資源描述：
《高水頭閘門水封的型式和材質的探討》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、高水頭閘門水封的型式和材質的探討目前國內正建和待建的水利水電工程大多涉及到高水頭閘門水封問題。止水方式的選擇直接影響到工程金屬結構的造價，進而關系到樞紐水工建筑的造價，以及閘門運行的安全可靠問題。好的止水方式應該具有相對造價低、結構簡單、運行操作簡便、止水效果好、安全、適用壽命長等優(yōu)點，要實現(xiàn)此效果，首先應解決的問題是止水水封的型式及于之相適應的材質。水封的材質分別為橡膠、橡塑、塑料、銅板及合金等五大類，采用得最普遍的是橡膠水封和近二十年發(fā)展起來的橡塑水封。以下就橡膠水封及橡塑水封的情況談一點體會和看法：一、建國后在一些低水頭、小孔口的閘門水封中采用過木質、麻織物材質。隨著
2、孔口的增大、水頭的增高，特別是六十年代初，則普遍采用了橡膠水封。橡膠水封當時分兩類：一類是天然橡膠；一類是合成橡膠，通過近十年的實踐，證明合成橡膠比天然橡膠有以下弱點：耐水性能差；老化周期短；彈性差；生產難度相對大；國內氯丁橡膠生產量小而價格高。因此，逐步地轉為全面采用在上述五個方面都具有優(yōu)勢的天然橡膠水封。七十年代為了解決當時新建水電站中高水頭閘門的止水問題，由南京橡膠廠研制了夾帆布水封，該復合材質的水封也運用于大孔口的中水頭閘門。進入八十年代，由于需要通過降低啟閉機容量而降低造價，提高運行安全系數(shù)，引進了F4橡塑復合水封。由南京橡膠廠與機械部上海材料研究所合作了約兩年的
3、時間，完成了F4橡塑復合水封的研制，但由于兩種材料的線脹系數(shù)不一致，F(xiàn)4分子的惰性，所以F4薄膜之間與橡膠復合的強度總是較低。為解決這些弱點，蜀都水利水電工程配件總廠采取了兩個措施，第一是將傳統(tǒng)橡膠水封配方中的有機防老劑更換成無機防老劑，大幅度地增加了F4薄膜與橡膠的粘接強度。使該指標達到了0.8MPa以上，超過了GB10706國標0.6MPa的要求。第二是將短節(jié)的F4薄膜生產工藝改成了隨水封長度而定的長薄膜生產工藝，消除了側水封薄膜多節(jié)引起的摩擦系數(shù)不準確和易于剝離的缺陷，提高了F4復合水封的使用壽命。雖然如此，F(xiàn)4復合不能隨意彎折還使長途發(fā)運和短距離搬運較為困難，以致消
4、耗較多的運輸費用，加之安裝單位對這種復合材料的橡塑水封沒有足夠的認識和充分地重視，常出現(xiàn)人為地損壞水封事例，再加之若需對水封分面或大面積復合，工藝難度更大。為此，蜀都水利水電工程配件總廠于九十年代初與相關科研單位及院校，經過三年的努力，研制成功了涂層型F4橡塑復合水封，通過水電部成勘院科研所、武漢大學實驗室的檢測，其摩擦、磨損性能指標均達到模壓F4橡塑復合水封的性能指標。由此，較理想的止水元件投入了電站閘門止水的運行，涂層復合層的工藝，既適用于常規(guī)水封，也適用于高水頭的閘門止水水封，此先進工藝解決了框型整體模壓F4復合水封的搬運難題，5涂層工作可于工地現(xiàn)場進行。二、液壓伸縮
5、式水封目前采用最多的水封型式是液壓伸縮式，這可能是因其對降低造價有利和更能適應高水頭弧形閘門的全開閉、局開局閉的工況。但通過對西北院、成勘院所進行的《高水頭閘門止水結構型式及其材質試驗研究》工作過程中幾十個斷面試件的制作，和對試驗觀察及成果資料的學習，加之漫灣底孔弧門，寶珠寺底孔弧門液壓伸縮式水封的生產，二灘中孔、貴州東風底孔天生橋底孔弧門水封試件的制作，小灣底孔弧門水封試件的制作，以及原型測試、原型運行情況的反應，有如下一些體會和看法：在低于140m水頭的液壓伸縮式水封，其橡膠材質的常規(guī)物理機械性能指標如表1，滿足該表所列指材質的橡膠在斷面型式，壓板形式以及壓板與面板間隙
6、，沖水袋形式，水封表面處理等較充分地試驗和精心制作的條件下。根據(jù)已在全國所作的靜水、動水、切片、整體等試驗中的模擬庫壓、背壓數(shù)據(jù)情況，是很可能實現(xiàn)更高水封閘門止水的。表1扯斷強度MPa22～26.5壓縮永久變形%≤20定伸強度300%MPa10～14.5硬度邵氏（度）65±5扯斷伸長率%450～550熱空氣老化率%-10～-7扯斷永久變形%≤24適用溫度℃-40～+60水封被腔內保壓沖水袋橡膠材質常規(guī)物理機械性能指標見表2表2扯斷強度MPa≥22.1壓縮永久變形%≤15定伸強度300%MPa≥4.2硬度邵氏（度）50±5扯斷伸長率%≥700熱空氣老化率%-12～-10扯斷永
7、久變形%≤16適用溫度℃-40～+602.由于有了如表1所列物理機械性能的橡膠，則為避免夾帆布水封的不足創(chuàng)造了理想條件，因為七、八十年代多采用的夾帆布水封經幾年使用的觀察，均表現(xiàn)出其的帆布與橡膠之間產生剝離，失去聯(lián)合工作的作用，這是由于棉織物經橡膠硫化過程中的高溫、高壓后出現(xiàn)脆化現(xiàn)象所致。由于加帆布，造成耐曲繞性能差、彈性差，而其所具有的相對較高的壓縮強度可通過無機補強劑或有機膠聯(lián)劑在不降低扯斷強度的前提下提高材質硬度指標而取得，并可采取實心型式。幾年來運用表1材質生產的高水頭常規(guī)水封，其止水壽命效果均優(yōu)于夾棉織帆
