CN111691367A - 一种簸箕形进水流道 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种簸箕形进水流道，包括沿着流动方向设置的直线进口段、弯曲转向段、喇叭口整流段；直线进口段用于引流，直线进口段的底板包括与水平面呈预设夹角的直线段；弯曲转向段与直线进口段形成吸水箱；弯曲转向段的底部为簸箕形圆弧结构；弯曲转向段设有ω形后壁，ω形后壁的截面包括两个半径不相同的圆弧；喇叭口整流段用于对水流的流态以及流速进行整流，以使水流的水力性能良好。本发明通过改变进水流道直线进口段后部分底板，可以预防引发不良涡带；且通过在弯曲转向段设置ω形后壁，可以对水流进入到喇叭口整流段进口之前起到整流作用，可以降低流道水力损失，从而使得水泵装置效率大幅度提高。

Description

一种簸箕形进水流道

技术领域

本发明涉及水利工程泵站技术领域，具体涉及一种簸箕形进水流道。

背景技术

泵站进水流道按形状分为肘形进水流道、钟形进水流道和簸箕形进水流道。簸箕形进水流道相对于肘形进水流道来说，对流道的长度要求不严格；簸箕形进水流道相对于钟形进水流道来说，对流道的宽度要求不严格。且簸箕形进水流道的流道线形简单，施工方便，是一种较好的进水流道形式。

专利号为CN201510329842.6公开了一种水力性能优异的簸箕形进水流道及其应用方法，特点是簸箕形进水流道水力性能优异，且在保证施工质量的前提下，降低了对进水流道现场施工技术的要求；专利号为CN201710086005.4公开了一种泵站用簸箕型进水流道的设计方法，具体公开了一种泵站用的簸箕型进水流道的主要几何参数的设计公式，特点是此设计方法具有具体的设计计算公式，能有效提高泵站的安全性能，有利于计算机编程应用和计算机辅助设计；专利号为CN201610018554.3，公开了一种高性能大流量泵站进水流道三维形体过流面设计方法，公开了高性能大流量泵站进水流道三维形体过流面的设计方法，特点是对各种型式进水流道Ⅰ级和Ⅱ级尺寸进行优化计算，给出最优取值范围，使进水流道具有水流平顺均匀、水力性能优异等优点。

综上所述，目前对于簸箕形进水流道的结构上的优化方法较少，且大多数优化方法针对于提出簸箕形进水流道的设计方法及应用方法，本发明考虑到簸箕形进水流道的后壁形状对水流流态的影响，提出在簸箕形进水流道应用ω形后壁形状，以实现水流在进入泵段时具有良好的水力性能。

发明内容

本发明提供了一种簸箕形进水流道，通过对水流进入喇叭口时的流动状态进行提升，可以提高水流的水力性能，从而可以提高水泵装置的运行性能。

本发明实施例提供了一种簸箕形进水流道，包括沿着流动方向设置的直线进口段、弯曲转向段、喇叭口整流段；

直线进口段用于引流，直线进口段的底板包括与水平面呈预设夹角的直线段；

弯曲转向段用于将水流方向旋转90°，并与直线进口段形成吸水箱；弯曲转向段的底部为簸箕形圆弧结构；弯曲转向段远离直线进口段的一端设有ω形后壁，ω形后壁的截面包括两个半径不相同的圆弧；

