1.本发明涉及水利工程领域，具体而言，涉及一种水利闸门及其安装方法。


背景技术：

2.闸门是用于关闭和开放泄水通道的控制设施，闸门是水工建筑物的重要组成部分，可用以拦截水流，控制水位、调节流量、排放泥沙和飘浮物等，闸门的制造、安装精度都应严格控制。当闸门边界流态复杂时，闸门往往因受力不均，现有闸门的减磨边条都是简单的固定和包绕在闸板外侧，在长期的上下滑动和水流的冲击中，减磨边条容易损坏脱落，导致闸板内部遭受腐蚀和破坏。在开闸时，水流从闸口处释放，闸门板受到水流冲击紧贴闸门两侧的滑槽，闸门板滑槽摩擦力增加且受力不均，更容易导致闸门损坏，长久的损坏更易导致闸门截水失控，从而影响到正常的控水管水。
3.一般的水利闸门都是控制闸门板的升降来实现对于闸口的开合控制，在水利工程领域，为了获得良好的止水性能，在闸门的上游面和下游面都设有侧止水条，但由于侧止水条与闸板不可避免的存在摩擦，设置上下游双面侧止水条导致闸板提升和下降的阻力都很大，增加了闸门控制机构的负载，并且其结构复杂，安装调试十分困难。
4.因此，如何解决闸门减磨条脱落，容易受到水流侵蚀磨损而截水失控的技术问题，设计一种更加耐用并且止水性更好的水利闸门，是水利工程领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供了一种水利闸门，具有特殊截面的侧围框，侧围框上设有凸棱，能够定位减磨条，防止减磨条脱落，其整体截面经过应力计算，为最优设计的承载截面。
6.本发明的另一目的在于提供一种水利闸门安装方法，适用于本发明提供的水利闸门，其操作更加简单。
7.本发明是这样实现的：一种水利闸门，包括立柱、门楣、底围框和闸板，还包括：侧围框，包括第一围框和第二围框，第一围框与第二围框固定连接，闸板与第二围框固定连接；减磨条，减磨条与第一围框固定连接，侧围框设有尖角凸棱，减磨条嵌合于第一围框与尖角凸棱之间；立柱设有滑槽，减磨条与第一围框嵌入滑槽中，减磨条可沿滑槽滑动。
8.进一步，尖角凸棱的尖角角度为42
°‑
48
°
。
9.进一步，还包括侧止水条，侧止水条固定于立柱与闸板的接缝处，侧止水条相对于闸板具有0.8mm-1.2mm的压缩量。
10.进一步，仅在单面设有侧止水条。
11.进一步，侧止水条为p型止水条，包括头部和尾部，尾部与立柱固定连接。
12.进一步，闸板包括闸门面板，闸门面板与第二围框固定连接；门楣由上横梁、前挡板和后挡板组成，立柱与上横梁、前挡板和后挡板同时固定连接；底围框与立柱固定连接，底围框设有凹槽，凹槽中设有底水封。
13.进一步，第一围框和第二围框均为中空结构，立柱设有至少三个中空部；底围框设有至少两个中空部。
14.一种水利闸门安装方法，适用于本发明提供的水利闸门，包括：步骤s01：将侧围框固定于闸板的侧面，使用密封胶和紧固件将闸板与第二围框固定连接；步骤s02：将减磨条嵌入尖角凸棱与第一围框之间，使用密封胶和紧固件将减磨条固定于第一围框外侧。
15.进一步，水利闸门还包括侧止水条，水利闸门安装方法还包括：步骤s03：将底围框与立柱固定连接，插入闸板；步骤s04：将侧止水条向靠近闸板方向压缩0.8mm-1.2mm，将侧止水条与立柱固定连接。
16.进一步，水利闸门还包括底水封，水利闸门安装方法还包括：步骤s05：在侧止水条和底水封的连接处填充遇水膨胀密封胶。
17.本发明提供的技术方案的有益效果包括：与现有技术相比，本发明提供的水利闸门及其安装方法，至少具有以下有益效果：1、采用侧围框连接闸板，减磨条固定于侧围框上，侧围框的尖角凸棱，可定位减磨条，并且尖角凸棱与减磨条接触面紧密贴合，防止减磨条剥落，解决了闸门易损坏的问题，提高了水利闸门的止水性。
18.2、采用特殊截面的立柱和侧围框，闸板整体截面经过应力计算，为最优设计承载截面，能够承载较大的冲击力，解决了闸门因水流冲击，受力不匀而受损的问题 。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式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。
