CN113186866A - 一种消除渡槽水位波动的悬挂式构件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及消除水位波动技术领域，具体涉及一种应用于渡槽与渠道衔接的进、出口的高效节能消除水位波动的悬挂式构件，包括渡槽，在渡槽的两侧设有固定组件，齿梳板设在渡槽内，且齿梳板通过顶部的套管套装在固定组件上，在齿梳板两侧开设有凹槽，凹槽内设有螺旋轮组件，本发明能够使渡槽安全平稳输水，通过改变渡槽两个槽体内水的流速，不再使渡槽左右槽同一断面槽体出口处出现左右对称的卡门涡街现象，进而减小渡槽槽身内水位波动现象，提高了渡槽的使用寿命，也保障了渡槽工程的安全运行。

Description

一种消除渡槽水位波动的悬挂式构件

技术领域：

本发明涉及消除水位波动技术领域，具体涉及一种应用于渡槽与渠道衔接的进、出口的高效节能消除水位波动的悬挂式构件。

背景技术：

渡槽是一种输送水资源的架空水槽，在实际调度运行中，整体渠道工程输水状态平稳，但当工程在大流量输水工况时，部分的渡槽、倒虹吸等输水建筑物及与渠道衔接的进、出口处，会出现较明显的水位波动现象，局部出现旋涡、回流、湍流或水体掏刷现象，且渡槽左右槽同一断面槽体内也会出现水面交替起伏波动的现象，部分输水建筑物闸前还会出现水位雍高，影响或加大局部水头损失，出现工程安全隐患。

渡槽超常水位波动会给渡槽安全运行带来一系列不利影响：波动波峰会阵发性击打渡槽顶部横梁并且水面周期性左右晃动将对渡槽的整体结构产生疲劳性损伤，长期此工况运行将影响渡槽耐久性，降低了渡槽的使用寿命，也具有安全隐患。

发明内容：

针对渡槽容易因在大流量输水使产生水位波动，导致渡槽槽身内会出现水面交替起伏的现象，水位周期左右晃动将对渡槽结构产生疲劳性损伤，出现卡门涡街现象，降低了渡槽的使用寿命等不利于渡槽安全运行的问题，本发明提供一种消除渡槽水位波动的悬挂式构件，能够使渡槽安全平稳输水，通过改变渡槽两个槽体内水的流速，不再使渡槽左右槽同一断面槽体出口处出现左右对称的卡门涡街现象，进而减小渡槽槽身内水位波动现象，提高了渡槽的使用寿命，也保障了渡槽工程的安全运行。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种消除渡槽水位波动的悬挂式构件，包括渡槽，渡槽的两侧设有边坡，还包括固定组件、齿梳板和螺旋轮组件，所述固定组件包括固定件和固定绳，固定件分别固定在边坡内，所述固定绳设在渡槽上方，且固定绳的两端分别与两侧固定件连接，所述齿梳板设在渡槽内，齿梳板的顶部设有套管，套管固定套装在所述固定绳上；在齿梳板的两侧端开设有凹槽，所述螺旋轮组件设在齿梳板两侧凹槽内，螺旋轮组件包括螺旋轮和螺旋轮轴，螺旋轴竖直设在齿梳板凹槽内，所述螺旋轮转动套装在螺旋轴上，且螺旋轴的顶端和底端固定在凹槽内。

进一步的，所述螺旋轮的内径R₁小于螺旋轮的外径R₂。

进一步的，所述螺旋轮为柱状。

进一步的，所述固定件为锚杆。

进一步的，还包括连接杆，所述连接杆竖直设在齿梳板和套管之间，连接杆的顶端与套管固定连接，底端与齿梳板顶部固定连接。

进一步的，所述齿梳板的宽度小于渡槽的宽度，螺旋轮与渡槽内侧壁接触。

进一步的，所述固定绳为钢丝绳。

本发明的有益效果：

第一，结构独特，使用方便，不需要改变渡槽的结构便能够减小渡槽内的水位波动，将齿梳板设置在渡槽的一侧槽体出口之前，在齿梳板的作用下，能够对槽体内的水流进行扰流，水流通过齿梳板时会冲击齿梳板，形成漩涡、混流等，消除部分能量，使设置有齿梳板一侧的渡槽水流在经过齿梳板之后会形成与另一侧未设置齿梳板的渡槽水流不同的水力特征，渡槽出口处有齿梳板一侧的出口水流流速较大，改变了渡槽两个槽体内水的流速，便可以使渡槽左右槽同一断面槽体的水流流出渡槽后，在下游渠道内不再出现左右对称的卡门涡街现象，进而减小或消除渡槽槽身内部水流的水位波动现象，使水流能够平稳地流入下游渠道，从而保护渡槽工程的安全运行，提高了渡槽的使用寿命；避免了因渡槽两个槽体内的水流流速相同，会在渡槽出口处周期性脱落处旋转反向相反、排列规则的卡门涡街现象，导致渡槽内的水流产生水位波动，对渡槽结构产生疲劳性损伤的情况。

