Стабилизатор расхода воды в открытом водотоке Советский патент 1993 года по МПК G05D7/01 E02B13/00 

ел G

Использование: для сохранения постоянным забираемого из водотока расхода воды. Сущность изобретения: в пазах сооружения установлен коробчатый затвор 1 с приводом 15. Со стороны верхнего бьефа затвор содержит ступенчатые стенки 3 и 4, каждая ступень которых отделена от соседней вертикальным ребром 2. В нижних частях стенки 4 и обшивки затвора 1 имеются козырьки 8 и 9. Перед стенкой 3 с возможностью вертикального перемещения установлен щит 13 с приводом 14. За счет наличия двух ступенчатых стенок 3 и 4 обеспечивается стабилизация расхода в более широком диапазоне колебания уровня воды перед стабилизатором. 3 ил,

7///////// /////X//s///&///////

s s//s/X///s// s/f

7

vi

00

ю ю

vj W

Vl3o6pefebivie относится к гидротехнике и может быть использовано для стабилизации расходов воды в отводящие каналы при устройстве их в камерах водоприемников речных водозаборных сооружений.

Известен стабилизатор расхода воды, содержащий коробчатый секционный затвор со ступенчатым водосливом, жестко за- креплЙннУм § устоях сооружения, причем safBop coctdvrf из низовой грани с плоским козырьком и соединенной с ней через ребра верховой грани с криволинейным козырьком. Однако известное устройство обладает ограниченным диапазоном допустимых изменений напора воды перед ним.

Известен также стабилизатор расхода воды, содержащий ломаную полость, выполненную в виде системы поверхностей соосно установленных цилиндров, соединенных с усеченными конусами, Нижние торцы усеченных конусов расположены на одной линии и перпендикулярно поверхности конусов. Затвор соединен с приводом, снабженным рамой, закрепленной на служебном мостике, причем затвор устанавливается на водовыпу- ске. Стабилизатор расхода этой конструкции также имеет ограниченный диапазон допустимых изменений напора перед ним, равный Нтах - Н; где Нтах - максимальный расчетный напор, при котором обеспечивается подача в отвод постоянного расхода воды; Н - высота расположения переливной стенки первого цилиндра.

Исследованиями, проведенными А.И.Рохманом установлено, что допустимый диапазон колебаний уровней воды перед стабилизатором такой конструкции составляет ДЖ - Нтах - Н 0,45 Н. При двух рабочих цилиндрах максимальный диапазон колебаний уровней воды перед стабилизаторами может составить А Н2 2 А Ж 2 -0,45 Н 0,90 Н, т.е. диапазон колебаний уровней воды не превышает расчетного напора Н. Дальнейшее увеличение числа цилиндров не приведет к увеличению диапазона колебаний уровней воды перед стабилизатором расхода, так как произойдет переключение на второй цилиндр. Поток, проходя по внутренней полости второго ци- линдра не взаимодействует с потоком, который проходит под усеченными конусами. Первый же цилиндр оказывается выключенным из работы, так как поток, проходя по внутренней полости первого цилиндра практически задавливает поток, который проходит под усеченными конусами (скорости потока под первой полостью цилиндра ослабевают и приближаются к нулевым). Поэтому расход воды в отвод равен расходу

воды, проходящему через внутреннюю полость второго цилиндра. Но так как расчетные напоры для каждого цилиндра- различные и определяются положением переливной стенки, то и расходы воды, поступающие в отвод из-под стабилизатора расхода будут различными. Этим самым ограничивается диапазон колебаний уровней воды перед стабилизатором расхода.

Цель изобретения - повышение эффективности работы путем расширения диапазона колебаний уровня воды перед стабилизатором,

Цель достигается тем, что стабилизатор

5 снабжен дополнительной средней ступенчатой стенкой с козырьком в нижней части, установленной между верховой и низовой стенками с расположением ступеней выше ступеней верховой стенки, и горизонталь0 ной пластиной, прикрепленной к передней грани средней стенки на уровне нижней ступени, причем боковые стенки выполнены с вертикальными направляющими, в которых с возможностью перемещения и фиксации

5 установлен щит.

На фиг. 1 показан стабилизатор расхода (вид со стороны верхнего бьефа); на фиг. 2 - стабилизатор расхода (вид сверху); на фиг. 3 - стабилизатор расхода воды, вид

0 сбоку (разрез А-А на фмг. 1).

