ГАСИТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ВОДНОГО ПОТОКА Российский патент 2020 года по МПК E02B8/06 

Изобретение относится к гидротехнике, к гидравлике, гидромеханике, а более конкретно к гидротехническим сооружениям, предназначенным для использования гашения водного потока после напорных водоводов в приемной камере.

Известен гаситель энергии водосбросного устройства, включающий подводную трубу, конически расширяющийся водовод, в котором установлен завихритель потока и отражатель с отверстиями, при этом он содержит вертикальную камеру в виде усеченного конуса, поверхность которого установлена в колодце вниз расширяющейся частью соосно патрубку с возможностью заключения в него завихрителя потока и фиксированного перемещения относительно патрубка, причем боковая стенка камеры выполнена с криволинейной поверхностью по направлению движения потока к водовыпускным окнам в месте примыкания к ним внешней стенки патрубка (Патент RU №2484201, Е02В 8/06 от 24.01.2012).

Недостатками являются его сложность и, как следствие, большая материалоемкость, усложнение эксплуатационной надежности, и оно имеет дополнительные подпорные сооружения для полного гашения потока. Кроме того, недостаточная совершенность гидравлических местных сопротивлений при закручивании потока.

Наиболее близким к предложенному по назначению, технической сущности является гаситель энергии водного потока, характеризующийся тем, что он имеет горизонтальный участок водовода в виде подводной трубы, в концевом вертикальном расширении которой размещен вертикальный колодец, образованный наклонными участками, завихритель потока, при этом колодец в верхней части имеет дополнительную камеру гашения, в которой над пережимом колодца размещен завихритель потока, выполненный в виде турбины винтолопастной с возможностью вращения относительно своей оси и прикрепленной к проходящему через уплотнение в крышке колодца прикрепленному в вертикальной части механизму изменения положения турбины, причем дополнительная камера гашения с внешней стороны имеет отводящий лоток, при этом дно отводящего лотка соединено с отводящим трубопроводом, имеющим регулирующую задвижку (Патент RU №2701298, Е02В 8/06 от 25.09.2019).

Недостаток известного устройства: сложность и, как следствие, это ведет к усложнению эксплуатационной надежности, т.е. недостаточная эффективность его эксплуатации, устройство на выходе из пережима в сторону дополнительной камеры имеет лопастную вращающуюся турбину сложной по конструкции выполнения для вращения воды, поступающей из пережима колодца в сторону внутренней кольцевой горизонтальной полки, что недостаточно гасит энергию потока при вероятных колебаниях режимных параметров при вращении турбины винтолопастной, и угол кривизны лопастей, которых определяется согласно зависимости, по формуле гидравлики.

Задачей заявляемого технического решения является создание конструкции простого, технологичного в изготовлении и не материалоемкого устройства гашения энергии воды.

Технический результат изобретения является снижение материалоемкости, упрощение конструкции гасителя энергии обеспечивающего снижение скорости потока и его гашения.

Технический результат достигается тем, что в гасителе энергии водного потока, включающий подводную трубу, конически расширяющийся водовод, который содержит вертикальную камеру в виде усеченного конуса, с расширяющейся частью вниз, завихритель потока, согласно изобретения, он снабжен в верхней своей сужающейся части дополнительно камерой гашения, с боковыми стенками, установленной коаксиально с охватом сужающейся верхней части камеры в виде усеченного конуса с расположенным внутри вертикальным перфорированным патрубком в виде цилиндра соосно водоводу, верхняя часть патрубка которого размещена частично в дополнительной камере гашения и снабжена отражателем, выполненным в виде кольцевой перегородки для изменения направления движения водного потока, а нижняя часть его внутри корпуса сужающейся камеры с образованием кольцевого зазора с выпускным отверстием в виде кольцевой перегородки, установленной с зазором над верхней частью сужающегося водовода осевого зазора выпускного отверстия относительно камеры гашения, кроме того, дополнительная камера гашения в нижней части своей с внешней стороны имеет отводящий лоток, при этом дно отводящего лотка соединено с отводящим трубопроводом, имеющим регулировочную задвижку.

Кроме того, выпускное отверстие расширяющейся нижней части водовода имеет неподвижную крыльчатку со спиральными лопатками.

На чертеж схематически показан гаситель энергии водного потока (без воды), разрез.

Гаситель энергии водного потока включает горизонтальный участок водовода 1, в концевом вертикальном расширении размещен корпус камеры в виде усеченного конуса 2. Выпускное отверстие расширяющего водовода, соединенное с камерой 1 имеет крыльчатку 3 (неподвижную) со спиральными лопатками, установленными в зоне выпускного водовода 1 и усеченный конус 2 (камера) с соосным впускным водоводом 1 в верхней части имеет выпускное отверстие 4, дополнительную камеру 5 гашения с торцевой стенкой б и крышкой 7, установленную коаксиально в зоне выпускного отверстия 4 с охватом корпуса усеченного конуса 2 (камеры) в верхней части, перфорированный вертикальный патрубок 8 с выпускными отверстиями 9 под крышкой 7 в виде соосного цилиндра, размещенного в дополнительной камере 4 гашения воды и частично в корпусе камеры 2 с образованием кольцевого зазора с выпускным отверстием 4 и отражатель 10, выполненный в виде кольцевой перегородки, установленной на соосном патрубке 8 в дополнительной камере 5 гашения воды с образованием осевого зазора с кромкой выпускного отверстия 4 в усеченном конусе 2.

