ВОДОПРИЕМНИК-ВОДОВЫПУСК Российский патент 2001 года по МПК E02B9/04 

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и предназначено для использования на гидроаккумулирующих электростанциях (ГАЭС) и насосных станциях (НС), предусматривающих работу в режиме гидроаккумулирования.

Известен водоприемник-водовыпуск, включающий водоприемно-водовыпускную камеру и напорный водовод (см. авт. свид. СССР N 1289954, кл. E 02 В 9/04, опубл. 15.02.87. Бюл. N 6).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве повышенные потери энергии на преодоление потоком достаточно большой длины водоприемно-водовыпускной камеры.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является водоприемник гидротехнического сооружения, включающий водоприемно-водовыпускную камеру, входной оголовок и напорный водовод (см. авт. свид. СССР N 1155665, кл. E 02 В 9/04, опубл. 15.05.85. Бюл. N 18), принято за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве увеличены потери энергии за счет большой длины входного участка водоприемно-водовыпускной камеры. Кроме этого, верхняя и нижняя грани входного оголовка напорного водовода, состоят из большого количества подвижных частей, что значительно уменьшает надежность работы и срок эксплуатации всей конструкции.

Сущность изобретения заключается в следующем.

В большинстве случаев в водоприемно-водовыпускных камерах ГАЭС и НС увеличенные потери энергии проходящего потока обусловлены большой длиной водоприемно-водовыпускной камеры и значительными потерями энергии за счет трения потока о стенки этой камеры. Предлагаемая конструкция водоприемника-водовыпуска позволит значительно сократить длину водоприемно-водовыпускной камеры за счет увеличения угла ее раструбности. Уменьшение длины водоприемно-водовыпускной камеры приведет к уменьшению материалоемкости и стоимости водоприемника-водовыпуска и всей ГАЭС или НС, а это веский аргумент в пользу решения проблемы - повышение эффективности гидроэнергетики. Кроме этого, данная конструкция водоприемника позволит избежать устройства большого числа подвижных элементов, что обеспечит решение задачи повышения надежности и долговечности работы всей конструкции.

Технический результат: уменьшение длины водоприемно-водовыпускной камеры и за счет этого уменьшение материалоемкости и стоимости конструкции; снижение энергетических потерь потока в водоприемно- водовыпускной камере; уменьшение отказов и простоев на нужды ремонта; повышение надежности и долговечности работы всей конструкции.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве водоприемника-водовыпуска, включающем водоприемно-водовыпускную камеру, переходный участок и напорный водовод, особенностью является то, что напорный водовод снабжен потоконаправляющими пластинами, осями, упорными пластинами и фиксирующими упорами, причем потоконаправляющие пластины выполнены крыловидного профиля из материала, обеспечивающего нейтральную плавучесть, и снабжены осевыми шарнирами, размещенными на одной из кромок, с помощью которых потоконаправляющие пластины закреплены на осях, причем сами потоконаправляющие пластины размещены на осях со стороны, противоположной водоприемно-водовыпускной камере, а оси размещены в плоскости, совпадающей с поперечным сечением напорного водовода, и закреплены одной стороной в стенке напорного водовода, а другой стороной - в центре напорного водовода между собой, при этом упорные пластины закреплены на стенке напорного водовода и размещены в местах касания углов незакрепленных сторон потоконаправляющих пластин. Потоконаправляющие пластины могут быть выполнены со скосом одного угла незакрепленной стороны, образующим упорное ребро. Внутри потоконаправляющие пластины выполнены полыми, причем полости обеспечивают нейтральную плавучесть. Упорные пластины могут быть выполнены в виде единого кольца, размещенного на стенке напорного водовода.

При исследовании отличительных признаков описываемого водоприемника-водовыпуска не выявлено каких-либо известных аналогичных решений, касающихся использования традиционной конструкции водоприемника-водовыпуска, работающего в насосном режиме.

Положительный эффект от использования изобретения заключается в недопущении образования отрыва водного потока от стенок водоприемно-водовыпускной камеры за счет обеспечения закрутки потока в водоприемно-водовыпускной камере при работе в насосном режиме с помощью потоконаправляющих пластин. Причем, в целях автоматического включения в работу (подъема) потоконаправляющих пластин под действием потока воды, они выполнены крыловидного профиля и подвижно закреплены на осевых шарнирах. Предлагаемая конструкция водоприемника-водовыпуска позволит сократить энергетические потери потока в водоприемно-водовыпускной камере при ее работе в насосном режиме, уменьшить длину камеры, а следовательно, уменьшить материалоемкость и стоимость конструкции, а также уменьшить отказы и простои на нужды ремонта, повысить надежность и долговечность работы всей конструкции.

На чертежах представлено: на фиг. 1 показан предлагаемый водоприемник-водовыпуск, продольный разрез; на фиг. 2 - продольный разрез участка напорного водовода при работе ГАЭС в насосном режиме; на фиг. 3 - участок напорного водовода, вид сверху; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 2.

Водоприемник-водовыпуск включает водоприемно-водовыпускную камеру 1, переходный участок 2, напорный водовод 3, потоконаправляющие пластины 4, 5, 6, и 7 крыловидного профиля, выполненные из материала, обеспечивающего нейтральную плавучесть или из более тяжелого материала, но с полостями. Потоконаправляющие пластины 4, 5, 6 и 7 снабжены осевыми шарнирами 8, размещенными на одной из кромок, с помощью которых потоконаправляющие пластины размещены на осях 9, причем оси лежат в плоскости, совпадающей с плоскостью поперечного сечения напорного водовода 3. Оси 9 закреплены одной стороной в стенке напорного водовода 3, а другой стороной - в центре напорного водовода между собой. Потоконаправляющие пластины 4, 5, 6 и 7 выполнены со скосом одного угла незакрепленной стороны, тем самым образующим упорное ребро 12. В местах касания упорного ребра 12 потоконаправляющих пластин к стенке напорного водовода 3 размещены упорные пластины 11. Кроме этого, чтобы не допустить разворота потоконаправляющей пластины 5 в нижнее не рабочее положение, в стене напорного водовода 3 вмонтирован фиксирующий упор 10.

