Гаситель энергии водного потока

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к устройствам для гашения энергии водного потока в концевых устройствах закрытых трубчатых и туннельных водопропускных сооружений. Гаситель энергии водного потока содержит круглый или прямоугольный колодец (1) и подводящую трубу (2). В колодце (1) установлены горизонтальные разделительные перегородки (3-5), одна сторона которых примыкает к торцу подводящего водовода, выполненного в виде подводящей трубы (2). Свободные концы горизонтальных перегородок (3-5) расположены по отношению к частям горизонтальных перегородок (3-5) и в конце выполнены с изломами в вертикальной плоскости с заданными углами α1, α2, α3, причем длина их в плане выполнена по высоте ступенями по отношению к длине водосливного лотка (6) с донным отверстием (7) в дне лотка (6). Боковые стенки и водобойная задняя стенка (9) образуют водослив (6). Наклонное днище лотка (6) и дно после стенки (9) колодца выполнены с уклоном в сторону отводящего трубопровода (10) колодца (1). Нижняя часть водобойной задней стенки (9) водосливного лотка (6) сделана двумя трапецеидальными вырезами. При сопряжении лотка (6) с дном колодца (1) донное отверстие (7) соосно расположено донному отверстию (12) колодца (1) на входе в отводящую трубу 13. Донное отверстие (12) колодца (1) выполнено кольцевым Г-образным козырьком, полка которого направлена вниз в сторону отводящей трубы (13). Донное отверстие (7) водосливного лотка (6) в центре выполнено диаметром меньше, чем диаметр отверстия (12) в дне колодца (1). Верхняя граница кромки водосливного лотка (6) расположена на отметке низа подводящей трубы (2), а верхняя грань (15) отводящего трубопровода (10) колодца (1) расположена на отметке выше кромки водосливного лотка (6). Сделанные трапецеидальные вырезы в низовой части стенки (9) в плоскости дна колодца (1) направлены в сторону движения потока в отводящий трубопровод (10). Повышается эффективность работы за счет обеспечения равномерного распределения удельных расходов по ширине гасителя, снижения донных скоростей на выходе, а также снижаются эксплуатационные затраты по обслуживанию гасителя энергии в целом. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к устройствам для гашения энергии водного потока в концевых устройствах закрытых трубчатых и туннельных водопропускных сооружений.

Известен гаситель энергии потока, включающий подводящее и отводящее русла, различной ширины, размещенную между ними преграду в виде трапеции, разделяющую подводящее русло на два одинаковых канала, направленных за преградой навстречу друг к другу (Авторское свидетельство SU №1550033, Е02В 8/06 от 15.03.1990).

Недостатком является низкая надежность гашения кинетической энергии, обусловленная прямоточностью движущихся навстречу друг другу потока.

Известен гаситель энергии потока для трубчатого водовыпуска, включающий установленный горизонтально в водобойном колодце трубчатый оголовок с отверстиями в боковых стенках и отражателем на торце, оголовок выполнен в виде расширяющегося усеченного конуса и снабжен расширяющимся завихрителем потока воды, установленным в начале оголовка, а отверстия в боковых стенках оголовка выполнены в виде усеченного полукольца, угол конусности которого равен или больше угла конусности оголовка, причем отражатель выполнен в виде круглой поперечной пластины с трапецеидальными концентрическими отверстиями, при этом поперечная щелевая перфорация в боковых стенках оголовка выполнена с площадью отверстий, увеличивающейся к его торцу (Авторское свидетельство SU №1435690, Е02В 8/06 от 07.11.1988).

Недостатком известного гасителя является то, что он работает эффективно при пропуске оптимального расхода, если расход выше или ниже оптимального, эффективность и надежность работы гасителя понижаются, так как расход в торцевой пластине под большим напором прямолинейно через отверстия направлен сразу непосредственно по длине колодца (прямолинейность), что вызывает волновые явления в отводящем русле и его размыв, т.е. неполное использование внутреннего объема водобойного колодца для гашения водной энергии, поскольку в противном случае необходимо удлинять размеры колодца - это удорожание сооружения в целом. Конструкция выходной части гасителя чувствительна к наличию в водном потоке льда, мусора и длинномерных влечений, которые могут его вывести из строя.

Известен водобойный колодец с отбойной стенкой, включающий водобойный колодец с установленной на уровне подводящего водовода Г-образной водобойной стенкой (Многоязычный словарь по ирригации и дренажу. / Под ред. ШУБЛАДЗЕ К.К. - М.: Русский язык, 1978, с. 209, №5930).

Недостатком является высокая случайно-вероятная однонаправленность поворота потока, приводящая к образованию вихрей, что снижает эффективность и надежность гашения водного потока.

