Шахтный водосброс

 

(!9) (! l) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю ЕО2 В 9/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

i ф 1 1 О Ц, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф йь ! ;. Г ь-, - ь фс ьтш -а:-х+т - ; ни (21) 4839695/15 (22) 22;05.90 (46) ЗО;07к92. Бюл..N. 28 (71) Казахский научно-исследовательский инститдт.энергетики (72) Т.X. Ахмедов и С.К, Туебаев (56) Автотрскоте свидетельство СССР

1Ф 1317061, кл, Е 02 В 9/06, 1977. (57) tUAXTHblM БОДОСбРОС (57) Изобретение относится к гйдротехническим сооружениям и может быть использоИзобретение относится к гидротехническим сооружениям и может быть использовано в качестве водосброса высоко- и средненапорных гидроузлов.

В вихревых шахтных водосбросах предусматривают устройство. которое производит закрутку потока, поступающего в отводящий туннель. Центробежные силы вращательного движения создают на облицовке шахты избыточное давление, препятствующее развитию кавитации. По мере падения потока в шахте тангенциальная составляющая его скорости растет, что приводит к уменьшению давления на стенки шахты. При дальнейшем уменьшении давления на стенках шахты появляется разрежение и в определенном сечении перепад давлений доходит до своего максимального значения — предельного вакуума, В данном сечении возникает опасность кавитационной эрозии, Известно, что подача в поток свободного воздуха резко уменьшает кавитационную эрозию. Это наиболее эффективный метод защиты гидротехнических сооружений от кавитации. Имеется ряд инженерных реше2 вано в качестве водосбролса высоко- и средненапорных гидроузлов. Цель изобрете" ВЪЪВЧРФДЫ »-": " сооружения; ВодосбросЪкл юлчает водеорй ри- емный оголовок. вертйкаЯЙЙуВ"-Шахту,"вы-- " ступ, уширенный цилиНдрйчетскитй участок.

Цилиндрический уширенный участок расположен в средней части Шйхты, где скорость потока достигает кавитационеного опасного значения. В этом месте обеспечивается подвод воздуха в пристенный слой йотока. 1 ил.

О

:-.:е:.й ..:к. ний; обеспечивающих усйлейную аэрацию потока в шахте.

Известен водосбро,,где Фдвод возду= ха осуществляется в концеьеьшахты. Воздуховоды прокладиваштов" параллельно вертикальной шахте и и аеьооединень|таким образом, чтобы устраййть кавитацию при переходе из шахты в ойоДящий туйнель и обеспечить его вентиляЦКо. Данное устройство работает оптимально йри расчетных напорах. При уменьшейййрашсходов в шахте может возникнуть свободное падение потока с произвольной аэрацией за счет вовлеченного воздуха. В этом случае возникает опасность времеййого= занапорирования шахты с обратным выбросом воздушных включений через воронку, и 1щжффхкаьтя е

Известен шахтный вондосброс, в котором водосливная воройк ) )Вйбжейа кольцевым выступом с расположенным в нем . воздуховодом. Поток воды, поступая в вертикальную шахту через Мфбслйвдйую воронку, отрывается от стен Жа)(ть ьг на выступе, Бескавитационный режим обесйечивается подводом воздуха на вйступ. Недостаток известного устройства Заключается в нера1751262

15

50 цианальном использовании шахты В ес нижней части, что экономи Вески неоправданно, Известен шахтный водосброс, содержащий вадоприемный Оголовок вертикальной шахты, ваздуховоды, бычки, отходящий туннель и выступ. Оголовок криволинейного очертания (без вакуумного профиля) расположен над шахтой, Площадь поперечного сечений Мхты больше площади выходного сечения оголовка, в силу чего оголовок и шахты сопрл>ке11ы между собой через выступ, который является сполошным. Воэд,ховоды размещены в бычках и предназйачены для подачи атмосферного гоздуха в шаМу. Их выходные отверстия расположены по периметру шахты под выступом, Бычки служат. главным образом, против Возникновения в водоприемном оголовке Водоворотйых явлений, Работа шахтного водосброса Основана на принципе свободнога паденил потока в шахте и аэрированил наружного слоя сбрасываемого потока. Использование водасброса позволяет исключить Вакуумные образования.в шахте и тем самым повысить наде>кность сооружения. ,Исследования известного устройства показали, что в начале шахты, на участке непосредственно под выступом. скорость сбросногG потока незначительна и возра-. стает по мере падения в шахте, причем согласно закону сохранения расхода живое сечение потока .уменьшаетсл, занимал не более половины площади поперечного сечения шахты. Так как на входе в шахту обеспечиваетсл безнапорный режим, для того чтобы абесйечивалась вентиляция саоруженил, учитывая, что 10-15 сеченил шахты занимает воздушное ядро. то В нижне.ы, части шахты сечение воздушного ядра неоправдано увеличиваетсл, хотя постуйление воздуха ограничено на Входе. В связи с этим палвляетсл возможность уменьц ения сечения шахты В ее низовой части.

