱的内腔转动安装有转动齿带，所述开关安装箱的内腔转动安装有从动齿轮，所述从动齿轮的内侧转动连接有从动丝杆，所述从动齿轮的外侧与转动齿带的内侧相互啮合，所述开关安装箱的内腔转动安装有主动齿轮，所述主动齿轮的内侧转动连接有主动丝杆，所述开关安装箱的顶面固定安装有传动箱，所述传动箱的一侧固定安装有驱动电机，所述从动丝杆和主动丝杆的底面与密封闸门板的顶面固定连接，所述传动箱的顶面开设有通孔，所述通孔的底面与主动丝杆的顶面相对应；
所述防冻机构包括通气安装箱，所述通气安装箱的内侧固定安装有进气管道，所述进气管道的两侧固定安装有气泡发生管，所述进气管道的顶面固定连接有加压气管，所述通气安装箱的内腔固定安装有气管支撑板，所述气管支撑板与通气安装箱构成封闭空间，所述通气安装箱的外侧固定连接有安装支撑架，所述安装支撑架的顶面与漂浮安装板的底面固定连接，所述通气安装箱的内腔滑动连接有升降振动块，所述通气安装箱的顶面开设有滑孔，所述升降振动块顶面的横截面大小大于所述滑孔的大小，所述升降振动块的外侧与所述滑孔的内侧滑动连接，所述升降振动块位于气管支撑板的顶面。
本发明的特点还在于：
其中支撑线路柱为空心结构，所述支撑线路柱的内腔固定连接电线，所述电线的输出端与电加热块的输入端电线连接，所述支撑线路柱的底面与安装侧箱内腔的底面呈90度夹角；
其中驱动电机的输出端固定套接有主动锥轮，所述主动丝杆的外侧固定套接有从动锥轮，所述主动锥轮与所述从动锥轮相互啮合，所述主动锥轮与所述从动锥轮位于传动箱的内腔；
其中从动丝杆和从动齿轮的数量均为两个，所述从动丝杆和从动齿轮沿主动丝杆为中线对称分布；
其中通气安装箱的内腔固定安装有通气支撑板，所述通气支撑板的内侧开设有若干通气孔，所述通气支撑板位于升降振动块与气管支撑板之间；
其中进气管道的另一侧固定连接有加热箱，所述加热箱的一侧固定安装有高压气泵，所述进气管道固定安装于加热箱的顶面，所述加热箱的内腔固定安装有若干加热块；
本发明的第二个技术方案是，一种水利工程用冬季防冻式河道拦水闸门的操作方法，采用上述一种水利工程用冬季防冻式河道拦水闸门，具体按以下步骤实施：
步骤1，在需要进行开关闸门时，启动驱动电机，驱动电机启动带动主动锥轮转动，进而带动从动锥轮转动，从动锥轮转动带动主动丝杆转动，进而带动转动齿带转动，转动齿带转动带动从动齿轮转动，进一步带动从动丝杆转动，从动丝杆和主动丝杆转动带动密封闸门板在固定侧壁的内侧滑动，密封闸门板向上运动，闸门开启；
步骤2，当需要对固定侧壁与滑动侧板的接触面进行防冻处理时，电加热块启动发热，电加热块产生热量将安装侧箱内腔中的空气加热，安装侧箱内腔中空气的温度升高，安装侧箱的外壁温度升高将冰晶融化，安装侧箱中的热空气经过通气斜口流向固定侧壁的内侧将固定侧壁内侧中的冰晶融化；
步骤3，河水浮动带动漂浮安装板漂浮，漂浮安装板带动升降滑动轮在固定侧槽的内侧滑动，漂浮安装板带动防冻机构运动到指定位置；
步骤4，高压气泵启动充气，加热块通电将加热箱内腔中的空气加热，高压气泵将充气将热空气通向进气管道的内腔中，热空气经过进气管道进入到气泡发生管的内腔中，进而进入到河水内，热空气受到河水的压力作用产生气泡，气泡上浮带动河水运动，并对局部的河水温度进行升温，热空气进入到通气安装箱与气管支撑板形成的封闭空间内，推动升降振动块上移；
步骤5，高压气泵停止工作时，升降振动块在自身的重力作用下向下移动，高压气泵间歇式运转带动升降振动块上下移动。
本发明的第二个技术方案的特点还在于：
