ГАСИТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ВОДНОГО ПОТОКА Российский патент 2024 года по МПК E02B8/06 

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

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, Е02 В 8/06 от 24.01.2012).

Недостатками являются сложность и, как следствие, большая металлоемкость, это ведет к усложнению эксплуатационной надежности, т.е. недостаточной эффективности его эксплуатации, устройство на выходе из колодца имеет дополнительно подпорное сооружение для полного гашения потока.

Известен 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 турбин, 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 вращение турбины винтолопастной, и угол кривизны лопастей, которых определяется согласно зависимости, по формуле гидравлики.

В результате дополнительного поиска к выше перечисленным аналогам были найдены гаситель энергии водного потока, патенты RU №2619523, Е02В 8/06 от 16.05.2017; RU №2648699, Е02В 8/06 от 28.03.2018; RU №2713296, Е02В 8/06 от 04.02.2020; RU №2751476, Е02В 8/06 от 14.07.2021. Однако общим недостатком всех указанных является отсутствие ряда конструктивных решений, направленных на повышение эффективности гашения кинетической энергии восходящего потока в сторону отвода потребителю.

Наиболее близким к предложенному по назначению, технической сущности и достижению результату является гаситель энергии водного потока, включающий подводящую трубу, конически расширяющийся водовод, в котором установлен завихритель потока, вертикальную камеру, при этом конически расширяющийся водовод в виде выпускного патрубка, вертикальная камера которого выполнена в виде закрытого стакана с кольцевой перегородкой, при этом выпускной патрубок выполнен разъемным из двух секций, между которыми размещен обтекатель и тангенциальные патрубки с отверстиями для подачи воды по отношению к выпускному патрубку в месте их разъема, причем боковая стенка кольцевой перегородки снабжена перепускными окнами в сторону боковой стенки корпуса закрытого стакана, верхняя часть которого со стороны отводящего трубопровода выполнена в виде выпускного отверстия, совпадающего с отметкой дна отводящего лотка (Патент RU №2661741, Е02В 8/06 от 19.07.2018).

Недостатком известного гасителя является наличие разъемных двух секций, между которыми размещен обтекатель с тангенсальными патрубками, усложняет эксплуатацию его работы. Кроме того, требуется закручивание потока для увеличения гидравлических местных сопротивлений, а значит, усложняет конструкцию гасителя. Другим недостатком является отсутствие регулирования отсекателя с подвижной кольцевой перегородкой для рассеивающего выпуска непосредственно с поперечными перегородками с козырьками как в нижней, так и в верхней части корпуса стакана.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является получение устройства, обеспечивающего существенное разделение водного потока, выходящего из водовода, помещенного внутри камеры с выпускным патрубком, на расщепление удельных расходов сосну корпусу камеры гашения, позволяет равномерно распределять поступивший поток на пакет тонкослойных элементов, а также при дополнительном повышении эффективности рабочей камеры, которая сверху разделена по высоте горизонтальной кольцевой решетки, в центре которой выполнено отверстие, перекрытое сверху водопроницаемой металлической решеткой куполообразной формы, упрощение конструкции, путем сообщения рабочей камеры с дополнительной камеры гашения, обеспечивающее в целом эффективную эксплуатационную надежность.

Технический результат достигается тем, что гаситель энергии водного потока, содержащий вертикальную камеру гашения, выполненную виде закрытого стакана, в верхней части которого со стороны отводящего трубопровода выполнено перепускное отверстие, расположенное на уровне отводящего лотка, водовод с вертикальным патрубком входа, входящим вертикальную камеру гашения, согласно изобретения, во внутреннем объеме камеры гашения установлен соосно патрубку входа и вершиной, направленной к нему, конусообразный направляющий элемент с верхним основанием конусообразного направляющего элемента, каждый тонкостенный элемент выполнен в виде воронки, набранной из отдельных пластин, каждая из которых выполнена в виде равнобедренной трапеции, на боковых гранях которой выполнены отбортовки, отогнутые наружу воронки, а в нижнем основании трапеции выполнен вырез с отбортовкой, отогнутой наружу, причем высота отбортовки основания пластины выполнена меньше высоты отбортовки ее боковой грани, при этом верхняя кромка патрубка входа соединена с основанием ближнего к нему тонкослойного элемента, а над основанием конусообразного направляющего элемента закреплена горизонтальная кольцевая решетка с образованием дополнительной камеры гашения, причем в центре решетки выполнено отверстие, перекрытое сверху водопроницаемой металлической решеткой куполообразной формы, размещенной в дополнительной камере гашения.

