Гаситель энергии потока



Гаситель энергии потока
Гаситель энергии потока

 


Владельцы патента RU 2560833:

Голубенко Михаил Иванович (RU)

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к гидротехническим сооружениям, предназначенным для гашения энергии нестационарных потоков. Гаситель энергии потока включает водобойный колодец 1, размещенный между водоводом 4 и отводящим каналом 5, и консольный делитель 6 потока, выполненный остроконечным с вогнутыми боковыми гранями 7 обтекателей. Вогнутые грани 7 обтекателей прикреплены к плите перекрытия 8, а боковые их торцы прикреплены к боковым стенкам 3 колодца 1 напротив подводящего водовода 4 и обращены к нему острым концом. Водобойный порог 9 расположен выше дна 2 колодца 1 и сопряжен с дном отводящего канала 5. В отводящем канале 5 на выходном участке колодца 1 расположено подпорное сооружение, выполненное в виде Г-образной плиты 11 с козырьком 12, нижний конец которого соединен с установленным щитом 13 для углового перемещения на оси 14 вращения в отводящем канале 5. Щит 13 сверху снабжен прикрепленными пружинами 15, а снизу закреплен поплавок-противовес 16. Повышается эффективность работы на пути нестационарного потока жидкости за счет местного сглаживания пульсирующей поверхности воды, выходящей из водобойного колодца в отводящий канал. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к гидротехнике, гидравлике, гидромеханике, а более конкретно к гидротехническим сооружениям, предназначенным для гашения энергии нестационарных потоков жидкости.

Известны гасители энергии, в которых энергия потока понижается за счет увеличения потерь по длине напора. Это достигается либо установкой местных сопротивлений (например, дополнительное сопротивление в уравнительных резервуарах), либо за счет увеличения потерь по длине (например, в волноломах за счет разделения горизонтальными пластинами свободно набегающей волны на отдельные слои, которые движутся между пластинами).

Известен гаситель энергии потока, включающий цилиндрический водобойный колодец, делитель потока и два водовода, тангенциально соединенные с колодцем, плиты перекрытия выполнены криволинейными в вертикальной плоскости симметрии колодца, выпуклостью, направленной вверх (Авт. св. SU 1043246, кл. Е02В 8/06, 1983).

Недостатком данной конструкции является то, что возвышающие криволинейные плиты находятся под воздействием пульсационньгх нагрузок потока. В результате снижается эксплуатационная надежность бетонных плит. Кроме того, после выходного отверстия вода имеет остаточное волнообразование по длине отводящего канала, а, следовательно, и местные скорости сохраняют высокие значения на большом расстоянии от гасителя, что приводит к размыву русла. Следует отметить, что отводящая часть канала вынуждена иметь более увеличенную (распластанную) ширину для растекания выходящего потока из отверстия при колебаниях уровней воды в канале. Таким образом, затягивается время переходного процесса на пути нестационарного турбулентного потока.

Известен также гаситель энергии потока, включающий цилиндрический водобойный колодец, делитель потока в два отвода, тангенциально соединенные с колодцем, плиты гасителя установлены на стоках с возможностью вертикального их перемещения и выполнены со стенками, расположенными по их периметру (Авт. св. SU 1059054, кл. Е02В 8/06, 1983).

Недостатком известного гасителя является то, что оно усложнено конструкцией плит, связанных с пригрузочными емкостями, заполняемыми водой. При этом не исключается ударное воздействие на элементы крепления отводящего канала, а это не способствует достаточному сглаживанию поверхности воды. Таким образом, эффективность гашения энергии потока в отводящем канале недостаточна. Кроме того, усложнение конструкции плит из-за сложных железобетонных работ требует устойчивости их всплытия в вертикальном положении, ограниченных стойками плит, при этом их может заклинить при перемещениях, в случаях перекосов, так как усилие равнодействующей гидростатического давления в колодце в разных точках происходит не равномерно по всей напорной плоскости плит.

Следует отметить, что под нестационарным понимается поток жидкости, в котором расход (скорость) изменяется во времени. К нестационарным течениям относятся широко встречаемые в технике переходные процессы, при которых расход меняется от одного до другого установившегося движения. В частном случае, расход изменяется от нуля до установившегося максимального значения, отводимого в отводящий водовод.

