Водопропускное сооружение Советский патент 1993 года по МПК E02B7/20 

Изобретение относится к области водо- хоэяйственного строительства, а именно к строительству водоподпорных сооружений, и может быть применено в энергетических, ирригационных и других гидроузлах.

Цель изобретения - повышение надежности работы водопропускного тракта за счет снижения кавитационной эрозии граней водопропускного тракта с низовой стороны пазов.

Цель достигается тем, что в водопропускном сооружении пазы углублены в тело плотины ниже порога водопропускного тракта и в них вставлены свободно перемещающиеся элементы вытянутой формы, лицевая грань которых перекрывает проем пазов заподлицо с боковыми гранями водопропускного тракта.

В предлагаемом водопропускном сооружении верхние концы элементов вытянутой формы прикреплены к плоскому затвору. Элементы вытянутой формы выполнены в виде герметичной полой емкости и имеют длину более максимальной высоты живого сечения потока воды в створе пазов затвора.

В предлагаемом водопропускном сооружении, включающем тело плотины и плоский затвор,перекрывающий водопропускной-тракт и расположенный в пазах, углубление пазов в тело плотины ниже порога водопропускного тракта м установка в них свободно перемещающихся элементов вытянутой формы, лицевая грань которых перекрывает проем пазов заподлицо с боковыми гранями водопропускного тракта обеспечивает повышение надежности работы водопропускного сооружения за счет снижения кзвитационной эрозии граней водопропускного тракта с низовой стороны пазов. Перекрытие проемов заподлицо с боковыми гранями водопропускного тракта снижает возможность образования очагов кавитационной эрозии, так как при этом обеспечивается безотрывное сплошное движение потока вдоль водопропускного тракта, т.е. ликвидируются завихрения потока, образующиеся при открытых пазах, что в свою очередь ведет к срыву потока с боковых граней водопропускного тракта и образованию области пониженного давления, являющейся основной причиной хавитационной эрозии.

Прикрепление верхних концов элементов вытянутой формы к плоскому затвору обеспечивает перекрытие проемов пазов одновременно с подъемом плоского затвора за счет принудительного перемещения элемента вытянутой формы в пазах, что так0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

же повышает надежность работы сооруже ния.

Выполнение элементов вытянутой формы в виде герметичной полой емкости, а также из материала с объемным весом меньше объемного веса воды обеспечивает перемещение в пазах(например затвор, шандор) элемента вытянутой формы за счет выталкивающей архимедовой силы, а также создает дополнительное подъемное усилие, приложенное к затвору. Герметичной полой емкостью считается герметичная емкость, заполненная воздухом или другим газом. Величина дополнительного подъемного усилия от элементов вытянутой формы, передающегося на плоский затвор, зависит также от формы, объема и материала герметичной полой емкости.

Выполнение длины элементов вытянутой формы более максимальной высоты живого сечения потока воды в створе пазов затвора обеспечивает повышение надежности работы сооружения за счет перекрытия проемов пазов на максимальную высоту живого сечения гютока при полном открытии затвора. Как следует из изложенного,.свойства заявляемого и известных решений не совпадают, что свидетельствует о существенности отличий заявляемой конструкции водопропускного сооружения.

На фиг.1 изображено поперечное сечение предлагаемой конструкции водопропускного сооружения, включающего тело плотины 1, плоский затвор 2, перекрывающий водопропускной тракт 3 и расположенный в пазах 4, которые углублены в тело плотины 1 ниже порога водопропускного тракта 3 и в них вставлены свободно пере-, мещающиеся элементы вытянутой формы 6, лицевая грань которых перекрывает проемы пазов 4 заподлицо с боковыми гранями 5 водопропускного тракта 3.

На фиг.2 показан фрагмент горизонтального сечения А-А предлагаемой конструкции по водопропускному тракту 3.

На фиг.З показан фрагмент горизонтального сечение Б-Б предлагаемой конструкции ниже порога водопропускного тракта 3.

На фиг.4 показан фрагмент продольного сечения В-В предлагаемой конструкции вдоль плоского затвора 2.

На фиг.5 показан фрагмент поперечного сечения элемента вытянутой формы 6 в виде двутавра.