20.图1是本发明提供的水利闸门一种可选实施方式的第一视角结构示意图；图2是本发明提供的水利闸门一种可选实施方式的第二视角结构示意图，包含局部放大图；图3是本发明提供的水利闸门一种可选实施方式的第三视角结构示意图，包含局部放大图；图4是本发明提供的水利闸门一种可选实施方式的中闸板与立柱截面结构示意图；图5是本发明提供的水利闸门一种可选实施方式的中侧围框截面结构示意图；图6是本发明提供的水利闸门一种可选实施方式的中侧围框立体结构示意图；
图7是本发明提供的水利闸门安装方法一种可选实施方式的流程图；图标：10、侧围框；11、第一围框；12、第二围框；13、第一框板；14、尖角凸棱；15、第一棱面；16、第二棱面；a、尖角；20、立柱；21、滑槽；22、立柱中空部 30、闸板；31、前闸门面板；32、后闸门面板；33、减磨条；40、侧止水条； 42、头部；43、尾部；44、压条；50、门楣；51、上横梁；52、前挡板；53、后挡板；60、底围框；61、凹槽；62、底水封；63、底围框中空部；64、纵隔部。
具体实施方式
21.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。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。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，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设备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。
23.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.实施例1：请参考图1-图4，图1是本发明提供的水利闸门一种可选实施方式的第一视角结构示意图；图2是本发明提供的水利闸门一种可选实施方式的第二视角结构示意图，包含局部放大图；图3是本发明提供的水利闸门一种可选实施方式的第三视角结构示意图，包含局部放大图；图4是本发明提供的水利闸门一种可选实施方式的中闸板与立柱截面结构示意图。本实施例提供了一种水利闸门，包括立柱20、门楣50、底围框60和闸板30，还包括：侧围框10，侧围框10包括第一围框11和第二围框12，第一围框11与第二围框12固定连接，闸板30与第二围框12固定连接,具体的，闸板30包括闸门面板，闸门面板与第二围框12固定连接；减磨条33，与第一围框11固定连接，侧围框10设有尖角凸棱14，减磨条33嵌合于第一围框11与尖角凸棱14之间；立柱20设有滑槽21，减磨条33与第一围框11嵌入滑槽21中，减磨条33可沿滑槽21滑动。
25.减磨条33一般为高分子耐磨衬板，其材料为聚丙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯等，用以减少闸板30受到的摩擦力，使得闸门的提升和下降更为省力。现有的水利闸门中，减磨条33直接固定在闸板30的两侧，在闸门反复的上下滑动以及水流的压力作用下，减磨条33受到多个方向的作用力，非常容易从闸板30表面脱落，从而导致闸门损坏。
26.本实施例中，闸板30主要由合金框架及闸门面板构成，闸门面板包括前闸门面板31和后闸门面板32；其内部填充有蜂窝芯用于提升强力。请参考图4-图6，侧围框10设于闸板30的左右两侧，第一围框11为圆角矩形，可以防止接触面应力集中。第二围框12为直角矩
形，能够与闸板30完整贴合，前闸门面板31和后闸门面板32分别固定于第二围框12的两侧，结构上将第二围框12夹持，一般采用焊接或螺栓等方式将前闸门面板31、后闸门面板32同时与第二围框12固定连接，并在接缝处均匀涂抹防水密封胶，防止水流进闸门内部，腐蚀闸门或导致闸门增重。需要说明的是，本实施方式中，前闸门面板31和后闸门面板32仅仅用于说明一般的闸门具有至少两个闸门面板，因而并不指代某一特定的闸门面板。