Наиболее близким к предложенному по назначению технической сущности и достигаемому результату является гаситель энергии водного потока, включающий водобойный колодец с криволинейной в вертикальной плоскости водобойной стенкой, установленной на уровне подводящего канала (водовода), имеющего концевую часть в виде консоли и расположенное на дне колодца отверстие, перерываемое вогнутой дросселирующей пластиной (Авторское свидетельство SU №1562396, Е02В 8/06 от 07.05.1990).

Недостатком является высокая случайно-вероятная однонаправленность закручиваемости потоков, приводящая к суммированию кинетической энергии образующихся вихрей, что снижает эффективность и надежность гашения водяного потока.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение равномерности распределения удельных расходов по ширине гасителя и снижение придонных скоростей в потоке.

Технический результат достигается тем, что гаситель энергии водного потока, включающий водобойный колодец, вертикальную стенку, установленную навстречу подводящего водовода и имеющего концевую часть в виде консоли, а на дне колодца выполнено отверстие в сторону отводящей трубы, колодец снабжен установленными над отверстием дна колодца горизонтальными разделительными перегородками, одна сторона которых примыкает к торцу подводящего водовода, выполненного в виде подводящей трубы, а другая сторона которых углом излома, направлена вниз, выведена за контур водосливного лотка с донным отверстием, которое соосно расположено с отверстием дна колодца на выходе потока в отводящую труб, и водослив лотка в нижней центральной части задней стенки выполнен трапециодальными вырезами в сторону выхода потока в отводящий трубопровод из колодца, при этом части излома горизонтальных разделительных перегородок расположенные по отношению к частям последних под углом α1, α2, α3 и длина горизонтальных разделительных перегородок в плане выполнена по высоте ступенями по отношению к длине водосливного лотка.

Кроме того, донное отверстие колодца выполнено кольцевым Г-образным козырьком, выступающим в сторону отводящей трубы.

Кроме того, донное отверстие водосливного лотка в центе его выполнено диаметром меньше, чем диаметр отверстия в дне колодца.

Кроме того, верхняя кромка водосливного лотка размещена ниже дна подводящей трубы, а верхняя грань отводящего трубопровода колодца расположена выше верхней кромки водосливного лотка.

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства для гашения энергии водного потока, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - задняя стенка водосливного лотка с трапецеидальным вырезом, аксонометрия.

Гаситель энергии водного потока содержит круговой или прямоугольный колодец 1, подводящую трубу 2, разделенной горизонтальными разделительными перегородками 3, 4, 5, причем свободные концы горизонтальных перегородок 3-5 расположены по отношению к частям горизонтальных перегородок 3-5 под углами α1, α2, α3, при этом длина их в плане выполнена по высоте ступенями по отношению к длине водоливного лотка 6 с донным отверстием 7 в основании его, боковые стенки 8 и водобойная задняя стенка 9, образуют водослив 6, отводящий трубопровод 10 колодца 1. Причем водосливной лоток 6 в области выходного конца подводящей трубы 2 примыкает водосливной лоток 6. Водобойная задняя стенка 9 на дне водосливного лотка 6 сделана двумя трапецеидальными вырезами 11. При сопряжении лотка 6 с дном колодца 1, донное отверстие 7 соосно расположено донному отверстию 12 колодца 1 на входе в отводящую трубу 13. Причем донное отверстие 12 колодца 1 выполнено кольцевым Г-образным козырьком 14, полка которого направлена вниз в сторону отводящей трубы 13, при этом донное отверстие 7 водосливного лотка 6 в центре его выполнено диаметром меньше, чем диаметр отверстия 12 дна колодца 1 с отводящей трубой 13. Верхняя граница кромки водосливного лотка 6 с боковыми стенками 8 и задней водобойной стенки 9 расположены на отметке низа подводящей трубы 2, а верхняя грань 15 отводящего трубопровода 10 колодца 1, расположена на отметке выше верхних кромок стенок 8 и 9 водосливного лотка 6. Причем сделанные трапецеидальные вырезы 11 в задней водобойной стенке 9 у дна лотка 6 расположены в плоскости симметрии гасителя 1 и направлены в сторону движения потока в отводящий трубопровод 10 колодца 1.

Гаситель энергии водного потока работает следующим образом.

Сбрасываемый через гаситель энергии расход воды меньше предельного поступает по подводящей трубе 2 к разделительному колодцу 1 и, попадая в водосливной лоток 6, сбрасывается через донное отверстие 7, в соосно расположенное отверстию 12 дна колодца 1, и далее поступает в отводящую трубу 13.

