一种水下作业电磁挂脱梁的制作方法

1.本发明涉及水电站闸门吊装领域，尤其是涉及一种水下作业电磁挂脱梁。


背景技术：

2.在水电站闸门吊装过程中，需使用挂脱梁在水下与闸门实现挂钩和脱钩，自动挂脱梁上端连接门式启闭机的滑轮，下端与闸门在水下进行脱挂，完成起吊动作。
3.目前使用最为普遍的为液压自动挂脱梁，挂脱梁为液压控制，通过电机的旋转带动液压泵站运转，实现挂脱梁销轴的穿退从而实现与闸门的连接与脱开，然而在使用过程中，由于液压自动挂脱梁需要电机水下作业，同时还需要有信号能多方位显示销轴的状态，其零部件多，电缆需要跟随到水下进行供电和传输信号，故障率较高；另外销轴需要与闸门在水下实现精准对位，效率较低，故而提出一种水下作业电磁挂脱梁解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种水下作业电磁挂脱梁，解决了液压自动挂脱梁故障率较高，需要实现精准对位效率较低的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种水下作业电磁挂脱梁，包括梁体和闸门，所述梁体的内部设置有空腔，空腔中设置有将其上下分隔的隔板，隔板的上部设置有电连接的蓄电池和电磁控制器，梁体的底壁上贯穿设置有位于隔板下方的若干个电磁机构，电磁机构与电磁控制器电连接，用于磁吸抓取闸门。
6.优选方案中，所述电磁机构包括贯穿设置在梁体底壁上的横移滑台和贯穿设置在横移滑台中的电磁组件，其中，电磁组件可以在横移滑台中横移，用于微调电磁组件的磁吸位置。
7.优选方案中，所述横移滑台包括内部呈中空状且上下开口的长条滑台，以及两组对称设置在长条滑台相对内壁面上的导引电磁铁，一组导引电磁铁用若干个连续排列的电磁铁单元组成；所述电磁组件包括滑动设置在长条滑台中的工字形滑动座、若干个等距贯穿工字形滑动座的缓冲吊杆，以及设置在缓冲吊杆底部的电磁吸盘，其中长条滑台内嵌于工字形滑动座侧面的两个凹槽中。
8.优选方案中，所述长条滑台的顶部和底部均对称设置有两条滑槽，工字形滑动座凹槽上下相对的壁面上均设置有若干个与滑槽滚动连接的滚动珠。
9.优选方案中，所述工字形滑动座上设置有若干个供缓冲吊杆穿过的伸缩孔；所述缓冲吊杆包括贯穿设置在伸缩孔中的伸缩吊杆、套装在伸缩吊杆外部并位于工字形滑动座上方的伸缩弹簧、螺纹设置在伸缩吊杆顶端并位于伸缩弹簧顶端的锁定螺母，以及设置在伸缩吊杆外部并位于工字形滑动座下方的限位板，电磁吸盘设置在伸缩吊杆的底端。
10.优选方案中，所述梁体的前后壁面上均对称设置有两个防脱机构，闸门的前后壁
面上均设置有与防脱机构相对应的连接件。
11.优选方案中，所述连接件为u字形，防脱机构包括固设在梁体壁面上的延伸板、固设在延伸板中并将其贯穿的电磁伸缩杆，以及设置在电磁伸缩杆底端的自适应锚爪，自适应锚爪可穿过连接件对闸门钩挂。
12.优选方案中，所述电磁伸缩杆包括固设在延伸板中并将其贯穿的外套筒、开设在外套筒壁面上并位于延伸板上方的若干个贯穿槽、设置在外套筒内顶壁上的升起电磁铁，可伸缩的设置在外套筒中并从其底端延伸至外部的伸缩杆、设置在伸缩杆顶端的吸附件，以及设置在吸附件侧壁面上并贯穿贯穿槽的若干个限位块，自适应锚爪设置在伸缩杆的底端；所述延伸板的顶部设置有橡胶缓冲垫。
13.优选方案中，所述自适应锚爪包括依次固设在伸缩杆底端的细杆、粗杆和底座，细杆的直径小于伸缩杆和粗杆的直径，细杆的外部套装有伸缩环和张力弹簧，张力弹簧位于伸缩环与伸缩杆之间，底座的顶部铰接有若干个锚爪，锚爪的顶部铰接有连接杆，连接杆的另一端与伸缩环相铰接。
