Устройство для задержания наносов Советский патент 1981 года по МПК E02B8/02 

1

Изобретение относится к гидротехнике, а именно, к устройствам для управления затвором промывных шлюзов ирригационных отстойников.

Известно устройство для промывки ирригационных отстойников, включающее датчик уровня наносов, выполненный с вертикальной трубой, установленный в колодце, который посредством трубопроводов соединен с камерой отстойника с нижним бьефом промывного шлюза 1.

Недостатками такого устройства являются сложность изготовления и малое быстродействие.

Известно также устройство для задержания наносов («детектор гравия), включающее входную часть и отводящий трубопровод, соединенные между собой воронкой, расширяющейся в сторону отводящего трубопровода 2.

Недостатками такого устройства являются малый диапазон работы, т.е. устройство обеспечивает работу всей системы только при определенных (ограниченных) фракциях поступающих наносов, кроме того, для «детектора гравия характерно малое быстродействие, заключающееся в том, что

при поступлении в него наносов, время прекращения подачи воды в систему значительное вследствие того, что наносы мелких фракций находятся во взвещенном состоянии, т.е. их вес уравновешивается напором поступающей воды, а вследствие этого песок не уплотняется и пропускает долгое время воду до тех пор, пока отверстие не закальматируется более мелкими наносами, а также большие капитальные и эксплуатационные затраты как на строительство, так и

fQ на осмотр, ремонт, очистку самого устройства; необходимость устройства дополнительных средств на случай выхода из строя «детектора гравия.

Цель изобретения - расширение диапазона работы и увеличение быстродействия и

15 надежности.

Указанная цель достигается тем, что воронка выполнена в виде усеченной четырехугольной пирамиды с входной частью в виде четырехугольной призмы, размер входного сечения которой равен размеру мень20 щего основания четырехугольной пирамиды. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, осевой разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2;на фиг. 5 и 6 - «детектор гравия и эпюры скоростей потока в продольном направлении в нем соответственно; на фиг. 7 и 8предлагаемое устройство и эпюры скоростей потока в продольном направлении в нем соответственно; на фиг. 9 и 10 - «детектор гравия и эпюры скоростей в сечении В-В соответственно; на фиг. 11 и 12 - предлагаемое устройство и эпюры скоростей в сечении Г-Г соответственно. Устройство для задержания наносов состоит из входной части 1, воронки 2 и отводяпхего трубопровода 3. Устройство работает следующим образом. Когда в отстойной камере чистая вода, она проходит через устройство для задержания наносов. При поступлении в отстойник наносов, начинается их выпадение и осаждение. По мере заиления отстойника наносы начнут достигать входной части 1 устройства для задержания наносов, выполненной в виде четырехугольной призмы. Воронка 2 устройства для задержания наносов выполнена в виде усеченной четырехугольной пирамиды. Данное конструктивное выполнение позволяет уменьшать вертикальную скорость потока за счет резкого увеличения плошади поперечного сечения при переходе из входной части 1 в воронку 2 и вследствие этого происходит выпадение наносов мелких фракций. Механизм действия устройства можно объяснить так: частицы наносов вместе с потоком попадают во входную часть 1 и по мере поднятия вверх по воронке 2 уменьшают свою скорость пропорционально увеличению площади поперечного сечения воронки 2 и выпадают на боковые грани. Основная часть наносов осаждается в местах сопряжения боковых граней воронки 2, где образуется зона гашения скоростей за счет большей площади в продольном разрезе. При этом поток, двигаясь вверх по воронке (в пирамиде), имеет разные скорости в поперечном сечении. Чтобы более наглядно показать работу «детектора гравия и предлагаемого устройства, приводим эпюры скоростей потока в них как в продольном (фиг. 5-8) так и в поперечном сечении (фиг. 9 - 12). Как видно из эпюры (фиг. 5 и 6), скорость потока в продольном направлении в расширенной части «детектора гравия уменьшается, а )епосредственно при входе в конус скорость резко увеличивается за счет уменьшения площади поперечного сечения, при этом наносы разгоняются и пролетают конус, транспортируясь в дальнейшем в систему.В предлагаемом устройстве (фиг.7 и 8) нет резкого изменения скоростей между входной частью 1 и началом воронки 2. Рассмотрим эпюру скоростей потока в поперечных сечениях воронки как для «детектора гравия, так и для предлагаемого устройства. Как видно из эпюры скоростей в «детекторе гравия (фиг. 9 и 10) в поперечном сечении В-В, величина максимальных и минимальных скоростей одинакова, что не позволяет наносам мелких фракций осаждаться в воронке и они будут транспортироваться в систему. Иначе выгладит эпюра скоростей в поперечном сечении Г-Г предлагаемого устройства (фиг. 11 и 12). Часть потока замедляет свою скорость на ребрах пирамиды, а часть, имеющая большие скорости, проходит дальше и образовав вторичные скорости, создает эффект самогашения. Это явление больше всего проявляется в местах сопряжения боковых граней пирамиды, при этом образуются зоны гашения скорости потока, что не наблюдается в конусе «детектора гравия (фиг. 9 и 10). Эффект гашения скорости потока можно объяснить так: поток воды, движушийся вверх по поперечному сечению, имеет неодинаковые скорости (фиг. 11 и 12), что обусловливает повышенное внутреннее трение и «свал масс воды, обладающих повышенными скоростями в области с пониженными скоростями, и за счет этого происходит гашение скоростей и осаждение наносов. Наносы, осаждаясь на ребрах пирамиды, образуют призмы наносов. По мере образования, они увеличиваются в объеме и соединяются между собой. При этом они под собственным весом начинают сползать вниз по ребру пирамиды и перекрывают отверстие, вследствие чего поступление воды в систему прекращается. Достоинством предлагаемого устройства является простота выполнения, широкий диапазон работы и повышенное быстродействие, что позволяет снизить непроизводитель ый сброс воды в систему. Формула изобретения Устройство для задержания наносов, включающее входную часть и отводяший трубопровод, соединенные между собой воронкой, расширяющейся в сторону отводящего трубопровода, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона работы и увеличения быстродействия и надежности, воронка выполнена в виде усеченной четырехугольной пирамиды с входной частью в виде четырехугольной призмы, размер входного сечения которой равен размеру меньшего основания четырехугольной пирамиды. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 279442, кл. Е 02 В 8/02, 1970. 2. Бондарь Ф. И. и др. Специальные водозаборные сооружения. Госстройиздат, 1963, с. 103-105 (прототип).

б1

V

uil

LL.

B-S

J

Фиг.З

ФигЛ