其中步骤3中，所述通气安装箱的顶面与水面的高度大小小于升降振动块的长度大小，所述升降振动块的密度大小大于河水的密度大小。
其中步骤5中，所述气泡发生管呈倾斜向下布置，当升降振动块向下移动时挤压空气，空气通过加压气管流向进气管道的内腔，进而进入到气泡发生管的内腔中产生气泡。
本发明的有益效果是：
本发明通过所述滑动侧板与防冻机构的相互配合，使得在进行防冻的过程中，可以通过滑动侧板来带动防冻机构的顶面与水平面相接触，再通过防冻机构的上下移动来带动水面振动，使水流处于运动的过程中，防止冰冻，且通过防冻机构使得热空气在水中形成的气泡向上移动并炸裂，使得水流时刻运动，有效的防止碎冰粘结的情况发生，实现了对于闸门附近水流运动状态的保持，提高了闸门的防冻能力；
通过所述开关机构与密封闸门板的相互配合，使得在进行闸门升降的过程中可以保持升降的稳定性，在升降的过程中，若其中一根丝杆出现故障，闸门依旧可以保持稳定的升降工作，实现了对于闸门的防故障处理，提高了闸门使用过程中的稳定性；
通过所述侧壁防冻机构的单独作用，使得固定侧壁与滑动侧板之间的接触面温度升高，固定侧壁与滑动侧板接触面之间产生的水汽而凝结成的冰晶可以通过侧壁防冻机构进行融化，产生的热空气可以对固定侧壁的内侧进行升温处理，防止闸门的外侧结冰导致闸门无法升降的情况出现，提高了闸门的防冻能力。
附图说明
图1为本发明的一种水利工程用冬季防冻式河道拦水闸门的整体结构示意图；
图2为本发明的一种水利工程用冬季防冻式河道拦水闸门的侧壁防冻机构结构示意图；
图3为本发明的一种水利工程用冬季防冻式河道拦水闸门的开关机构结构示意图；
图4为本发明的一种水利工程用冬季防冻式河道拦水闸门的开关机构俯视局部结构示意图；
图5为本发明的一种水利工程用冬季防冻式河道拦水闸门的滑动侧板结构示意图；
图6为本发明的一种水利工程用冬季防冻式河道拦水闸门的防冻机构结构示意图；
图7为本发明的一种水利工程用冬季防冻式河道拦水闸门的防冻机构局部结构示意图；
图8为本发明的一种水利工程用冬季防冻式河道拦水闸门的实施例2结构示意图。
图中，1.密封底板，2.固定侧壁，3.侧壁防冻机构，4.开关机构，5.滑动侧板，6.密封闸门板，7.防冻机构，31.安装侧箱，32.支撑线路柱，33.电加热块，34.通气斜口，41.从动丝杆，42.开关安装箱，43.转动齿带，44.传动箱，45.驱动电机，46.从动齿轮，47.主动齿轮，48.主动丝杆，51.固定侧槽，52.漂浮安装板，53.升降滑动轮，70.高压气泵，71.通气安装箱，72.气泡发生管，73.加压气管，74.安装支撑架，75.升降振动块，76.通气支撑板，77.气管支撑板，78.进气管道，79.加热箱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施方案1：
本发明提供了一种水利工程用冬季防冻式河道拦水闸门，如图1所示，包括密封底板1，密封底板1的顶面固定安装有固定侧壁2，固定侧壁2的顶面固定安装有开关机构4，固定侧壁2的内侧滑动连接有滑动侧板5，滑动侧板5的内侧固定连接有密封闸门板6，如图5所示，滑动侧板5的外表面开设有固定侧槽51，固定侧槽51的内侧滑动连接有升降滑动轮53，升降滑动轮53的顶面固定连接有漂浮安装板52，漂浮安装板52的内侧固定安装有防冻机构7，开关机构4的底面与密封闸门板6的顶面固定连接，防冻机构7的一侧与密封闸门板6的一侧滑动连接，滑动侧板5的内侧固定安装有侧壁防冻机构3，侧壁防冻机构3的数量为两个，两个侧壁防冻机构3沿密封闸门板6的中线对称分布；