Стабилизатор расхода состоит из обшивки затвора 1, к которой со стороны верхнего бьефа с помощью вертикальных ребер 2 приварены ступенчатые стенки 3 и 4, Вер5 тикальные ребра делят короб на секции 5 и 6. В нижней части верхового короба приварен криволинейный оголовок 7, а в нижней части задних стенок коробов - горизонтальные козырьки 8 и 9. К стенке 4 на уровне

0 нижней ступени верхового короба приварены боковые вертикальные пластины 10, а сверху на расчетном уровне установлена горизонтальная, пластина 11. К боковым пластинам 10 приварены направляющие 12, где

5 перемещается плоский щит 13, имеющий самостоятельный привод управления 14. Подъем и опускание стабилизатора осуществляется при помощи подъемника 15. Для жесткости подъемники 14 и 15 могут быть

0 соединены между собой при помощи гориг зонтальных балок 16.

Работает стабилизатор расхода следующим образом.

Устанавливают стабилизатор расхода

5 на заданное открытие ан, которое соответствует требуемому расходу воды Он, Пока уровень воды перед стабилизатором не достиг расчетного Hip, истечение происходит как из-под щита с коэффициентом расхода /и 0,92 ... 0,95 и стабилизации расходов

воды в отвод не происходит. При дальнейшем повышении уровня воды Н в диапазоне Hip Hip Hipmax стабилизатор обеспечивает подачу постоянного расхода воды в отводящий канал, так как щит 13 поднят в крайнее верхнее положение и вода свободно поступает в секции верхового короба.

При напорах воды в верхнем бьефе Hip Hip Hipmax начинается перелив воды через переднюю стенку 3 влервые крайние секции короба. При этом расход воды под другими секциями возрастает, а под первой секцией уменьшается. Уменьшение расхода воды перед первой секцией происходит потому, что горизонтальный козырек 8 направ- ляет струю воды, переливающуюся в первую секцию, навстречу потоку; проходящему под ней. Коэффициент расхода /г уменьшается, что приводит к уменьшению расхода воды под этой секцией.

Вместе с тем, суммарный расход воды, проходящей под стабилизатором расхода, остается практически постоянным, так как увеличение расхода воды под остальными секциями компенсируется уменьшением под первой секцией. С возрастанием напора в верхнем бьефе включаются в работу остальные секции верхового короба.

С увеличением напора в верхнем бьефе (Н1 ртах Нар) Hi необходимо стабилизатор расхода перевести в режим работы через низовой короб. Для этого щит 13 при помощи подъемника 14 устанавливают в крайнее нижнее положение, перекрывая доступ воды в секции верхового короба, а сам стаби-

Формула изобретения

Стабилизатор расхода воды в открытом водотоке, включающий установленный в вертикальных пазах сооружения коробчатый затвор с приводом вертикального перемещения, причем затвор выполнен в виде низовой стенки с козырьком в нижней части, верховой ступенчатой стенки с криволинейным козырьком в нижней части, боковых стенок, вертикальных ребер, делящих полость между стенками на секции, и подвижного щита, установленного перед верховой стенкой, отличающийся тем, что, с

лизатор расхода устанавливают на новое меньшее открытие 32. В этом случае расчетный расход воды Qip при максимальном открытии Qimax будет равен минимальному расходу воды Ctemin при минимальном открытии Ctemin низового стабилизатора, т.е.

Qip QZmln При aimax 32т1п.

Постоянный расход воды Qpt при работе низового короба обеспечивается при напорах в верхнем бьефе в диапазоне от Hipmax Н2р до Н2тах. В этом случае верхо- вой короб выключен из работы (щит 13 перекрывает доступ воды из верхнего бьефа в секции низового короба), а истечение происходит из-под криволинейного оголовка 7 верхового короба и через секции 5 низового короба, т.е. аналогично описанному выше.

В диапазоне изменения напоров от Н2р до Н2ртах можно осуществлять подачу заданных постоянных расходов в отводящий канал в диапазоне от Qip Ctemin до Ctep, изменяя открытия стабилизатора расхода

ОТ 32rnln ДО Э2тах.

При снижении уровней воды в верхнем бьефе ниже Н2р следует поднять щит 13 в верхнее крайнее положение и установить стабилизатор расхода на новое открытие ан.

В данной конструкции стабилизатора расхода воды повышение эффективности работы достигается за счет расширения диапазона колебаний уровней воды перед стабилизатором в 2,3 ... 3 раза и увеличением подачи стабильных расходов воды в отводящий канал в 3,0 ... 3,5 раза.

целью повышения эффективности в работе путем расширения диапазона колебания уровня воды перед стабилизатором, он снабжен дополнительный средней ступенчатой стенкой с козырьком в нижней части, установленной между верховой и низовой стенками с расположением ступеней выше ступеней верховой стенки, и горизонтальной пластиной, прикрепленной к передней грани сред нёй стенки на уровне нижней ступени, причём боковые стенки выполнены с вертикальными направляющими, в которых с возможностью перемещения и фиксации .установлен Щит.