Стабилизатор расхода воды в бьефах гидротехнических сооружений

 

Изобретение относится к гидротехнике и мелиорации, может быть использовано для стабилизации расхода воды при водоподаче из каналов и водозаборных узлов. Технический результат состоит в том, что конструкция стабилизатора расхода воды, обеспечивая высокую пропускную способность (коэффициент расхода μ=0,9...0,95), позволяет получить значительную экономию средств при изготовлении стабилизатора за счет сокращения металлоемкости на 60-70% по сравнению с прототипом. В стабилизаторе расхода воды в бьефах гидротехнических сооружений, содержащем неподвижно закрепленный в устоях гидротехнического сооружения коробчатый секционный моноблок, снабженный в расположенном на одном расстоянии от дна основании криволинейным козырьком и плоским козырьком, причем коробчатый секционный моноблок выполнен в виде параллельно расположенных стенок разной высоты, перпендикулярно установленных к направлению потока по всей ширине бьефа и снабжен установленным в основании затвором Г-образной формы с приводной реечной зубчатой передачей и возможностью изменения сечения водовыпускного отверстия. 4 ил.

Изобретение относится к гидротехнике и мелиорации, может быть использовано для стабилизации расхода воды при водоподаче из каналов и водозаборных узлов.

Известен стабилизатор расхода воды в бьефах гидротехнического сооружения, содержащий коробчатый секционный затвор со ступенчатой верховой гранью и ступенчатым водосливом, жестко заделанным в устоях сооружения, снабженным соответственно криволинейным и плоским козырьками [1].

Недостатками устройства является высокая металлоемкость за счет устройства коробчатого секционного затвора со ступенчатой по длине затвора верховой гранью, снабженного соответственно криволинейным и плоским козырьками, а кроме того, ступенчатость верховой грани коробчатого секционного затвора по его длине обуславливает неравномерность изменения расхода по длине, поступающего в секции коробчатого секционного затвора для стабилизации водоподачи, и, таким образом, изменение расхода водоподачи возможно только изменением открытия непосредственно затвора.

Наиболее близким к заявляемому стабилизатору является стабилизатор расхода воды, содержащий коробчатый секционный затвор со ступенчатой по длине верховой гранью и боковых стенок на их гранях по высоте коробчатого затвора, неподвижно закрепленный в устоях гидротехнического сооружения, он содержит под коробчатым секционным затвором камеру, оборудованную устройством открытия затвора по высоте, состоящую из шарнирно связанной горизонтальной и напорной плит, криволинейного щита, штоков, коромысла, тросовой тяги и др. [2].

Недостатком данного устройства является высокая материалоемкость (в том числе и металлоемкость) за счет устройства камеры под затвором с оборудованием напорной плиты, системой тросовой тяги, криволинейного щита, системы направления из штоков, коромысла и др.; потеря воды в нижний бьеф за счет истечения через сливное отверстие и за счет этого снижение точности стабилизации расхода, а, кроме того, ступенчатость верховой грани коробчатого секционного затвора по его длине обуславливает неравномерность изменения расхода по длине, поступающего в секции коробчатого затвора для стабилизации водоподачи, и, таким образом, изменение расхода водоподачи возможно только изменением открытия затвора по высоте.

Задачи и технический результат от использования заявляемого стабилизатора заключается в снижении металлоемкости стабилизатора расхода воды.

Технический результат достигается тем, что в заявляемом стабилизаторе расхода воды в бьефах гидротехнических сооружений, содержащем неподвижно закрепленный в устоях гидротехнического сооружения коробчатый секционный моноблок со ступенчатой верховой гранью, криволинейным козырьком и расположенными на одной высоте низовыми гранями, коробчатый секционный моноблок выполнен в виде параллельно расположенных стенок разной высоты, перпендикулярно установленных к направлению потока по всей ширине бьефа, и снабжен установленным в основании затвором Г-образной формы с приводной реечной зубчатой передачей и возможностью изменения сечения водовыпускного отверстия.

Стабилизатор расхода воды представлен фиг.1, 2, 3, 4.

На фиг.1 изображен вид с нижнего бьефа; на фиг.2 - то же, вид сверху на фиг. 1; на фиг.3 - то же, разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 - вынос Г-образного затвора с реечной цилиндрической зубчатой передачей.