Кроме того, зазор между тонкослойными элементами соответствует высоте отбортовки пластины.

Кроме того, водопроницаемая металлическая решетка куполообразной формы прикреплена нижними концами к горизонтальной кольцевой решетке съемными крепежными элементами.

Выполнение прикрепленного куполообразного направляющего элемента, установленного вершиной к патрубку входа, а также выполнение воронкообразного тонкослойного элемента из пластин, каждая из которых представляет собой равнобедренную трапецию, имеющие отбортовки, выполненных на боковых гранях трапеции, являются одним из вариантов наиболее рационального конструктивного выполнения гасителя. Кроме того, наличие горизонтальной кольцевой решетки с дополнительной перекрываемой отверстие в ней сверху водопроницаемой (съемной) металлической решеткой куполообразной формы в сторону расположения дополнительной камеры гашения направляет движение воды вверх под крышку камеры, выполненную в виде сферы и, проникнув вода через отверстия обоих решеток, поступает через пеепуское отверстие в отводящий лоток.

Гаситель энергии водного потока представлен на чертеже, где на фиг. 1 изображен общий вид сооружения; на фиг. 2 - вид сверху А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - выполнение отдельной пластины и размещение пластин в пакете тонкослойных элементов.

Гаситель энергии водного потока включает водовод 1 с вертикальным патрубком 2 входа в вертикальной камере 3. Патрубок 2 водовода заглублен в корпус камеры 3 на расстояние, равное 0,1-0,5 высоты камеры.

Во внутреннем объеме камеры 3 с патрубком 2, соосно с ним прикреплен конусообразный направляющий элемент 4 с верхним основанием 5 (крышкой).

Внутри корпуса камеры 3 размещен пакет тонкослойных элементов 6, которые перекрываются основанием 5. Каждый тонкослойный элемент 6 выполнен в виде обращенной вниз воронки и набран из отдельных пластин 7. Каждая пластина 7 выполнена в виде равнобедренной трапеции с отбортовками 8 на ее боковых гранях. Тонкослойный элемент 6 образуется путем примыкания друг к другу отдельных пластин 7, а отбортовка 8 двух соседних пластин образуют секционирующие ребра 9. В нижнем основании пластины 7 выполнены вырезом 10, в месте выполнения которого основание снабжено отбортовкой 11. Высота отбортовки 11 меньше высоты отбортовки 8. Основание 5 в виде крышки прикрепленной к конусообразному элементу 4, установленный вершиной к патрубку входа 2 водовода 1, верхняя кромка которого соединена с основанием ближнего к патрубку 2 тонкослойного элемента 6.

Камера 3 сверху над тонкослойными элементами 6 перекрыта посредством жесткой горизонтальной кольцевой решетки 12 закрепленной над ее отверстием 13 в виде жесткой металлической решетки 14 со съемным крепежом в виде куполообразной формы в сторону дополнительной камеры гашения 15, которая сверху перекрыто крышкой 16 в виде сферы. При такой связи всех элементов (сочетании) в пространстве камеры 3 поток поступает через перепускное отверстие 17, устроенное на уровне, совпадающем с отметкой дна отводящего лотка 18, дно которого соединено с отводящим трубопроводом 19 и регулирующей задвижкой 20, соответственно, происходит снижение придонных скоростей.

Следует уточнить, что для более эффективного выхода потока в отводящий лоток 18, т.е. окончательное гашение кинетической энергии происходит в дополнительной камере 15, разделенной горизонтальной кольцевой решетки 12 с решеткой 14 куполообразной формы в сторону дополнительной камеры 15 и гашение также связано с отводящим лотком 18. В этом случае создается подпор отводящего трубопровода 19 с регулирующей задвижкой 20, что предохраняет отводящий канал после задвижки от размыва.

Таким образом, работа для смешения потока связана с патрубком 2 и далее с помощью конусообразного направляющего элемента 4, где происходит разделение потока на отдельные струи, далее через решетки 12 и 14 в дополнительную камеру15 гашения.

