CN108589674A - 一种适用于水量变化的变管径虹吸引水装置 - Google Patents

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王庆国
刘朝榕
胡思骙
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Abstract

本发明公开了一种适用于水量变化的变管径虹吸引水装置，该装置由格栅、过水控制阀门、虹吸套管、套管间支撑件、排气装置和出口组成。本发明主要侧重于解决在施工条件有限的场地，在面对来水量变化时，可以变化虹吸引水装置的过水管径，以满足引水要求。虹吸管道设计为套管形式，利用一组过水控制阀门，来变化虹吸过水的流道，使得水流从所希望的流道内通过。本发明的装置能够有效的解决当施工条件有限时，所能设计的虹吸管不能应对来水量变化的问题。从而使得当来水量发生较大变化时，可以通过虹吸管道过流管径的变化，来满足过水要求。本发明的装置安装简单，占地面积小，操作方便，在小型河流的虹吸引水问题上，本发明设计具有较好的前景。

Description

一种适用于水量变化的变管径虹吸引水装置
技术领域
本发明涉及适用于一种适用于水量变化的变管径虹吸引水装置。
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，因此在管内外形成压差，使水流由压强大的地方流向压强小的地方。在水电站、水务工程中，虹吸引水的方式因其简单、高效、不需要额外动能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施工基础，达到不破坏现有建设工程的要求。
目前，我国对于过坝虹吸引水的应用较多，多应用于一些水务工程的排水、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，一般通过设计增加或者减少虹吸管的布置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。另外，可以通过设计过坝虹吸管的管径大小来适应需要过水量的变化。如果按照较低水量进行虹吸管的设计，当上游降雨较大，来水量激增时，所设计的虹吸管不能满足排水要求，排水不及时导致水流翻坝从而破坏施工场地以及施工器械。如果按照较大来水量进行虹吸管的设计，在较小来水量时虹吸管内流速较小，气体容易析出造成断流，且影响排水能力。
可知，在较小的河道中，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，在于解决相邻虹吸管的布置间距要求，以及如何设计虹吸管的管径大小，来适应变化的来水量。
目前的技术中，缺少一种安装方便、且能满足较小河道设置要求，能够有效的应对来水量变化的过坝虹吸引水装置。
发明内容
本发明的目的在于一种适用于水量变化的变管径虹吸引水装置。
本发明的技术方案是：
适用于水量变化的变管径虹吸引水装置，包括格栅、过水控制阀门、变管径虹吸管道、管间支撑件、排气系统等。
该装置的格栅设置在虹吸管最前端，用以拦截垃圾，较大杂物，防止堵塞，保证系统的稳定使用。
该装置的过水控制阀门，采用一组不同管径的闸阀进行配合，在闸阀附近设置橡胶圈，以保证装置的密闭性。
该装置的变管径虹吸管道的套管方式，采用在小管径虹吸管上进行焊接，再推入大管径管道中，以作支撑。
该装置的不同管径虹吸管道的套管支撑件，采用梭型，以减小局部阻力，帮助提高装置的过水能力。
该装置的管道采用钢管材质，稳定性较高，能够承受较大压力。
该装置的真空气液交换箱下接一组连接管，分别与不同管径进行相通，以保证满足不同管径使用情况下的排气，保持过坝虹吸的稳定性。
本发明的有益效果：
本发明的装置能够在河道较小，施工条件有限的情况下，面对来水量发生较大变化时，自由的变换虹吸管道的过流管径，从而能够满足不同来水量情况下的过流要求，以满足工程需求。
本发明采用套管的方式，能够节约施工场地，布置占地面积小。
本发明的装置使用一组阀门，在来水量发生变化时，能够通过阀门的组合使用，来变换虹吸管道的过流断面，从而满足不同情况下的通水需要，操作较为简单。
具体来说：
本发明装置，可以：
1、本发明的装置能够针对来水量的变化，变换虹吸管道的流道，从而有效的在不同来水量的情况下进行引水。
2、本发明的装置能够较好的适应施工条件有限的工程需要，占地面积小。
3、本发明的引水装置是使用虹吸效应来进行引水，不消耗多余的能源，较为经济。
4、使用一组阀门进行配合使用，能够较方便的改变过流断面，操作简单。
5、安装简易、系统简单，占地面积小。
附图说明
附图1是本发明装置的截面示意图。
附图2 是本发明装置的阀门细节图。
附图3是本发明的装置的真空气液交换箱的连接细节图。
附图4是本发明装置的管道横断面图。
附图5是本发明装置的管道间的连接附件截面图。
具体实施方式
如图1所示的一种适用于水量变化的变管径虹吸引水装置，包括格栅1，格栅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。将控制阀门2安装在格栅后的位置，当来水量较小的情况，关闭阀门2（a）和2（b），虹吸引水从管道3（c）中过水；当来水量增大时，关闭阀门2（a），开启阀门2（b），虹吸引水从管道3（b）和3（c）中过水；当来水量继续增大时，开启阀门2（a）和2（b），虹吸引水从管道3（a）、3（b）和3（c）中过水，通过阀门的组合使用，使得虹吸管道引水能够适应不同的来水量。几层管道间的支撑件4设计为梭形，以减小水流阻力，提高过流能力。虹吸管顶部安装有排气装置5，排气装置由真空气液交换箱5（a）和连接管道与阀门5（b）、5（c）和5（d）组成，当虹吸过水仅通过3（c）管道时，开启阀门5（d），关闭阀门5（b）与5（c），以实现气液交换，帮助排气；同理当虹吸过水通过3（b）和3（c）管道时，开启阀门5（c）和5（d），关闭阀门5（b），实现气液交换，帮助排气；虹吸过水通过3（a）、3（b）和3（c）管道时，开启阀门5（d）、5（b）和5（c），实现气液交换，帮助排气。通过阀门的组合，以满足管道的排气需求。最终虹吸引水通过出口6排出虹吸管道，从而完成过坝虹吸引水。
优选的，所述装置的管道材料选择钢管，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。
优选的，所述装置的管径根据工程实际来水情况来选择组合，从而适应不同的工程，所选管径需要满足虹吸管道的最佳流速范围来确定。
优选的，装置所选阀门选择市场上现有的阀门，选择体积较小，价格较低廉且能满足系统稳定性的阀门。
优选的，所选真空气液交换箱，按照最大过水情况选择，满足系统的排气需求。
优选的，虹吸管道间的支撑件尺寸设计为30cm长，2cm宽，以满足套管间的支撑，使得套管形式的虹吸管得以实现。
优选的，虹吸管间的支撑件安装角度为0°、90°、180°、270°，不同层的管道支撑件交错45°安装，从而保证整个装置的安全和稳固。

