專利名稱：一種主動控制水庫取水口取水界限的裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于水庫分層取水技術領域，具體涉及一種主動控制水庫取水口取水界限的裝置，主要作用于改變和強化取水塔的選擇性取水深度。
背景技術：
如今，城鎮經濟快速發展，由此引來的人們飲水是一個突出的問題。城市地下水的過度開采，現已不能作為城市水源供給人們生活飲用和工業用水。隨著現代水利工程的迅猛發展，我國正在擬建或修建一系列的大型水庫。這些水庫水深大，蓄水多，經濟效益明顯，作為城市重要的供水水源具有重大意義。深水型水庫水體所獲得的熱量以太陽輻射為主。在水面與空間進行熱交換的同
時，水體內部也進行表層水與深層水之間的熱傳導。在進行熱交換和傳導的同時，水體垂直環流產生摻混，水溫最終趨向平衡。一般溫暖季節，日照強，溫度高，表面水吸收大量的太陽輻射而溫度高，而深層水溫度低，這就形成明顯的溫度分層。尤其是夏季，大型深水型湖庫會形成明顯的分層特性。水體溫度分層阻礙了上下水體的循環交換和物質傳遞，至上而下形成了混合層、溫躍層、滯溫層，導致湖庫水質惡化。春夏季太陽輻射增強，多數湖庫表層藻類大量繁殖，表層藻類限制了氧的傳遞；湖庫底層溶解氧常年較低，沉積底質在低溶解氧影響下釋放營養鹽、鐵和錳，是底層污染物濃度較高；在縱深向上湖庫水質分層，湖庫在不同深度上藻細胞含量、有機質、重金屬、pH、溶解氧、濁度等水質參數也明顯不同。綜上可知，由于湖庫溫度分層，儲蓄水的物理、化學和生物發生變化，最終引起水庫水質的分層。近些年，在國內外深水型湖庫水源取水技術中，選擇性取水塔是較為普遍被采納的一種構筑物，一般在水塔垂向設計3-5個取水口。在不同水位不同季節下，固定取水口有著較為固定的取水范圍，對獲取優質原水有一定局限性，突出了水塔取水對水質的選擇性不足。正常水位時，開啟水塔上層取水口，難免會把庫表面藻類等生物帶入取水塔，增加水廠處理藻類的難度和費用；枯水位時，開啟底層取水口，底部還原環境下產生的污染物就不能很好的被規避掉，這樣取出的水水質較差。針對已成型的取水口取水，只能被動得接受水塔周圍的水質，不能主動地選擇性得獲取優質原水。這就體現出取水口不能應對隨時可能變化的水位引起的不同水質，從而需要新的技術和設備對選擇性取水塔進行改造優化。例如，1997年用于美國，加利福尼亞州的Shasta水壩的溫控裝置耗費7500萬美金；還有日本在水庫取水時，距取水塔一定范圍建設擋水設施，其工程量大，費用也昂貴。取水口附近的水質在水庫成層分布或者雨季、翻庫等不同情況下會有較大的差異，不同位置的取水口周圍的水質差異較大(比如表層取水口上層含有大量藻類或者底層取水口下部分污染物含量濃度較大)，根據申請人所進行的資料檢索，還未發現對強化水塔取水口的選擇性及主動控制水庫取水口取水界限進行深入研究的文獻報道。當前情況下，為了取用優質的水源水，如何強化取水塔的選擇性，如何變被動接納為主動選取，如何對取水口水質選擇規避和采用，如何控制選取用污染程度更低的水，是本領域技術人員所關注的課題之一。

發明內容