Расходы воды, превышающие предельную в подводящей трубе 2, при входе в колодец 1 делятся в нужном направлении тремя горизонтальными перегородками 3, 4, 5, ограничивающее поступление через донное отверстие 7 лотка 6, т.е. делятся на три потока по горизонтали. Один поток над перегородкой 3 поступает непосредственно в водосливной лоток 6, происходит соударение струй в нем водного потока, в результате чего лоток 6 заполняется водой. Это частично благоприятные условия для перелива части его через гребень водослива 6, а другая часть под напором в виде компактных струй, образованных через проход в виде образованных трапецеидальных вырезов 11, нижние части потока поступают в колодец 1. Другой поток над горизонтальными перегородками 4 и 5, минуя водосливной лоток 6, направляется в пространство за водосливом 6, выполненным боковыми стенками 8 и задней стенкой 9, где все струи объединяются в один общий поток, далее поток поступает в отводящий трубопровод 10 колодца 1. Закрытый колодец 1 препятствует вылету образующихся брызг за пределы гасителя энергии. После этого при сопровождении интенсивной аэрацией соударяющихся потоков (в виде отдельных струй) происходит эффективное гашение энергии водного потока.

Изменения горизонтальных разделительных перегородок 3-5, конструктивно выполненных также ступенями с изломом в горизонтальной плоскости, распределяют расход воды над водосливным лотком 6 на несколько частей по сечению колодца 1, в результате чего увеличивается также его пропускная способность, распределяют энергию по площади колодца, исключая локальный размыв в отводящем трубопроводе 10, и далее за ним, чем обеспечивается достижение требуемого эффекта.

Наклонное днище лотка 6 и дно после стенки 9 колодца 1 с уклоном в сторону отводящего трубопровода 10 необходимы для промывки гасителя в целом от наносов и льда, которые могут заполнить придонную часть гасителя энергии, в частности, когда он не работает.

Таким образом, за счет того, что в колодце 1 устанавливаются разделительные горизонтальные перегородки 3-5 со ступенями по высоте и примыкающие к торцу подводящей трубы 2, обеспечивается расслоение поступающего потока с отделением нижнего, наиболее загрязненного донными и взвешенными наносами в отводящий водосливной лоток 6, далее через отверстия 7 и 12 в отводящую трубу 13. А за счет того, что горизонтальная перегородка 5 выведена за контур лотка 6, обеспечивается и отведение в колодец 1 верхнего наиболее загрязненного потока плавающим мусором при превышении расхода выше предельного в подводящей трубе 2.

Волновой поток, поступающий соосно расположенным отверстиям 7 и 12, под кольцевым Г-образным козырьком 14, полка которого направлена вниз, в сторону отводящей трубы 13, не позволяет оседать также концентрирующимся в камере колодца при вращательном движении воды илистым и мелким частицам наносов, они скатываются вниз по направлению к отводящей трубе 13, где поток вращается с большой скоростью. Это приводит к переводу мелких фракций наносов во взвешенное состояние, их выносу через отводящую трубу 13, перекрываемое сверху основанием дна колодца 1 с лотком 6. Все в совокупности и обусловливает достижение поставленной цели при значительном снижении затрат на строительство, эксплуатацию подобных объектов гидротехнического строительства, в том числе и для гасителя энергии. Кроме того, в результате происходит соударение струй, дополнительное гашение энергии и дальнейшее повышение равномерности распределения удельных расходов по ширине гасителя.

При таком расположении перегородок в колодце осуществляется сокращение размеров разделительного колодца за счет того, что часть потока из подводящей трубы транзитом отводится по системе трубопроводов за пределы гасителя, и другая, отводимая на очистку, в случае больших расходов требует меньшей длины.

Экономическая эффективность предлагаемого гасителя заключается в объединении в одном технологическом цикле задач оптимального гашения отводимого потока в отводящий трубопровод наиболее загрязненного слоя потока воды из подводящей трубы, улучшая гидравлические условия работы отводящего трубопровод, что дает возможность уменьшить величину отводимого на очистку расхода, а это снижает эксплуатационные затраты по обслуживанию гасителя энергии в целом.