Таким образом, если имеет место накопление энергии в колодце в виде турбулентного перемешивания жидкости, то происходит нестационарный период переходного процесса. Этот процесс образования движения нестационарности может отрицательно сказываться на отсутствии сглаживания волны потока в отводящем канале.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы и исключение сбойности в местах сопряжения с отводящим каналом нестационарного потока жидкости, т.е. при любом горизонте воды в отводящем канале.

Технический результат достигается тем, что гаситель энергии потока, включающий водобойный колодец, размещенный между водоводом и отводящим каналом, делитель потока, снабжен консольным делителем потока в виде остроконечного с вогнутыми боковыми гранями обтекателей относительно дна колодца, прикрепленных верхним концом к плите перекрытия и к боковым стенкам колодца напротив подводящего водовода и обращенных к нему острым концом, при этом в отводящем канале на выходном участке колодца расположено подпорное сооружение, выполненное в виде Г-образной плиты с козырьком, направленным вниз, причем последний соединен со щитом через поперечную ось вращения, обеспечивающим возможность его углового перемещения относительно козырька, и щит сверху снабжен регулирующим органом в виде пружин, а снизу - поплавком-противовесом.

Кроме того, нижние концы остроконечного делителя с вогнутыми гранями обтекателей размещены на уровне в одной плоскости дна водовода и отводящего канала и обращенны к дну колодца.

Кроме того, щит с поплавком выполнен с размерами в плане, соответствующими внутренним размерами отводящего канала с возможностью контактирования с дном отводящего канала.

Выполнение гасителя энергии из взаимосвязанных элементов способствует гашению водного потока в водобойном колодце за счет наличия остроконечного делителя с вогнутыми боковыми гранями обтекателей и взаимодействия струй потоков, препятствующих осевому движению потока, используя эффект закручивания один навстречу другому. Порог колодца снабжен горизонтальной полкой, соединенной с дном отводящего канала, и препятствует вертикальному движению части потока в колодце, отразившегося от дна его при турбулентном перемешивании воды в нем, что также влияет на движение воды в отводящий канал. При этом донная часть потока на выходе направляется под успокоительную Г-образную плиту перекрытия с козырьком. Кроме того, щит с пружинами сверху и поплавком снизу создает вибрацию щита относительно пульсационного волнения водной поверхности, что способствует окончательному сглаживанию поверхности воды в отводящем канале, и поток имеет спокойную поверхность.

Конструкция гасителя достаточно проста.

Автору не известны устройства, содержащие аналогичную взаимосвязь при решении задачи повышение эффективности сглаживания поверхности воды, выходящего из водобойного колодца в отводящий канал.

На фиг. 1 изображен гаситель энергии потока, план; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Гаситель энергии потока включает водобойный колодец 1 с дном 2 и боковыми стенками 3, сопряженные с водобойным колодцем 1, водовод 4 и отводящий канал 5, ширина которого меньше ширины колодца 1, и консольный делитель 6 потока в виде остроконечного с вогнутыми боковыми стенками 7 обтекателей. Делитель 6 установлен с зазором в узле сопряжения относительно дна 2 колодца 1, при этом боковые грани 7 прикреплены верхним концом к плите перекрытия 8, а боковые их торцы прикреплены к боковым стенкам 3 колодца 1. Выходной порог 9 колодца 1 расположен выше дна 2 и выполнен с горизонтальной полкой 10 в верхней части. В месте выхода потока воды из колодца 1 в отводящий канал 5 верхняя часть отводящего канала 5 перекрыта Г-образной плитой 11 с козырьком 12. При этом свободный конец козырька 12 имеет шарнир, обеспечивающий возможность углового перемещения щита 13 относительно его продольной оси 14 вращения. Щит 13 сверху снабжен пружинами 15, а снизу поплавком-противовесом 16, при этом щит 13 выполнен с размерами в плане, соответствующими внутренним размерам отводящего канала 5, с возможностью контактирования с дном отводящего канала 5. Нижние концы обтекателя с вогнутыми боковыми гранями 7 размещены на уровне в одной плоскости дна водовода 4 и отводящего канала 5 и обращенны к дну 2 колодца 1.

Гаситель энергии потока работает следующим образом.