針對上述取水時，存在的對現有分層取水塔的再優化和被動接受取水口周圍不同水質的缺陷，本發明的目的在于，提供一種主動控制水庫取水口取水界限的裝置，在優化選擇性取水塔同時主動地改變取水口的取水范圍。該裝置構造簡單并且操作方便，在規避水庫表面藻類和庫底微生物有一定的成效，能夠提供優質源水，較為靈活地解決了由于局部水質不良導致取水水質較差的問題。在一定程度上，強化了選擇性取水塔的選擇性，改善了取水水質。為實現上述技術任務，本發明采取如下技術方案予以實現一種主動控制水庫取水口取水界限的裝置，其特征在于，包括設置在取水口的可開啟和閉合的導流門，在導流門上設有固定塊，該導流門通過軸承固定在塔體上；在導流門內部鑲嵌有水流推進器，水流推進器通過支架固定在導流門上；在導流門一側固定有一對支架，所述的一對支架也固定在塔體上；在一對支架上各固定安裝有驅動箱；驅動箱內有驅動電機和傳動機構，驅動箱一側與傳動機構連接的旋桿上可轉動連接有吊柄，吊柄和固 定塊以可轉動連接的方式相連接，驅動電機的電源線伸出水面接到控制室內，對驅動電機進行控制。本發明的主動控制水庫取水口取水界限的裝置，由兩套驅動箱拉動導流門進行開啟與閉合，導流門上有水流推進器。工作中驅動箱可以任意改變導流門的角度，水流推進器可以主動進行選擇推水和進水，達到改變取水口取水界限的目的。本裝置可以適應各種要規避和誘導的水層進水的情況，根據即時檢測的不同水質情況，通過啟閉導流門和水流推進器的正反轉，達到選取優質原水。與現有技術相比，具有以下技術優點I)取水選擇性增強由于安裝了水流推進器，該裝置更加強化了水塔選擇性取水的性能。水流推進器安裝在導流門上，在導流門開啟的情況下，水流推進器反轉，主動推水能力較強；水流推進器正轉，主動進水能力較強。2)安裝便捷無論在選擇性取水塔的改造或重建過程中，該裝置在取水塔上極其容易實現，并且水下施工時間短。在地面密封組裝，水下只需固定其主要構件就可實現安裝。降低了水下施工時間，減少了水下作業施工的困難。3)操作簡單該裝置不同性質的兩種電機地面遠程控制，在地面控制室控制驅動電機和水流推進器小型電機的開啟與閉合，操作簡單，方便快捷。4)經濟實用在改造和重建選擇性取水塔的工程中安裝該裝置，造價與其他技術相比較低，而且實用性強。完全適用于水位波動引起的取水口取水界限范圍內水質的改變，在暴雨、洪水等各種情況下都能起到主動選擇性取水的作用。


圖I是主動控制水庫取水口取水界限選擇性導流門工作原理示意圖，其中，圖ICa)為開啟取水口上部選擇性導流門時，導流門水流推進器阻擋上部水流的工況；圖I (b)為開啟取水口上部選擇性導流門時，導流門水流推進器誘導上部水流的工況；圖I (C)為開啟取水口下部選擇性導流門時，導流門水流推進器阻擋下部水流的工況；圖I (d)為同時開啟取水口上下選擇性導流門時，導流門水流推進器阻上擋下水流的工況；圖2是主動控制水庫取水口取水界限的裝置立體結構示意圖；圖3是主動控制水庫取水口取水界限的裝置正面示意圖；圖4是主動控制水庫取水口取水界限的裝置平面示意圖；圖5是驅動箱內部結構示意圖；圖中的標記分別表示1、取水口，2、鋼化玻璃導流門，3、小型電機，4、葉輪葉片，
5、葉輪轉動軸，6、小型電機架子，7、小型電機電源線，8、固定塊，9、吊柄，10、旋桿，11、螺母，12、箱體支架，13、驅動箱，14、軸承，15、取水塔體，16、膨脹螺栓，17、螺栓，18、第二從動軸，19、第二從動軸的齒輪，20、第一從動軸的小齒輪，21、第一從動軸，22、第一從動軸的大齒輪，23、主動軸齒輪，24、主動軸，25、驅動電機，26,26,、第二從動軸的一對軸承，27,27,、 第一從動軸的一對軸承，28、止水橡皮，29、固定圓盤，30、平衡圓盤，31、33、固定軸承塊，32、電機平臺，34、驅動電機的電源線。下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。
