CN109082997A - 一种山间渡槽消能装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种山间渡槽消能装置，测速仪和电机通过电线相连，电机和竖向电动滑轮组通过电线相连，主体结构装置由12－20排双层钢结构框架构成，双层钢结构框架作水流迎面拦截状横向布置在渡槽内部，双层钢结构框架的前端迎水面框架为主钢架，后端背水面框架为挑流钢架，在主钢架和挑流钢架两侧安装有竖向电动滑轮组，渡槽槽壁两侧设置凹槽滑道，主钢架和挑流钢架设置了竖向固定限位柱，竖向固定限位柱上每隔一定距离限位孔，光圆钢筋每隔一段距离安放滑片，滑片与钢筋通过环铰相连，光圆钢筋、滑片、环铰共同构成横向调节器，Q235光圆钢筋两端设置有螺纹。构简单，使用方便，经过挑流后水流产生水翅和水雾消除水流的动能，保护了沟道的安全。

Description

一种山间渡槽消能装置
技术领域
本发明属于山间渡槽消能技术领域，更具体涉及一种山间渡槽消能装置，该装置适用于上下游槽身纵坡大，水流急导致动能过大而需要消能的陡坡渡槽。
背景技术
渡槽是输送水流跨越河渠、道路、山沟等的架空输水建筑结构，是渠系建筑结构中应用最广泛的交叉建筑结构之一。渡槽除了用于输送渠水进行农田灌溉、城镇生活用水、工业用水跨流域输水外，其还可提供排水和导流的作用。
最近几十年，因西部大开发修建了许多盘山渠道，由于新建渠道通过截断了许多沟谷，打乱了原有的天然水系，形成了一系列没有出路的小块集水而积，在暴雨产生时，往往夺渠而入，给渠道带来多余的水量、泥沙及杂物，如不妥善处理，会造成严重的事故，为了不让洪水入渠，就需要修建输水建筑物，山间渡槽是输水建筑物的一种。山间渡槽通过流量大小的确定，考虑两个因素，一是渠选择不同的来水频率，一般中小型渠道上山洪渡槽采用10年一遇的洪水为设计标准，20年一遇的洪水为校核标准。山洪渡槽上通过的来水流量，随时间变化很大，目前采用的来水频率又较低，来大水时有水翻槽的危险。山间渡槽的设计槽身比原来沟道窄，使过槽流量比较集中，上下游渡槽槽身纵坡大，水位差大，水流过槽后具有很大的动能。如何消除动能，使水流对下游沟道不产生破坏性的冲刷，一般情况下，上游做导流墙，下游做消能设施，沿沟道方向将山间渡槽分成上游段、槽身段、下游段的渡槽设计方法，因为洪水出现概率与成本不成比例，造价高，所以一般不宜采用。故寻找一种合适的减能装置来消除来水量大时渡槽内的动能，是现在急需考虑的问题。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种山间渡槽消能装置，结构简单，使用方便，槽内水流通过装置主体结构，经过挑流后水流产生水翅和水雾消除水流的动能，解决了水流过槽后具有动能过大的问题，使得渡槽下游沟道不产生破坏性的冲刷，保护了沟道的安全。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种山间渡槽消能装置，装置由测速仪，电机，竖向电动滑轮组，主钢架，挑流钢架，竖向固定限位柱，横向调节器，凹槽滑道，限位孔，螺栓，滑片，环铰组成，其连接关系是：测速仪和电机通过电线相连，电机和竖向电动滑轮组通过电线相连，主体结构装置由12－20排双层钢结构框架构成，双层钢结构框架作水流迎面拦截状横向布置在渡槽内部，双层钢结构框架的前端迎水面框架为主钢架，后端背水面框架为挑流钢架，在主钢架和挑流钢架两侧安装有竖向电动滑轮组，渡槽槽壁两侧设置凹槽滑道，线路通电后竖向电动滑轮组可在渡槽凹槽滑道上沿垂直方向滑动，通过滑轮组的滑动，主钢架和挑流钢架通过调整自身的高度形成一定的高度差，高度差一般为双层钢架高度的十分之一。由于主钢架和挑流钢架四边形的结构不稳定，主钢架和挑流钢架都设置了竖向固定限位柱，设置竖向固定限位柱可以进一步增强钢架结构的稳定性，固定限位柱上每隔15cm设限位孔，型号为Q235光圆钢筋穿孔而过，光圆钢筋每隔10cm安放滑片，滑片与钢筋通过环铰相连。这里需要说明的是，主钢架与挑流钢架结构唯一一点不同的地方在于，滑片与钢筋(主钢架的钢筋)通过环铰相连，滑片依附在钢筋(挑流钢架的钢筋)上，其他不作说明的地方，主钢架和挑流钢架结构完全相同。光圆钢筋、滑片、环铰等共同构成横向调节器。为了防止横向调节器从限位孔上脱落，Q235光圆钢筋两端设置有螺纹，螺栓旋进但不旋死，Q235光圆钢筋可以360度旋转，保证横向调节器不从限位孔上脱落。
