CN209323456U - 一种用于桥墩减阻的文丘里气泡发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于桥墩减阻的文丘里气泡发生装置，包括文丘里气泡发生器组、支架、文丘里气泡发生器及与文丘里气泡发生器连接的空气引入管。其特征在于：支架底部植入河底的河床中，支架可以稳定支撑文丘里气泡发生器组，文丘里气泡发生器组由支架支撑并置于水中，并且均匀布置于桥墩的上游水流中，文丘里气泡发生器可以利用水流冲击产生气泡群，使桥墩受水流冲击的接触面产生一层微气泡与水的混合层，这层微气泡与水的混合层可以减小水流通过桥墩的流动阻力，减缓水流对桥墩的冲击作用，延长桥梁的使用寿命。

Description

一种用于桥墩减阻的文丘里气泡发生装置

技术领域

本实用新型涉及一种桥墩减阻装置，具体涉及一种用于桥墩减阻的文丘里气泡发生装置。

背景技术

进入21世纪，随着人类文明的不断发展，科学技术的不断进步，为了满足人们对出行以及交通运输方面的巨大需求，越来越多的跨河大桥和跨江大桥相继建成，但水流对桥体尤其是桥墩的冲蚀比较严重，而普通大桥对桥墩一般不做保护，没有任何保护装置，因此，水流对桥墩的冲击和冲蚀对桥体的安全性和使用寿命带来了极大危害。

发明内容

为了解决如上所述问题，本实用新型的目的在于提供一种全新的用于桥墩减阻的文丘里气泡发生装置，该装置通过文丘里气泡发生器在桥墩表面产生一层微气泡与水的混合层，从而在最大程度上减小水流对桥墩的冲蚀，减小水的流动阻力，尽可能地延长桥体寿命，与此同时，本装置不需要电能等其它外加能源，仅利用水流动能即可以工作，高效环保。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种用于桥墩减阻的文丘里气泡发生装置，包括文丘里气泡发生器组1、支架2、文丘里气泡发生器3，其特征在于：支架2底部植入河底的河床中，使支架2可以稳定地支撑文丘里气泡发生器组1，文丘里气泡发生器组1由支架2支撑并置于水中，文丘里气泡发生器组1均匀地顺流布置在水流来流方向，即以桥墩定位的水的上游。

经优化计算，得到文丘里气泡发生器3的最优尺寸为：文丘里气泡发生器3 长40cm，入口外径11cm，入口内径10cm，出口外径12cm，出口内径11cm，喉部外径12cm，喉部内径5cm，进气口外径2.5cm，进气口内径2cm，其中，喉部长度6cm，渐缩段长度4cm，渐扩段长度5cm，入口段的长度为12cm，渐扩段的稳定段长度为13cm，渐缩段的稳定段长度为12cm；每一个文丘里气泡发生器3相连的空气引入管4的高度均高于平水位50cm。

每组文丘里气泡发生器组1中的文丘里气泡发生器3沿水平方向平行放置，相邻两个文丘里气泡发生器3的间距为20cm，每组文丘里气泡发生器组1沿桥墩支撑方向垂直放置，即沿水平面方向放置，相邻两组文丘里气泡发生器组1 平行且垂直方向间距为30cm。

每组文丘里气泡发生器组1中的文丘里气泡发生器3数和桥墩水力半径有关，当桥墩水力半径小于或等于8cm时，每组文丘里气泡发生器组1中只需要一个文丘里气泡发生器3，桥墩水力半径的数值除以8的商取整所得的数值为每组文丘里气泡发生器组1中文丘里气泡发生器3的数量。

沿水平方向，文丘里气泡发生器3出口距桥墩10cm，以距桥墩底部30cm 处为基准线，并从此基准线开始，每沿垂直方向上升30cm布置一个文丘里气泡发生器组1，一直布置到距平水位小于30cm时，不再布置文丘里气泡发生器组 1。

文丘里气泡发生器组1中每个文丘里气泡发生器3的结构完全相同，而且所有文丘里气泡发生器3相对位置为平行布置，文丘里气泡发生器3的空气引入管(4)不一定严格要求为直管，也可以根据河流水文情况调整空气入口管的形状，如可以将空气入口管沿桥墩布置，以减少水流对空气引入管(4)的冲击，只要使空气引入管(4)的进气口高于平水位50cm，以防水流进入空气引入管 (4)的进气口即可。为了表示清晰，图1和图2所示的文丘里气泡发生器组1 的空气引入管(4)均为直管，为特殊情况。