喇叭口整流段的位置位于吸水箱上部，用于对水流的流态以及流速进行整流，以使水流的水力性能良好。

进一步地，直线进口段的顶部包括第一圆弧结构；

直线进口段沿A-A’方向的断面为矩形。

进一步地，直线进口段的长度为簸箕形进水流道的出口直径的3.48倍；

直线进口段的宽度为簸箕形进水流道的出口直径的2.71倍；

直线进口段的进口高度为簸箕形进水流道的出口直径的2.42倍；

第一圆弧结构的半径为簸箕形进水流道的出口直径的0.37倍。

进一步地，直线进口段的顶板与水平面的夹角为21度；预设夹角为7度。

进一步地，弯曲转向段的长度为簸箕形进水流道的出口直径的2.11倍；

弯曲转向段进口处的宽度为簸箕形进水流道的出口直径的2.71倍；

弯曲转向段的高度为簸箕形进水流道的出口直径的1.26倍。

进一步地，喇叭口整流段包括喇叭口，喇叭口母线形状为1/4圆弧。

进一步地，两个半径不相同的圆弧包括第一圆弧和第二圆弧；第一圆弧的半径为簸箕形进水流道的出口直径的1.35倍，第一圆弧的圆心位置处于喇叭口中心轴线位置；第二圆弧的半径为簸箕形进水流道的出口直径的0.43倍，第二圆弧的圆心位置处于喇叭口圆周两侧且与整流之后流动切线方向垂直位置。

进一步地，ω形后壁的长度为簸箕形进水流道的出口直径的1.16倍；ω形后壁的边线高度为簸箕形进水流道的出口直径的0.27倍。

进一步地，吸水箱中设有中隔板；中隔板的形状与吸水箱纵向方向的形状一致。

进一步地，喇叭口整流段的进口直径为簸箕形进水流道的出口直径的1.9倍；喇叭口整流段的出口为簸箕形进水流道的出口；喇叭口母线圆弧的半径为簸箕形进水流道的出口0.5倍。

本发明提供的一种簸箕形进水流道具有以下有益效果：

簸箕形进水流道包括沿着流动方向设置的直线进口段、弯曲转向段、喇叭口整流段；直线进口段用于引流，直线进口段的底板包括与水平面呈预设夹角的直线段；弯曲转向段用于将水流方向旋转90°，并与直线进口段形成吸水箱；弯曲转向段的底部为簸箕形圆弧结构；弯曲转向段远离直线进口段的一端设有ω形后壁，ω形后壁的截面包括两个半径不相同的圆弧；喇叭口整流段的位置位于吸水箱上部，用于对水流的流态以及流速进行整流，以使水流的水力性能良好。本发明通过改变进水流道直线进口段后部分底板，使底板与水平面呈预设夹角，可以在水流进入弯曲转向段之前产生内外侧流道的流速偏差，可以预防在弯曲转向段由于短时间内内外侧流道流速偏差过大引发不良涡带；且通过在弯曲转向段设置ω形后壁，可以对水流进入到喇叭口整流段进口之前起到整流作用，可以降低流道水力损失，提高水流进入泵装置的水流速度分布均匀度、速度加权平均角度，从而使得水泵装置效率大幅度提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明实施例提供的一种簸箕形进水流道的侧视图；

图2为本发明实施例提供的一种簸箕形进水流道的俯视图；

图3为本发明实施例提供的一种簸箕形进水流道的三维视图；

图4为本发明实施例提供的一种中隔板的示意图；

其中，图中附图标记对应为：1-直线进口段，2-弯曲转向段，3-喇叭口整流段。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请结合图1-图3，本发明实施例提供的一种簸箕形进水流道，沿进水方向包括直线进口段1、弯曲转向段2、喇叭口整流段3；

直线进口段1用于引流，直线进口段1的底板包括与水平面呈预设夹角的直线段；

弯曲转向段2用于将水流方向旋转90°，并与直线进口段1形成吸水箱；弯曲转向段2的底部为簸箕形圆弧结构；弯曲转向段2远离直线进口段1的一端设有ω形后壁，ω形后壁的截面包括两个半径不相同的圆弧；

