Вихревой шахтный водосброс Советский патент 1989 года по МПК E02B8/06 

1

Изобретение относится к гидротех ническим сооружениям и может быть использовано в качестве водосброса высоко- и средненапорных гидроузлов и в ливневой канализации.

Известен вихревой шахтный водосброс, состоящий из подводящего канала, спиральной камеры, вертикаль: ной шахты и отводящего канала. Спиральная камера в этой конструкции К.Дриоли имеет коробовое очертание и состоит из четырех дуг окружностей

хС убывающими радиусами. Угол охвата камерой шахты составляет 360.

Вследствие сопряжения камеры с шахтой с небольшим радиусом закругления f 0,1 Р эта схема имеет меньшую по сравнению с шахтным водосбросом с водосливной воронкой на входе пропускную способность. Кроме того, резкий переход из камеры в шахту снижает начальную интенсивность закрут, ки потока.

(Л

Известен также вихревой шахтньй

с водосброс, включающий подводящий канал, вертикальную шахту и спиральную

, S камеру с коническим переходным участ ком.

Общим недостатком обеих конструкций является снижение их пропускной способности при достижении относисхтельного напора на входе в шахту ,7-0,9(H - напор на входе; :о D - диаметр шахты). Это подтверждают

tn и натурные данные, полученные при измерениях на итальянских водосбросах с камерой К.Дриоли, и опыты авторов на модели водосброса со спиральной и конической камерами, показывающие, что при H/D 0,7-0,9 приращенив) расх;ода начинает постепенно уменьшаться, то есть коэффициент iJacхода водосброса понижается. Причиной его снижения является следукицее обстоятельство. При указанных относительных напорах на входе скорость потока в камере достигает такого значе3Пния, при котором часть потока, совер шив полный виток в пределах спиральной камеры, не уходит в шахту, а увлекается входящим в камеру потоком на новый виток. При этом поток на входе в камеру испытывает дополнительное гидравлическое сопротивление (это явление самоподпора). С увеличе нием расхода явление самоподпора уси ливается, поэтому пропускная способность водосброса растет медленнее. Опыты показали также, что вблизи сте нок камеры конструкции К.Дриоли в обеих схемах возникают слабо водоворотные-(почти застойные) зоны, не участвукмцие в транзите потока через камеру. Цель изобретения - повьшение пропускной способности путем устранения явления самоподпора на входе в ка:меру. Достигается это тем, что камера выполнена по спирали Архимеда с углом охвата в плане 240 -270°. На фиг.1 изображен вихревой шахт ;ныЙ водосброс, вид сверху; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1. Водосброс содержит подводящий канал 1, вихревую спиральную камеру 2, выполненную по спирали Архимеда с уг лом охвата в плане 240°-270, конический переходный участок 3, переходящий в вертикальную шахту 4. 5 Вода по подводящему каналу 1 поступает в спиральную камеру 2, где происходит закрутка потока и изменение направления его движения, горизонтальный поток переводится в вертикальный в шахте 4. Назначение спиральной камеры: с минимальными потерями напора на входе осуществить зтот переход, возбудить винтообразное течение в шахте 4, сохраняя при этом в спиральной камере 3 и шахте 4 устойчивое воздушное ядро. Исследования на модели с измерениями профилей скоростей в различных сечениях спиральных камер и визуализацией течения подкрашиванием жидкости или введением в поток индикаторов течения (поплавков, шариков и т.п.) показали следующее. В спиральной камере с очертаниями по Дриоли часть потока, расположенного у внешней стенки камеры, совершив полный виток в пределах спирали, не уходит в шахту, а увлекается входящим потоком на второй виток. Таким образом, часть водного потока постоянно вращается в сш ральной камере, создавая дополнительное сопротивление на входе (явление самоподпора) и не, участвуя в общем транзите потока. Изменение очертаний камеры в виде спирали Архимеда с охватом ликвидирует этот недостаток, увеличивая тем самым пропускную способность водосброса. i

ВИХРЕВОЙШАХТНЫЙ ВОДОСБРОС, включающий подводяпий канал, вертикальную шахту и спиральную камеру с коническим переходным участком, отличающийся тем, что, с целью повышения пропускной способности путем устранения явления самоподпора на входе в камеру, камера выполнена по спирали Архимеда с углом охвата в плане 240 -270°.