Поток воды, поступающий из водовода 4, набегает на консольный остроконечный делитель 6 с вогнутыми боковыми гранями 7 обтекателей и делится на две части, и после огибания делителя 6 части потока, направляемые боковыми гранями 7, закручиваются и соударяются между собой. Взаимодействие каждой части потока за счет наличия консольного делителя 6 приводит к образованию вихревой циркуляции, препятствующей осевому движению потока. В процессе гашения энергии участвует весь объем водобойного колодца 1, и через выходное отверстие над горизонтальной полкой 10 поток поступает в отводящий канал 5. Следует также отметить, что происходит дополнительное соударение струй с водной подушкой в колодце 1 за счет перепада Z уровней между дном 2 колодца 1 и подводящим каналом 4.

Наличие Г-образной плиты 11 с козырьком 12 и прикрепленного к свободному концу козырька 12 через ось 14 вращения щита 13, который снабжен пружинами 15 с поплавком-противовесом 16, способствует сглаживанию пульсирующего движения поверхности воды, выходящей из водобойного колодца 1 в отводящий канал 5.

При изменении уровня воды в водобойном колодце 1 и в отводящем канале 5 щит 13 поворачивается на продольной оси 14, вибрирует за счет отжатия пружин 15 щита 13 с поплавком-противовесом 16 к водной волнистой поверхности потока. Для предотвращения опускания щита 13 в глубину отводящего потока и динамического его давления предусмотрен поплавок-противовес 16 и пружины 15. Установленный поплавок-противовес 1 снизу (с внутренней стороны) щита 13, т.е. со стороны дна отводящего канала 5, облегчает поворот щита 13, одновременно сжимая пружины 15, поэтому в конечном итоге отсутствует форма распластанного потока и резкого расширения на переходном участке отводящего канала 5, сопряженного с колодцем 1. Наличие щита 13, прикрепленного через ось 14 вращения к кромке козырька 12, с размерами в плане, соответствующими внутренним размерам отводящего канала 5, обеспечивает заданную структуру сглаживанию пульсирующего движения поверхности воды в отводящем канале 5.

Таким образом, это позволяет, исходя из взаимосвязи и взаимозависимости основных узлов гасительного сооружения, повысить эффект гашения избыточной кинетической энергии воды, эффективность работы повышается, что позволяет уменьшить длину крепления.

Экономическая эффективность от применения предложенного гасителя энергии потока складывается из:

упрощения процесса гашения избыточной энергии потока, благодаря чему снижаются затраты на строительство водобойного колодца;

упрощение конструкции устройства при наличии Г-образной плиты с козырьком и соединенного с ним щита с поплавком и с пружинами, в результате чего снижаются затраты на их изготовление.

1. Гаситель энергии потока, включающий водобойный колодец, размещенный между водоводом и отводящим каналом, делитель потока, отличающийся тем, что делитель потока выполнен остроконечным консольным с вогнутыми гранями обтекателей относительно дна колодца, прикрепленных верхним концом к плите перекрытия и к боковым стенкам колодца напротив подводящего водовода и обращенных к нему острым концом, при этом в отводящем канале на выходном участке колодца расположено подпорное сооружение, выполненное в виде Г-образной плиты с козырьком, направленным вниз, причем последний соединен со щитом через поперечную ось вращения с возможностью его углового перемещения относительно козырька и щит сверху снабжен регулирующим органом в виде пружин, а снизу поплавком-противовесом.

2. Гаситель по п. 1, отличающийся тем, что нижние концы остроконечного делителя потока с вогнутыми гранями обтекателей размещены на уровне в одной плоскости дна водовода и отводящего канала и обращены к дну колодца.

3. Гаситель по п. 1, отличающийся тем, что щит с поплавком выполнен с размерами в плане, соответствующими внутренним размерам отводящего канала, с возможностью контактирования с дном отводящего канала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, предназначенным для гашения энергии после водоводов в приемной камере. Гаситель энергии водного потока включает водовод 1, напорные трубопроводы 2, снабженные закручивающими устройствами 3.
Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии потока воды для открытых каналов. В канале-быстротоке 1 с облицованными стенками и днищем между продольными стенками 5 и 6 установлен вертикальный продольный потоконаправляющий элемент 4 в виде бычка с обтекателем 7 в нижней части.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам предотвращения овражной эрозии и гашения энергии падающего потока воды. В вершине оврага 1 расположен консольный подвесной перепад в виде широкого суживающего лотка 2.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, а именно к конструкции гасителя энергии водного потока в концевых устройствах закрытых трубопроводах и туннельных водопропускных сооружений.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии потока в нижнем бьефе трубчатых водовыпусков и в концевых устройствах закрытых трубчатых туннельных водопропускных сооружений.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к каналам, используемым в составе гидроузлов и оросительных систем в качестве открытых водосбросных сооружений.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии потока воды в нижнем бьефе гидротехнического сооружения. Гаситель энергии потока включает горизонтальный участок водовода 1 и кольцевую камеру гашения 3.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения водного потока в различных водосбросных сооружениях. Цель изобретения - повышение эффективности работы в условиях переменных расходов воды.

