CN108442306B - 一种适用于水量变化的自调节虹吸引水装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于水量变化的自调节虹吸引水装置，包括格栅、过流断面调节单元、虹吸管上升段、虹吸管平行段、虹吸管下行段，所述虹吸管上升段、虹吸管平行段、虹吸管下行段依次相连通，所述虹吸管上升段上设有过流断面调节单元，用于控制虹吸管上升段的管径的大小，从而改变其过水断面积。本发明结构紧凑，布置占地面积小；本发明的自调节装置根据水量水位自动变化气囊大小，全自动操作较为简单有效。

Description

一种适用于水量变化的自调节虹吸引水装置

技术领域

本发明涉及引水装置改进，更具体地说，涉及一种适用于水量变化的自调节虹吸引水装置。

背景技术

虹吸管的工作原理是：先将管内空气排出，使管内形成一定的真空度，由于进口水流的压强大于大气压强，使水流能达到较高的位置，翻越障碍物，在上下游水位差的作用下持续向下游输送。在水电站、水务工程中，虹吸引水的方式因其简单、高效、不需要额外动力成为一种较为重要的实际利用。为响应国家对黑臭水体的治理要求，在许多小型河流中常需要采用引水排干的方式进行底泥的清理。在很多小型河流中，修建有很多小型水坝或者挡水坝，而使用过坝虹吸引水的方式能够较好的利用河流的现有基础设施，而不破坏现有坝体的要求。

目前，我国对于过坝虹吸引水的应用较多，多应用于一些水利、城市水务工程的排水管、引水中，但是在实际工程中，河道的来水量会因上游降雨量的变化或者季节的变化发生变化，针对于应对上游来水量变化的虹吸管研究很少，一般通过人为增加或者减少虹吸管的工作根数来改变虹吸装置的过流能力。而在实际工程中，虹吸管进口处容易形成涡流，卷入气体，破坏虹吸效应，所以相邻的虹吸装置设置需要一定的距离。而在很多小型河道中，虹吸管的设计所面临的问题让人愈加关注，因河面较窄，很难满足多根虹吸管的排布间距要求，并且这种方式工作调度较繁琐，难以很好地应对来水量的突然变化。如果按照低水量进行虹吸管的状态设置，当上游降雨较大，来水量激增时，排水管不及时导致水流翻坝从而破坏下游设施。如果按照大水量进行虹吸管状态设置，当来水量突然减小，按照原设计的虹吸管状态设置容易将水位降低过大，从而将空气吸入虹吸管，甚至完全破坏虹吸。

针对来水量变化较大的情况，使用过坝虹吸引水装置最大的问题，在于满足工况条件以及排水管设计要求的情况下，如何设计虹吸管来适应变化的来流。

目前的技术中，缺少一种安装方便、空间需求小，能够有效应对来水量变化的过坝虹吸引水装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种适用于水量变化的自调节虹吸引水装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种适用于水量变化的自调节虹吸引水装置，包括格栅、过流断面调节单元、虹吸管上升段、虹吸管平行段、虹吸管下行段，所述虹吸管上升段、虹吸管平行段、虹吸管下行段依次相连通，所述虹吸管上升段上设有过流断面调节单元，用于控制虹吸管上升段的管径的大小，从而改变其过水断面积。

上述方案中，所述过流断面调节单元安装在格栅之后，过流断面调节单元包括空气管、排水管、多个通气孔、气囊和空气舱，所述空气舱套装在虹吸管上升段的管壁外部，所述空气管、排水管分别与空气舱内部相连通，所述气囊设置虹吸管上升段的管道内壁上，与空气舱重合的部分所述虹吸管上升段的虹吸管道设有多个所述通气孔。