喇叭口整流段3的位置位于吸水箱上部，用于对水流的流态以及流速进行整流，以使水流的水力性能良好。

本发明实施例中，直线进口段1为簸箕形进水流道的进口，通过直线进口段1设置的与水平面呈预设夹角的直线段，使水流在从直线进口段1进入弯曲转向段2，水流的流速在内外侧相差较大之前就对水流的流速产生影响，使内外侧流速有一定差别，可以预防涡带的产生；且弯曲转向段2远离直线进口段1的一端设有ω形后壁，在水流进入到弯曲转向段2的后壁位置时，后壁顶端的ω形相当于流道吸水箱中的隔舌对来流起到导流作用，对水流进行整流之后再进入喇叭口整流段3，如此，可以降低流道水力损失，提高水流进入泵装置的水流速度分布均匀度、速度加权平均角度，从而使得水泵装置效率大幅度提高。

本发明实施例中，提供了各部位几何特征的特定的几何参数，为了方便说明，各部位几何特征的特定的几何参数均以簸箕形进水流道出口直径(即喇叭口整流段3的出口直接)为基准进行表述，进水流道出口直径用D来表示，单位为m。

本发明实施例中，直线进口段1是进水流道的第一处，直线进口段1的作用是将前池中的水流平顺地引入至流道内，并与弯曲转向段2形成簸箕形进水流道的封闭吸水箱部分。直线进口段1的上部分由圆弧及直线组成，下部分以及平面部分均由直线组成，断面形状为矩形。

可选的，如图3所示，直线进口段1沿A-A’方向的断面为矩形。

可选的，如图1和图3所示，直线进口段1的顶部包括第一圆弧结构；第一圆弧结构的半径R1为0.37D。

可选的，直线进口段1的长度L_吸水箱为3.48D；直线进口段1的宽度B₁为2.71D；直线进口段1的进口高度H_进口为2.42D。

具体的，L_吸水箱为6.26m；H_进口为3.36m；B₁为4.88m；R₁为0.67m。

可选的，如图1所示，直线进口段1的顶板与水平面的夹角α为21°，进水箱的底板翘角(即预设夹角)β为7°。

本发明实施例中，弯曲转向段2是进水流道的第二处，弯曲转向段2的作用是将直线进口段1中的水流在流入喇叭口整流段3之前水流方向平稳的旋转90°，并于直线进口段1形成簸箕形进水流道的封闭吸水箱部分。弯曲转向段2上部分为直线，下边线为弯曲圆弧，圆弧形状为簸箕形。

可选的，弯曲转向段2的长度L_转向段为2.11D；弯曲转向段2进口处的宽度B₂与直线进口段1的宽度B₁相同，为2.71D；弯曲转向段2的高度即吸水箱高度H_吸水箱为1.26D。

具体的，L_转向段为3.80m；B₂为4.88m；H_吸水箱为2.27m。

本发明实施例中，喇叭口整流段3是进水流道第三处，其作用是在水流进入到叶轮之前对水流的流态以及流速进行整流，使水流进入泵装置时的水力性能良好。喇叭口整流段3的位置位于吸水箱上部。

可选的，喇叭口整流段3包括喇叭口，喇叭口母线形状为1/4圆弧。

可选的，两个半径不相同的圆弧包括第一圆弧和第二圆弧；第一圆弧的半径R2为1.35D，第一圆弧的圆心位置处于喇叭口中心轴线位置；第二圆弧的半径R3为0.43D，第二圆弧的圆心位置处于喇叭口圆周两侧且与整流之后流动切线方向垂直位置。

具体的，R2为2.43m；R3为0.77m。

可选的，ω形后壁的长度L_后壁距为1.16D；ω形后壁的边线高度H_ω为0.27D。

具体的，L_后壁距为2.1m；H_ω为0.48m。

可选的，喇叭口整流段3的进口直径为1.9D；喇叭口整流段3的出口直径为D；喇叭口母线圆弧的半径为0.5D。

具体的，喇叭口整流段的进口直径为3.42m；D为1.8m；喇叭口母线圆弧半径为0.9m。

本发明实施例中，如图4所示，吸水箱中设有中隔板；中隔板的作用一是当水流平顺的进入流道之后，对水流整流、分隔，起到防涡的作用；二是为了满足泵站结构需求。中隔板的形状与吸水箱纵向方向的形状一致。