27.请继续参考图5和图6，可选的，第一围框11和第二围框12均为中空结构，侧围框10的第一围框11和第二围框12为一体成型，二者共同同一个框板，共同的框板为第一框板13。在制作工艺上，侧围框10采用挤压法制造而成，第一围框11和第二围框12的中空结构能够减轻闸门重量，节约生产成本。在第一围框11的两侧，与第二围框12的交界处设有尖角凸棱14，其尖角a为锐角，用以定位减磨条33。可预先将减磨条33的截面切割成与尖角凸棱14相适配的形状，在安装时，直接将减磨条33嵌入第一围框11与尖角凸棱14之间，使得减磨条33与尖角凸棱14相嵌合，使闸板30表面平整，提高耐磨性。
28.请继续参考图4，尖角凸棱14将减磨条33压紧使其紧密贴合于侧围框10，可以有效防止减磨条33脱落、卷边，并且在安装时，工作人员采用密封胶填充减磨条33和侧围框10之间的缝隙，做到不透水不透气，有利于提升水利闸门的防水特性，提升闸门耐久性能。在一些可选的实施方式中，可在尖角凸棱14上设置若干卡扣，在减磨条33上相应位置设置卡槽，卡槽与卡扣相互适配，二者的连接更加牢固。本实施方式中，尖角凸棱14与减磨条33为相互嵌合的平整接触面，在一些可选的实施方式中，尖角凸棱14与减磨条33也可以为相互咬合的锯齿状接触面，此时对减磨条33的固定更加牢固，不易脱落，但尖角凸棱14的强度减弱，而导致折断。作为一种优选的实施方式，尖角凸棱14的尖角a角度为42
°‑
48
°
。
29.请参考图4-图6，侧围框10的尖角凸棱14具有第一棱面15和第二棱面16，第一棱面15与第一框板13所在平面垂直；第二棱面16与第一棱面15相交，二者相交的夹角a为尖角，其范围为：42
°
≤a≤48
°
。此条件下，一方面，尖角凸棱14具有足够的强度不易折损，另一方面，尖角凸棱14能够卡住减磨条33，解决的减磨条33易脱落的技术问题，再一方面，其生产工艺也更加简单，成本低廉。作为一种优选的实施方式，夹角a=45
°
此结构下，凸棱14既能很好的卡紧减磨条33，不会产生滑脱，凸棱14强度也足以承受应力，不易折损，并且大大的简化了生产制造的开模工艺。技术人员对水利闸门侧围框的整体载面进行应力计算，当夹角a=45
°
时，具有最优的承载效果。
30.在一些可选的实施方式中，请参考图2和图4，本发明提供的一种水利闸门还包括侧止水条40，侧止水条40固定于立柱20与闸板30的接缝处，侧止水条40相对于闸板30具有0.8mm-1.2mm的压缩量。具体的，请参考图4，此时闸板30上覆盖有减磨条33，侧止水条40紧贴减磨条33，侧止水条40与闸板30的接触面为第一止水面，侧止水条40相对于第一止水面具有0.8mm-1.2mm的压缩量。图4中，用虚线表示闸门相对于闸板30方向具有一定的压缩量。作为一种优选的实施方式，本发明提供的水利闸门，仅在单面设有侧止水条40，具体的，仅在下游面设有侧止水条40。侧止水条40的材料采用天然橡胶或合成橡胶，硬度在50-70度之间；更为优选，采用三元乙丙橡胶，硬度在50-60度之间，具有一定的疏水性，在水中长时间浸泡不易受到腐蚀。
31.可以理解的是，本实施例中闸门的上游面和下游面仅根据渠道中水的流向来确定，本实施例并不限定闸门某一个特定的面为上游面或下游面。
32.现有的闸门设计有三侧水封，即闸门左右两侧和闸门的底部均设有止水的水封，为了获得更好的止水效果，在闸门的上游面和下游面均有设有侧止水条40，侧止水条40紧贴闸板30时，不可避免地具有较大摩擦阻力，闸板30无论是提升还是下放，其运动阻力都较大，控制闸板30开合不够流畅。在开闸和关闸过程中，闸板30对底围框60造成较大冲击力，闸门容易受损，影响使用寿命。请参考图2和图4，本实施方式中，侧止水条40紧密贴合于立柱20和闸板30的接缝处，侧止水条40相对于闸板30具有0.8mm-1.2mm的压缩量，即预先给予了侧止水条40一定的预紧压力。