1. Гаситель энергии водного потока, включающий водобойный колодец, вертикальную стенку, установленную навстречу подводящего водовода и имеющую концевую часть в виде консоли, а на дне колодца выполнено отверстие в сторону отводящей трубы, отличающийся тем, что колодец снабжен установленными над отверстием дна колодца горизонтальными разделительными перегородками, одна сторона которых примыкает к торцу подводящего водовода, выполненного в виде подводящей трубы, а другая сторона - углом излома направлена вниз, выведена за контур водосливного лотка с донным отверстием, которое соосно расположено с отверстием дна колодца на выходе потока в отводящую трубу, и водослив лотка в нижней центральной части задней стенки выполнен трапецеидальными вырезами в сторону выхода потока в отводящий трубопровод из колодца, при этом части излома горизонтальных разделительных перегородок, расположенные по отношению к частям последних под углом α1, α2, α3, и длина горизонтальных разделительных перегородок в плане выполнена по высоте ступенями по отношению к длине водосливного лотка.

2. Гаситель по п.1, отличающийся тем, что донное отверстие колодца выполнено кольцевым Г-образным козырьком, выступающим в сторону отводящей трубы.

3. Гаситель по п.1, отличающийся тем, что донное отверстие водосливного лотка в центре его выполнено диаметром меньше, чем диаметр отверстия в дне колодца.

4. Гаситель по п.1, отличающийся тем, что верхняя кромка водосливного лотка размещена ниже дна подводящей трубы, а верхняя грань отводящего трубопровода колодца расположена выше верхней кромки водосливного лотка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к устройству для борьбы с овражной эрозией. Устройство содержит консольный перепад (1), соединенный выходным участком с верхней частью полиэтиленового колодца (2).

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения водного потока в концевых устройствах закрытых трубопроводов и туннельных водопропускных сооружений.

Изобретение относится к объектам гидротехнического строительства, а именно к закрытым трубчатым водосбросам, и предназначено для безопасного сброса вод при чрезвычайных паводках.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения водного потока в концевых устройствах закрытых трубопроводов и туннельных водопропускных сооружений.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, предназначенным для гашения энергии после водоводов в приемной камере. Гаситель энергии водного потока включает подводящий канал 1, водобойный колодец 3 с обтекателем 8 с разделительной перегородкой 7, которая расположена в подводящем канале 1.

Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для выпуска (накопления) очищенных животноводческих стоков в пруды-накопители при внесении в системе дождевания из распределительных трубопроводов для утилизации на осушительно-увлажнительных системах.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к устройствам гашения потока воды для открытых каналов. Способ заключается в формировании гидравлической структуры потока ниже по течению непосредственно между боковыми стенками канала и образовании переходного участка регулятора в виде поворотных щитков со сжатием потока по центру канала.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно для гашении энергии после напорных водоводов в приемном колодце. Устройство для гашения энергии водного потока включает водобойный колодец 1, подводящий водовод 2 и отводящий канал 4.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к гидротехническим сооружениям, предназначенным для гашения энергии нестационарных потоков. Гаситель энергии водного потока включает подводящий водовод 1, напорный участок трубопровода 2, отводящий трубопровод 7, снабженный завихрителем потока 8.

Изобретение относится к гидротехнике, гидравлике, гидромеханике, а более конкретно к гидротехническим сооружениям, предназначенным для гашения напорных водоводов в приемной камере и для снижения кинетичности потока при заполнении водой отстойных сооружений.

