陈艳飞
（大唐蜀河水力发电厂 陕西 旬阳 725721）
【摘要】 蜀河水电站枢纽建筑物从右岸至左岸依次布置有：泄洪系统、排沙系统、引水发电系统。水工金属结构十分复杂且量大（11625吨），约相当于同等规模水电站的两倍。自水工金属结构设备移交电厂后，为保障安全度汛，每年在汛前均对防汛设备、设施进行了全面检查、维护，同时也会将漏水闸门水封进行更换处理。一般对水封打孔采取铳压，费时费力，在安装时容易出现错孔。为解决上述问题，经过多次改进制作出了一种针对水封打孔的对存在类似问题的水电站具有一定的设计及技术改造借鉴意义。
【关键词】 水电站；闸门；研发；应用
1．工程概况
蜀河水电站位于陕西省旬阳县境内的汉江上游干流上，坝址在旬阳县蜀河镇上游约1km处，距旬阳县城51km，距上游已建的安康水电站约120km，距下游已建的丹江口水电站约200km，是汉江上游梯级开发规划中的第六个梯级电站，是陕西汉江投资开发有限公司开发建设的第二个水电站。
蜀河水电站工程的主要任务是发电，并兼顾航运等。主要承担陕西电网的调峰、调频以及事故备用等任务。工程规模为二等大（2）型，主要建筑物按百年一遇洪水设计，千年一遇洪水校核，相应洪峰流量分别为30000m3/s和38100m3/s。电站枢纽建筑物从右岸至左岸依次布置有：右副坝表孔、泄洪闸、排沙孔、引水发电系统、厂顶溢流表孔、安装间右表孔、安装间左表孔等建筑物。水工金属结构约相当于同等规模水电站的两倍。水工金属结构共设闸门（含厂顶密封钢盖板）、拦污栅57套，闸门、拦污栅埋件66套。
2．情况说明
蜀河水电站位于陕西省旬阳县的汉江干流上。电站自下闸蓄水以来，每年汛期，电站上游均不同程度的有一些漂浮物，随水流而下，淤积在电站坝前水面。导致库区电站在泄洪时容易发生闸门水封磨损和撕裂。为保障安全度汛，每年在汛前均对防汛设备、设施进行了全面检查、加油、维护，对泄洪闸破损水封进行更换，同时每年机组检修时更换防水钢盖板水封。在更换水封时工作人员先将未打孔水封挂装在闸门上，水封铺平后使用记号笔对着螺孔标记位置，再卸下水封进行人工铳孔。此项工作投入人员多，工作强度大，在打孔完毕后时常出现错孔现象。后期工作人员为了解决此问题，将铳孔变更为铳子夹在手枪钻上进行钻孔，劳动强度大大减轻，但此种钻头在钻水封时高速转动与水封摩擦，铳子口会发热变软，极易损坏，并且钻孔后铳子中心水封胶块无法退出。
根据上述要求和现场的实际情况，蜀河水电厂决定研发一种可以在手枪钻上使用的新型水封打孔钻头。以解决人工劳动强度，提升工作效率，降低安全风险。
3．技术方案及实施过程
2017年10月，蜀河水电厂开始设计、研发、制作一种可以在手枪钻上使用的新型水封打孔钻头。新的水封打孔用的空心钻头，包括钻取件、套筒和出料导向件；钻取件为中空结构且设置在套筒的一端并与套筒连通，沿钻取件的周向在钻取件远离套筒的端面上设置有多个锥形齿，沿锥形齿的齿顶至齿根的方向，锥形齿的齿宽逐渐增大；套筒的管壁上开设有出料口；出料导向件的一端插接在套筒内且出料导向件具有导向面以将钻取出的钻取物导出至出料口，出料导向件与套筒通过键连接实现同步转动；出料导向件的另一端伸出套筒，出料导向件的另一端设置有定位件和连接部，出料导向件通过连接部与动力装置连接，在定位件和套筒之间设置有弹性复位件。
本产品实施例提供的水封打孔用的空心钻头通过在套筒上设置钻取件，并在钻取件的端部设置包括多个锥型齿的钻头，这样一来就能够轻易地将水封橡胶钻取出，同时，减小了水封橡胶对钻头的摩擦，保证了钻头不会在使用过程中发生断裂；此外，通过在套筒中设置出料导向件，并在出料导向件上设置出料导向面，这样就能够将钻头钻取出的水封橡胶导出套筒，不会出现水封橡胶卡在套筒内无法取出的问题，省去了清理套筒中水封橡胶的步骤，简化了使用流程，提升了效率。
具体来说，空心钻头包括依次设置的钻取件、套筒和设置在套筒内部的出料导向件，其中，钻取件设置在套筒的一端。钻取件内部中空用以将钻取出的水封橡胶从该内部空间导出至套筒内，在钻取件上不与套筒连接的一端，沿钻取件的周向设置有多个锥型齿，锥型齿可以是三角形的齿也可以是梯形的齿，可根据具体情况灵活选择。在本实施例中，沿锥形齿的齿顶至齿根的方向，锥形齿的齿宽逐渐增大。即，可以理解为从锥形齿的齿顶至齿根的方向，锥型齿的内径逐渐减小，这样设置的目的在于对钻取出的水封橡胶进行一定的挤压，以使得钻取出的水封橡胶能够更容易地进入套筒内。套筒呈圆筒形，在套筒的管壁上开设有出料口，以方便将钻取出的水封橡胶导出至套筒外。出料导向件的一端插接在套筒内，出料导向件的另一端伸出套筒外。出料导向件大致呈圆柱状，在插接在套筒内的出料导向件的一端设置有出料导向面，该出料导向面可以是具有一定弧度的斜面，这样可以将进入套筒内部的水封橡胶导出至套筒外。因此，出料导向面最好设置在与套筒上出料口相对应的位置处。在套筒的端部，还设置有凸台等结构以防止出料导向件从套筒内脱离。出料导向件与套筒通过键连接以实现同步转动，可以通过平键连接也可以通过梅花键等方式连接。将出料导向件与套筒设置成同步转动的目的在于，在出料导向件的另一端设置有连接部，连接部用以与动力装置（例如手枪钻等）连接，当动力装置输出动力时，带动出料导向件转动，出料导向件通过键连接带动套筒转动，套筒带动钻取件转动进而可以对水封橡胶进行打孔、钻取等操作。
在出料导向件的另一端上设置定位件的目的在于确定出料导向件与动力装置的连接位置，防止动力装置与出料导向件的连接影响到套筒。例如，定位件可以是设置在出料导向件上的定位螺母或定位凸起等。在定位件和套筒之间设置弹性复位件的目的在于能够保证出料导向件与套筒之间具有一定的晃动余量，防止出料导向件顶死无法将套筒内的水封橡胶导出。定位件还可以起到防止弹性复位件从出料导向件上脱离的目的。在本实施例中，弹性复位件可以是套设在出料导向件上的弹簧。套筒的内径大于钻取件上最小处的内径。这样设置的目的在于方便经钻取件钻取出的水封橡胶进入套筒内，并不会在套筒内卡死，进而方便出料导向件能够将水封橡胶从套筒内将水封橡胶导出。连接部上设置有滚花。这样可以进一步增大出料导向件与动力装置连接时的摩擦力，防止打滑，保证该空心钻头的正常使用。实施方式中，钻取件、套筒和出料导向件的中心线重合。保证三线重合的目的在于保证扭矩的传递，提高了工作效率。此外，还保证了在使用过程中，钻取件、套筒以及出料导向件不会发生非同轴转动，影响打孔等操作的精度。
4、效果
本产品实施例一提供的水封打孔用的空心钻头通过在套筒上设置钻取件，并在钻取件的端部设置包括多个锥型齿的钻头，这样一来就能够轻易地将水封橡胶钻取出，同时，减小了水封橡胶对钻头的摩擦，保证了钻头不会在使用过程中发生断裂；此外，通过在套筒中设置出料导向件，并在出料导向件上设置出料导向面，这样就能够将钻头钻取出的水封橡胶导出套筒，不会出现水封橡胶卡在套筒内无法取出的问题，省去了清理套筒中水封橡胶的步骤，简化了使用流程，提升了效率。
本产品实施例二提供的水封打孔用的空心钻头的使用方法，通过使用实施例一中的水封打孔用的空心钻头，能够方便地对水封橡胶完成打孔，而且能够将钻取出的水封橡胶轻易地从套筒内取出，简化了对水封橡胶的打孔流程。
5．结束语
此种新型水封打孔钻头。可以解决人工劳动强度，提升工作效率，降低安全风险。同时对存在类似工程问题的水电站具有一定的设计及技术改造借鉴意义。
陈艳飞，男，汉族，1975年2月出生，陕西安康人，1994年毕业于西安电力技工学校，水工机械检修高级工，现任陕西汉江投资开发有限公司蜀河水电厂设备管理部安全专工兼金属结构专工，长期从事水电厂金属结构运行与检修专业研究，曾获得国家知识产权局实用新型专利3项，多项推荐书获大唐陕西发电公司科学技术奖。