Напорный трубопровод гидротехнических сооружений для работы в холодных климатических условиях Советский патент 1991 года по МПК E02B9/06 

(21)4400296/15

(22)30.03.88

(46) 15.03.91. Бюл. № 10

(71)Московское специальное проектное и конструкторско-.технологическое бюро гидротехнических стальных кон- .струкций и механизмов и Ленинградское

специальное проектное и конструктор- ско-технологическое бюро гидротехнических стальных конструкций и механизмов

(72)В.А.Вознесенский, А.Р. Фрей- шист, Л.М. Барский и А.И. Бураков (53) 627.84(088.8)

(56) Клингерт Н.В., Хохарин А.Х. и Фрейшист А.Р. Стальные трубопроводы гидроэлектростанций. М.: Энергия, 1973, с. 30-31, рис. 1-30, ,

Полонский Г.А. Механическое оборудование гидротехнических сооружений. М.: Энергия, 1974, с. 204.

Авторское свидетельство СССР № 1548329, кл. Е 02 В 8/04, 1987.

(54) НАПОРНЫЙ ТРУБОПРОВОД ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ РАБОТЫ В ХОЛОДНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ (57) Изобретение относится к гидротех нике. Цель изобретения - повышение надежности и эффективности работы за счет уменьшения опасности обмерзания уравнительного резервуара. Уравнительный резервуар содержит цилиндрическую емкость со стояком 2, сообщен- ную с напорным водоводом 1, и вертикальную трубу 8, нижний конец которой опущен в водовод I и выполнен с коленом и входным отверстием, обращенным навстречу потоку в водоводе 1 Верхний конец трубы 8 выполнен, с речным коленом 11, имеющим на конце выходные патрубки, расположенные у стенок емкости тангенциально и отклоненные от горизонтали вверх. Перепад давлений в трубе 8 и емкости 3 предопределяет подъем относительно теплой воды по трубе 8 и выход ее из патрубков с определенной скоростью. Непрерывная циркуляция относительно теплой воды препятствует обмерзанию уравнительного резервуара. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

(Л

оэ со

4 J

4

CD

фиг.1

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к напорным трубопроводам гидроузлов, размещенным в района с низкими температурами.

Цель изобретения - повышение надежности и эффективности работы за счет уменьшения опасности обмерзания уранительного резервуара.

На Лиг.1 показан трубопровод с уравнительным резервуаром (камерой) и устройством, предотвращающим обмер - зание, продольный рязрез; на фиг.2 - трубопровод с линзовым компенсатором и тем же устройством, продольный раз- рез; на фиг.З - разветвление трубопровода - шаровой тройник с корпусом и расположение в нем того же устройства; на фиг. 4 - второй вариант устройства, предотвращающего обмерзание уравнительного резервуара; на фиг.З - разрез А-А на Лиг.4; на фиг. 6 - вид В на Фиг,5.

Напорный трубопровод содержит собственно трубопровод I, уравнительный резервуар, состоягций из стояка 2 и камеры 3 в виде цилиндрической емкости, В напорный трубопровод 1 вставлен компенсатор (например, линзовый), содержащий линзы 4 и внутреннюю ру- башку 5, между которыми образованы камеры 3.

Трубопровод I имеет разветвление, например шаровой тройник с корпусом 6 и направляющим кожухом 7, меж- ду которыми образованы камеры 3. Напорный трубопровод 1 может включать только уравнительный резервуар, только разветвление трубопровода или только компенсатор, а также сочета- ние указанных элементов. Все камеры при работе имеют застойные зоны и снабжены устройством, предотвращающим обмерзание. Устройство выполнено в виде трубки 8 с входным коленом 9 и входным отверстием 10, с выходным коленом 11 и выходным отверстием 12. Во всех элементах трубопровода 1 трубка 8 установлена так, что один ее конец с коленом 9 опущен в напорный трубопровод 1, причем входное отверстие 10 обращено навстречу потоку в нем, а другой конец с коленом I1 расположен в соответствующих камерах элементов тpvбoпpoвoдa, причем выход- ное отверстие I2 расположено у внутренних стенок камер.

Верхний конец трубки 8 (второй вариант) моле г быть выполнен с поперечной трубой 13 (см. фиг. 4), расположенной в камере 3 (в виде цилиндрической емкости1) симметрично относительно трубки 8, а ее выходные отверстия могут быть снабжены выходными патрубками 14, расположенными у внутренней поверхности стенки (камеры 3) и размещенными в плане тангенциально с отклонением от горизонтали вверх на угол jd. Угол оЈ определяется из следующего выражения:

-««в.КЈг.