33.一方面，当水渠内水位较高，水量足够时，闸门闭合状态下，渠道内上游水压将压紧闸板30，侧止水条40紧贴闸板30，从而且无需上游面的侧止水条40，即能获得良好的止水性能；另一方面，当水渠内水位较低时，水量不足以压紧闸板30，闸门闭合状态下，侧止水条40相对于闸板30已经有了一定的预紧力，因此也能获得良好的止水性能。采用上下游面双侧止水条40的自动化闸门，其功耗较高，不利于省电节能。本实施方式仅在水利闸门的下游面安装侧止水条40，便能够保证良好的止水效果，有效减轻了闸板30在立柱20滑槽21中上下滑动过程中的摩擦阻力，从而提升了水利闸门的耐用性能，延长使用寿命。
34.本实施方式中的压缩量是一个较为优选的范围，而侧止水条40相对于闸板30的压缩量的具体数值应当根据侧止水条40的型号和规格来确定。在一些可选的实施方式中，侧止水条40为p型止水条，包括头部42和尾部43，尾部43与立柱20固定连接，具体的，可采用压条44压紧p型止水条尾部43，使用螺栓将其固定在立柱20侧面。常用的p型止水条规格为内孔径为7mm，外径为15mm，硬度为50的三元乙丙橡胶止水条，由于具有一定弹性，此时侧止水条40相对于闸板30的压缩量为0.9mm，此条件下可获得较为稳定的止水效果。
35.在一些可选的实施方式中，请参考图3，门楣50由上横梁51、前挡板52和后挡板53组成，立柱20与上横梁51、前挡板52和后挡板53同时固定连接；底围框60与立柱20固定连接，底围框60设有凹槽61，凹槽61中设有底水封62。在自动化闸门中，闸门的提升装置和控制系统均设于闸门门楣50上，立柱20固定于前挡板52和后挡板53之间，可以使门楣50与立柱20相互卡紧，结构更加稳定牢固。请继续参考图3，前挡板52和后挡板53的竖直固定于上横梁51，相当于加强筋，增加了上横梁51的强力，为安装于其上方的提升装置及闸控系统提供有力的支撑。底围框60的凹槽61宽度与闸板30的厚度相适配，底水封62用于闸门底部止水，一般贴合于底围框60的凹槽61表面，其材料可以与侧止水条40相同，具体可选用三元乙丙橡胶、丁晴橡胶等弹性材料。
36.在一些可选的实施方式中，请参考图4，立柱20设有至少三个中空部；底围框60设有至少两个中空部。与现有的闸门型材不同，本实施方式中的立柱20和底围框60截面都经过优化设计，为最优承载截面，其强度足以支撑闸门的运行，其内部为中空结构，用材较少，成本低廉。请参考图4和图5，立柱20和底围框60均为对称结构，在工艺上采用挤压法制造而成，其材料可采用6061合金、6063-t5或7075合金，闸门左右两侧立柱20可采用角码、螺钉及螺母等连接件与底围框60固定，组装成一体。
37.具体的，请参考图4，立柱20的整体结构为长方体，在其一侧开有滑槽21，用于闸板30的上下滑动，在滑槽21的两边对称的位置设有两个不规则截面的侧面立柱中空部22，在立柱20的边角处，受上下游水流的冲击力较大，侧面立柱中空部22向远离立柱20边角方向凹陷，能够保证立柱20有足够的强力，在立柱20的中间，与滑槽21相对的另一侧也设有立柱
中空部22，进一步降低了成本。请参考图5，底围框60在其一侧开设有凹槽61用于设置闸门底水封62，在凹槽61的两侧对称的位置设有两个截面相同的底围框中空部63。在两个底围框中空部63的相邻处，通过一个沿垂直于底围框60横截面方向延伸的纵隔部64将两个底围框中空部63分隔开。
38.实施例2：本实施例提供了一种水利闸门安装方法，适用于实施例1提供的水利闸门，其特征在于，包括：步骤s01：将侧围框10固定于闸板30的侧面，具体的，可采用焊接的方式固定，使用密封胶和紧固件将闸门面板与第二围框12固定连接，具体的，紧固件可以为螺钉、螺栓等；步骤s02：将减磨条33嵌入尖角凸棱14与第一围框11之间，使用紧固件和密封胶将减磨条33固定于第一围框11外侧。