Изобретение относится к гидротехническому строительству. Водосбросной канал содержит две составные части с симметричными парами откосов, верхнюю с заложением откосов m1 и донную с заложениями откосов m2, и треугольным основанием.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства. Способ включает подготовку и выравнивание основания на гребне плотины, изготовление железобетонных элементов, их монтаж и соединение.

Изобретение относится к области противоселевых сооружений и может быть применено для защиты от селевых потоков населенных пунктов, промышленных и гражданских сооружений. Сквозное противоселевое сооружение состоит из колонн. Колонны расположены в селевом русле и заделаны в его основание. Колоннада имеет в плане заостренно-выпуклую в верховую сторону селевого русла форму. В средней части русла расположена вершинная колонна. Высота колонн составляет не менее 3 м. Поперечное расстояние в свету между колоннами 1,5-3 м. Гребни соседних колонн соединены друг с другом жесткой связью. Обеспечивается повышение надежности за счет разрушения структуры селевого вала. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам борьбы с эрозией почвы на склонах и предотвращения роста оврагов и может быть использовано в качестве гидротехнического перепада. Способ включает размещение на вершине 1 подводящего лотка 2, соединенного выходным участком с верхней частью колодца 4. К колодцу 4 вплотную и последовательно устанавливают отводящие лотки 8, 9, 10 с камерами 11, 12, 13 с уменьшающейся в направлении дна оврага высотой. Нижнюю часть колодца 4 и установленные элементы гашения энергии, выполненные в виде камер 11, 12, 13, заглубляют в водопроницаемый слой 18. В нижних частях колодца 4 и камер 11, 12, 13 выполняют перфорацию 20. Отводящий лоток 8 снабжают щелевым отверстием 14, совпадающим с отметкой дна отводящего лотка 8. Посредством щелевого отверстия 14 колодец 4 сообщают с отводящим лотком 8 по течению потока. Верхнюю часть стенки 5 колодца 4 снабжают дополнительно изогнутым в сторону подводящего лотка 2 козырьком 7. Стенку отводящего лотка 8 снабжают отверстиями для впускных трубок 16. В колодце 4 и в отводящих камерах 11, 12, 13 устанавливают решетку 17 с продольными прорезями в сторону течения потока перед отводящими лотками 8, 9, 10. Стенку последнего отводящего лотка 10 соединяют с полиэтиленовой трубой 23, выполненной перфорированной в концевой ее части, и выводят в защитную подушку 26 в дне оврага, выполненную из трамбованного щебня. Повышается степень гашения энергии сбросного потока и снижается распространение волнового потока, что обеспечивает повышение надежности сооружения и срока службы водосборного устройства для защиты оврага от размыва. 1 ил.