所述测速仪为光纤式电子流速仪，测速仪与机电连接，安装在主体结构装置下游的水流中。
所述竖向电动滑轮组作为系统运行机构的一部分，运行机构包括电机、竖向电动滑轮组和测速仪，运行机构通过线路连成整体。测速仪和机电通过电线相连，机电和竖向电动滑轮组通过电线相连。
所述主钢架横向调节器主体材料为Q235钢光圆钢筋，每隔一段距离安放滑片，滑片与钢筋通过环铰相连，滑片倚靠在挑流钢架横向调节器上。
所述滑片表面光滑，初始静止位置朝上有一定弧度(弧度在3至5度范围内)。
所述横向调节器，可以绕两端竖向固定限位柱上的限位孔形成的轴线旋转。
通过上述的技术措施：最关键的另部件是光圆钢筋、滑片、环铰等共同组成的横向调节器。现有渡槽消能装置中，最常见的是在渡槽底部设置消能台阶，但是消能效果单一，对于来水量不稳定、变化量大的情况，消能效果差，本发明就能较好地解决这一问题，调节主钢架和挑流钢架，可以设置滑片合适的倾斜角度可以达到最佳的消能效果，对于来水量不稳定、变化量大的情况，也可以随时设置双层钢结构框架的使用数量。技术方案与现有技术的主要区别在于，现有技术主要围绕渡槽结构展开，而本发明技术方案从外加设备进行研究方式方法，特别是一种山间渡槽消能装置。
实验室内采用10000mm*500mm*500mm箱型玻璃水槽模型试验，水槽内壁两侧设置轨道，双层钢结构框架由木质材料代替，主桁架和挑流桁架两侧安装的电动滑轮组在通电后可在轨道上垂直滑动。水槽通水后，欧瑞卡LS300-A测得水流来水流速为3.35m/s，启动一排双层框架，电动滑轮组经过滑动使得主钢架和挑流钢架的高度差最大，此时，所有滑片均保持具水平面30度方向，欧瑞卡LS300-A测得流速为3.07m/s，启动两排排双层框架，欧瑞卡LS300-A测得流速为2.85m/s，启动所有共5排双层框架，欧瑞卡LS300-A测得流速为2.42m/s，试验验证装置能有效消能。
与现有技术相比，本发明有如下有益效果：
本发明公开一种山间渡槽消能系统，当来水流速快，动能过大，启动主体结构装置，双层钢架的迎水面主钢架垂直下滑、背水面挑流端钢架垂直上滑，滑片前端与调节器相连，前端下降，后端上升，形成向上的挑流通道，能提供一种挑流的方式有效消除水流的动能，减少来水对下游沟渠的冲刷。
本发明中主体结构装置由数排双层钢架构成，双层钢架的启用数量随着水流的大小而定。
本发明中主体结构装置当出现损坏时，关闭电源开关，切断电路，就可以更换损坏的双层钢结构框架，拆卸方便，安装方便，保证了消能任务的持续进行。
本发明有效保证了渡槽输水的安全性，使用效果好，应用前景广泛。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为一种山间渡槽消能装置结构示意图。
图2为一种双层钢架外观立体图。
图3为一种滑片安装细部图。
图4为一种主钢架平面图。
图5为一种双层钢架侧视图。
图中：1－测速仪(便携式欧瑞卡LS300-A)、2－电机(新型节能YDT多速电机)、3－竖向电动滑轮组、4－主钢架、5－挑流钢架、6－竖向固定限位柱、7－横向调节器(由Q235光圆钢筋、滑片、环铰等共同构成)、8－凹槽滑道、9－限位孔、10－螺栓、11－滑片、12－环铰。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
参见图1至图5可知，一种山间渡槽消能装置，装置由测速仪1，电机2，竖向电动滑轮组3，主钢架4，挑流钢架5，竖向固定限位柱6，横向调节器7，凹槽滑道8，限位孔9，螺栓10，滑片11，环铰12组成，其连接关系是：测速仪1和电机2通过电线相连，电机2和竖向电动滑轮组3通过电线相连，主体结构装置由12－20排双层钢结构框架构成，双层钢结构框架作水流迎面拦截状横向布置在渡槽内部，双层钢结构框架的前端迎水面框架为主钢架4，后端背水面框架为挑流钢架5，在主钢架4和挑流钢架5两侧安装有竖向电动滑轮组3，渡槽槽壁两侧设置凹槽滑道8，线路通电后竖向电动滑轮组3可在渡槽凹槽滑道上沿垂直方向滑动，通过滑轮组的滑动，主钢架4和挑流钢架5通过调整自身的高度形成一定的高度差，高度差一般为双层钢架高度的十分之一。由于主钢架4和挑流钢架5四边形的结构不稳定，主钢架4和挑流钢架5都设置了竖向固定限位柱6，设置竖向固定限位柱6可以进一步增强钢架结构的稳定性，竖向固定限位柱6上每隔15cm设限位孔9，型号为Q235光圆钢筋穿孔而过，光圆钢筋每隔10cm安放滑片11，滑片11与钢筋通过环铰12相连。这里需要说明的是，主钢架4与挑流钢架5结构唯一一点不同的地方在于，滑片11与钢筋(主钢架的钢筋)通过环铰12相连，滑片11依附在钢筋(挑流钢架的钢筋)上，其他不作说明的地方，主钢架4和挑流钢架5结构完全相同。光圆钢筋、滑片11、环铰12等共同构成横向调节器7。为了防止横向调节器从限位孔上脱落，Q235光圆钢筋两端设置有螺纹，螺栓10旋进但不旋死，Q235光圆钢筋可以360度旋转，保证横向调节器不从限位孔9上脱落。