具體實施例方式參見圖2，本實施例給出一種主動控制水庫取水口取水界限的裝置結構，包括設置在取水口 I兩側的可開啟和閉合的鋼化玻璃導流門2，該鋼化玻璃導流門上安裝有水流推進器，水流推進器由小型電機3、葉輪葉片4、葉輪轉動軸5、小型電機架子6、小型電機電源線7組成。該鋼化玻璃導流門2和取水塔體15的連接方式為軸承連接；鋼化玻璃導流門2兩側的圓柱體與軸承14相連。在鋼化玻璃導流門2 —側，有一對支架5，該支架5通過膨脹螺栓16固定在塔體15上；在支架12上安裝驅動箱16，驅動箱16通過螺栓17固定在支架16上。驅動箱16里內置有主動軸及其配套齒輪、兩套從動軸及其配套齒輪、軸承、驅動電機25及電機安置平臺。驅動箱16 —側有與傳動機構連接的旋桿10，吊柄9和導流門2上的固定塊8以可轉動連接的方式連接，旋桿10和吊柄9同樣也以可轉動連接的方式連接。水流推進器的結構設計如圖3所示，小型電機架子6固定在取水塔體2上，從小型電機3里伸出的葉輪轉動軸5連接可旋轉的葉輪。驅動箱13的結構設計如圖5所示，旋桿10套在第二從動軸18上，用螺母11固定，由第二從動軸18帶動旋桿10轉動。第二從動軸18在一對軸承(26、26 ’ )間旋轉。第一從動軸21在第一從動軸的一對軸承(27、27 ^ )間旋轉。第二從動軸的齒輪19與第一從動軸的小齒輪20嚙合；第一從動軸的大齒輪22與主動軸齒輪23嚙合。主動軸24與驅動電機25相連。驅動箱16內的傳動，帶動旋桿10及吊柄9。本發明的主動控制水庫取水口取水界限的裝置，其工作原理參照圖I所示，圖I展示的某一水層取水口的四種工況。本實施例現以這四種工況為例，扼要介紹該裝置的工作原理。本裝置在取水口 I上下兩側各有一套主動控制水庫取水口取水界限的裝置。圖I(a)顯示的是上側的裝置呈全開狀態，下側的裝置是全閉狀態，上側水流推進器反轉工作，下側水流推進器關閉。此時取水口 I上邊的鋼化玻璃導流門2可以阻擋一部分上層進水，水流推進器的推水作用進而強化了導流門的擋水，在規避一部分離取水口較近的水同時又會加強遠端水層的水進入取水層。
圖I (b)顯示的是上側的裝置呈全開狀態，下側的裝置是全閉狀態，上側水流推進器正轉工作，下側水流推進器關閉。水流推進器在正轉工作時，主動抽取上層的進水。此時，鋼化玻璃導流門2的擋水功能較弱，主動進水功能較強。圖I (C)顯示的是上側的裝置呈全閉狀態，下側的裝置是全開狀態，上側水流推進器關閉，下側水流推進器反轉工作。此時取水口 I上邊的鋼化玻璃導流門2可以阻擋一部分下層進水，水流推進器的推水作用進而強化了導流門的擋水，在規避一部分離取水口較近的水同時又會加強遠端水層的水進去取水層。下側水流推進器正轉工作時，鋼化玻璃導流門2的擋水功能較弱，主動進水功能較強。圖I (d)顯示的是上側的裝置呈全開狀態，下側的裝置是全開狀態，上側水流推進器反轉工作，下側水流推進器反轉工作。此時取水口 I上邊和下邊的鋼化玻璃導流門2阻擋進水，導流門上的水流推進器的推水作用也加強了導流門的擋水。水流推進器反轉時，主動推水能力較強；水流推進器發轉時，主動進水能力較強。
