CN204644991U - 一种竖井消能装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种竖井消能装置，由于其挡板尾端上倾，可使挡板上方形成一个根部厚、尾部薄的水垫层，水流跌落到挡板上的水垫层后产生旋滚和剪切，其水流紊动强、掺气和排气剧烈，可将水流的能量大量耗散。消能后的水流再经上倾的挡板导向对侧挡板，跌落水流增加的势能在每级挡板上全部消耗，各级挡板跌落的流态相同，没有能量累积，经最后一级挡板跌入竖井底部消力池消能后从泄水口平稳地流出竖井。在消能过程中，竖井内的水流能量分级消散在各个挡板上，避免了集中消能带来的巨大冲击力、大振幅和高噪音等影响，消能效果更好，同等设计流量条件下可增大挡板间距，减少挡板数量，节省消能装置的工程量，并且结构简单，施工方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及消能装置，特别是一种竖井消装置。
背景技术
竖井消能装置是一种设置于水利工程中的隧洞式泄水建筑物，传统的竖井消能装置采用旋流式消能结构，这种传统的消能装置虽具有一定的消能效果，但在高水头大流量泄流时建筑物内会伴随高速水流的冲刷、掺气、空化空蚀、急流冲击波等现象，消能过程中产生的振动及噪音较大，泄流能力易受到一定条件的限制。
而随着城市排洪和市政污水管道系统的兴建，出现了消能效果更好、冲击小和低噪音的挡板式竖井消能结构，该消能工包括竖井，竖井的底部有泄水口，所述的竖井内部有垂向隔墙将竖井中下部至顶部的空间分隔为干区和湿区，竖井顶部开有供泄水流入湿区的流入口，湿区的内壁的两侧由上至下设有多级相对的挡板，两侧相对的档板在垂向方向上相错开，垂向隔墙在位于挡板下方的位置开有通气孔。当泄水水流从竖井顶部的流入口流入湿区后，会在两侧的挡板上逐级跌落，形成折叠往复的整体水流流态。水流跌落到挡板上的水垫层后向四周扩散，并产生旋滚和剪切，水流紊动强、掺气和排气剧烈，将水流的能量大量耗散。跌落水流增加的势能在每级挡板上全部消耗，各级挡板跌落的流态相同，没有能量累积，经最后一级挡板跌入竖井底部消力池消能后从泄水口平稳地流出竖井。在消能过程中，竖井内的水流能量分级消散在各个挡板上，避免了集中消能带来的巨大冲击力、大振幅和高噪音等影响，消能效果较好，并且结构简单，施工方便。但此竖井消能结构仍有不足之处：1、该消能方式对竖井直径和挡板间距要求较高，结构参数出现偏差时会导致各级跌流消能不充分，能量累加，流速逐渐增大，跌流落点逐渐外移，从而形成S型贴壁流，消能效果仍无法满足设计运行的要求。2、该消能工的竖井直径较大，挡板间距较小，造成挡板尺寸和数量都比较大，尚有较大的优化空间。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种消能效果更好的竖井消能装置，其在消能过程中不会产生巨大冲击力和高噪音等现象，而且在下泄流量偏大、挡板间距偏大的情况下也能取得较好的消能效果。
本实用新型所述的竖井消能装置，包括竖井，竖井的底部有泄水口，所述的竖井内部有垂向隔墙将竖井中下部至顶部的空间分隔为干区和湿区，竖井顶部开有供泄水流入湿区的流入口，湿区的内壁的两侧由上至下设有多级相对的挡板，两侧相对的档板在垂向方向上相错开，垂向隔墙在位于挡板下方的位置开有通气孔，挡板从其根部至尾端逐渐向上倾斜，位于高位的挡板可将落入其上的泄水导向相对一侧的低位的挡板上。