第二，齿梳板受到渡槽内的水流冲击时，齿梳板会被水流冲击带动，在齿梳板两侧螺旋轮的作用下，螺旋轮会沿渡槽内壁滚动，由于螺旋轮的内径R₁小于螺旋轮的外径R₂，螺旋轮在滚动时能够向渡槽内壁施加挤压力，齿梳板受到的水流冲击力越大，螺旋轮向渡槽内壁施加的挤压力便越大，能够将齿梳板固定卡死在渡槽内，避免了齿梳板通过套管套装在固定绳上后，齿梳板会被水流冲击改变位置，影响到齿梳板扰流效果的情况；作业人员在放置齿梳板时，螺旋轮处于内径松弛状态时，螺旋轮与渡槽内壁未接触，根据情况可将齿梳板放置至渡槽的任意位置，确定好位置后作业人员放开齿梳板，齿梳板受到水流冲击时，螺旋轮滚动逐渐从内径松弛状态变为外径压紧状态，螺旋轮的外径R₂向渡槽内壁施加挤压力，将齿梳板固定卡死在渡槽内，能够根据需要改变齿梳板的位置，应用灵活。

第三，在压力弹簧的作用下，能够使竖板在齿梳板的齿梳内进行摆动，进一步的改变渡槽内水的流速，改变水流的波动性；在通过齿梳板来减小槽身内部水流的水位波动时，因水流仍然会变化波动，在渡槽的左右槽同一断面槽体出口处还是会发生局部的卡门涡街现象，长时间后便会对渡槽的出口处产生疲劳性损伤，导致对渡槽局部造成损伤，虽然通过齿梳板削弱了卡门涡街现象，但是还是会使渡槽出口处发生局部的卡门涡街现象；通过压力弹簧与竖板的相互配合，能够进一步的改变渡槽内水的波动性来改变局部发生的卡门涡街现象，竖板被水流冲击向后摆动便带动轴杆，使轴杆在轴套内转动，轴套转动带动导向板，将压力弹簧压紧，压力弹簧被压紧后，因水流并不稳定，压力弹簧在自身弹性的作用下，便会向导向板施加顶力，使导向板带动轴杆进而带动竖板向前摆动，使竖板在齿梳板内前后摆动，改变水流的波动性。

第四，水轮交替设置在齿梳板的齿梳内，且水轮下半部被挡水板遮挡，水轮受到水流冲击时，水轮能够进行单向转动，水轮在转动时，水轮左侧的碟簧能够为水轮提供压紧力，将水轮的右侧通过摩擦块压紧在螺旋凸座的内端面上，螺旋凸座的内端面为由低坡到高坡，水轮右侧摩擦块与螺旋凸座的内端面摩擦力会随着从低坡到高坡越来越大，且竖板受到水流冲击后会处于展开状态，通过改变水轮右侧的摩擦力来改变水轮的转速，使水轮处于一快一慢的状态，水轮右侧摩擦块转至螺旋凸座内端面的高坡时，摩擦力较大，水轮转速变慢，并能够通过摩擦力带动螺旋凸座转动，从而使轴杆转动，使竖板下压，竖板不再处于展开状态；水轮右侧摩擦块从螺旋凸座内端面高坡落下至螺旋凸座内端面低坡上时，摩擦力突然变小，水轮转速变快，水轮右侧摩擦块从螺旋凸座内端面高坡落下至螺旋凸座内端面低坡上时，摩擦力较小，螺旋凸座不会被带动转动，竖板受到水流冲击恢复至展开状态；通过水轮转速的改变，能够使竖板在齿梳板上前后摆动，来改变渡槽内水流的波动性，从而改变局部产生的卡门涡街现象。