如图2所示，侧壁防冻机构3包括安装侧箱31，安装侧箱31的内腔固定安装有支撑线路柱32，支撑线路柱32的一侧固定安装有电加热块33，安装侧箱31的顶面开设有通气斜口34，通气斜口34呈倾斜向上分布，通气斜口34的出气口与固定侧壁2的内侧相对应；
如图3、图4所示，开关机构4包括开关安装箱42，开关安装箱42的内腔转动安装有转动齿带43，开关安装箱42的内腔转动安装有从动齿轮46，从动齿轮46的内侧转动连接有从动丝杆41，从动齿轮46的外侧与转动齿带43的内侧相互啮合，开关安装箱42的内腔转动安装有主动齿轮47，主动齿轮47的内侧转动连接有主动丝杆48，开关安装箱42的顶面固定安装有传动箱44，传动箱44的一侧固定安装有驱动电机45，从动丝杆41和主动丝杆48的底面与密封闸门板6的顶面固定连接，传动箱44的顶面开设有通孔，通孔的底面与主动丝杆48的顶面相对应；
如图6和图7所示，防冻机构7包括通气安装箱71，通气安装箱71的内侧固定安装有进气管道78，进气管道78的两侧固定安装有气泡发生管72，进气管道78的顶面固定连接有加压气管73，通气安装箱71的内腔固定安装有气管支撑板77，气管支撑板77与通气安装箱71构成封闭空间，通气安装箱71的外侧固定连接有安装支撑架74，安装支撑架74的顶面与漂浮安装板52的底面固定连接，通气安装箱71的内腔滑动连接有升降振动块75，通气安装箱71的顶面开设有滑孔，升降振动块75顶面的横截面大小大于滑孔的大小，升降振动块75的外侧与滑孔的内侧滑动连接，升降振动块75位于气管支撑板77的顶面，从动丝杆41和从动齿轮46的数量均为两个，从动丝杆41和从动齿轮46沿主动丝杆48为中线对称分布，通气安装箱71的顶面与水面的高度大小小于升降振动块75的长度大小，升降振动块75的密度大小大于河水的密度大小，气泡发生管72呈倾斜向下布置；
在该实施例中，支撑线路柱32为空心结构，支撑线路柱32的内腔固定连接电线，电线的输出端与电加热块33的输入端电线连接，支撑线路柱32的底面与安装侧箱31内腔的底面呈90度夹角；
具体的，支撑线路柱32为空心结构，支撑线路柱32的内腔固定连接电线，电线的输出端与电加热块33的输入端电线连接，支撑线路柱32的底面与安装侧箱31内腔的底面呈90度夹角，在起到对电加热块33的固定支撑作用的同时对电线进行固定收束处理，防止线路绕重叠产生安全隐患；
在该实施例中，驱动电机45的输出端固定套接有主动锥轮，主动丝杆48的外侧固定套接有从动锥轮，主动锥轮与从动锥轮相互啮合，主动锥轮与从动锥轮位于传动箱44的内腔；
具体的，驱动电机45的输出端固定套接有主动锥轮，主动丝杆48的外侧固定套接有从动锥轮，主动锥轮与从动锥轮相互啮合，主动锥轮与从动锥轮位于传动箱44的内腔，在不妨碍开关机构4的正常工作的情况下对设备进行初步的防水保护；
在该实施例中，通气安装箱71的内腔固定安装有通气支撑板76，通气支撑板76的内侧开设有若干通气孔，通气支撑板76位于升降振动块75与气管支撑板77之间；
具体的，通气安装箱71的内腔固定安装有通气支撑板76，通气支撑板76的内侧开设有若干通气孔，通气支撑板76位于升降振动块75与气管支撑板77之间，防止升降振动块75向下移动时砸动气管支撑板77进而导致气管支撑板77损坏；
在该实施例中，进气管道78的另一侧固定连接有加热箱79，加热箱79的一侧固定安装有高压气泵70，进气管道78固定安装于加热箱79的顶面，加热箱79的内腔固定安装有若干加热块；