本实用新型所述的竖井消能装置，其竖井的湿区内壁的两侧由上至下设置多级相对的挡板，两侧相对的档板在垂向方向上相错开，并且挡板的尾端上倾一定角度后可增加挡板上水垫层厚度，当泄水水流从竖井顶部的流入口流入湿区后，会在两侧上倾的挡板上逐级跌落，形成折叠往复的整体水流流态。由于挡板尾端上倾，可使挡板上方形成一个根部厚、尾部薄的水垫层，水流跌落到挡板上的水垫层后产生旋滚和剪切，其水流紊动强、掺气和排气剧烈，可将水流的能量大量耗散。消能后的水流再经上倾的挡板导向对侧挡板，跌落水流增加的势能在每级挡板上全部消耗，各级挡板跌落的流态相同，没有能量累积，经最后一级挡板跌入竖井底部消力池消能后从泄水口平稳地流出竖井。在消能过程中，竖井内的水流能量分级消散在各个挡板上，避免了集中消能带来的巨大冲击力、大振幅和高噪音等影响，上倾挡板上方的水垫层厚度增加后，消能效果更好，同等设计流量条件下可增大挡板间距，减少挡板数量，节省消能装置的工程量，并且结构简单，施工方便。
附图说明
图1是本实用新型的俯视图。
图2是图1沿A－A方向的剖视图。
图3是图1沿B－B方向的剖视图。
具体实施方式
如图1至3所示，所述的竖井消能装置，包括竖井1，竖井1的底部有泄水口11，所述的竖井1内部有垂向隔墙2将竖井中下部至顶部的空间分隔为干区4和湿区3，干区4与湿区3在竖井1的底部相通，干区4为检修和通气的通道，湿区3为水流通道，竖井1顶部开有供泄水流入湿区的流入口12，湿区3的内壁两侧由上至下设有多级相对的挡板5，两侧相对的档板5在垂向方向上相错开，垂向隔墙2在位于挡板5下方的位置开有通气孔51，用于水流掺气和排除从水中脱离的空气，挡板5从其根部至尾端逐渐向上倾斜以增加挡板上水垫层厚度，挡板5根部的最低位置设有贯穿挡板5的排水孔（图中未表示），用于泄水结束后排除挡板5上的积水，位于高位的挡板5可将落入其上的泄水导向相对一侧的低位的挡板上。当泄水水流从竖井1顶部的流入口12流入湿区3后，会在两侧上倾的挡板5上逐级跌落，形成折叠往复的整体水流流态。由于挡板5尾端上倾，可在挡板5上方形成一个根部厚、尾部薄的水垫层，水流跌落到挡板5上的水垫层后产生旋滚和剪切，其水流紊动强、掺气和排气剧烈，可将水流的能量大量耗散。消能后的水流再经上倾的挡板5导向对侧挡板，跌落水流增加的势能在每级挡板5上全部消耗，各级挡板5跌落的流态相同，没有能量累积，经最后一级挡板跌入竖井底部消力池消能后从泄水口11平稳地流出竖井。在消能过程中，竖井内的水流能量分级消散在各个挡板5上，避免了集中消能带来的巨大冲击力、大振幅和高噪音等影响，上倾挡板5上方的水垫层厚度增加后，消能效果更好，同等设计流量条件下可增大挡板间距，减少挡板数量，节省消能装置的工程量，并且结构简单，施工方便。
如图所示，挡板5的上倾角度a为5～20度，当挡板的尾端的上倾高度h不超过两侧相对的档板的垂向间距H的0.2倍时，其消能效果较佳。
流入口12的水流流入方向与垂向隔墙2的表面平行，垂向隔墙2从中间将竖井1分隔成湿区3和干区4，竖井1设置挡板5的两侧处于水流的流入方向上。相对的两个相错开的挡板5的面积之和大于湿区3的截断面的面积。
竖井的设计流量Q可根据情况而定，当设计流量 （m3/s）时（其中，D为竖井的直径），其消能效果较佳。
Claims (5)
1.一种竖井消能装置，包括竖井，竖井的底部有泄水口，所述的竖井内部有垂向隔墙将竖井中下部至顶部的空间分隔为干区和湿区，竖井顶部开有供泄水流入湿区的流入口，湿区的内壁的两侧由上至下设有多级相对的挡板，两侧相对的档板在垂向方向上相错开，垂向隔墙在位于挡板下方的位置开有通气孔，其特征在于：挡板从其根部至尾端逐渐向上倾斜，位于高位的挡板可将落入其上的泄水导向相对一侧的低位的挡板上。
2.根据权利要求1所述的竖井消能装置，其特征在于：挡板根部位置设有贯穿挡板的排水孔。
3.根据权利要求1所述的竖井消能装置，其特征在于：挡板的上倾角度a为5～20度。
4.根据权利要求3所述的竖井消能装置，其特征在于：挡板的尾端上倾高度h不超过两侧相对的档板的垂向间距H的0.2倍。
5.根据权利要求1所述的竖井消能装置，其特征在于：竖井的设计流量 （m3/s），其中，D为竖井的直径。
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