Изобретение относится к гидротехнике, гидравлике, гидромеханике, а более конкретно к гидротехническим сооружениям, предназначенным для гашения энергии после напорных водоводов в приемной камере. Гаситель энергии водного потока включает водобойный колодец, размещенный между подводящим 1 и отводящим водоводами и каналом. Колодец разделен на входе перед подводящим водоводом 1 на два вертикальных канала 8 и 9 перфорированным диффузорным участком 5. Каналы 8 и 9 снабжены кольцевым оребрением 6, которое охватывает перфорированный диффузорный участок 5. Кольцевое оребрение 6 имеет наклонные щелевые каналы 7. В целом устройство выполнено в виде конфузорно-диффузорного участка. Под конфузорно-диффузорным участком дно водобойного колодца выполнено водобойной криволинейной частью 4. Водобойная криволинейная часть 4 связана посредством лотка с отводящим водоводом и каналом. Лоток имеет наклон в сторону дна отводящего водовода. Водобойная криволинейная часть 4 колодца 3 предназначена для изменения направления вытекающего потока из вертикальных каналов 8 и 9 и из перфорированного диффузорного участка 5, где потоки соударяются и соединяются одним общим потоком и гасятся в колодце. Ширина каждого из вертикальных каналов 8 и 9 принимается равной между собой. Оголовок перфорированного диффузорного участка 5, в верхней части, дополнительно снабжен трубкой 13 с задвижкой 14 для подачи под давлением воздуха или атмосферы. Таким образом, на трех участках: интенсивного дробления потока воды и соударения на водобойной криволинейной части 4 - достигается повышение эффективности и надежности гашения кинетической энергии разделяемого и вновь соединяемого потока, а также достигается высокая степень защиты отводящего канала от динамических воздействий, обусловленных выходом воздушных скоплений в нижний бьеф, что повышает надежность гасителя энергии водного потока, сокращает длину закрытого участка отводящего водовода и исключает необходимость устройства колодца в нижнем бьефе канала. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к водосбросам и может быть использовано для регулирования уровня воды в водоемах, грозящих наводнением, например на реках Зея, Амур и других подобных водоемах. Также для переброски паводковых вод из Зейского водохранилища в нижний бьеф для достижения 310 метров Н.У.М. к 1 августа, чтобы водосбросы не причиняли вреда основанию Зейской плотины. Эксплуатационный поверхностный водосброс на Зейской ГЭС дополнен по меньшей мере одним классическим акведуком, при этом акведук функционально является продолжением эксплуатационного поверхностного водосброса. Сопряжение с акведуком выполнено выше трамплина эксплуатационного поверхностного водосброса. Акведук, от сопряжения с лотком эксплуатационного поверхностного водосброса до достижения горизонтального положения акведука, имеет плавную кривизну, обеспечивающую возможность проходить водотоку без брызг, то есть ровным потоком до водовыпуска, который выполнен на значительном расстоянии от основания плотины. Акведук на всем протяжении жестко закреплен к несущим опорам. Сами акведуки выполнены из нержавеющей стали, или любого известного нержавеющего металла, или металла с антикоррозийным покрытием и/или бетона и/или железобетона и являются монолитными, или сборными, или сборно-монолитными. Акведуки в стенках имеют патрубки, которые установлены в стенках акведука под углом 45°±25°, при этом патрубок изогнут относительно акведука поперек течения реки, вода входит в патрубок под углом 45°±25°, а выходит из патрубка под углом 80°±25°. Патрубки установлены с таким расчетом, что струи воды, выходящие из соседних акведуков, сталкиваются друг с другом и происходит гашение энергии воды и замедление ее скорости. Скорость водотока падающей воды и отводимой посредством акведука равна 30-50 м/сек. Если этот поток не затормозить до скорости течения реки (2-3 м/сек), то этот поток принесет значительные разрушения на береговой линии реки, а также будет угрожать находящимся в русле реки судам. Главная цель изобретения, это рациональное распределение водных ресурсов и предотвращение наводнений. Технической задачей является снижение уровня водохранилищ и защита основания плотины от разрушения. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано для обеспечения безопасного пропуска чрезвычайного паводкового расхода в условиях угрозы перелива воды через гребень грунтовой плотины при наличии в составе гидроузла основного водосброса. Резервный водосброс 2 для грунтовых плотин с размываемой грунтовой вставкой устраивается в борту плотины на отметке НПУ. Резервный водосброс 2 состоит из поверхности, фиксирующей размыв, которая может быть прямоугольной формы или в виде трапеции, а материалом может быть бетон или асфальт. Водоводы располагаются внутри размываемой грунтовой вставки, нижняя часть которых располагается на отметке ФПУ, а выходная - на отметке в зависимости от уклона водовода. Водоводы служат для первоначального размыва подстилающего грунта. В качестве грунта для размываемой грунтовой вставки используется песок. Приводится методика расчета резервного водосброса с размываемой грунтовой вставкой на отметке НПУ. Повышается надежность резервного водосброса путем безопасного пропуска чрезвычайного паводка, не допускающего разрушение плотины и затопление нижележащей территории во избежание экологического и материального ущерба. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для водосбросных систем со значительным колебанием уровня воды в нижнем бьефе. Гаситель энергии содержит водобойный колодец 1, подводящий напорный водовод 3, отводящий канал 4. Подводящий напорный водовод 3 содержит закрепленную внутри перегородку 5 с отверстиями 6 в выходной части, заканчивающейся успокоителем в виде эластичного полотнища 7, закрепленного одним концом жестко к перегородке 5, а нижний конец эластичного полотнища 5 снабжен трубчатой эластичной полостью 8, заполненной пенопластом. Успокоитель в виде эластичного полотнища 7 с трубчатой эластичной полостью 8 расположен в водобойном колодце 1. На дне напорного водовода 3 выполнены уступы 9. Верхний конец напорного водовода 3 соединен с козырьком 11 с помощью шарнира 10 и сверху к плоскости козырька 11 закреплен регулируемый противовес 12. В пространстве под эластичным полотнищем 7 образуется зона со скоростями, близкими к значениям неразмываемых скоростей для дна колодца, что предохраняет отводящий канал от размыва. Конструкция устройства проста в эксплуатации для работы гасителя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх