Устройство для регулирования гидравлической структуры потока воды

Устройство для регулирования гидравлической структуры потока воды

Реферат

 

Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для защиты водозаборных сооружений от попадания в них мусора, наносов и плавающих включений. Устройство содержит установленную у циркуляционного порога стенку, верхняя кромка и ось вращения которой находятся выше уровня воды на сооружении. Стенка установлена сверху порога под углом к его оси так, что ось вращения и вершина угла, образованного двумя любыми положениями стенки, расположены в верхнем бьефе сооружения, а нижняя кромка стенки - в камере водоприемника. Порог имеет срез в верхней части, параллельной примыкающей к нему плоскости стенки в закрытом положении. При повороте стенки вокруг ее оси вращения изменяется сопротивление в проходном канале между нижней поверхностью стенки и поверхностью среза порога, что позволяет регулировать экранный эффект от воздействия стенки на поток, благодаря чему повышается эффективность регулирования гидравлической структуры потока воды у циркуляционного порога для уменьшения поступления наносов и плавающих включений в камеру водоприемника. 2 ил.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для послойного деления потока на городских ливневодах, а также для защиты любых водозаборных сооружений от попадания в них мусора, наносов и плавающих включений.

Известно устройство, реализующее способ регулирования гидравлической структуры потока, содержащее циркуляционный порог речного водозаборного сооружения и вертикальную стенку, установленную с возможностью вертикального перемещения и горизонтального - перпендикулярно циркуляционному порогу (А.С. СССР N 1562395, МКИ E 02 B 8/02, БИ N 17, 1990 г.).

Недостатком этого устройства является то, что его устойчивая работа по борьбе с наносами и плавающими включениями в поток возможна лишь в незначительном диапазоне изменения расходов и соответственно уровня воды в верхнем бьефе сооружения. В остальных случаях или образуется устойчивая воронка или канал между порогом и стенкой настолько велик, что наносы беспрепятственно попадают в водоприемную камеру. Также весьма сложна пневматическая схема устройства, должная обеспечивать вертикальное и горизонтальное, перпендикулярно циркуляционному порогу перемещение.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности будет устройство, реализующее способ регулирования гидравлической структуры потока воды, содержащее циркуляционный порог водозаборного сооружения, а также стенку, расположенную перед порогом и прикрепленную верхней кромкой к оси, установленной над порогом (Патент Российской Федерации N 2005846 C1, МКИ E 02 B 8/02, Б.И. N 1, 1994 г.).

Недостатком данного устройства является то, что во всем диапазоне изменения уровней и расходов в верхнем бьефе водозаборного сооружения реагирование на изменение параметров возмущения, осуществляется путем нарушения циркуляционного вальца, созданного порогом, посредством стенки; нахождение же стенки в зоне наибольшего скопления и интенсивного движения наносов будет способствовать быстрому ее износу и выводу всего устройства из работы. Также низка надежность устройства, т.к. большой камень или топляк может заклинить стенку.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности регулирования гидравлической структуры потока воды у циркуляционного порога водозаборного сооружения путем уменьшения поступления наносов я плавающих включений в потоке в водоприемную камеру водозаборного сооружения, а также повышение надежности работы устройства.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для регулирования гидравлической структуры потока воды на водозаборном сооружении, включающем установленную вдоль порога стенку с возможностью перемещения относительно оси, верхняя кромка которой и ось вращения находятся выше уровня воды на сооружении, причем стенка установлена сверху порога под углом к его оси таким образом, что ось вращения и вершина угла, образованного двумя любыми положениями стенки, расположены в верхнем бьефе сооружения, а нижняя кромка стенки - в камере водоприемника, при этом порог имеет срез в верхней части, параллельной стенки в закрытом положении.

