CN107237396B - 带有空气储存区的蜗形滞流器 - Google Patents

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    • E03F5/041—Accessories therefor

Abstract

本发明公开了一种带空气储存区的蜗形滞流器。包括环板、迎水面盖板、背水面盖板、导流板和出水管，环板一侧开有进口，迎水面盖板设计为特殊凹陷形状，环板、迎水面盖板和背水面盖板形成的蜗形滞流器的内顶部形成用于改变节流特性的空气储存区。本发明设置空气储存区有利于更多空气随着水位上升，逐渐聚集在所述蜗形滞流器中心，相较于圆饼形蜗形滞流器形成截面积更大的空气带，减小出水管道的过流面积，而当空气带完全形成后，其过流能力瞬间陡然增加，相较于扁平圆饼形蜗形滞流器，弱化了节流效果；并且增加了装置后进口面积，减少杂物堵塞的可能性，允许更大流量在低水位下快速通过装置。

Description

带有空气储存区的蜗形滞流器
技术领域
本发明涉及一种新型蜗形滞流器，尤其是涉及了一种带有空气储存区的蜗形滞流器。
技术背景
蜗形滞流器是一种安装在蓄水构筑物出口处，可在不同水位下利用进出口端的水位差，在装置内部自发产生涡流空气带，可形成不同节流效果的滞流装置。
在实际应用中，由于系统中蓄水构筑物的节流效果会影响到上下游的汇流情况，往往对上游节流过猛而会引起上游汇流区域的严重渍水，而下游管网反而依旧留存一定量过流空间，因此需要根据不同的节流要求制定不同的节流性能的蜗形滞流器，尤其是一些在低水位时滞流不明显，即在降雨初期尽可能多地排放雨水，为降雨后期预留更多蓄水空间；或者高水位时需要节流比合理，即实现目标点渍水减少或不渍水的同时避免上游出现过多新增的严重渍水点的一类蜗形滞流器。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种带有空气储存区的蜗形滞流器，具有大进口，通过设置在迎水面上的圆台形凹陷形成空气储存区。
本发明蜗形滞流器可安装于所有需要滞流流量的蓄水构筑物的出口管处，在低水位时按原出水管道管径的过流能力泄水，待水位持续上升，装置内部的出水管中心位置自发形成高速涡流空气带，减小出水管道过流面积，从而产生节流作用。
本发明采用的技术方案是：
本发明包括环板、迎水面盖板、背水面盖板、导流板和出水管，环板一侧开有进口，迎水面盖板设计为特殊凹陷形状，环板、迎水面盖板和背水面盖板形成的蜗形滞流器的内顶部形成用于改变节流特性的空气储存区。
所述的迎水面盖板的中心设有朝向蜗形滞流器中心内凹的圆台形凹陷，圆台形凹陷处的内端面与背水面盖板间留有空间，圆台形凹陷上方的蜗形滞流器的内部空间形成空气储存区。
设置空气储存区有利于更多空气随着水位上升，逐渐聚集在所述蜗形滞流器中心，相较于未设置空气储存区、同厚度的圆饼形蜗形滞流器，当空气带完全形成后，可生成截面积更大的空气带，减小出水管道的过流面积。
本发明的蜗形滞流器的工作特性曲线在涡流空气带完全形成时，存在某个特定水位下，流量呈直线快速增加的过程，流量快速增率的大小与空气储存区的大小有关。
所述的圆台形凹陷的直径内小外大，即小端靠近蜗形滞流器中心，大端远离蜗形滞流器中心，位于原迎水面凹面板所在平面。
所述的圆台形凹陷的小端直径不小于出水管的管径，即使得圆台形凹陷的小端面积不小于出水管的管截面面积。
所述的蜗形滞流器的主体厚度B和圆台形凹陷的圆台高度h的比例为B:h＝3～2。
所述的进水口的高度d1的最小值根据最小进口面积S1与蜗形滞流器的主体厚度B之比得到，最大值不大于导流板底部至环板内底的垂直距离d2。
最小进口面积S1不小于出口面积S2，否则会直接对水流形成物理截流，干扰了空气带对水流节流作用的研究。
所述的迎水面盖板向装置内部中心形成圆台形凹陷，在内部形成圆形平面，迎水面上余留的平面圆环宽度b大于50mm。
所述的进口面积S1不小于出口面积S2，且S1：S2≥1。
本发明的有益效果：
本发明为增加了空气储存区的蜗形滞流器，在出水端满管后在装置内部形成更大的封闭空气储存区，有利于空气在装置内部尽可能多地储存，在涡流形成过程中，空气被逐渐压缩至装置出口处，减少滞流器中心形成空气带长度，增大空气带截面积。相较于未设置空气储存区，同厚度的圆饼形的蜗形滞流器，在高水位可进一步减少出水口的过流面积，增强节流效果。
本发明可在高速涡流空气带完全形成前(低水位)，和扁平圆饼形的蜗形滞流器具有相同的节流能力。而在涡流空气带完全形成后(高水位)，在该水位下流量快速增加，直至水位进一步上升，流量增速才得到控制，弱化了节流效果，实现了应用中对不同节流效果蜗形滞流器的需求。
本发明大大增加进口面积，减小杂物堵塞的可能性之外，可允许更大流量在低水位下快速通过装置，降低涡流空气带完全形成所需要的最小压力水头。
本发明涉及的蜗形滞流器以上变化特点，有助于装置需要在初期节流效果小和涡流稳定后为某一合理节流比的工况下使用。
附图说明
图1是本发明所涉及的蜗形滞流器的三维图。
图2是本发明所涉及的蜗形滞流器的二维侧视图。
图3是已有的厚度为(B-h)的扁平圆饼形蜗形滞流器的三维图。
图4是已有的厚度为B的圆饼形蜗形滞流器的三维图。
图5是本发明所涉及的蜗形滞流器与同进口大小已有的蜗形滞流器的工作特性曲线对比图。
图6是本发明所涉及的不同进口大小的蜗形滞流器的工作特性曲线对比图。
图中：环板1、迎水面盖板2、背水面盖板3、导流板4、出水管5、圆台形凹陷6、进水口7、空气储存区8。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，本发明具体实施包括环板1、迎水面盖板2、背水面盖板3、导流板4和出水管5，环板1一侧开有进口7，环板1上一侧设有蜗形滞流器进水口7，其上方的环板内壁边沿设有向中心凸起的导流板4，导流板固定在环板1上。如图1和图2所示，迎水面盖板2设计为特殊凹陷形状，环板1、迎水面盖板2和背水面盖板3形成的蜗形滞流器的内顶部形成用于改变节流特性的空气储存区8。
迎水面盖板2的中心设有朝向蜗形滞流器中心内凹的圆台形凹陷6，圆台形凹陷6处的内端面与背水面盖板3间留有空间，圆台形凹陷6上方的蜗形滞流器的内部空间形成空气储存区8。
圆台形凹陷6的直径内小外大，即小端靠近蜗形滞流器中心，大端远离蜗形滞流器中心，位于原迎水面凹面板2所在平面。
圆台形凹陷6的小端直径不小于出水管5的管径，即使得圆台形凹陷6的小端面积S3不小于出水管5的管截面面积S2。
蜗形滞流器的主体厚度B和圆台形凹陷6的圆台高度h的比例为B:h＝3～2。
本发明的实施例如下：
实施例1
本实施例如图1和图2所示，蜗形滞流器迎水面盖板向装置内部中心形成圆台形凹陷，在内部形成圆形平面，迎水面上余留的平面圆环宽度b为100mm，迎水盖板在内部形成的圆形平面S3与出口面积S2保持一致，装置厚度B与凹陷圆台高度h的比值为2比1，进口面积S1大于出口面积S2，两者比值为1.04。
本实施例与如图3中扁平圆饼形蜗形滞流器、如图4中的圆饼形蜗形滞流器进行对比，三者进出口面积均一致，装置直径大小一致，图2中B-h的值与图3中装置厚度相同，B值与图4中装置厚度相同，三者的工作曲线(横坐标为装置出口流量，纵坐标为蓄水构筑物内的水位至出水管管底的高度差)如图5所示。
从图5中可知，在水头为1m以下时，本实施例与厚度为B-h的扁平圆饼形蜗形滞流器的工作曲线变化不大，当本实施例的出水流量继续增加一定量后，水位才继续上升；而相较于厚度为B的圆饼形蜗形滞流器，在低水位时可允许更大流量在低水位下快速通过装置。在水位高于1m时，本实施例的过流能力大于扁平圆饼形蜗形滞流器，弱化了节流效果，而对于圆饼形蜗形滞流器，其节流能力增强。
实施例2
本实施例如图1和图2所示，与实施例1相同。
开高进口高度d1，使得进口面积的1倍、1.5倍和2倍分别是S1＝1.04╳S2，S1＝1.5╳1.04╳S2，S1＝2╳1.04╳S2，分别进行试验可得到各自的工作特性曲线如图6所示。
可见，进口面积增加越大后，不论水位高低，能够实现减小杂物堵塞的可能性。同时可允许更大流量在低水位下快速通过装置，降低涡流空气带完全形成所需要的最小压力水头。