Водоприемник-водовыпуск работает следующим образом.

При работе водоприемника-водовыпуска в турбинном режиме вода из водоема поступает в водоприемно-водовыпускную камеру 1, переходный участок 2, а затем в напорный водовод 3. Под действием потока воды 13 (13 - направление потока воды при турбинном режиме), подвижно закрепленные на осях 9 потоконаправляющие пластины 4, 5, 6 и 7 крыловидного профиля находятся в плавучем положении по направлению потока. Поскольку потоконаправляющие пластины имеют обтекаемый профиль, то они создают благоприятные гидравлические условия, при которых потери напора в водоприемнике-водовыпуске наименьшие.

При работе водоприемника-водовыпуска в насосном режиме потоконаправляющие пластины 4, 5, 6 и 7 под действием потока воды 14 (14- направление потока воды при насосном режиме) поднимаются и занимают рабочее положение, показанное на фиг. 4 и пунктиром на фиг. 3. Свободное перемещение потоконаправляющих пластин на осях 9 обеспечивается осевыми шарнирами 8. Фиксированное положение потоконаправляющих пластин достигается наличием упорных пластин 11, закрепленных к стенке напорного водовода 3 в местах касания упорного ребра 12.

Наличие фиксирующего упора 10 препятствует развороту пластины 5 в нижнее нерабочее положение.

Устройство подвижно закрепленных потоконаправляющих пластин обеспечивает закрутку потока, а это препятствует отрыву водного потока от стенок водоприемно-водовыпускной камеры 1.

При работе водоприемника-водовыпуска в турбинном режиме потоконаправляющие пластины 4, 5, 6 и 7 вновь автоматически возвращаются в положение, указанное на фиг. 1.

Предлагаемое техническое решение водоприемника-водовыпуска не допускает отрыва водного потока от стенок водоприемно-водовыпускной камеры за счет обеспечения закрутки потока, что обеспечивает снижение энергетических потерь потока в камере. Данная конструкция водоприемника-водовыпуска позволяет также сократить длину камеры, а следовательно, уменьшить расход дорогостоящих материалов на изготовление и ее стоимость. Кроме этого, уменьшение в конструкции количества подвижных элементов способствует повышению надежности работы и долговечности водоприемника-водовыпуска камеры в период эксплуатации.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и может быть использовано в конструкциях гидроаккумулирующих электростанций и насосных станций, работающих в режиме гидроаккумулирования. Водоприемник-водовыпуск содержит водоприемно-водовыпускную камеру, переходный участок и напорный водовод, в котором установлены потоконаправляющие пластины, выполненные крыловидного профиля из материала, обеспечивающего нейтральную плавучесть. Потоконаправляющие пластины с помощью размещенных на одной из кромок каждой пластины шарниров закреплены на осях со стороны, противоположной водоприемно-водовыпускной камере. Оси размещены в плоскости, совпадающей с поперечным сечением напорного водовода, и закреплены одной стороной в стенке напорного водовода, а другой стороной - в центре напорного водовода между собой. На стенке напорного водовода в местах касания углов незакрепленных сторон потоконаправляющих пластин закреплены упорные пластины. Потоконаправляющие пластины выполнены со скосом одного угла незакрепленной стороны, образующим упорное ребро. Упорные пластины могут быть выполнены в виде единого кольца, размещенного на стенке напорного водовода. Материал потоконаправляющих пластин выполнен полым, причем полости материала обеспечивают его нейтральную плавучесть. Изобретение не допускает возможности отрыва водного потока от стенок водоприемно-водовыпускной камеры за счет обеспечения закрутки потока, что позволяет снизить энергетические потери потока в этой камере и уменьшить длину этой камеры с соответствующим снижением расхода материалов и стоимости ее изготовления. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Водоприемник-водовыпуск, включающий водоприемно-водовыпускную камеру, переходный участок и напорный водовод, отличающийся тем, что напорный водовод снабжен потоконаправляющими пластинами, осями, упорными пластинами и фиксирующими упорами, причем потоконаправляющие пластины выполнены крыловидного профиля из материала, обеспечивающего нейтральную плавучесть, и снабжены осевыми шарнирами, размещенными на одной из кромок, с помощью которых потоконаправляющие пластины закреплены на осях, причем сами потоконаправляющие пластины размещены на осях со стороны, противоположной водоприемно-водовыпускной камере, а оси размещены в плоскости, совпадающей с поперечным сечением напорного водовода, и закреплены одной стороной в стенке напорного водовода, а другой стороной - в центре напорного водовода между собой, при этом упорные пластины закреплены на стенке напорного водовода в местах касания углов незакрепленных сторон потоконаправляющих пластин. 2. Водоприемник-водовыпуск по п.1, отличающийся тем, что потоконаправляющие пластины выполнены со скосом одного угла незакрепленной стороны, образующим упорное ребро. 3. Водоприемник-водовыпуск по п.1 или 2, отличающийся тем, что материал потоконаправляющих пластин выполнен полым, причем полости обеспечивают нейтральную плавучесть. 4. Водоприемник-водовыпуска по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что упорные пластины выполнены в виде единого кольца, размещенного на стенке напорного водовода.