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 колоде 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 сложность и, как следствие, большая металлоемкость, это ведет к усложнению эксплуатационной надежностью, т.е. недостаточной эффективности его эксплуатации, устройство на выходе из колодца имеет дополнительно подпорные сооружения 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 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 вращение турбины винтолопастной, и угол кривизны лопастей, которых определяется согласно зависимости, по формуле гидравлике.

В результате дополнительного поиска к выше перечисленным аналогам были найдены гасители энергии водного потока, патенты RU №2619523, Е02В 8/06 от 16.05.2017; RU №2648699, E02B 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 отсутствия 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, усложняющий 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 средней 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 по высоте вертикальной камеры, которая включает размещение входа водовода соосно корпусу камеры гашения, позволяет равномерно распределять поступающий поток на пакет тонкостенных элементов. Заглубление водовода входа в виде вертикального патрубка в колодец камеры на величину равную 0,1-0,5 высоты камеры, дает возможность сформировать накопление воды и, как следствие этого повышение эффективности работы рассеивающего выпуска в сторону горизонтальной кольцевой решетки в виде кольцевой перегородки, гасящий поток в движении вверх, затем направляется в сторону дополнительной гасительной камеры в сторону перепускного отверстия с отводящим лотком, и упрощение конструкции.

Технический результат достигается тем, что гаситель энергии водного потока, содержащий водовод, вертикальную камеру гашения с кольцевой перегородкой, выполненную в виде закрытого стакана, в верхней части которого со стороны отводящего трубопровода выполнено перепускное отверстие, расположенное на уровне отводящего лотка, согласно изобретению, над водоводом, установленным внутри вертикальной камеры гашения по ее оси, размещен пакет тонкостенных элементов, каждый из которых выполнен в виде воронки, обращенной основанием вниз, причем верхнее основание нижнего тонкостенного элемента заглушено, а верхнее основание верхнего тонкостенного элемента соединено посредством кольцевой перегородки, выполненной виде горизонтальной кольцевой решетки, с корпусом вертикальной камеры гашения, причем кольцевая перегородка установлена в верхней части вертикальной камеры гашения с образованием дополнительной камеры гашения, а водовод заглублен на расстоянии, равном 0,1- 0,5 высоты вертикальной камеры гашения.

Кроме того, между входом водовода и нижним тонкостенным элементом дополнительно установлены не менее двух тонкостенных элементов, причем основание ближнего тонкостенного элемента к входу водовода соединено с его концом для впуска воды.

Кроме того, каждый тонкостенный элемент выполнен из набора пластин, а угол наклона его образующей к горизонту составляет 30-70°.

Выполнение в камере верхнего основания нижнего тонкостенного элемента заглушенным способствует формированию направленного движения разделяемого потока воды. Соединение верхнего тонкостенного элемента с корпусом камеры посредством горизонтальной кольцевой решеткой в виде кольцевой перегородки, установленной в верхней части, образует затем дополнительную гасящую секцию камеры, и необходимо для того, чтобы разделяемый поток дополнительно расщеплялся на отдельные струйки и не проходил сразу мимо пакета тонкостенных элементов, а был направлен в дополнительную сверху гасящую камеру. Кроме того, это в целом способствует эффективности разделения за счет равномерного распределения потока и предварительной грубой сепарации в межпластинчатом пространстве.

Для разделения потока воды оптимальный угол наклона образующей тонкостенный элемент к горизонту составил 30-70°. Все это обеспечивается с образованием зазорами в межпластинчатом пространстве, соответственно устанавливается перераспределение расхода, выходящего из подводящего водовода внутри камеры, и более полному гашению воды, которая поступает в вертикальную камеру.

Гаситель энергии водного потока представлен на чертеже, где на фиг. 1 изображен общий вид сооружения; на фиг. 2 - вид А-А на фиг. 1.

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

Внутри камеры 3 размещают пакет тонкостенных элементов 4. Каждый тонкостенный элемент 4 выполнен из пластин, набранных в виде воронки, обращенной большим основанием вниз. Верхнее основание 5 тонкостенного элемента 6 заглушено. Верхнее основание тонкостенного элементов 7 соединено посредством горизонтальной кольцевой решеткой 8 в виде кольцевой перегородки, установленной в верхней части камеры перед дополнительной гасительной камеры 9 с корпусом вертикальной камеры 3. Между входным патрубком 2 водовода 1 и нижним тонкостенным элементом 6 дополнительно установлены, не менее двух тонкостенных элементов 10, выполненных аналогично основным тонкостенным элементам 6. Основание ближнего к патрубку входа 21 водовода 1 соединено с верхней кромкой входа патрубка 2 водовода 1. Угол наклона образующей тонкостенного элемента к горизонту составляет 30-70°.