14.优选方案中，所述电磁吸盘、导引电磁铁和升起电磁铁均包括磁封闭体，以及设置在磁封闭体中的可逆磁钢、固定磁钢和磁极，可逆磁钢的外部缠绕电磁线圈，固定磁钢与可逆磁钢采用海尔贝克阵列布置，电磁线圈与电磁控制器的磁力控制模块电连接。
15.本发明提供了一种水下作业电磁挂脱梁，具备以下有益效果：1.通过设置电磁机构，便于利用电磁磁极转换原理对闸门磁吸或释放实现闸门吊装，彻底改变液压自动挂脱梁水平穿销的挂脱模式，取消了传统液压自动挂脱梁或机械自动挂脱梁定位销和定位筒；所需零部件较少，安装容易，维护简单，检修方便；2.通过采用蓄电池供电的模式，取消了供电电缆，使得具有高可靠性；并采用无线通讯方式，可以实现水上和水下的远程控制；适应范围广，特别适应高扬程、水流急和水很深的闸门。
附图说明
16.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1是本发明第一实施例结构图；图2是本发明梁体结构剖视图；图3是本发明电磁机构结构图；图4是本发明横移滑台结构图；图5是本发明电磁组件结构图；图6是本发明缓冲吊杆结构图；图7是本发明工字形滑动座结构图；图8是本发明电磁吸盘结构图；图9是本发明第二实施例结构图；图10是本发明闸门与连接件连接结构图；图11是本发明防脱机构结构图；图12是本发明防脱机构结构剖视图；
图13是本发明防脱机构与连接件连接结构图；图中： 梁体1；隔板2；电磁控制器3；蓄电池4；电磁机构5；横移滑台51；长条滑台510；导引电磁铁511；滑槽512；电磁组件52；工字形滑动座520；滚动珠521；伸缩孔522；缓冲吊杆53；伸缩吊杆530；伸缩弹簧531；锁定螺母532；限位板533；电磁吸盘54；磁封闭体540；可逆磁钢541；固定磁钢542；磁极543；电磁线圈544；吊耳6；防脱机构7；延伸板71；电磁伸缩杆72；外套筒720；贯穿槽721；升起电磁铁722；伸缩杆723；吸附件724；限位块725；自适应锚爪73；细杆731；粗杆732；底座733；伸缩环734；张力弹簧735；锚爪736；连接杆737；闸门8；连接件9。
具体实施方式
17.实施例1如图1-8所示，一种水下作业电磁挂脱梁，包括梁体1和闸门8，梁体1的顶部等距固设有三个吊耳6，所述梁体1的内部设置有空腔，空腔中固设有将其上下分隔的隔板2，隔板2的上部设置有电连接的蓄电池4和电磁控制器3，梁体1的底壁上贯穿设置有位于隔板2下方的若干个电磁机构5，电磁机构5的数量至少为两个，电磁机构5与电磁控制器3电连接，用于磁吸抓取闸门8。
18.本实施例中，梁体1的内部以中心线对称设置有左右两个空腔，两个空腔中均设置有隔板2，且两个隔板2上均设置有蓄电池4和电磁控制器3，电磁机构5的数量为四个，两个为一组，一组中的电磁机构5一大一小，两组电磁机构5对称设置在左右两个空腔中，每组电磁机构5与相应的蓄电池4和电磁控制器3电连接。
19.其中，电磁控制器3和蓄电池4固定安装在梁体1上部空腔内，并做防水密封处理。
20.优选方案中，所述电磁机构5包括贯穿固定在梁体1底壁上的横移滑台51和贯穿设置在横移滑台51中的电磁组件52，其中，电磁组件52可以在横移滑台51中横移，用于微调电磁组件52的磁吸位置。