39.请参考图7，图7是本发明提供的水利闸门安装方法一种可选实施方式的流程图。步骤s01和so2即为闸板30的装配，先将侧围框10焊接于闸板30的主体框架上，焊接采用满焊，确保无漏焊、虚焊，焊缝打磨平整。在一些可选的实施方式中，还会在闸板30中焊接加强筋以增加强力。在闸板30框架的左右两侧都焊接好侧围框10后，采用密封胶填满缝隙，侧围框10内部均匀涂抹密封胶，再将前闸门面板31或后闸门面板32装配到侧围框10上，在闸门面板上均匀涂抹密封胶，并使用螺栓固定连接，将蜂窝板放进闸板30中，使用密封胶填充缝隙，并装配好另一侧的后闸门面板32或前闸门面板31。
40.在安装减磨条33时，首先应检查减磨条33是否刚好对应侧围框10的长度，无突出、缺失，然后将密封胶在减磨条33和侧围框10上均匀涂抹，直至填满四周缝隙，将减磨条33嵌入到尖角凸棱14中，将多余的密封胶从内部挤出并立即用酒精擦拭。上述步骤完成后，采用螺钉等紧固件将减磨条33固定于第一围框11上。本实施方式中的密封胶为防水密封胶，可选用双组分聚氨酯密封胶等作为缝隙填充料，有效防止闸门进水。在一些可选的实施方式中，也可以先将减磨条33固定于侧围框10上，再将侧围框10固定于闸板30的主体框架上，最终覆盖上闸板30。本实施例中各个步骤的先后顺序可以相互替换，技术人员能够灵活的调整安装顺序，从而无需严格按照本实施例记载的顺序执行。
41.在一些作为优选的实施方式中，水利闸门还包括侧止水条40，水利闸门安装方法还包括可选的，还具有以下步骤：步骤s03：使用螺栓将底围框60与立柱20固定连接，插入闸板30，可选的，将门楣50与立柱20固定连接；步骤s04：将侧止水条40向靠近闸板30方向压缩0.8mm-1.2mm，将侧止水条40与立柱20固定连接，具体的，使用压条44将侧止水条40紧压至贴合于立柱20，使用螺栓将压条44和侧止水条40与立柱20固定连接。
42.本实施方式中，压条44为合金材料，其强度较高，在固定侧止水条40时，也需要采用密封胶填充侧止水条40与压条44和立柱20之间的缝隙，从而保证闸门不留渗水缝隙。侧止水条40具有一定弹性和硬度的橡胶材料，在压缩后，相对于闸板30具有一定的预紧力，从而仅在下游面设置侧止水条40即可具有良好的止水效果。水利闸门的下游面指与截水面相对的另一面，在截水闭合时，闸门的下游面的水位一般低于上游面。
43.现有的水利闸门，在上游面和下游面同时设有侧止水条40，即双面均设有侧止水条40，侧止水条40紧贴闸板30时，不可避免地具有较大摩擦阻力，闸板30无论是提升还是下放，其运动阻力较大，闸板30开合的控制不够流畅。在开闸和关闸过程中，闸板30对底围框60造成较大冲击力，影响使用寿命。并且，采用上下游面双侧止水条40的自动化闸门，其功
耗较高，不利于省电节能。采用本实施方式提供的闸门安装方法，仅在水利闸门的下游面安装侧止水条40，便能够保证良好的止水效果，有效减轻了闸板30在立柱20滑槽21中上下滑动过程中的摩擦阻力，从而提升了水利闸门的耐用性能，延长使用寿命。
44.在一些作为优选的实施方式中，水利闸门还包括底水封62，水利闸门安装方法还包括步骤s05：在侧止水条40和底水封62的连接处填充遇水膨胀密封胶。本实施方式中，在侧止水条40的接缝处填充遇水膨胀密封胶，能够防止连接处渗水漏水的现象。遇水膨胀密封胶由高分子无机吸水膨胀材料和橡胶混炼而成，水的渗入会使得该密封胶膨胀，进而堵住侧止水条40与底水封62之间缝隙，进而有效的防止水流的渗入，避免了闸门的渗水。在一些其他的实施方式中，水利闸门还包括上水封，步骤s05还包括在上水封和侧止水条40的连接处填充遇水膨胀密封胶。
45.通过上述实施例可知，本发明提供的水利闸门及其安装方法，其整体实现了如下的有益效果：1、侧围框采用特殊的截面，设有尖角凸棱，能够定位减磨条，尖角凸棱与减磨条接触面紧密贴合，防止减磨条剥落，解决了闸门易损坏的问题，提高了水利闸门的止水性。
46.2、仅安装单面侧止水条即可获得良好的止水效果，从而减少了闸板滑动摩擦，对闸门的提升和下放更加流畅，省力节能。
47.3、底围框、立柱、侧围框均采用中空结构，采用特殊的截面，具有良好的强度且轻质，节约了制造成本。