Глубинный водозаборный оголовок Советский патент 1990 года по МПК E02B9/04 

Изобретение относится к гидротехническим водозаборным сооружениям для водоснабжения промышленных предприятий городов, и орошения полей, рек, морей, водохранилищ и озер и может быть использо- вано для забора во ды из различных по глубине слоев водоемов, рек, морей, водохранилищ, озер.

Целью изобретения является повыше- ние эффективности работы путем увеличения пропускной способности и повышения равномерности распределения скоростей забираемого потока воды по фронту оголовка.

На фиг.1 показана водоприемная стенка глубинного водозаборного оголовка, на фиг.2 - расположение струенаправляющего. элемента в коллекторе оголовка: на фиг.З - коллектор, поперечный разрез: на фиг.4 - струенаправляющий элемент, аксонометрия.

Глубинный водозаборный оголовок состоит из горизонтально расположенного коллектора 1 прямоугольной в плане форМы- с перфорированной вертикальной передней водоприемной стенкой 2 постоянной толщины, в которой выполнены круглые отверстия 3 переменного диаметра по ее высоте и длине. Водоприемные отверстия 3 с максимальными диаметрами расположены у торцовых стенок А, а водоприемные отверстия 3 с минимальными диаметрами расположены в центральной части оголов- ха.

По высоте водоприемной стенки 2 отверстия 3 выполнены также с разными диаметрами, в зависимости от проектируемого слря отбираемой воды - верхнего, среднего по глубине или придонного, отверстия 3 максимального диаметра располагаются в верхней, средней или нижней части стенки 2, а отверстия 3 с минимальными диаметрами будут соответственно располагаться в нижней части водоприемной стенки 2, в вер- хней и нижней частях стенки 2 или в верхней части стенки 2.

Над водоприемной стенкой 2 с внешней стороны коллектора 1 .смонтирован козырек 5, представляющий собой сегмент с вы- пуклой параболической криволинейной боковой поверхностью. Ширина козырька 5 достигает максимальной величины на участке оси симметрии оголовка и уменьшается до нуля у торцовых стенок 4 коллектора 1. она рассчитывается как длина пути, на котором скорость должна уменьшаться от скорости, равной скорости потока в колллекторе 1, до скорости, равной допустимой скорости за514раемого потока перед оголовком.

Коллектор 1 по оси симметрии оголовка сообщен с водоотводящей галереей 6, которая на входном участке выполнена воронкообразной формы. В водоприемной стенке 2 соосно галерее 6 установлен струенаправляющий элемент 7, выполненный в виде имеющей в основании треугольник прямоугольной призмы 8, с двумя равными по площади боковыми гранями 9 и 10, и конуса 11, основание 12 которого прикреплено к третьей грани призмы 8. Конус 11 струенаправляющего элемента 7 направлен по оси галереи 6 и его вершина несколько заходит во входной участок галереи 6. Призма 8 струенаправляющего элемента 7 обращена равными боковыми гранями 9 и 10 наружу оголовка и прикреплена верхним основанием к нижней поверхности 13 козырька 5. В теле струенаправляющего элемента 7 выполнены сквозные каналы 14, каждый из которых имеет вид витка спирали вокруг оси конуса 11, а также входное отверстие 15 на одной из равных боковых граней 9 или 10 призмы 8 и выходное отверстие 16 на боковой поверхности конуса 11 у его вершины.

Глубинный водозаборный оголовок работает следующим образом.

Оголовок погружают в воду и опирают на дно водотока или водоема. Поскольку данный водозаборный оголовок должен распологаться на водоемах в зоне, свободной от течений, то движения воды в области водоприемной стенки 2 кроме факела всасывания не предполагается. В используемых водотоках глубинное стоковое или придонное течение ожидается с малыми скоростями ввиду значительной общей глубины или вообще отсутствует. Поэтому перед водоприемной стенкой 2 образуется факел всасывания. Ввиду наличия в конструкции оголовка козырька 5 и при стратификации источника факел всасывания будет плоскопараллельным: струи имеют горизонтальное направление движения. Распределение скоростей по глубине и ширине факела всасывания может быть неравномерным и стимулируется неравномерностью размеров водоприемных отверстий 3 по высоте и длине водозаборного оголовка. При необходимости забора воды из верхних слоев водоема должны быть увеличины скорости забираемого потока воды в верхней части факела всасывания. При заборе воды из придонных слоев увеличивают скорости потока в придонной части факела всасывания. Повышение скорости в среднем по глубине части факела всасывания повлечет за собой подсасывание к водоприемнику средних слоев водоема по глубине. Козырек 5 «ад водоприемной стенкой 2 способствует

выравниванию удельного расхода, поскольку площадь под кромкой козырька 5 будет постоянной по всей длине водозаборного фронта оголовка. Поэтому к водоприемной стенке 2 факел всасывания переформируется и подходит с равномерным удельным расходом по ширине.