Крышка вертикальной камеры 3 выполнена в виде сферы 11 с дополнительной гасительной камеры 9. При такой связи всех элементов (сочетании) в пространстве камеры 3 поток поступает через перепускное отверстие 12, устроенное на уровне, совпадающем с отметкой дна отводящего лотка 13, дно которого соединено с отводящим трубопроводом 14 и регулирующей задвижкой 15, соответственно, происходит снижение придонных скоростей.

Следует уточнить, что для более эффективного выхода потока в отводящий лоток 12, т.е. окончательное гашение кинетической энергии происходит в дополнительной камере 9, разделенной горизонтальной кольцевой решетки 8 в сторону дополнительной камеры 9 и гашение также связано с отводящим лотком 13. В этом случае создается подпор отводящего трубопровода 14 с регулирующей задвижкой 15, что предохраняет отводящий канал после задвижки 15 от размыва.

Использование предлагаемого технического решения позволяет значительно расширить применение гасителя энергии водного потока, повышает эффективность гашения кинетической энергии разделяемого потока в целом, это достигается в результате при движении струй в сторону горизонтальной кольцевой решетки в сторону поступления в дополнительную гасительную камеру, имеющей крышку в виде сферы, они, вначале разделяясь, вытекают в дополнительную гасительную камеру, 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 затрат 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 тонкостенных элементов и горизонтальной кольцевой решетки при поступлении из патрубка подводящего водовода.

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 водовод 1, вертикальную камеру гашения 3 с кольцевой перегородкой, выполненную в виде закрытого стакана, в верхней части которого со стороны отводящего трубопровода 14 выполнено перепускное отверстие 12, расположенное на уровне отводящего лотка 13. Над водоводом 1, установленным внутри камеры 3 по ее оси, размещен пакет тонкостенных элементов 4, каждый из которых выполнен в виде воронки, обращенной основанием вниз. Верхнее основание 5 нижнего тонкостенного элемента 6 заглушено. Верхнее основание верхнего тонкостенного элемента 7 соединено посредством кольцевой перегородки, выполненной в виде горизонтальной кольцевой решетки 8, с корпусом камеры 3. Кольцевая перегородка установлена в верхней части камеры 3 с образованием дополнительной камеры гашения 9. Водовод 1 заглублен на расстоянии, равном 0,1-0,5 высоты камеры 3. Изобретение направлено на повышение эффективности и надежности процесса интенсивного гашения кинетической энергии водного потока. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гаситель энергии водного потока, содержащий водовод, вертикальную камеру гашения с кольцевой перегородкой, выполненную в виде закрытого стакана, в верхней части которого со стороны отводящего трубопровода выполнено перепускное отверстие, расположенное на уровне отводящего лотка, отличающийся тем, что над водоводом, установленным внутри вертикальной камеры гашения по ее оси, размещен пакет тонкостенных элементов, каждый из которых выполнен в виде воронки, обращенной основанием вниз, причем верхнее основание нижнего тонкостенного элемента заглушено, а верхнее основание верхнего тонкостенного элемента соединено посредством кольцевой перегородки, выполненной виде горизонтальной кольцевой решетки, с корпусом вертикальной камеры гашения, причем кольцевая перегородка установлена в верхней части вертикальной камеры гашения с образованием дополнительной камеры гашения, а водовод заглублен на расстоянии, равном 0,1-0,5 высоты вертикальной камеры гашения.

2. Гаситель по п. 1, отличающийся тем, что между входом водовода и нижним тонкостенным элементом дополнительно установлены не менее двух тонкостенных элементов, причем основание ближнего тонкостенного элемента к входу водовода соединено с его концом для впуска воды.

3. Гаситель по п. 1, отличающийся тем, что каждый тонкостенный элемент выполнен из набора пластин, а угол наклона его образующей к горизонту составляет 30-70°.