附图说明

图1为本发明结构示意图之一。

图2为齿梳板结构示意图之一。

图3为本发明结构示意图之二。

图4为本发明结构示意图之三。

图5为螺旋轮结构示意图。

图6为本发明使用状态示意图之一。

图7为本发明使用状态示意图之二。

图8为本发明使用状态示意图之三。

图9为本发明使用状态示意图之四。

图10为本发明一种结构示意图之一。

图11为本发明一种结构示意图之二。

图12为本发明一种结构示意图之三。

图13为图11中的A部放大示意图。

图14为本发明另一种结构示意图之一。

图15为本发明另一种结构示意图之二。

图16为本发明另一种结构示意图之三。

图17为水轮结构示意图。

图18为螺旋凸座结构示意图。

图19为渡槽结构示意图。

图中：1-渡槽，2-齿梳板，3-螺旋轮，31-螺旋轮轴，4-连接杆，5-套管，6-钢丝绳，7-锚杆，8-竖板，9-轴杆，10-轴套，11-导向柱，12-导向板，13-压力弹簧，14-挡水板，15-水轮，16-固定座，17-碟簧，18-摩擦片，19-摩擦块，20-螺旋凸座。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1，工程在大流量输水工况时，部分的渡槽、倒虹吸等输水建筑物及与渠道衔接的进、出口处，会出现较明显的水位波动现象，导致渡槽槽身内会出现水面交替起伏的现象，水位周期左右晃动将对渡槽结构产生疲劳性损伤，出现卡门涡街现象，长期此工况运行将影响渡槽耐久性，降低了渡槽的使用寿命，也具有安全隐患。

针对上述问题，本实施例提供一种消除渡槽水位波动的悬挂式构件，如图1-2所示，包括渡槽1，渡槽1为双槽式，在渡槽1的两侧设有边坡，在渡槽1两侧的边坡内竖向设有锚杆7，锚杆7的高度大于渡槽1的高度，且锚杆7能够根据需要调节固定，在渡槽1的上方设有钢丝绳6，钢丝绳6的一端与渡槽1左侧的锚杆7固定连接，另一端拉紧与渡槽1右侧的锚杆7固定连接，使钢丝绳6处于拉紧状态，齿梳板2设在渡槽1左侧的槽身内，齿梳板2的宽度小于渡槽1槽身的宽度，在齿梳板2的顶部竖向设有连接杆4，连接杆4的底端与齿梳板2的顶部固定连接，连接杆4的上方横向设有套管5，套管5与连接杆4的顶端固定连接，且套管5套装在钢丝绳6上；齿梳板2的两侧端开设有凹槽，在凹槽内竖直设有螺旋轴31，螺旋轴31的顶端和底端固定安装在凹槽内，在螺旋轴31上转动套装螺旋轮3，螺旋轮3为柱状，如图5所示，螺旋轮3的内径R₁小于螺旋轮3的外径R₂，螺旋轮3能够在螺旋轴31上转动。

在使用时，作业人员将齿梳板2置入在渡槽1槽身内部下游侧，且位于渡槽水流出口之前的位置，并通过两侧锚杆7将渡槽1套装在钢丝绳6上，齿梳板2受到渡槽内的水流冲击时，齿梳板2会被水流冲击带动，如图3-4所示，在齿梳板2两侧螺旋轮3的作用下，螺旋轮3会沿渡槽1的内壁滚动，由于螺旋轮3的内径R₁小于螺旋轮3的外径R₂，螺旋轮3在滚动时能够向渡槽1内壁施加挤压力，齿梳板2受到的水流冲击力越大，螺旋轮3向渡槽1内壁施加的挤压力便越大，便可以将齿梳板2固定卡死在渡槽1内，避免了齿梳板2通过钢丝绳6吊装在渡槽1内时，齿梳板2受到水流冲击后会从渡槽1内脱落，影响到齿梳板2扰流效果的情况；如图6-9所示，作业人员在放置齿梳板2时，螺旋轮3处于内径松弛状态时，螺旋轮3与渡槽1的内壁未接触，根据情况可将齿梳板2放置至渡槽1内槽身的任意位置，使齿梳板2的扰流效果最大化，并根据齿梳板放置的位置调节锚杆7的位置，当确定好位置后作业人员放开齿梳板2，齿梳板2受到水流冲击时，螺旋轮3滚动逐渐从内径松弛状态变为外径压紧状态，螺旋轮3的外径R₂向渡槽1的槽身内壁施加挤压力，将齿梳板2固定卡死在渡槽1内，应用灵活；不需要改变渡槽1的结构便能够减小渡槽1内的水位波动，将齿梳板2设置在渡槽1的一侧槽体出口之前，能够对槽体内的水流进行扰流，水流通过齿梳板2时会冲击齿梳板2，形成漩涡、混流等，消除部分能量，使设置有齿梳板2一侧的渡槽1水流在经过齿梳板2之后会形成与另一侧未设置齿梳板2的渡槽1水流不同的水力特征，渡槽1出口处有齿梳板2一侧的出口水流流速较大，改变了渡槽1两个槽体内水的流速，便可以使渡槽1左右槽同一断面槽体的水流流出渡槽后，在下游渠道内不再出现左右对称的卡门涡街现象，进而减小或消除渡槽1槽身内部水流的水位波动现象，使水流能够平稳地流入下游渠道，从而保护渡槽工程的安全运行，提高了渡槽1的使用寿命；避免了因渡槽1两个槽体内的水流流速相同，会在渡槽出口处周期性脱落处旋转反向相反、排列规则的卡门涡街现象，导致渡槽内的水流产生水位波动，对渡槽结构产生疲劳性损伤的情况。

