□ 方跃飞 □ 孟元龙 □ 陈 俊 □ 李雪涛 □ 宗贵虎

上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司 上海 200092

1 研究背景

在给排水工程中广泛使用铸铁密封平面闸门,分为圆形和矩形两种形式。圆形闸门的通径一般小于2 000 mm,个别大的通径可达3 000 mm。矩形闸门尺寸一般小于2 000 mm×2 000 mm,个别小的尺寸为200 mm×200 mm。上述尺寸范围内的闸门,在闸门门体和门框之间设有楔形压紧机构,用于密封。在楔形压紧机构中,楔块零件是关键零件。闸门楔块的设计与加工质量将直接关系到闸门的止水效果。笔者对闸门楔块进行了标准化,设计了相应的加工夹具,用于闸门楔块的加工,使闸门楔块具有互换性,对降低闸门整体制造成本具有重要意义。

2 闸门楔块标准化

当闸门关闭时,为保证密封,需要向密封面施加力。根据不同的密封形式,闸门所需的密封力不同。铸铁圆形闸门一般采用平面密封,此时介质需要的密封力Qm为:

Qm=π(D2-d2)qb/4

(1)

式中:D为闸门密封面外径;d为闸门密封面内径;qb为闸门密封面所需比压。

(2)

式中:m为与介质有关的因数,m取1;a、c分别为与密封面材料有关的因数,材料为青铜或黄铜时,a取9.3,c取3.16;p为水压,闸门在最大水深情况下,p取0.1 MPa;b为密封环宽度,b取40 mm。

计算得到qb为1.52 MPa。

密封面允许承受的最大比压[q]为80 MPa,设计比压q应满足qb≤q≤[q]。D和d按圆形闸门最大通径2 200 mm计算,密封铜圈按内径2 200mm、外径2 280 mm计算,由此圆形闸门的质量最大可达2 500 kg,计算得到Qm为427 643 N。

为了防止污水泄漏,在闸门门体和门框之间设有楔形压紧机构。当闸门紧闭时,闸门楔块的作用如图1所示。……