где d - диаметр выходного патрубка 14 п - количество патрубков; D - внутренний диаметр камеры 3; - коэффициент, учитывающий

присоединенные массы воды.

В данном примере выполнения уравнительного резервуара трубка 8 поме-- щена внутри стояка 2 концентрично ему и стенкам камеры 3. В общем случае трубка 8 может быть размещена и вне стояка 2, а также вне камеры 3, в месте, целесообразном с точки зрения компоновки конкретного сооружения. Патрубки 14 размещены на отметке ниже минимального уровня воды в уравнительном резервуаре при установившемся режиме.

Устройство работает следующим образом.

Работа устройства дается на примере уравнительного резервуара. Уравнительный резервуар работает следующим образом.

При установившемся режиме работы гидроагрегатов уровень воды в камере 3 устанавливается ниже уровня в водохранилище на величину потерь напора в подводягщх водоводах и скоростного напора потока в основании камеры. В вертикальной трубке 8 благодаря колену 9 с входным отверстием 10, обращенным навстречу потоку в водоводе 1, устанавливается напор, складывающийся из пьезометрического и скоростного напоров. Таким образом, в расположенных на одном уровне сечениях цилиндрической камеры 3 и трубки 8 устанавливаются разные давления. Перепад давлений предопределяет протекание воды по гидравлическому тракту 9-8-13-14, При этом поток воды более высокой энергии, выходящий из патрубка 14 в относительно спокойную воду с цилиндрической камеры 3, стре516

мится продолжить свое прямолинейное движение, заданное направлением сопла по касательной и стенке камеры 3, и под углом et, к горизонтали, но, направляясь стенкой по окружности, начинает вращаться, поднимаясь по спирали на периферии внутреннего объе- ма камеры З./При отрицательных температурах наружного воздуха теплоотдач идет от камеры 3, а так как она с внутренней стороны смывается по винтовой линии постоянно обновляемыми объемами относительно теплой воды, поданной в камеру 3 из средних глуби водохранилища, то отбор определенного количества тепла с поверхности стенки скомпенсируется поднодом тепла от закрученного потока к ее внутренней поверхности.

Каждый элементарный объем относительно теплой воды, выйдя из патрубка 1 4 и проходя путь по винтовой линии до поверхности воды в емкости 3, отдает на этом пути тепло оболочке и тормозится о нее и присоединенную массу воды, а, достигнув поверхности воды в камере 3, оказывается на наиболее низком энергетическом уровне (имеет меньшую скорость и температу- ру) по сравнению с другими расположенными ниже элементами объемами воды, что приводит к его перемещению к центру вращающегося в резервуаре объема воды, опусканию вниз по центральной части камеры 3. Далее этот элементарный объем попадает в стояк

2и из него в поток в трубопроводе 1

Установка патрубков 14 под углом О определяет первоначальное движение потока, вышедшего из патрубков, по винтовой линии по внутренней поверхности стенки камеры 3 с шагом Kdn. Этим обеспечивается сплошное смывание теплым потоком практически все внутренней поверхности стенки камеры

3от патрубков 14 до свободной поверности воды,

В случае горизонтальной установки патрубков () подъем теплого потока происходит недостаточно эффективно, так как определяется толь-

5 0

0 5

0

5

ко несколько меньшей плотностью бопее теплой воды,Учитывая вязкостное сопротивление жидкости, можно ожидать опасности обмерзания верхней части стенок камеры 3 и свободной поверхности воды. В случае слишком крутого направления патрубков (р(- 90 ) теплый поток слишком быстро поднимается, не успевая отдать весь запас тепла стенке, и часть внутренней поверхности стенки не омывается теплым потоком,

Принцип работы устройства по пред- отвраР1ению обмерзания камер линзового компенсатора и камер шарового тройника аналогичен описанному.

Формула изобретения

от горизонтали вверх.

9 8 11 12 3

1 10

фиг.2

Фиг. 4

Фиг,. 6 Фиг. 5

Составитель С, Лобарев Редактор М, Недолуженко Техред А.Кравчук Корректор М.Самборская

Заказ 735Тираж 378Подписное

ВНИИПИ Государствечного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 1СИ

10 3 // 12

В ид 5 Повернуто