УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТ ОСЕВШИХ НАНОСОВ ВОДОПРОПУСКНЫХ НАПОРНЫХ ТРУБ, ИМЕЮЩИХ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ УКЛОН ДНА Российский патент 2007 года по МПК E02B8/02 

Изобретение относится к области гидравлических устройств, предназначенных для отвода потока воды, перемещающего наносы, и может быть использовано в напорных системах канализации, гидротехнических сооружений, эксплуатации дорог и т.д.

Известно устройство для очистки труб от осажденных в них твердых частиц, состоящее из насоса, вход которого подключен к источнику воды, а выход подходит ко входному сечению трубы (см. О.А.Янковский и др. "Водопропускные трубы под насыпями", М., 1982, Транспорт, стр.200).

Недостатком описанного устройства является необходимость значительных запасов воды, обеспечивающих смыв отложившихся в трубах наносов, и дороговизна устройства, связанная с применением насосов.

Известно устройство, принятое в качестве прототипа, для очистки водопропускных каналов от осевших наносов, которое содержит плоский затвор прямоугольной формы, снабженный механизмом подъема. При этом входное сечение канала частично перекрыто плоским затвором с обеспечением проходного сечения потоку воды между одной из боковых граней и контуром канала.

Поток воды, попадая в канал, приобретает сбойно-винтовой характер и, как следствие, наибольшую размывающую и транспортирующую способность по сравнению с равномерным потоком (см. патент РФ на изобретение №2243320, МПК 7 E 02 В 8/02, опубликован 24.12.2004).

Недостатком известного устройства является его сравнительно недостаточная эффективность для смыва наносов в напорных гидравлических системах, так как сбойно-винтовой поток, используемый в прототипе, может быть применен для эффективного смыва наносов только в потоках со свободной поверхностью, имеющих максимальные скорости воды на поверхности потока. В случае напорных труб, когда максимальные скорости наблюдаются на оси потока, такие устройства, как прототип, становятся малоэффективными, т.к. требуют значительных расходов воды.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение расхода воды, потребного для очистки напорных труб от осевших наносов.

Поставленная техническая задача решается тем, что в устройстве для очистки от осевших наносов водопропускных напорных труб, имеющих положительный уклон дна, содержащем прямоугольный затвор, установленный на входе в трубу с возможностью частичного перекрытия поперечного сечения последней с обеспечением проходного сечения потоку воды между затвором и контуром трубы, согласно изобретению прямоугольный затвор установлен на входе в трубу по течению потока под острым углом α к горизонту симметрично относительно вертикальной оси проходного сечения, при этом верхняя грань затвора закреплена в верхней части трубы, а проходное сечение потоку воды образовано его нижней и боковыми гранями совместно с контуром трубы, причем прямоугольный затвор выполнен в виде вогнутого профиля, ориентированного вогнутой поверхностью навстречу потоку.

В качестве варианта в устройстве вогнутый профиль прямоугольного затвора выполнен корытообразным.

В другом варианте устройства прямоугольный затвор выполнен съемным.

Решение поставленной технической задачи достигается за счет того, что совместно с затвором на входе в трубу вниз по течению потока дополнительно установлены затворы, распределенные по длине трубы.

Решение технической задачи, связанной со снижением расхода воды при очистке напорных труб от отложений твердых частиц, становится возможным благодаря тому, что прямоугольный затвор установлен по течению потока под острым углом α симметрично относительно вертикальной оси проходного сечения. При этом для перемещения зоны высоких скоростей потока воды в придонные слои используется затвор в виде вогнутого профиля. Это позволяет организовать при прохождении воды на входе в канал двухвинтовой поток, при котором часть потока, находящаяся вблизи оси трубы и обладающая максимальными скоростями, перемещается в придонную область, что обеспечивает наибольшую размывающую и транспортирующую способность по сравнению с безвинтовыми потоками.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено продольное сечение устройства; на фиг.2 - сечение а-а на фиг.1; на фиг.3 - сечение b-b на фиг.1, на фиг.4 и 5 - сечение с-с на фиг.1; на фиг.6 - вариант устройства с несколькими затворами.

На фиг.1 использовано обозначение угла α - угла наклона прямоугольного затвора к горизонту по течению потока воды, а на фиг.3 - стрелками показано направление вращения винтового потока воды.

Устройство для очистки от осевших наносов водопропускных напорных труб, имеющих положительный уклон, содержит прямоугольный затвор 1, установленный на входе 2 в трубу 3 с возможностью частичного перекрытия поперечного сечения трубы 3 с обеспечением проходного сечения потоку воды между затвором 1 и контуром трубы 3. При этом прямоугольный затвор 1 установлен на входе 2 трубы 3 по течению потока под острым углом α к горизонту симметрично относительно вертикальной оси поперечного сечения трубы 3. Верхняя грань 4 затвора 1 закреплена в верхней части 5 трубы 3, а проходное сечение потоку воды образовано его нижней и боковыми гранями 6 и 7, 8, соответственно, совместно с контуром трубы 3. В нижней части трубы 3 размещены осевшие в ней наносы 9. Причем сам прямоугольный затвор 1 выполнен в виде вогнутого профиля 10, ориентированного вогнутой поверхностью навстречу потоку (см. фиг.4).