本發明的主動控制水庫取水口取水界限的裝置的操作步驟分為四部分，具體如下I、驅動電機的實現方式。該裝置采用兩套驅動箱13，驅動電機25可以實現正反轉，驅動電機25的電機電源線34外延伸到地面控制室，由綜合控制室進行開啟或關閉的控制，以此來實現控制鋼化玻璃導流門2的開啟與關閉。2、驅動箱的傳動過程如圖5所示。驅動電機25開啟后，驅動電機25帶動主動軸24轉動進而帶動主動軸齒輪23轉動；主動軸齒輪23與第一從動軸的大齒輪22嚙合，帶動第一從動軸的大齒輪22轉動；第一從動軸的大齒輪22經第一從動軸21傳動，帶動第一從動軸的小齒輪20轉動；第一從動軸的小齒輪20與第二從動軸的齒輪19嚙合，帶動第二從動軸齒輪19轉動，第二從動軸的齒輪19帶動第二從動軸18轉動，進而帶動旋桿10。3、導流門2的工作過程如圖2所示，旋桿10由第二從動軸18帶動，驅動電機25開啟，經驅動箱13里的軸傳動使得第二從動軸18轉動,第二從動軸18帶動旋桿10旋轉；旋桿10與吊柄9相連接,旋轉的旋桿4拉動吊柄9,進而達到最終目的開啟或關閉鋼化玻璃導流門2。4、水流推進器的工作過程如圖3所示，小型電機架子6將水流推進器固定在鋼化玻璃導流門2上。小型電機電源線7接通電源，小型電機3開啟。小型電機3運作，帶動葉輪轉動軸5轉動；葉輪轉動軸5帶動葉輪旋轉。這樣水流推進器被打開，開始工作。水流推進器正轉，主動進水；水流推進器反轉，主動推水。
權利要求
1.一種主動控制水庫取水口取水界限的裝置，其特征在于，包括設置在取水口(I)的可開啟和閉合的導流門(2)，在導流門(2)上設有固定塊(8)，該導流門(2)通過軸承(14)固定在塔體(15)上；在導流門(2)內部鑲嵌有水流推進器，水流推進器通過支架(6)固定在導流門(2 )上；在導流門(2 ) —側固定有一對支架(12 )，所述的一對支架(12 )也固定在塔體(15)上；在一對支架上各固定安裝有驅動箱(13);驅動箱(13)內有驅動電機(25)和傳動機構，驅動箱(13)—側與傳動機構連接的旋桿(10)上可轉動連接有吊柄(9)，吊柄(9)和固定塊(8)以可轉動連接的方式相連接，驅動電機的電源線(34)伸出水面接到控制室內，對驅動電機(25)進行控制。
2.如權利要求I所述的主動控制水庫取水口取水界限的裝置，其特征在于，所述的水流推進器由小型電機(3)、葉輪葉片(4)、葉輪轉動軸(5)、小型電機架子(6)、小型電機電源線(7)組成。
3.如權利要求I所述的主動控制水庫取水口取水界限的裝置，其特征在于，所述的導流門(2)采用鋼化玻璃制作。
全文摘要
本發明公開了一種主動控制水庫取水口取水界限的裝置，包括設置在取水口的可開啟和閉合的導流門，在導流門上設有固定塊，該導流門通過軸承固定在塔體上；在導流門內部鑲嵌水流推進器，水流推進器通過支架固定在導流門上；在導流門一側固定有一對支架，所述的一對支架也固定在塔體上；在一對支架上各固定安裝有驅動箱；驅動箱內有驅動電機和傳動機構，驅動箱一側與傳動機構連接的旋桿上可轉動連接有吊柄，吊柄和固定塊以可轉動連接的方式相連接，驅動電機的電源線伸出水面接到控制室內，對驅動電機進行控制。本裝置可以適應各種要規避和誘導的水層進水的情況，根據即時檢測的不同水質情況，通過啟閉導流門和水流推進器的正反轉，達到選取優質原水。
文檔編號E03B3/04GK102877504SQ20121037132
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月28日 優先權日2012年9月28日
發明者盧金鎖, 王登宇, 丁艷萍, 黃廷林 申請人:西安建筑科技大學