具体的，进气管道78的另一侧固定连接有加热箱79，加热箱79的一侧固定安装有高压气泵70，进气管道78固定安装于加热箱79的顶面，加热箱79的内腔固定安装有若干加热块，加热空气使得产生的气泡移动速度更快，并升高局部水温，且能有效的防止河水进入到高压气泵70的内腔中。
本发明还提供了一种水利工程用冬季防冻式河道拦水闸门的操作方法，采用上述一种水利工程用冬季防冻式河道拦水闸门，具体按以下步骤实施：
步骤1，在需要进行开关闸门时，启动驱动电机45，驱动电机45启动带动主动锥轮转动，进而带动从动锥轮转动，从动锥轮转动带动主动丝杆48转动，进而带动转动齿带43转动，转动齿带43转动带动从动齿轮46转动，进一步带动从动丝杆41转动，从动丝杆41和主动丝杆48转动带动密封闸门板6在固定侧壁2的内侧滑动，密封闸门板6向上运动，闸门开启；
步骤2，当需要对固定侧壁2与滑动侧板5的接触面进行防冻处理时，电加热块33启动发热，电加热块33产生热量将安装侧箱31内腔中的空气加热，安装侧箱31内腔中空气的温度升高，安装侧箱31的外壁温度升高将冰晶融化，安装侧箱31中的热空气经过通气斜口34流向固定侧壁2的内侧将固定侧壁2内侧中的冰晶融化；
步骤3，河水浮动带动漂浮安装板52漂浮，漂浮安装板52带动升降滑动轮53在固定侧槽51的内侧滑动，漂浮安装板52带动防冻机构7运动到指定位置；
步骤4，高压气泵70启动充气，加热块通电将加热箱79内腔中的空气加热，高压气泵70将充气将热空气通向进气管道78的内腔中，热空气经过进气管道78进入到气泡发生管72的内腔中，进而进入到河水内，热空气受到河水的压力作用产生气泡，气泡上浮带动河水运动，并对局部的河水温度进行升温，热空气进入到通气安装箱71与气管支撑板77形成的封闭空间内，推动升降振动块75上移；
步骤5，高压气泵70停止工作时，升降振动块75在自身的重力作用下向下移动，升降振动块75向下移动时挤压空气，空气通过加压气管73流向进气管道78的内腔，进而进入到气泡发生管72的内腔中产生气泡，高压气泵70间歇式运转带动升降振动块75上下移动。
实施方案2：
参考说明书附图8所示，与实施例1的区别在于：开关安装箱42的内腔转动安装有转动齿带43，开关安装箱42的内腔转动安装有从动齿轮46，从动齿轮46的内侧转动连接有从动丝杆41，从动齿轮46的外侧与转动齿带43的内侧相互啮合，开关安装箱42的内腔转动安装有主动齿轮47，主动齿轮47的内侧转动连接有主动丝杆48，从动丝杆41和主动丝杆48的底面与密封闸门板6的顶面固定连接，主动丝杆48的顶面固定安装有驱动电机45，开关安装箱42的顶面固定安装有伸缩杆，伸缩杆的顶面固定安装有安装板，安装板的底面与驱动电机45的顶面固定连接，伸缩杆沿驱动电机45输出端中线的位置对称分布；
其中，在进行伸缩的过程中，驱动电机45启动带动主动丝杆48转动，主动丝杆48上升，进而带动驱动电机45上升，驱动电机45上升带动伸缩杆同步上升，取消了锥轮之间的啮合传动作用，提高了设备的运行稳定性和容错率。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：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，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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