Согласно варианта в устройстве вогнутый профиль 10 прямоугольного затвора 1 выполнен корытообразным (см. фиг.5), т.е. имеет боковые ребра 11 и 12.

Согласно другого варианта в устройстве прямоугольный затвор выполнен съемным, т.е. предусмотрен не только монтаж устройства, но и его демонтаж при необходимости.

Согласно последующего варианта в устройстве совместно с затвором 1 на входе 2 в трубу 3 вниз по течению потока дополнительно установлены затворы 13, 14 и 15, распределенные по длине трубы 3 (см. фиг.6).

Устройство работает следующим образом. Поток воды, попадая на вход 2 трубы 3, благодаря закрепленному верхней гранью 4 в верхней части 5 трубы 3 прямоугольному затвору 1 с гранями 6, 7 и 8, направляется частично в придонную область, где накоплены осевшие наносы 9. Эта часть потока воды, находясь в центральной зоне трубы 3, обладает максимальными скоростями и приобретает на входе 2, благодаря острому углу α наклона затвора 1 к горизонту и его вогнутому профилю 10 характер двухвинтового потока (см. фиг.3).

В зоне, близкой к центру трубу 3, наблюдаются нисходящие токи воды, а на периферии - восходящие токи. При этом происходит интенсивный смыв накопившихся в трубе 3 осевших наносов 9. Поскольку винтовые потоки обладают большими размывающей и транспортирующей способностями по сравнению с безвинтовыми потоками, то для смыва одного и того же количества наносов в случае пропуска винтового потока необходимо меньшее потребное количество воды.

В случае применения устройства согласно одного из вариантов, когда вогнутый профиль 10 прямоугольного затвора 1 выполнен корытообразным, т.е. имеет боковые ребра 11 и 12 со стороны боковых граней 7 и 8 (см. фиг.5), достигается возможность минимизировать расход воды при очистке трубы 3 при использовании затвора в виде более упрощенного профиля, что обосновано с точки зрения технологичности устройства.

В случае варианта выполнения прямоугольного затвора 1 съемным, появляется возможность ремонтных работ в случае поломки или износа затвора 1, что также улучшает технологичность устройства.

В случае использования варианта устройства, в состав которого дополнительно к затвору 1 на входе 2 в трубу 3 введены затворы, распределенные по длине трубы 3, появляется возможность повысить степень воздействия на осевшие наносы 9, путем многократной интенсификации процесса очистки трубы 3 за счет организации винтовых потоков в зонах дополнительно установленных затворов 13, 14 и 15.

Таким образом, изобретение позволяет значительно снизить расход воды, потребной для очистки от осевших наносов водопропускных напорных труб, имеющих положительный уклон дна за счет организации более интенсивных винтовых потоков в трубе.

Изобретение относится к области гидравлических устройств, предназначенных для образования потока воды, перемещающего наносы, и может быть использовано в напорных системах канализации, гидротехнических сооружений, эксплуатации дорог и т.д. Устройство содержит прямоугольный затвор, установленный на входе в трубу с возможностью частичного перекрытия поперечного сечения последней с обеспечением проходного сечения потоку воды между затвором и контуром трубы. Прямоугольный затвор установлен на входе в трубу вниз по течению потока под острым углом α к горизонту симметрично относительно вертикальной оси поперечного сечения трубы. Верхняя грань затвора закреплена в верхней части трубы, а проходное сечение потоку воды образовано его нижней и боковыми гранями совместно с контуром трубы, причем прямоугольный затвор выполнен в виде вогнутого профиля, ориентированного вогнутой поверхностью навстречу потоку. Изобретение обеспечивает снижение расхода воды, требующегося для очистки труб от осевших наносов. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для очистки от осевших наносов водопропускных напорных труб, имеющих положительный уклон дна, содержащее прямоугольный затвор, установленный на входе в трубу с возможностью частичного перекрытия поперечного сечения последней с обеспечением проходного сечения потоку воды между затвором и контуром трубы, отличающееся тем, что прямоугольный затвор установлен на входе в трубу вниз по течению потока под острым углом α к горизонту симметрично относительно вертикальной оси поперечного сечения трубы, при этом верхняя грань затвора закреплена в верхней части трубы, а проходное сечение потоку воды образовано его нижней и боковыми гранями совместно с контуром трубы, причем прямоугольный затвор выполнен в виде вогнутого профиля, ориентированного вогнутой поверхностью навстречу потоку.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вогнутый профиль прямоугольного затвора выполнен корытообразным.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что прямоугольный затвор выполнен съемным.4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что совместно с затвором на входе в трубу вниз по течению потока дополнительно установлены затворы, распределенные по длине трубы.