Стабилизатор расхода воды содержит коробчатый моноблок, неподвижно закрепленный в устоях гидротехнического сооружения (из бетона, железобетона или других материалов, заменяющих металл), выполнен в виде четырех параллельно расположенных стенок 1, 2, 3, 4 перпендикулярно к потоку по всей ширине бьефа. Стенка 1 в основании снабжена криволинейным козырьком 5, а стенки 2, 3, 4 в основании снабжены плоскими наклонными козырьками 6, 7, 8 и имеют разную высоту. По всей длине стенки 4 со стороны нижнего бьефа установлен в основании ее затвор 9 Г-образной формы с реечной зубчатой передачей 10 посредством зубчатого привода 11, приводимого во вращение на валу 12. Криволинейный козырек 5 имеет радиус кривизны R, равный (1,0.... 1,2)a величины положения низового основания моноблока от дна. Расстояние между верховой и низовой гранями стенки 1 равно (1,1.....1,5)a. Расстояниe между стенками по высоте h_сп принимается 0,3a. Величина толщины между стенками коробчатого моноблока равнa расстоянию между стенками по нормали к ним, равнa величине a/n (n - число стенок). Длина горизонтальных козырьков 6, 7, 8 одинаковая и равна 0,5t= 0,5 a/n. Горизонтальные козырьки устанавливаются под углом к горизонту ϕ≥5^o. Затвор Г-образной формы имеет длину L, равную не менее длины моноблока, а ширину, равную ширине моноблока, принимаемую равной высоте его a. Длина коробчатого моноблока стабилизатора расхода воды L_c равна длине водовыпуска, принимаемой перпендикулярно к направлению течения потока.

Предлагаемый стабилизатор расхода воды работает следующим образом.

При расчетном уровне H₁, когда стабилизатор работает в режиме, из-под криволинейного козырька 5 сжатый поток проходит, касаясь плоских козырьков 6, 7, 8. При этом стабилизатор расхода воды имеет максимальную пропускную способность Q_max (коэффициент расхода μ= (0,9......0,95), то получим: При увеличении уровня воды больше расчетного H₁ начинается перелив воды через первую ступень водослива 1, заполняется первая его секция коробчатого моноблока и истечение переходит из-под криволинейного козырька 5 на истечения с учетом поступления с плоского козырька 6. Пропускная способность при этом начнет уменьшаться при истечении из-под стабилизатора за счет сопротивления истечению движению воды через первую секцию с падением коэффициента расхода при истечении из секции с горизонтальным козырьком до 0,53...0,54, но площадь истечения из секции составляет 0,5 a/n. Это уменьшение компенсирует увеличение расхода истечения из-под криволинейного козырька. Диапазон допустимых изменений напоров перед стабилизатором определяется при равенстве расхода воды до перелива и после перелива. При дальнейшем повышении уровня воды Н вступает в работу вторая полость (секция) и т.д., стабилизируя расход воды.

Изменение подачи расхода предлагаемым стабилизатором расхода осуществляется изменением положения затвора 9 при помощи передачи 10 до требуемого значения L₁, определяемого по заданному расходу Q_i по формуле (1).

Таким образом, предлагаемая конструкция стабилизатора расхода воды, обеспечивая высокую пропускную способность (μ=0,9....0,95), позволяет получить значительную экономию средств при изготовлении стабилизатора за счет сокращения металлоемкости на 60-70% по сравнению с прототипом.

Источники информации 1. Авторское свидетельство 687171, кл. Е 02 В 13/02, 1979 г.

2. Авторское свидетельство 943656, кл. G 05 D 9/02, 1982 г.

Формула изобретения

Стабилизатор расхода воды в бьефах гидротехнических сооружений, содержащий неподвижно закрепленный в устоях гидротехнического сооружения коробчатый секционный моноблок, снабженный в расположенном на одном расстоянии от дна основании криволинейным козырьком и плоским козырьком, отличающийся тем, что коробчатый секционный моноблок образован параллельными стенками разной высоты, расположенными перпендикулярно к потоку по всей ширине бьефа, по всей длине одной из стенок со стороны нижнего бьефа в основании моноблока установлен с возможностью изменения сечения водовыпуска затвор Г-образной формы с приводной реечной зубчатой передачей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4