上述方案中，所述空气舱通过法兰与虹吸管上升段的虹吸管道固定连接。

上述方案中，多个所述通气孔的数量为一个以上。

上述方案中，所述格栅安装在虹吸管上升段的虹吸管道最下端进水口处。

上述方案中，所述空气管与排水管的结构相同，所述空气管的管道顶部下弯，用于避免雨水进入管道。

上述方案中，所述空气管位于空气舱的上部，并与空气舱内部相连通，所述排水管位于空气舱的下部，并与空气舱内部相连通。

上述方案中，多个所述通气孔的直径为0.5-2cm。

实施本发明的一种适用于水量变化的自调节虹吸引水装置，具有以下有益效果：本发明的装置能够在空间有限的情况下，面对来水量发生较大变化时，自适应的变换虹吸管道的过流断面，从而能够满足不同来水量(不同水位)情况下的过流要求，以满足工程需求。当虹吸来水水位降低时，相应降低虹吸系统的过流能力，保证虹吸系统不会太快过流，避免虹吸系统吸入空气而断流。在来水量增大，水位升高的情况下，又能自适应增大过水量。自调节装置依靠设计的下端通气管，在装置内发生积水问题时，通过外接真空抽水装置可将内部积水清除，保障系统的可靠工作；本发明结构紧凑，布置占地面积小；本发明的自调节装置根据水量水位自动变化气囊大小，全自动操作较为简单有效。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一种适用于水量变化的自调节虹吸引水装置的结构示意图；

图2是本发明一种适用于水量变化的自调节虹吸引水装置第一实施例中高水位时过流断面调节单元的结构示意图；

图3是本发明一种适用于水量变化的自调节虹吸引水装置第一实施例中低水位过流断面调节单元的结构示意图；

图4是本发明一种适用于水量变化的自调节虹吸引水装置的第一实施例中过流断面调节单元的立体图；

图中，1、格栅； 2、过流断面调节单元；

2-a、空气管； 2-b、排水管

2-c、通气孔； 2-d、气囊；

2-e、空气舱； 2-f、法兰；

3、虹吸管上升段； 4、虹吸管下行段；

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1至图4所示，在本发明的一种适用于水量变化的自调节虹吸引水装置第一实施例中，一种适用于水量变化的自调节虹吸引水装置，包括格栅1、过流断面调节单元2、虹吸管上升段3、虹吸管平行段4、虹吸管下行段5，所述虹吸管上升段3、虹吸管平行段4、虹吸管下行段5依次相连通，所述虹吸管上升段3上设有过流断面调节单元2，用于控制虹吸管上升段3的管径的大小，从而改变其过水断面积；所述过流断面调节单元2安装在格栅之后，过流断面调节单元2包括空气管2-a、排水管2-b、多个通气孔2-c、气囊2-d和空气舱2-e，所述空气舱2-e套装在虹吸管上升段3的管壁外部，所述空气管2-a、排水管2-b分别与空气舱2-e内部相连通，所述气囊2-d设置虹吸管上升段3的管道内壁上，与空气舱2-e重合的部分所述虹吸管上升段3的虹吸管道设有多个所述通气孔2-c；所述空气舱2-e通过法兰2-f与虹吸管上升段3的虹吸管道固定连接；多个所述通气孔2-c的数量为一个以上；所述格栅1安装在虹吸管上升段3的虹吸管道最下端进水口处；所述空气管2-a与排水管2-b的结构相同，所述空气管2-a的管道顶部下弯，用于避免雨水进入管道；所述空气管2-a位于空气舱的上部，并与空气舱内部相连通，所述排水管2-b位于空气舱的下部，并与空气舱内部相连通。