可选的，中隔板在直线进口段的厚度B_前为0.15D和B_后为0.04D。

具体的，中隔板厚度B_前为0.27m和B_后为0.072m。

以上所揭露的仅为本发明的几种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种簸箕形进水流道，其特征在于，包括沿着流动方向设置的直线进口段(1)、弯曲转向段(2)、喇叭口整流段(3)；

所述直线进口段(1)用于引流，所述直线进口段(1)的底板包括与水平面呈预设夹角的直线段；

所述弯曲转向段(2)用于将水流方向旋转90°，并与所述直线进口段(1)形成吸水箱；所述弯曲转向段(2)的底部为簸箕形圆弧结构；所述弯曲转向段(2)远离所述直线进口段(1)的一端设有ω形后壁，所述ω形后壁的截面包括两个半径不相同的圆弧；

所述喇叭口整流段(3)的位置位于所述吸水箱上部，用于对水流的流态以及流速进行整流，以使水流的水力性能良好。

2.根据权利要求1所述的簸箕形进水流道，其特征在于，所述直线进口段(1)的顶部包括第一圆弧结构；

所述直线进口段(1)沿A-A’方向的断面为矩形。

3.根据权利要求2所述的簸箕形进水流道，其特征在于，

所述直线进口段(1)的长度为所述簸箕形进水流道的出口直径的3.48倍；

所述直线进口段(1)的宽度为所述簸箕形进水流道的出口直径的2.71倍；

所述直线进口段(1)的进口高度为所述簸箕形进水流道的出口直径的2.42倍；

所述第一圆弧结构的半径为所述簸箕形进水流道的出口直径的0.37倍。

4.根据权利要求1所述的簸箕形进水流道，其特征在于，所述直线进口段(1)的顶板与水平面的夹角为21度；

所述预设夹角为7度。

5.根据权利要求1所述的簸箕形进水流道，其特征在于，

所述弯曲转向段(2)的长度为所述簸箕形进水流道的出口直径的2.11倍；

所述弯曲转向段(2)进口处的宽度为所述簸箕形进水流道的出口直径的2.71倍；

所述弯曲转向段(2)的高度为所述簸箕形进水流道的出口直径的1.26倍。

6.根据权利要求1所述的簸箕形进水流道，其特征在于，所述喇叭口整流段(3)包括喇叭口，所述喇叭口母线形状为1/4圆弧。

7.根据权利要求6所述的簸箕形进水流道，其特征在于，所述两个半径不相同的圆弧包括第一圆弧和第二圆弧；

所述第一圆弧的半径为所述簸箕形进水流道的出口直径的1.35倍，所述第一圆弧的圆心位置处于所述喇叭口中心轴线位置；

所述第二圆弧的半径为所述簸箕形进水流道的出口直径的0.43倍，所述第二圆弧的圆心位置处于所述喇叭口圆周两侧且与整流之后流动切线方向垂直位置。

8.根据权利要求1所述的簸箕形进水流道，其特征在于，

所述ω形后壁的长度为所述簸箕形进水流道的出口直径的1.16倍；

所述ω形后壁的边线高度为所述簸箕形进水流道的出口直径的0.27倍。

9.根据权利要求1所述的簸箕形进水流道，其特征在于，

所述吸水箱中设有中隔板；

所述中隔板的形状与所述吸水箱纵向方向的形状一致。

10.根据权利要求6所述的喇簸箕形进水流道，其特征在于，

所述喇叭口整流段(3)的进口直径为所述簸箕形进水流道的出口直径的1.9倍；

所述喇叭口整流段(3)的出口为所述簸箕形进水流道的出口；

所述喇叭口母线圆弧的半径为所述簸箕形进水流道的出口0.5倍。

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