21.优选方案中，所述横移滑台51包括内部呈中空状且上下开口的长条滑台510，以及两组对称固设在长条滑台510相对内壁面上的导引电磁铁511，一组导引电磁铁511用若干个连续排列的电磁铁单元组成；所述电磁组件52包括滑动设置在长条滑台510中的工字形滑动座520、若干个等距贯穿工字形滑动座520的缓冲吊杆53，以及固设在缓冲吊杆53底部的电磁吸盘54，其中长条滑台510内嵌于工字形滑动座520侧面的两个凹槽中。
22.在使用时，通过使导引电磁铁511中调整不同连续电磁铁单元的生磁状态，可以使电磁组件52在其中横向移动，从而微调电磁组件52的磁吸位置，避免与闸门8的被吸平面不吻合，无法达到最大吸合负载，同时避免了整体移动梁体1，需要说明的是，导引电磁铁511中电磁铁单元的生消磁状态调整为线性的。
23.另外，所述长条滑台510的顶部和底部均对称设置有两条滑槽512，滑槽512位于工字形滑动座520的横移路径上，工字形滑动座520凹槽上下相对的壁面上均设置有若干个与滑槽512滚动连接的滚动珠521，滚动珠521可转动的设置在工字形滑动座520上，从而通过滚动珠521在滑槽512中的滚动降低工字形滑动座520横移时的摩擦力。
24.优选方案中， 所述工字形滑动座520上设置有若干个供缓冲吊杆53穿过的伸缩孔
522，伸缩孔522的数量与缓冲吊杆53的数量相适配；所述缓冲吊杆53包括贯穿设置在伸缩孔522中的伸缩吊杆530、套装在伸缩吊杆530外部并位于工字形滑动座520上方的伸缩弹簧531、螺纹设置在伸缩吊杆530顶端并位于伸缩弹簧531顶端的锁定螺母532，以及固设在伸缩吊杆530外部并位于工字形滑动座520下方的限位板533，电磁吸盘54固设在伸缩吊杆530的底端。
25.其中，伸缩吊杆530的直径略小于伸缩孔522的直径，使其可以在伸缩孔522中伸缩，锁定螺母532与伸缩弹簧531之间设置有垫片，锁定螺母532和垫片的内径均小于伸缩弹簧531的内径，从而在使用时，通过伸缩弹簧531的张力使伸缩吊杆530可以小范围伸缩，进而不需要完全贴合闸门8才能生磁，使电磁吸盘54在生磁状态下可以主动靠近闸门8。
26.需要说明的是，本实施例中，一组中的两个电磁机构5只是尺寸不同，两者结构完全相同，其中大的电磁机构5中等距设置有四个缓冲吊杆53，小的电磁机构5中等距设置有两个缓冲吊杆53。
27.优选方案中，所述电磁控制器3中集成有磁力控制模块和无线通讯模块，电磁控制器3通过无线通讯模块连接遥控终端。
28.优选方案中，所述电磁吸盘54和导引电磁铁511均包括磁封闭体540，以及设置在磁封闭体540中的可逆磁钢541、固定磁钢542和磁极543，可逆磁钢541的外部缠绕电磁线圈544，固定磁钢542与可逆磁钢541采用海尔贝克阵列布置，电磁线圈544与电磁控制器3的磁力控制模块电连接，其中，磁封闭体540材质为q235，固定磁钢542材质为稀土永磁钕铁硼，可逆磁钢541材质为铝镍钴，电磁线圈544材质为漆包铜线；电磁线圈544通过导线伸入梁体1中并与电磁控制器3电连接，电磁吸盘54的电磁线圈544导线穿过伸缩吊杆530伸入梁体1中并与电磁控制器3电连接，导线布线缝隙通过绝缘密封胶防水密封。
29.在使用时，由电磁控制器3控制可逆磁钢541的极性实现磁极543的生磁与消磁；当磁极543生磁产生外部磁力线时，完成与闸门8的吸合负载，当磁极543消磁产生内部磁力线时，完成与闸门8的脱开卸载。所述磁极543生磁产生外部磁力线面积必须与闸门8的被吸平面吻合，才能达到最大吸合负载。