实施例2，本实施中的一种消除渡槽水位波动的悬挂式构件以与实施例1中的不同点为中心进行说明。

本实施例中，如图10所示，在齿梳板2的背水面水平设有多个轴套10，轴套10位于齿梳板的齿梳上方，在轴套10内转动套装有轴杆9，轴杆9上并排设有多个与齿梳相对应的竖板8，竖板8的顶端与轴杆9固定连接，且竖板8的宽度小于齿梳的宽度，如图11-13所示，轴杆9上斜向设有导向板12，导向板12的底端与轴杆固定连接，在轴杆9的上方设有多个导向柱11，导向柱11的外端头设有限位台，导向板12滑动套装在导向柱11上，在导向板12与齿梳板2的背水面之间的导向柱11上设有压力弹簧13，压力弹簧13的内端与齿梳板2的背水面固定连接，压力弹簧13的外端与导向板12固定连接，导向板12能够在导向柱11上滑动，将压力弹簧13压紧。

齿梳板2放置在渡槽1内后，螺旋轮3在滚动时向渡槽1内壁施加挤压力，齿梳板2受到的水流冲击力越大，螺旋轮3向渡槽1内壁施加的挤压力便越大，将齿梳板2固定卡死在渡槽1内，在压力弹簧13的作用下，能够使竖板8在齿梳板2的齿梳内进行摆动，进一步的改变渡槽1内水的流速，改变水流的波动性；竖板8被水流冲击向后摆动便带动轴杆9，使轴杆9在轴套10内转动，并且轴杆9转动时会带动导向板12，导向板12在导向柱11上向前滑动，将压力弹簧13压紧，压力弹簧13被压紧后，如图12所示，竖板8处于展开状态，并且由于渡槽1内的水流并不稳定，压力弹簧13在自身弹性的作用下，会向导向板12施加顶力，使导向板12在导向柱11上向后滑动，带动轴杆9使轴杆9在轴套10内转动，进而带动竖板8向前摆动，通过水流的冲击和压力弹簧自身弹性的作用下，能够使竖板8在齿梳板2的齿梳后方一直保持前后摆动状态，从而改变渡槽1内水流的波动性，通过压力弹簧13与竖板8的相互配合下，能够进一步的改变渡槽1内水的波动性来改变局部发生的卡门涡街现象，避免了在通过齿梳板2来减小槽身内部水流的水位波动时，由于水流仍然会变化波动，在渡槽1的左右槽同一断面槽体出口处还是会发生局部的卡门涡街现象，长时间后便会对渡槽1的出口处产生疲劳性损伤，导致对渡槽局部造成损伤的情况。