Claims (5)

1.一种带空气储存区的蜗形滞流器，包括环板(1)、迎水面盖板(2)、背水面盖板(3)、导流板(4)和出水管(5)，环板(1)一侧开有进口(7)，其特征在于：迎水面盖板(2)设计为特殊凹陷形状，环板(1)、迎水面盖板(2)和背水面盖板(3)形成的蜗形滞流器的内顶部形成用于改变节流特性的空气储存区(8)；所述的迎水面盖板(2)的中心设有圆台形凹陷(6)，圆台形凹陷(6)处的内端面与背水面盖板(3)间留有空间，圆台形凹陷(6)上方的蜗形滞流器的内部空间形成空气储存区(8)。
2.根据权利要求1所述的一种带空气储存区的蜗形滞流器，其特征在于：所述的圆台形凹陷(6)的直径内小外大，即小端靠近蜗形滞流器中心，大端远离蜗形滞流器中心。
3.根据权利要求1所述的一种带空气储存区的蜗形滞流器，其特征在于：所述的圆台形凹陷(6)的小端直径不小于出水管(5)的管径，即使得圆台形凹陷(6)的小端面积S3不小于出水管(5)的管截面面积S2。
4.根据权利要求1所述的一种带空气储存区的蜗形滞流器，其特征在于：所述的蜗形滞流器的主体厚度B和圆台形凹陷(6)的圆台高度h的比例为B:h＝3～2。
5.根据权利要求1所述的一种带空气储存区的蜗形滞流器，其特征在于：
所述的进水口(7)的高度d1的最小值根据最小进口面积S1与蜗形滞流器的主体厚度B之比得到，最大值不大于导流板(4)底部至环板(1)内底的垂直距离d2。
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