30.水利工程吊装闸门具体工作过程为：需要从水上门库吊装闸门到水下门槽，吊车动滑轮联接梁体1上吊耳6，操作控制手柄，给水上水下通讯发出指令，使电磁吸盘54处于消磁状态，吊车将梁体1水平移动和垂直移动进入门库，坐落在闸门上，操作控制手柄，给水上水下通讯发出指令，使电磁吸盘54处于生磁状态，吸合闸门8，吊车提升梁体1连同闸门8离开门库，水平移动和垂直移动进入闸门门槽，吊车下放梁体1连同闸门8，直至门槽底坎就位，操作控制手柄，给水上水下通讯发出指令，使电磁吸盘54处于消磁状态，脱开闸门8，完成闸门从水上门库到水下门槽的操作；若从水下门槽吊装闸门到水上门库，吊车动滑轮联接梁体1上吊耳，操作控制手柄，给水上水下通讯发出指令，使电磁吸盘54处于消磁状态，吊车将梁体1水平移动和垂直移动进入水下门槽，坐落在闸门8上，操作控制手柄，给水上水下通讯发出指令，使电磁吸盘54处于生磁状态，吸合闸门，吊车提升梁体1连同闸门离开闸门门槽，水平移动和垂直移动进入水上门库，吊车下放梁体1连同闸门8，直至门库就位，操作控制手柄，给水上水下通讯发出指令，使电电磁吸盘54处于消磁状态，脱开闸门，完成闸门从水下门槽到水上门库的操
作。
31.实施例2结合实施例1进一步说明，如图9-13所示结构，为了避免在磁吸过程中出现意外消磁导致闸门8脱落的情况，所述梁体1的前后壁面上均对称设置有两个防脱机构7，闸门8的前后壁面上均固设有与防脱机构7相对应的连接件9，通过防脱机构7与连接件9的临时连接，对闸门8进行而成保护。
32.优选方案中，所述连接件9为u字形，防脱机构7包括固设在梁体1壁面上的延伸板71、固设在延伸板71中并将其贯穿的电磁伸缩杆72，以及设置在电磁伸缩杆72底端的自适应锚爪73，自适应锚爪73可穿过连接件9对闸门8钩挂。
33.其中，所述电磁伸缩杆72包括固设在延伸板71中并将其贯穿的外套筒720、开设在外套筒720壁面上并位于延伸板71上方的若干个贯穿槽721、固设在外套筒720内顶壁上的升起电磁铁722，可伸缩的设置在外套筒720中并从其底端延伸至外部的伸缩杆723、固设在伸缩杆723顶端的吸附件724，以及固设在吸附件724侧壁面上并贯穿贯穿槽721的若干个限位块725，自适应锚爪73设置在伸缩杆723的底端。
34.其中，外套筒720为内部呈中空状且底端开口的圆柱筒体，本实施例中，贯穿槽721的数量为四个，限位块725的数量与贯穿槽721相匹配，升起电磁铁722与电磁吸盘54和导引电磁铁511的结构相同，在使用时，伸缩杆723通过升起电磁铁722的磁力收缩在外套筒720中，当升起电磁铁722消磁时，伸缩杆723依靠重力下落，从而使自适应锚爪73与穿过连接件9。
35.另外，延伸板71的顶部固设有橡胶缓冲垫74，用于缓冲限位块725落下的冲击力。
36.优选方案中，自适应锚爪73包括依次固设在伸缩杆723底端的细杆731、粗杆732和底座733，细杆731的直径小于伸缩杆723和粗杆732的直径，粗杆732的直径与伸缩杆723的直径相同，细杆731的外部活动套装有伸缩环734和张力弹簧735，张力弹簧735位于伸缩环734与伸缩杆723之间，底座733的顶部铰接有若干个锚爪736，本实施例中，锚爪736的数量为三个，锚爪736的顶部铰接有连接杆737，连接杆737的另一端与伸缩环734相铰接，在使用时，当锚爪736重力下降时与连接件9相碰撞，从而挤压伸缩环734和张力弹簧735进行收缩，进而穿过连接件9的中间槽，当闸门8出现脱落使可以通过锚爪736将其勾住，同时连接件9u字形的设计，便于在闸门8落地后横移梁体1，将锚爪736从u字形的开口处移除，并且u字形中的长条槽，不需要锚爪736在穿过其使精准定位。
