拍門(mén)是泵站不可缺少的重要設(shè)備,它由門(mén)頁(yè)、門(mén)鉸、門(mén)座和密封件組成,門(mén)頁(yè)通過(guò)門(mén)鉸安裝在門(mén)座上,靠橡膠密封止水,并兼作門(mén)頁(yè)關(guān)閉的緩沖措施,拍門(mén)在開(kāi)機(jī)時(shí)受水流的沖力作用,當(dāng)前對(duì)拍門(mén)運(yùn)用比較關(guān)心的問(wèn)題主要是:增大運(yùn)行期間的開(kāi)啟角,減小阻力,降低能耗;減小停機(jī)閉門(mén)時(shí)的撞擊力。此外,在開(kāi)機(jī)過(guò)程中拍門(mén)還會(huì)出現(xiàn)反復(fù)的拍擊現(xiàn)象,長(zhǎng)時(shí)間的拍擊會(huì)危及拍門(mén)自身結(jié)構(gòu)和建筑物的安全。所以,采用何種形式的拍門(mén),使其開(kāi)啟角大、撞擊力小,一直是拍門(mén)研究領(lǐng)域和工程設(shè)計(jì)關(guān)注的重要課題。
拍門(mén)在正流階段關(guān)閉,得閉門(mén)角速度ωm;若t>TB,則拍門(mén)在逆流階段關(guān)閉[2],求得正流結(jié)束時(shí)拍門(mén)的角度αB,并運(yùn)用公式(3)求得拍門(mén)從αB至0的關(guān)閉歷時(shí)t′,通過(guò)試算,直至t′與TBC的比值和所設(shè)的***終作用水頭與可能作用水頭比值相同[4],得出***終的角速度ωm。當(dāng)有緩沖橡皮且布置在撞擊中心時(shí),撞擊力的計(jì)算公式為:式中:N為拍門(mén)閉門(mén)撞擊力;PY為門(mén)外水壓力;R為運(yùn)動(dòng)阻力;m、n為PY、R的作用點(diǎn)距門(mén)鉸軸的距離與撞擊中心距門(mén)鉸軸的距離之比;
由以上分析計(jì)算可知:采用比重小的復(fù)合材料,在其質(zhì)量與鋼質(zhì)拍門(mén)相同時(shí),會(huì)增大拍門(mén)體積,減小拍門(mén)浮重。同理,在***拍門(mén)體積不變的情況下,會(huì)減小拍門(mén)質(zhì)量,亦可減小拍門(mén)浮重。由表4可以看出,①同等條件下,采用比重小的復(fù)合材料后,拍門(mén)的開(kāi)啟角大于鋼質(zhì)拍門(mén)的開(kāi)啟角。其中自由起落式拍門(mén)和井蓋式拍門(mén),其復(fù)合材料拍門(mén)開(kāi)啟角比鋼質(zhì)拍門(mén)大10%~15%;而自由側(cè)翻式復(fù)合材料拍門(mén)開(kāi)啟角僅比其鋼質(zhì)拍門(mén)開(kāi)啟角大4%左右。這是由于自由側(cè)翻式拍門(mén)在使用復(fù)合材料后,其浮重力對(duì)門(mén)軸的力矩MG變化量遠(yuǎn)小于自由起落式和井蓋式,而水流沖力對(duì)門(mén)軸的力矩是不變的,故使用復(fù)合材料后,自由側(cè)翻式拍門(mén)的開(kāi)啟角變化小于自由起落式和井蓋式。
②閉門(mén)撞擊力方面,復(fù)合材料拍門(mén)也比鋼質(zhì)拍門(mén)小很多,其中自由側(cè)翻式復(fù)合材料拍門(mén)閉門(mén)撞擊力比鋼質(zhì)拍門(mén)減小9.6%,自由起落式復(fù)合材料拍門(mén)比鋼質(zhì)拍門(mén)減小39.5%,井蓋式復(fù)合材料拍門(mén)比鋼質(zhì)拍門(mén)減小28.5%。3種安裝形式中,自由側(cè)翻式復(fù)合材料拍門(mén)閉門(mén)撞擊力減小幅度較小,這是由于采用復(fù)合材料后,整個(gè)閉門(mén)過(guò)程中,自由側(cè)翻式拍門(mén)浮重力對(duì)門(mén)軸的力矩MG變化量小于自由起落式拍門(mén)和井蓋式拍門(mén),并且自由側(cè)翻式拍門(mén)起始關(guān)閉角α0變化幅度也小于自由起落式拍門(mén)和井蓋式拍門(mén)。