Claims (8)

1.一种适用于水量变化的变管径虹吸引水装置，其特征在于：安装在进口处的格栅（1）、过水控制阀门（2）、套管形式的变管径虹吸管道（3）、管间支撑件（4）、排气系统（5）、出口（6）。
2.根据权利要求1所述的一种适用于水量变化的变管径虹吸引水装置，其特征在于：该过水控制阀门安装在该虹吸装置的进水段。
3.根据权利要求1所述的一种适用于水量变化的变管径虹吸引水装置，其特征在于：该装置通过控制阀门来变化虹吸过水的流道。
4.根据权利要求1所述的一种适用于水量变化的变管径虹吸引水装置，其特征在于：该虹吸管道是通过套管的形式，来进行不同管径管道的组合。
5.根据权利要求1所述的一种适用于水量变化的变管径虹吸引水装置，其特征在于：该管道间支撑件为梭形、按照0°、90°、180°、270°四个角度依次安装，不同管层间的支撑件交错45°设置。
6.根据权利要求5所述的一种适用于水量变化的变管径虹吸引水装置，其特征在于：管道间的支撑件尺寸设计为长30cm，宽2cm。
7.根据权利要求1所述的一种适用于水量变化的变管径虹吸引水装置，其特征在于：该装置的排气系统，安装在虹吸系统的最顶部。
8.根据权利要求7所述的一种适用于水量变化的变管径虹吸引水装置，其特征在于：排气系统的真空气液交换箱分别使用连接管与阀门与各层管道相连。
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