Сопоставительный анализ заявляемого устройства с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что стенка устанавливается сверху циркуляционного порога под углом к его оси таким образом, что ось вращения и вершина угла, образованного двумя любыми положениями стенки, расположены в верхнем бьефе сооружения, а нижняя кромка стенки - в камере водоприемника, при этом в закрытом состоянии стенка примыкает к порогу, имеющему линию среза, параллельную примыкающей грани стенки, а при горизонтальном расположении стенки ее ось может образовывать с осью порога букву "Т". Стенка, установленная сверху циркуляционного порога, под углом к его вертикальной оси таким образом, что ось вращения совпадает с вершиной угла, образованного двумя любыми положениями стенки, расположенной в верхнем бьефе сооружения, а нижняя кромка стенки в камере водоприемника позволяет за счет экранного эффекта бороться с плавниками и наносами, т.к. первые отбиваются стенкой и экранным эффектом от проходного канала между порогом и стенкой. При этом описанное расположение порога и стенки позволяют держать плавающий мусор, даже проникший через экранный эффект по урезу воды у стенки, т.е. на значительном расстоянии от места входа воды в водоприемник. Также расположение стенки сверху порога способствует безвороночному водозабору, что в свою очередь исключает засасывание воронкой мусора из верхнего бьефа. В свою очередь наносы за счет экранного эффекта, создаваемого стенкой, и сопротивления в проходном сечении между стенкой и порогом отбиваются и не подпадают в водоприемник. Описанные явления, а также то, что предлагаемое устройство не нарушает устойчивую работу циркуляционного вальца и не турбулизирует поток дополнительно позволяют повысить качество забираемой воды за счет адекватного реагирования устройством на изменение внешних условий.

На фиг. 1 изображено водозаборное сооружение с устройством для регулирования гидравлической структуры потока воды, вид сверху, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство для регулирования гидравлической структуры потока включает стенку 1, установленную над циркуляционным порогом 2, который образует камеру водоприемника 3 водозаборного сооружения. Верхняя кромка стенки 1 расположена в верхнем бьефе выше дна 4 водозаборного сооружения, нижняя же кромка стенки расположена в камере водоприемника 3. Порог 2 примыкает к промывному отверстию 5 плотины 6, расположенной в русле 7 реки или канала. В отверстии 5 установлен затвор 8. Стенка 1 установлена с возможностью поворота относительно горизонтальной оси 9, размещенной в ее верхний части и в верхнем бьефе сооружения выше максимального уровня воды в нем, причем в рабочем режимы стенка и циркуляционный порог образуют проходной канал 10.

Устройство работает следующим образом: поток воды в русле 7, взаимодействуя лишь с циркуляционным порогом 2, образует перед ним водяной валец с винтовым движением, который выносит наносы к промывному отверстию 5 плотины 6. Далее наносы проходят под затвором 8 и поступают в русло 7 ниже по течению. Так как верхняя часть стенки 1 и ось вращения 9, находящиеся в верхнем бьефе водозаборного сооружения, расположены выше уровня воды в нем и дна 4 водозаборного сооружения, то плавник к мусор скапливаются но урезу воды у стенки, а в связи с тем, что общий ток воды у сооружения направлен к отверстию 5, то плавник будет транспортироваться к промывному отверстию 5, минуя камеру водоприемника 3. Расположение места скопления плавника и мусора в верхнем бьефе сооружения на значительном расстоянии от проходного канала 10 и безвороночный режим водоподачи из верхнего бьефа в камеру водоприемника 3 позволяют эффективно смывать плавник общим током воды и при этом в зависимости от состояния потока в источнике каждому расположению стенки будет соответствовать свое сопротивление в проходном канале 10 и свой экранный эффект от воздействия стенки 1 на поток, что вместе с устойчивой работой вальца значительно повысят эффективность борьбы на сооружении с плавником и наносами. При необходимости полностью отключить камеру водоприемника 3 от источника стенку 1, ее нижнюю кромку опускают вниз до упора о торцевую часть порога 2, имеющего линию среза, параллельную примыкающей к нему плоскости стенки в закрытом состоянии. При необходимости исключить влияние стенки 1 на поток ее можно извлечь из потока путем поднятия вверх ее нижней кромки.

Формула изобретения

Устройство для регулирования гидравлической структуры потока воды, включающее установленную у циркуляционного порога с возможностью перемещения относительно оси стенку, верхняя кромка которой и ось вращения находятся выше уровня воды на сооружении, отличающееся тем, что стенка установлена сверху порога под углом к его оси так, что ось вращения и вершина угла, образованного двумя любыми положениями стенки, расположены в верхнем бьефе сооружения, а нижняя кромка стенки - в камере водоприемника, при этом порог имеет срез в верхней части, параллельной примыкающей к нему плоскости стенки в закрытом положении.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2