37.需要说明的是，闸门吸合负载和脱开卸载工作原理为：磁封闭体540内已经安装有固定磁钢542，其s极和n极方向已经确定并且不可改变，可逆磁钢541的s极和n极方向极性可以随电磁线圈544通电方向变化而发生改变，当电磁线圈544通电方向使得可逆磁钢541的s极和n极方向极性与固定磁钢的s极和n极方向相对，即s极对s极，n极对n极，按照海尔贝克阵列分布时，固定磁钢542与可逆磁钢541共同形成的磁场向外扩散最大，与闸门8钢板之形成封闭磁场回路，即磁极543与闸门8具有吸合负载作用；当电磁线圈544通电方向使得可逆磁钢541的s极和n极方向极性与固定磁钢542的s极和n极方向相反，即s极对n极，n极对s极，此时，固定磁钢542与可逆磁钢541之间的磁场已经形成封闭磁场回路，不再向外扩散寻求钢板与之形成封闭磁场回路，即磁极与闸门具有脱开卸载作用，另外，导引电磁铁511与升起电磁铁722的工作原理与上述相同。
38.需要说明的是，工字形滑动座520与吸附件724均为可以被磁吸的金属。
39.上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种水下作业电磁挂脱梁，包括梁体（1）和闸门（8），其特征是：所述梁体（1）的内部设置有空腔，空腔中设置有将其上下分隔的隔板（2），隔板（2）的上部设置有电连接的蓄电池（4）和电磁控制器（3），梁体（1）的底壁上贯穿设置有位于隔板（2）下方的若干个电磁机构（5），电磁机构（5）与电磁控制器（3）电连接，用于磁吸抓取闸门（8）。2.根据权利要求1所述一种水下作业电磁挂脱梁，其特征是： 所述电磁机构（5）包括贯穿设置在梁体（1）底壁上的横移滑台（51）和贯穿设置在横移滑台（51）中的电磁组件（52），其中，电磁组件（52）可以在横移滑台（51）中横移，用于微调电磁组件（52）的磁吸位置。3.根据权利要求2所述一种水下作业电磁挂脱梁，其特征是：所述横移滑台（51）包括内部呈中空状且上下开口的长条滑台（510），以及两组对称设置在长条滑台（510）相对内壁面上的导引电磁铁（511），一组导引电磁铁（511）用若干个连续排列的电磁铁单元组成；所述电磁组件（52）包括滑动设置在长条滑台（510）中的工字形滑动座（520）、若干个等距贯穿工字形滑动座（520）的缓冲吊杆（53），以及设置在缓冲吊杆（53）底部的电磁吸盘（54），其中长条滑台（510）内嵌于工字形滑动座（520）侧面的两个凹槽中。4.根据权利要求3所述一种水下作业电磁挂脱梁，其特征是：所述长条滑台（510）的顶部和底部均对称设置有两条滑槽（512），工字形滑动座（520）凹槽上下相对的壁面上均设置有若干个与滑槽（512）滚动连接的滚动珠（521）。5.根据权利要求4所述一种水下作业电磁挂脱梁，其特征是：所述工字形滑动座（520）上设置有若干个供缓冲吊杆（53）穿过的伸缩孔（522）；所述缓冲吊杆（53）包括贯穿设置在伸缩孔（522）中的伸缩吊杆（530）、套装在伸缩吊杆（530）外部并位于工字形滑动座（520）上方的伸缩弹簧（531）、螺纹设置在伸缩吊杆（530）顶端并位于伸缩弹簧（531）顶端的锁定螺母（532），以及设置在伸缩吊杆（530）外部并位于工字形滑动座（520）下方的限位板（533），电磁吸盘（54）设置在伸缩吊杆（530）的底端。