实施例3，本实施中的一种消除渡槽水位波动的悬挂式构件以与实施例2中的不同点为中心进行说明。

本实施例中，如图14所示，在齿梳板2的背水面水平设有多个轴套10，在轴套10内转动套装有轴杆9，轴杆9上并排设有多个与齿梳相对应的竖板8，竖板8的顶端与轴杆9固定连接，且竖板8的宽度小于齿梳板2的齿梳宽度，在轴杆9上相邻的竖板8之间交替设置有水轮15，水轮15转动套装在轴杆9上，水轮15与齿梳相对应，如图16所示，齿梳板2的迎水面设有挡水板14，挡水板14将水轮15的下半部遮挡，如图17所示，在水轮15的左侧设有固定座16，固定座16固定在轴杆9上，水轮15的左侧固定有摩擦片18，在固定座16与摩擦片18之间设有碟簧17；在水轮15的右侧设有螺旋凸座20，螺旋凸座20固定在轴杆9上，如图18所示，螺旋凸座20的内端面呈螺旋状由低坡到高坡，水轮15的右侧固定有摩擦块19，水轮15左侧的碟簧17能够为水轮15提供压紧力，将水轮15的右侧通过摩擦块19压紧在螺旋凸座20的内端面上。

齿梳板2放置在渡槽1内后，螺旋轮3在滚动时向渡槽1内壁施加挤压力，齿梳板2受到的水流冲击力越大，螺旋轮3向渡槽1内壁施加的挤压力便越大，将齿梳板2固定卡死在渡槽1内，竖板8受到水流冲击后会处于展开状态，水轮15交替设置在齿梳板2的齿梳内，且水轮15下半部被挡水板14遮挡，水轮15受到水流冲击时，水轮15能够进行单向转动，水轮15在转动时，水轮15左侧的碟簧17为水轮15提供压紧力，将水轮15的右侧通过摩擦块19压紧在螺旋凸座20的内端面上，螺旋凸座20的内端面为由低坡到高坡，水轮15右侧摩擦块19与螺旋凸座20的内端面摩擦力会随着从低坡到高坡越来越大，通过改变水轮15右侧摩擦块19的摩擦力来改变水轮15的转速，使水轮15处于一快一慢的状态，水轮15右侧摩擦块19转至螺旋凸座20内端面的高坡时，摩擦力较大，水轮15转速变慢，并能够通过摩擦力带动螺旋凸座20转动，从而使轴杆9转动，使竖板8下压，竖板8不再处于展开状态；水轮15右侧摩擦块19从螺旋凸座20内端面高坡落下至螺旋凸座内端面低坡上时，摩擦力突然变小，水轮15转速变快，水轮15右侧摩擦块19从螺旋凸座20内端面高坡落下至螺旋凸座20内端面低坡上时，摩擦力较小，螺旋凸座20不会被带动转动，竖板8受到水流冲击恢复至展开状态；通过水轮15转速的改变，能够使竖板8在齿梳板2上前后摆动，来改变渡槽1内水流的波动性，从而改变渡槽1局部产生的卡门涡街现象。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围内所做的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种消除渡槽水位波动的悬挂式构件，包括渡槽，渡槽的两侧设有边坡，其特征在于，还包括固定组件、齿梳板和螺旋轮组件，所述固定组件包括固定件和固定绳，固定件分别固定在边坡内，所述固定绳设在渡槽上方，且固定绳的两端分别与两侧固定件连接，所述齿梳板设在渡槽内，齿梳板的顶部设有套管，套管固定套装在所述固定绳上；在齿梳板的两侧端开设有凹槽，所述螺旋轮组件设在齿梳板两侧凹槽内，螺旋轮组件包括螺旋轮和螺旋轮轴，螺旋轴竖直设在齿梳板凹槽内，所述螺旋轮转动套装在螺旋轴上，且螺旋轴的顶端和底端固定在凹槽内。

2.根据权利要求1所述的一种消除渡槽水位波动的悬挂式构件，其特征在于，所述螺旋轮的内径R₁小于螺旋轮的外径R₂。

3.根据权利要求2所述的一种消除渡槽水位波动的悬挂式构件，其特征在于，所述螺旋轮为柱状。

4.根据权利要求1所述的一种消除渡槽水位波动的悬挂式构件，其特征在于，所述固定件为锚杆。

5.根据权利要求1所述的一种消除渡槽水位波动的悬挂式构件，其特征在于，还包括连接杆，所述连接杆竖直设在齿梳板和套管之间，连接杆的顶端与套管固定连接，底端与齿梳板顶部固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种消除渡槽水位波动的悬挂式构件，其特征在于，所述齿梳板的宽度小于渡槽的宽度，螺旋轮与渡槽内侧壁接触。

7.根据权利要求1所述的一种消除渡槽水位波动的悬挂式构件，其特征在于，所述固定绳为钢丝绳。

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