Использование предлагаемого технического решения позволяет значительно расширить применения гасителя энергии водного потока, повышает эффективность гашения кинетической энергии разделяемого потока в целом, это достигается в результате при движении струй в сторону кольцевой решетки 12 и решетки 14 куполообразной формы в сторону дополнительной камеры гашения, затем объединяются в один общий поток воды и далее направляются в сторону перепускного отверстия в отводящий лоток.

Все в совокупности и оригинальность предлагаемого изобретения обуславливают достижение поставленной цели при значительном снижении на строительство, эксплуатацию для подобных объектов гидротехнического строительства, в том числе для повышения эффективности и надежности гашения кинетической энергии разделяемого потока, а затем соединяющегося потока благодаря поэтапному пакету расположения тонкослойных элементов и двух решеток при поступлении из патрубка подводящего трубопровода.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения водного потока в концевых устройствах закрытых трубопроводов и туннельных водопропускных сооружений. Гаситель энергии водного потока содержит вертикальную камеру гашения 3, выполненную виде закрытого стакана, в верхней части которого со стороны отводящего трубопровода 19 выполнено перепускное отверстие 17, расположенное на уровне отводящего лотка 18, водовод 1 с вертикальным патрубком входа 2, входящим в камеру 3. Во внутреннем объеме камеры 3 установлен соосно патрубку 2 и вершиной, направленной к нему, конусообразный направляющий элемент 4 с верхним основанием 5 и размещен пакет тонкослойных элементов 6, перекрытых основанием 5. Каждый элемент 6 выполнен в виде воронки, набранной из отдельных пластин 7, каждая из которых выполнена в виде равнобедренной трапеции, на боковых гранях которой выполнены отбортовки, отогнутые наружу воронки. В нижнем основании трапеции выполнен вырез с отбортовкой, отогнутой наружу воронки. Высота отбортовки основания пластины выполнена меньше высоты отбортовки ее боковой грани. Верхняя кромка патрубка 2 соединена с основанием ближнего к нему элемента 6. Над основанием элемента 4 закреплена горизонтальная кольцевая решетка 12 с образованием дополнительной камеры гашения 15. В центре решетки 12 выполнено отверстие 13, перекрытое сверху водопроницаемой металлической решеткой 14 куполообразной формы, размещенной в камере 15. Изобретение направлено на повышение эффективности и надежности процесса интенсивного гашения кинетической энергии водного потока. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Гаситель энергии водного потока, содержащий вертикальную камеру гашения, выполненную виде закрытого стакана, в верхней части которого со стороны отводящего трубопровода выполнено перепускное отверстие, расположенное на уровне отводящего лотка, водовод с вертикальным патрубком входа, входящим в вертикальную камеру гашения, отличающийся тем, что во внутреннем объеме камеры гашения установлен соосно патрубку входа и вершиной, направленной к нему, конусообразный направляющий элемент с верхним основанием и размещен пакет тонкослойных элементов, перекрытых верхним основанием конусообразного направляющего элемента, каждый тонкослойный элемент выполнен в виде воронки, набранной из отдельных пластин, каждая из которых выполнена в виде равнобедренной трапеции, на боковых гранях которой выполнены отбортовки, отогнутые наружу воронки, а в нижнем основании трапеции выполнен вырез с отбортовкой, отогнутой наружу воронки, причем высота отбортовки основания пластины выполнена меньше высоты отбортовки ее боковой грани, при этом верхняя кромка патрубка входа соединена с основанием ближнего к нему тонкослойного элемента, а над основанием конусообразного направляющего элемента закреплена горизонтальная кольцевая решетка с образованием дополнительной камеры гашения, причем в центре решетки выполнено отверстие, перекрытое сверху водопроницаемой металлической решеткой куполообразной формы, размещенной в дополнительной камере гашения.

2. Гаситель по п. 1, отличающийся тем, что зазор между тонкослойными элементами соответствует высоте отбортовки пластины.

3. Гаситель по п. 1, отличающийся тем, что водопроницаемая металлическая решетка куполообразной формы прикреплена нижними концами к горизонтальной кольцевой решетке съемными крепежными элементами.