6.根据权利要求3-4任一项所述一种水下作业电磁挂脱梁，其特征是：所述梁体（1）的前后壁面上均对称设置有两个防脱机构（7），闸门（8）的前后壁面上均设置有与防脱机构（7）相对应的连接件（9）。7.根据权利要求6所述一种水下作业电磁挂脱梁，其特征是：所述连接件（9）为u字形，防脱机构（7）包括固设在梁体（1）壁面上的延伸板（71）、固设在延伸板（71）中并将其贯穿的电磁伸缩杆（72），以及设置在电磁伸缩杆（72）底端的自适应锚爪（73），自适应锚爪（73）可穿过连接件（9）对闸门（8）钩挂。8.根据权利要求7所述一种水下作业电磁挂脱梁，其特征是：所述电磁伸缩杆（72）包括固设在延伸板（71）中并将其贯穿的外套筒（720）、开设在外套筒（720）壁面上并位于延伸板（71）上方的若干个贯穿槽（721）、设置在外套筒（720）内顶壁上的升起电磁铁（722），可伸缩的设置在外套筒（720）中并从其底端延伸至外部的伸缩杆（723）、设置在伸缩杆（723）顶端的吸附件（724），以及设置在吸附件（724）侧壁面上并贯穿贯穿槽（721）的若干个限位块（725），自适应锚爪（73）设置在伸缩杆（723）的底端；所述延伸板（71）的顶部设置有橡胶缓冲垫（74）。9.根据权利要求8所述一种水下作业电磁挂脱梁，其特征是：所述自适应锚爪（73）包括依次固设在伸缩杆（723）底端的细杆（731）、粗杆（732）和底座（733），细杆（731）的直径小于伸缩杆（723）和粗杆（732）的直径，细杆（731）的外部套装有伸缩环（734）和张力弹簧（735），
张力弹簧（735）位于伸缩环（734）与伸缩杆（723）之间，底座（733）的顶部铰接有若干个锚爪（736），锚爪（736）的顶部铰接有连接杆（737），连接杆（737）的另一端与伸缩环（734）相铰接。10.根据权利要求9所述一种水下作业电磁挂脱梁，其特征是：所述电磁控制器（3）中集成有磁力控制模块和无线通讯模块；所述电磁吸盘（54）、导引电磁铁（511）和升起电磁铁（722）均包括磁封闭体（540），以及设置在磁封闭体（540）中的可逆磁钢（541）、固定磁钢（542）和磁极（543），可逆磁钢（541）的外部缠绕电磁线圈（544），固定磁钢（542）与可逆磁钢（541）采用海尔贝克阵列布置，电磁线圈（544）与电磁控制器（3）的磁力控制模块电连接。

技术总结
本发明提供一种水下作业电磁挂脱梁，包括梁体和闸门，所述梁体的内部设置有空腔，空腔中设置有将其上下分隔的隔板，隔板的上部设置有电连接的蓄电池和电磁控制器，梁体的底壁上贯穿设置有位于隔板下方的若干个电磁机构，电磁机构与电磁控制器电连接，用于磁吸抓取闸门。便于利用电磁磁极转换原理对闸门磁吸或释放实现闸门吊装，彻底改变液压自动挂脱梁水平穿销的挂脱模式，取消了传统液压自动挂脱梁或机械自动挂脱梁定位销和定位筒；所需零部件较少，安装容易，维护简单，检修方便。检修方便。检修方便。


技术研发人员：文勇波 唐晓丹 屈大功 李远 朱珩
受保护的技术使用者：中国长江电力股份有限公司
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/7/12