Дополнительная камера 5 в нижней части с внешней стороны соединена с отводящим лотком 11 с выпускным отверстием 12, устроенным на уровне дна отводящего лотка 11, дно последнего соединено с отводящим трубопроводом 13 с регулирующей задвижкой 14, соответственно, происходит снижение придонных скоростей в устройстве.

Гаситель энергии водного потока работает следующим образом.

Напорный поток из водоподающего водовода 1 поднимается вертикально вверх в расширяющуюся камеру в виде усеченного конуса 2. Вода перед крыльчаткой 3 (неподвижной), проходя ее, изменяет направление своего движения и получает вращательное движение потока. Благодаря конусной форме корпуса 2 окружная скорость и центробежная сила нарастают, что обеспечивает на внутренней поверхности камеры 2 потери части кинетической энергии потока и одновременно смыв прилипших обрастающих частиц мусора.

В процессе того, что имеется пространство между закрепленным к крышке 7 вертикального патрубка 8 в виде перфорированного цилиндра в камере 2, часть воды поступает через патрубок 8 и выходит в дополнительную камеру 5 под крышкой 7 через выпускные отверстия 9 и изменяет направления движения (отражения от отражателя 10), происходит смешение воды в дополнительной камере 5. Одновременно другая часть воды поступает в дополнительную камеру 5 гашения через кольцевой зазор в виде выпускных отверстий 4 и стенками перфорированным патрубком 8 в виде цилиндра 8. Поэтому происходит соударение под отражателем 10 и смешение с падающим потоком из выпускных отверстий 9 под крышкой 7 в дополнительной камере 5, в которой происходит затопление поступающей воды сверху. В конечном итоге, поток полностью перемешивается, образуя окончательное ослабление интенсивности гашения кинетической энергии, что приводит к выравниванию эпюры давления, и в конечном итоге, вода поступает через выпускное отверстие 12 в отводящий лоток 11, в котором происходит затопление поступающей воды, устроенное на уровне, совпадающем с отметкой дна дополнительной камеры 5 и дна отводящего лотка 11, в котором происходит его полное заполнение поступающей воды. Из отводящего лотка 11 вода отводится по отводящему трубопроводу 13 с установленной на нем регулирующей задвижкой 14. Необходимое наполнение дополнительной камеры 5 гашения связанной через выпускное отверстие 12 с отводящим лотком 11 поддерживается за счет регулирования задвижки 14 на отводящем трубопроводе 13 на уровне, позволяющим смешивание двух потоков и их затопление, поступающий в лоток 11. Это снижает поверхностный характер движению воды к потребителю. Кроме того, площадь отверстий перфораций цилиндра 8 должна быть не менее 30% площади выпускного водовода 1.

Кроме того, следует отметить, что механизм изменения зазора в виде отверстия 4 сбоку усеченного конуса 2 и размещения над ним отражателя 10, выпускных отверстий 9 под крышкой 7, высоту патрубка в виде цилиндра 8 можно менять (не показано), что - то похожее в прототипе.

Таким образом, применение предлагаемого гасителя энергии водного потока позволит уменьшить материалоемкость, простоту и повысить эффективность и снизить придонные скорости потока в дополнительной камере, следовательно, сокращает строительную стоимость сооружения.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии водного потока в концевых устройствах закрытых трубопроводов и туннельных водопропускных сооружений. Технический результат – снижение материалоемкости, упрощение конструкции гасителя, обеспечение снижение скорости потока и его гашение. Гаситель энергии содержит подводную трубу, корпус камеры в виде усеченного конуса, крыльчатку для создания вращения потока в камере и направления к выпускному отверстию и в перфорированный цилиндр. Благодаря конусной форме корпуса камеры окружная скорость и центробежная сила нарастают, что вызывает поднятие потока вверх под крышку. За счет отверстия и отражателя над ним происходит заполнение водой дополнительной камеры с поступлением одновременно части воды через перфорированные отверстия вертикального патрубка с выпускными отверстиями под крышкой. Дополнительная камера, установленная коаксиально в зоне выпускного отверстия в верхней части усеченного конуса камеры, снабжена выпускным отверстием с отводящим лотком. На уровне дна дополнительной камеры дно лотка соединено с отводящим трубопроводом с регулирующей задвижкой. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Гаситель энергии водного потока, включающий подводную трубу, конически расширяющийся водовод, который содержит вертикальную камеру в виде усеченного конуса, с расширяющейся частью вниз, завихритель потока, отличающийся тем, что он снабжен в верхней своей сужающейся части дополнительно камерой гашения с боковыми стенками, установленной коаксиально с охватом сужающейся верхней части камеры в виде усеченного конуса с расположенным внутри вертикальным перфорированным патрубком в виде цилиндра соосно водоводу, верхняя часть патрубка которого размещена частично в дополнительной камере гашения и снабжена отражателем, выполненным в виде кольцевой перегородки для изменения направления движения водного потока, а нижняя часть его – внутри корпуса сужающейся камеры с образованием кольцевого зазора с выпускным отверстием в виде кольцевой перегородки, установленной с зазором над верхней частью сужающегося водовода осевого зазора выпускного отверстия относительно камеры гашения, кроме того, дополнительная камера гашения в нижней части своей с внешней стороны имеет отводящий лоток, при этом дно отводящего лотка соединено с отводящим трубопроводом, имеющим регулировочную задвижку.

2. Гаситель по п. 1, отличающийся тем, что выпускное отверстие расширяющейся нижней части водовода имеет неподвижную крыльчатку со спиральными лопатками.