На фиг.6 изображено поперечное сечение элемента вытянутой формы 6. являющегося герметичной полой емкостью

Предлагаемое водоподпорное сооружение работает следующим образом.

В период эксплуатации подпорного сооружения в верхнем бьефе устанавливается соответствующий уровень воды, при этом часто возникает необходимость сброса воды в нижний бьеф, для этого в теле плотины устраивают водопропускныетракты 3, перекрываемые в большинстве случаев плоскими затворами 2.

Во время пропуска воды через водопропускной тракт за пазами 4 плоского з-атвора 2:Возникает кавитационная эрозия боковых граней 5 водопропускного тракта 3 вследствие того, что в области пазов 4 поток завихряется, то есть пазы 4 являются источником врзмущения потока, что в свою очередь яв- льется причиной кавитации. Углубление па- з0в 4 в тело плотины 1 и установка в них срободно перемещающихся элементов вы- тйнутой формы 6, лицевая грань которых фрекрывает проемы пазов 4 заподлицо с фковыми гранями 5 водопропускного тракта 3, обеспечивают безотрывное сплошное Движение потока воды вдоль боковых гра- Ней 5 водопропускного тракта 3, что снижает возможность возникновения кавитации роковых граней 5..

Применение предлагаемой конструкции водопропускного сооружения позволяет по сравнению с прототипом повысить Надежность работы сооружения за счетсни- жения кавитационной эрозии боковых граней 5 водопропускного тракта 3 с низовой стороны пазов 4.

Дополнительными преимуществами предлагаемой конструкции являются:

снижение стоимости эксплуатационных затрат в связи с резким снижением объема ремонтных работ, необходимых для ликвидации последствий кавитационного разрушения, а также издержек при выходе из Строя водопропускного тракта .сооружения на период ремонта;

возможность применения подъемных (Механизмов меньших мощностей за счет дополнительного подъемного усилия, созда- ваемого элементами вытянутой формы в виде герметичной полой емкости:

снижение материалоемкости сооружения за счет применения более облегченных защитных покрытий граней водопропускного тракта за пазами вследствие меньшей возможности образования кавитационной эрозии:

уменьшение поперечного сечения водопропускного тракта 3 за счет повышения его пропускной способности вследствие уменьшения сопротивления движению потока воды от пазов ремонтных и основных затворов сооружения, то есть за счет увеличения коэффициента расхода водопропускного тракта.

Формула изобретения

1.. Водопропускное сооружение, включающее тело плотины и плоский затвор, пе- рекрывающйй водопропускной тракт плотины и установленный в пазах, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы сооружения путем снижения кавитационной эрозии граней водопропускного тракта с низовой стороны пазов, пазы размещены в теле плотины ниже порога водопропускного тракта и снабжены свободно перемещающимися элементами вытянутой формы, лицевая грань которых перекрывает проемы пазов заподлицо с боковыми гранями водопропускного тракта.

2. Сооружение по п.1. о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что верхние концы элементов вытянутой формы прикреплены к затвору.

3. Сооружение по пп.1 и2 отличающееся тем. что элементы вытянутой формы выполнены в виде полой герметичной емкости.

4. Сооружение по п.1.2,3. отличаю- ще е с я тем, что элементы вытянутой формы выполнены из материала с объемным весом меньшим объемного веса воды.

5. Сооружение по п.1,2.3,4, отличающееся тем, что элементы вытянутой формы выполнены длиной больше, чем максимальная высота подъема затвора.

Использование: в гидротехническом строительстве, в частности в устройствах водонапорных сооружений. Сущность изобретения: для повышения надежности работы сооружения за счет снижения кавитаци- онной эрозии граней водопропускного тракта с низовой стороны пазов 4 последние размещены в теле плотины 1 ниже порога водопропускного тракта 3 и снабжены элементами 6 вытянутой формы. Лицевая грань элементов б прикрывает проемы пазов 4 заподлицо с боковыми гранями водопропускного тракта 3. Верхние концы элементов 6 прикреплены к затвору 2. а сами элементы выполнены в виде полой герметичной емкости. 4 з.п.ф-лы, 6 ил.