在本实施例中，将过流断面调节单元2安装在格栅1之后，过流断面调节单元2由空气管2-a、排水管2-b、通气孔2-c、气囊2-d和空气舱2-e组成，使用空气管2-a控制空气舱的气体进入、排出系统，保证系统内外的气压平衡，使气囊2-d外侧的气压保持为大气压。过流断面调节单元2通过法兰连接2-f，使用螺栓与虹吸管上升段3的管道进行对接组装。当来水量较大时，上游水位升高，水位高于过流断面调节单元2，在虹吸过程中，过流断面调节单元2内的过水部分处于正压环境，正压环境使得气囊2-d向管壁膨胀，压缩空气，使气体通过空气舱2-e、空气管2-a进入大气，气囊2-d会尽可能地贴近于管道壁，此时过水断面较大，有利于大来水量情况的快速排水管；当来水量较小时，进水水位降低，水位低于过流断面调节单元2，在虹吸过程中，过流断面调节单元2内的过水部分处于负压环境，负压环境使得气囊2-d向过水腔收缩，气体从大气中通过空气管2-a进入空气舱2-e，过水部分断面积减小，在虹吸系统中造成一个大的局部阻力，降低系统的过水流量，从而避免水位下降过大，防范虹吸破坏。使得在不同来水量(引起水位变化)的情况下，虹吸管可以连续的进行排水管，避免吸入空气断流。

在本实施例中，气囊2-d采用结实且柔软的材料，以保证气囊2-d在收缩、膨胀的过程中，灵活耐用。

在本实施例中，该装置的材料宜选择钢材，以提高管道强度，能较好的应对管道内的压力变化，以保证系统的安全稳定性；

在本实施例中，过流断面调节单元2的断面根据虹吸管上升段3、虹吸管平行段4、虹吸管下行段5的管道的断面形状可采用圆形或方形，宜采用圆形，以利于气囊2-d的布置。

在本实施例中，格栅1的作用是在虹吸管进口处拦截水中较大的漂浮物和水草等，防止管道被堵塞。

在本实施例中，多个所述通气孔2-c的直径为0.5cm。

实施例二：

在本实施例中，多个所述通气孔2-c的直径为2cm，其他内容与实施例一相同。

实施例三：

在本实施例中，多个所述通气孔2-c的直径为1cm，其他内容与实施例一相同。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种适用于水量变化的自调节虹吸引水装置，其特征在于，包括格栅（1）、过流断面调节单元（2）、虹吸管上升段（3）、虹吸管平行段（4）、虹吸管下行段（5），所述虹吸管上升段（3）、虹吸管平行段（4）、虹吸管下行段（5）依次相连通，所述虹吸管上升段（3）上设有过流断面调节单元（2），用于控制虹吸管上升段（3）的管径的大小，从而改变其过水断面积；

所述过流断面调节单元（2）安装在格栅之后，过流断面调节单元（2）包括空气管（2-a）、排水管（2-b）、多个通气孔（2-c）、气囊（2-d）和空气舱（2-e），所述空气舱（2-e）套装在虹吸管上升段（3）的管壁外部，所述空气管（2-a）、排水管（2-b）分别与空气舱（2-e）内部相连通，所述空气管（2-a）位于空气舱的上部，所述排水管（2-b）位于空气舱的下部，所述气囊（2-d）设置在虹吸管上升段（3）的虹吸管道内壁上，所述虹吸管上升段（3）与空气舱（2-e）重合部分的虹吸管道设有多个所述通气孔（2-c）。

2.根据权利要求1所述的一种适用于水量变化的自调节虹吸引水装置，其特征在于，所述空气舱（2-e）通过法兰（2-f）与虹吸管上升段（3）的虹吸管道固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种适用于水量变化的自调节虹吸引水装置，其特征在于，多个所述通气孔（2-c）的数量为一个以上。

4.根据权利要求1所述的一种适用于水量变化的自调节虹吸引水装置，其特征在于，所述格栅（1） 安装在虹吸管上升段（3）的虹吸管道最下端进水口处 。

5.根据权利要求1所述的一种适用于水量变化的自调节虹吸引水装置，其特征在于，所述空气管（2-a）与排水管（2-b）的结构相同，所述空气管（2-a）的管道顶部下弯，用于避免雨水进入管道。

6.根据权利要求1所述的一种适用于水量变化的自调节虹吸引水装置，其特征在于，多个所述通气孔（2-c）的直径为0.5-2cm。

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