Изобретение относится к области противоселевых сооружений, а именно к области активных воздействий на селевые потоки с целью защиты от последних населенных пунктов, промышленных и гражданских сооружений, рекреационно-спортивных объектов и т.д. Сооружение включает металлическую объемно-каркасную конструкцию, уложенную в селевом русле в произвольной форме под углом к направлению последнего. Края объемно-каркасной конструкции примыкают к обоим берегам селевого русла. Длина объемно-каркасной конструкции превышает ширину селевого русла. Противоселевое заторное сооружение содержит якорь, размещенный без крепления на берегу селевого русла, со стороны низового края объемно-каркасной конструкции. Низовой край объемно-каркасной конструкции соединен с якорем посредством гибкой связи, например канатом. Якорь может быть выполнен в виде массивного элемента из бетонных блоков, каменных глыб, поваленных деревьев или в виде удлиненного металлического объемно-каркасного элемента, уложенного вдоль берега русла. Объемно-каркасная конструкция и объемно-каркасный элемент снабжены монтажными креплениями для транспортировки их по воздуху вертолетом. Предлагаемая конструкция позволяет существенно повысить надежность работы противоселевого заторного сооружения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве вспомогательного водосброса в грунтовом подпорном сооружении для пропуска паводков редкой повторяемости при наличии в составе гидроузла основного водосброса. Резервный водосброс грунтовой плотины включает одну (по варианту 1) или несколько (по варианту 2) грунтовых размываемых вставок в виде секций 13, представляющих собой дамбу или плотину с отметкой верха, меньшей, чем у подпорного сооружения. Размываемая вставка выполнена в виде призмы трапецеидального сечения, расположенной в водопроводящей части резервного водосброса. По периметру трапецеидального сечения одной (по варианту 1) или нескольких (по варианту 2) секций 13, а также на верховом и низовом откосах устраивается защитное покрытие из полимерной геомембраны, которая заполняется в период строительства грунтом, аналогичным телу плотины. Для повышения эффективности сработки размываемых вставок при нескольких секциях 13 водосброса (по варианту 2) отметка верха размываемых вставок 6 устанавливается: для первой секции - на отметке ФПУ, для второй - на отметке (ФПУ-0,5 м), для третьей - на отметке (ФПУ-1,0 м) и так далее, обеспечивая последовательное включение в работу сначала последней секции, затем предпоследней и так далее. Основной водосброс 14 расположен в теле грунтовой плотины на отметке нормального подпорного уровня (НПУ). Технический результат заявленных вариантов резервного водосброса грунтового подпорного сооружения - безопасный пропуск паводка редкой повторяемости и предотвращение разрушения грунтового подпорного сооружения. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии потока воды в нижнем бьефе гидротехнического сооружения. Гаситель содержит водовод 1, кольцевую камеру гашения 3. Камера гашения 3 снабжена виброэкраном 8 с водопропускными окнами 9, стенка 10 которого по окружности загнута вверх. Виброэкран 8 размещен соосно впускному патрубку 2, установленному в конце водовода 1. Камера 3 содержит дополнительно экран 7 в виде тарелки, размещенной соосно виброэкрану 8, который выполнен сферической формы выпуклостью вверх. Дополнительный экран 7 дном жестко прикреплен к выступам-ограничителям 5 и 6. Корпус виброэкрана 8 и корпус дополнительного экрана 7 в центре своем имеют направляющие трубки 11 и 12, через которые пропущена свободно стойка 13 с пружиной 14. Стойка 13 выполнена в виде регулировочного винта с фиксаторами 15 и 16. Нижний конец стойки 13 зафиксирован гайкой 17, прикрепленной жестко к крестовине 18. В центре плоского дна 4 камеры 3 закреплен вертикальный выпускной патрубок 21, который размещен в сбросном коллекторе 22 с отводящим трубопроводом 23. Обеспечивается повышение диапазона эффективности и равномерности распределения удельных расходов по ширине камеры и снижения придонных скоростей в потоке. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к устройствам для гашения энергии водного потока. Гаситель энергии водного потока включает водобойный колодец 3, размещенный между подводящим 1 и отводящим 2 каналами, делитель потока 4, размещенный в конце подводящего канала 1 и разделяющий его на два равных открытых канала 5, 6, сопряженных с диффузорами 7, 8, выходное сечение которых сопрягается тангенциально с камерами 9, 10 спирального в плане очертания. Камеры 9, 10 имеют внутреннюю поверхность по форме усеченного конуса и установлены вертикально в колодце 3 консольно в местах соединения камер с диффузорами 7, 8. Камеры 9, 10 разделены между собой вертикальной стенкой 11 по длине колодца 3. Нижний торец стенки 11 снабжен горизонтальными полками 12, 13, установленными со стороны малых оснований усеченных конусов и перекрывающими среднюю часть площади колодца 3. Вертикальная стенка 11 закреплена к крышке колодца и к боковым стенкам обеих камер 9, 10 с двух сторон ее. Высота камер 9, 10 составляет не менее половины высоты колодца 3. Поток, выходя из камер 9, 10 через малое основание, взаимодействует с горизонтальными полками 12, 13, сначала расширяется, а затем соединяется в колодце 3 в общий поток и гасится в нем. Изобретение обеспечивает повышение эффективности и надежности процесса гашения кинетической энергии разделенного потока за счет последующего соединения его в колодце, исключая локальные размывы в отводящем канале, чем обеспечивается достижение поставленной цели. 2 ил.
Наверх