Кроме того, козырек 5 стимулирует расслоение разноплотностных потоков, поверхность раздела будет устойчива только при заборе воды со скоростями не более 0,2 м/с.

Прошедшая сквозь перфорацию водоприёмной стенки 2 вода с двух крайних участков коллектора 1 направляется в водоотводящую галерею 6, где на ее входном участке соединяемые между собой потоки закручиваются. струями воды, проходящими по каналам 14 струенаправ- ляющего элемента 7. Ориентированное слияние потоков обеспечивает быстрый отвод забранной воды из коллектора 1, а предварительное закручивание потоков уменьшает гидравлические потери в водоотводящей галерее 6. При этом выступающая за водоприемную стенку 2 призма 8 струенаправ- ляюще го элемента 7 обеспечивает необходимую для разгона водяных струй длину каналов 14.

Формула изобретения

Глубинный водозаборный оголовок, содержащий горизонтально расположенный

5

коллекторе перфорированной передней водоприемной стенкой, над которой с внешней стороны закреплен козырек, и водоотводящую галерею, сообщенную с

коллектором и перпендикулярно присоединенную к нему по середине его задней стенки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы путем увеличения пропускной способности и повыше0 ния равномерности распределения скоростей забираемого потока воды по фронту оголовка, он снабжен струенаправлягсщим элементом, выполненным в виде прямоуголь-. ной призмы, имеющей в основании треуголь5 ник и не менее двух равных по площади боковых граней, и конуса, прикрепленного основанием к третьей грани призмы, причем в теле струенаправляющего элемента выполнены сквозные каналы, каждый из которых

0 имеет вид витка спирали вокруг оси конуса и входное отверстие на одной из равных боковых граней призмы, а выходное - на боковой поверхности конуса у его вершины, при этом струенаправляющий элемент установлен в средней части перфорированной передней водоприемной стенки с расположением равных боковых граней его призмы с внешней стороны водоприемной стенки, направлен конусом внутрь водоотводящей галереи по ее оси и прикреплен верхним основанием призмы к козырьку.

/ /

Изобретение относится к гидротехническим водозаборным сооружениям для водоснабжения промышленных предприятий, городов и орошения полей, и может быть использовано для забора воды из различных по глубине слоев водоемов, рек, морей, водохранилищ и озер. Цель изобретения - повышение эффективности работы путем увеличения пропускной способности и повышения равномерности распределения скоростей забираемого потока воды по фронту оголовка. Глубинный водозаборный оголовок содержит горизонтально расположенный коллектор 1 с перфорированной передней водоприемной стенкой 2, над которой с внешней стороны закреплен козырек, водоотводящую галерею 6, перпендикулярно присоединенную по середине к задней стенке коллектора 1, установленный в средней части водоприемной стенки 2 по оси оголовка струенаправляющий элемент 7, выполненный в виде прямоугольной призмы 8, имеющей в основании треугольник и не менее двух равных по площади боковых граней 9 и 10, и конуса 11, прикрепленного основанием к третьей грани призмы 8 и обращенного вершиной внутрь галереи 6. В теле струенаправляющего элемента 7 выполнены сквозные каналы 14, каждый из которых имеет вид витка спирали вокруг оси конуса 11, а также входное отверстие на одной из равных боковых граней 9 или 10 призмы 8 и выходное отверстие на боковой поверхности конуса 11 у его вершины, что обеспечивает закручивание на входном участке водоотводящей галереи 6 соединяемых потоков воды, поступающих с двух сторон коллектора 1, посредством закрученных в спиральных каналах 14 водяных струй. 4 ил.

16 1 II 5

JJ

/

&

15

Фиг.1

Фиг.5

11

15