Целью изобретения является повышение экономичности саару>кения, Указанная цель достигается тем, что выступ выполнен в средней части шахты в зоне достижения скорости патака KBвитацианна ОпаснОГО значения, а под выступом шахта снабжена уширенным по размеру выступа цилиндричс,".ким участком, Йи>кйля часть которого сопрл>кена с шахтой посредством конфузора, Е отличие оТ прототипа, В котором подача воздуха В шахту осуществляетсл через отверстил Воздуховадов, располаженньfx .. по периметру шахты под Выступ в начале шахты, где скорость потока еще мала, предлагаетсл насыщать сбросйой поток Воздухом через отверстия воздуховодов под выступом в средней части шахты. где скорость потока достигает кавитационно-опасного значения. Расположение выступа в прототипе в верхней части шахты предопределяет расширение по всей ее длине на величину этого Выступа, Устройство уширенного цилиндрического участка в средней части шахты, обеспечивающего кавитационную безопасность ствола шахты, за счет образования вокруг сброснаго потока воздушной оболочки позволяет уменьшить по сравнению с прототипом площадь поперечного сечения шахты по всей ее выаоте за исключейием цилиндрического участка.

На чертеже изображен шахтный водосброс. Устройство включает водоприемный оголовок 1, вертикальный ствол шахты 2, Выступ 3, уширенный цилиндрический участок 4, конфузор 5, воздуховоды 6, бычки 7 и отводящий участок 8. Оголовок 1 криволинейного очертания расположен над шахтой

2, Площадь поперечного сечения шахты 2 меньше площади поперечного сечения цилиндрического участка 4, в силу чего шахта и цилиндрический участок в верхней части сопряжены между собой через выступ 3, а в нижней — с шахтой посредством конфузора 5.

Как показали опыты на модели шахтного водосброса оптимальная длина цилиндрического участка равна 1,2-1,5 диаметра шахты. Воздуховоды 6 размещены в бычках

7 и предназначены для подачи атмосферного Воздуха под выступ 3. Их выходные отверстия расположены по периметру шахты 2, Устройство работает следующим образом. Поток воды, поступая через водоприемный оголовок 1 в вертикальную шахту 2, отрывается от стен шахты на уширенном цилиндрическом участке 4, дробится и аэрируется, Безкавитацианный режим обеспечивается образованием вокруг потока воздушной оболочки за счет подвода воздуха под выступ 3 через отверстия воздуховодов 6. Одновременно в нижней части цилиндрического участка — конфузоре 5 образуется водовоздушная подушка, s которой происходит частичное гашение энергии сбросного потока, далее аэрированный поток с низкими скоростями поступает в остальную часть шахты и далее — в отводящий участок 8, Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в обеспечении надежной работы шахтного Водосброса практически при любых напорах и расходах воды, Выполнение уширенного цилиндрического участка позволяет перейти на существенно меньший диаметр ствола шахты по

1751262

Составитель Т,Ахмедов

Редактор Т.Пилипенко Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор О.Кундрик

Заказ 2667 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 сравнению с прототипом и получить значительный экономический эффект, Формула изобретения

Шахтный водосброс, включающий водоприемный оголовок, вертикальную шахту, бычки с воздуховодами, выходные отверстия которых расположены под выступом, выполненным по всему периметру шахты, отличающийся тем. что, с целью повышения экономичности сооружения. Rhlступ выполнен в средней части шахты в зоне достижения скорости потока кавитационно

5 опасного значения, при этом под выступом шахты снабжена уширенным цилиндрическим участком, нижняя часть которого сопряжена с шахтой посредством конфуэора.