所述的竖向电动滑轮组3一排15个滑轮，滑轮轴承依次嵌入在钢架侧壁上。
所述滑片11表面光滑，初始静止位置朝上有一定弧度(弧度在3至5度范围内)
参见图5，所述测速仪1为光纤式电子流速仪，安装在主体结构装置下游的水流中。当需要监测水流时，开启测速仪1显示当前水流流速。
参见图1和图5，所述竖向电动滑轮组3作为系统运行机构的一部分，运行机构包括电机2、竖向电动滑轮组3和测速仪1，运行机构通过线路连成整体。测速仪1和电机2通过电线相连，电机2和竖向电动滑轮组3通过电线相连。当渡槽内水流过急，超过测速仪1设定的限值，电机2提供动力，信号通过线路传递给主体结构装置，电机2通过电线连接、启动滑轮组，运行主体结构装置。
参见图2，所述主钢架横向调节器7主体材料为Q235钢光圆钢筋，每隔一段距离安放滑片11，滑片11与钢筋通过环铰12相连，滑片11倚靠在挑流钢架5的横向调节器7上。双层钢架主钢架下滑，挑流钢架5上滑，滑片11由略倾水平位置变换成有一定倾角(最大倾角为30度)的斜面，斜面形成向上的挑流通道。所述主钢架横向调节器主体材料为Q235钢光圆钢筋，每隔10cm(一段距离)安放滑片11，滑片11与钢筋通过环铰12相连，滑片11倚靠在挑流钢架5横向调节器7上。
参见图1、图3和图4，所述竖向固定限位柱6每隔一段距离设置有限位孔9，限位孔9孔径比调节器主体材料钢架稍大，以便横向调节器7穿孔相连，为防止横向调节器7从固定限位柱脱落，横向调节器7两端旋进螺栓10。横向调节器7可以绕两端竖向固定限位柱6上的限位孔9形成的轴线旋转。
参见图1至图5，主体结构装置由12－20排双层钢架构成，双层钢架的启用数量随着水流的大小而定。当出现滑轮组无法移动，调节器滑片破损等主体结构装置损坏时，关闭电源开关，切断电路，就可以更换损坏的双层钢结构框架，拆卸方便，安装方便，保证了消能任务的持续进行。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种山间渡槽消能装置，装置包括测速仪(1)、电机(2)、竖向电动滑轮组(3)、主钢架(4)、挑流钢架(5)、竖向固定限位柱(6)、横向调节器(7)、凹槽滑道(8)、滑片(11)，环铰(12)，其特征在于：测速仪1和电机(2)通过电线相连，电机(2)和竖向电动滑轮组(3)通过电线相连，主体结构装置由12－20排双层钢结构框架构成，双层钢结构框架作水流迎面拦截状横向布置在渡槽内部，双层钢结构框架的前端迎水面框架为主钢架(4)，后端背水面框架为挑流钢架(5)，在主钢架(4)和挑流钢架(5)两侧安装有竖向电动滑轮组(3)，渡槽槽壁两侧设置凹槽滑道(8)，主钢架(4)和挑流钢架(5)设置了竖向固定限位柱(6)，竖向固定限位柱(6)上每隔15cm设限位孔(9)，光圆钢筋每隔10cm安放滑片(11)，滑片(11)与钢筋通过环铰(12)相连，光圆钢筋、滑片(11)、环铰(12)共同构成横向调节器(7)，Q235光圆钢筋两端设置有螺纹。
2.根据权利要求1所述的一种山间渡槽消能装置，其特征在于：所述的滑片(11)倚靠在挑流钢架(5)的横向调节器(7)上。
3.根据权利要求1所述的一种山间渡槽消能装置，其特征在于：所述的滑片(11)表面光滑，初始静止位置朝上有一定弧度。
4.根据权利要求1所述的一种山间渡槽消能装置，其特征在于：所述的横向调节器(7)两端旋进螺栓(10)，横向调节器(7)绕两端竖向固定限位柱(6)上的限位孔(9)形成的轴线旋转。
5.根据权利要求1所述的一种山间渡槽消能装置，其特征在于：所述的竖向电动滑轮组(3)一排15个滑轮，滑轮轴承依次嵌入在钢架侧壁上。
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