文丘里气泡发生器组1利用水流提供的动能工作，将空气带入文丘里气泡发生器3内，在出口处产生气泡，并在桥墩表面形成一层微气泡与水的混合层，以达到保护桥墩并延长桥体寿命的目的。

本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供了一种用于桥墩减阻的文丘里气泡发生装置，该装置通过将文丘里气泡发生器产生的气泡覆盖在桥墩受冲击面，进而减小桥墩受力，延长桥墩寿命，大大增加了大桥的安全性。与此同时，由于目前对于桥墩的保护问题尚缺乏成熟的技术，因此，本装置有较大的应用价值。

附图说明

图1为本实用新型一种用于桥墩减阻的文丘里气泡发生装置，每组文丘里气泡发生器组1有三个文丘里气泡发生器3且有三组文丘里气泡发生器组1时的整体结构示意图

图2为本实用新型一种用于桥墩减阻的文丘里气泡发生装置当每组文丘里气泡发生器组1有三个文丘里气泡发生器3时的相对位置俯视图

图3为本实用新型一种用于桥墩减阻的文丘里气泡发生装置中文丘里气泡发生器3的剖视图

图4为本实用新型一种用于桥墩减阻的文丘里气泡发生装置中文丘里气泡发生器3的空气引入管(4)的结构图

图5为本实用新型一种用于桥墩减阻的文丘里气泡发生装置中文丘里气泡发生器3与渐扩稳定段及渐缩稳定段的连接部位的结构图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，文丘里气泡发生器组1、支架2、文丘里气泡发生器3及与文丘里气泡发生器3连接的空气引入管4，组成了用于桥墩减阻的文丘里气泡发生装置，支架2底部植入河底的河床中，使支架2可以稳定支撑文丘里气泡发生器组1，文丘里气泡发生器组1由支架2支撑并置于水中，文丘里气泡发生器组 1均匀地顺流布置在水流来流方向。

经优化计算，得到文丘里气泡发生器3的最优尺寸为：

文丘里气泡发生器3长40cm，入口外径11cm，入口内径10cm，出口外径 12cm，出口内径11cm，喉部外径12cm，喉部内径5cm，进气口外径2.5cm，进气口内径2cm，其中，喉部长度6cm，渐缩段长度4cm，渐扩段长度5cm，入口段的长度为12cm，渐扩段的稳定段长度为13cm，渐缩段的稳定段长度为12cm；每一个文丘里气泡发生器3相连的空气引入管4的高度均高于平水位50cm。

文丘里气泡发生器组1中每个文丘里气泡发生器3的结构完全相同，而且所有文丘里气泡发生器3相对位置为平行布置，文丘里气泡发生器3的空气引入管4不一定严格要求为直管，也可以根据河流水文情况调整空气入口管的形状，只要使空气引入管4的进气口高于平水位50cm即可，为了让图示更为清晰简洁，图1和图2所示的文丘里气泡发生器组1的空气引入管4均为直管，为特殊情况。

由于文丘里气泡发生器3布置在桥墩上会给桥墩带来额外受力，在一定程度上加重了桥墩负担，会对桥墩带来不利影响，所以设计将文丘里气泡发生器3 用支架支撑，支架2底部植入河流河床，使支架2可以稳定支撑文丘里气泡发生器3。

每组文丘里气泡发生器组1中的文丘里气泡发生器3沿水平方向平行放置，相邻两个文丘里气泡发生器3的间距为20cm，每组文丘里气泡发生器组1沿桥墩支撑方向垂直放置(即水平方向放置)，相邻两组文丘里气泡发生器组1平行且垂直方向间距为30cm。

每组文丘里气泡发生器组1中的文丘里气泡发生器3数和桥墩水力半径有关，当桥墩水力半径小于或等于8cm时，每组文丘里气泡发生器组1中只需要一个文丘里气泡发生器3，桥墩水力半径的数值除以8的商取整所得的数值为每组文丘里气泡发生器组1中文丘里气泡发生器3的数量。

文丘里气泡发生器3出口距桥墩10cm，以距桥墩底部的河床30cm处为基准线，并从此基准线开始，每上升30cm布置一个文丘里气泡发生器组1，直至距离平水位小于30cm处不在布置文丘里气泡发生器组1，可以根据水深动态调整文丘里气泡发生器组1的组数。

由于平水位是河流一年中的最低水位，一般出现在枯水期，因此，将文丘里气泡发生器组1布置在平水位以下，就保证了所有文丘里气泡发生器3同时工作，避免设备闲置，节约成本。

如图3所示，采用并流进气的文丘里气泡发生器3产生气泡，由于设置的文丘里气泡发生器3出口与桥墩距离只有10cm，足够所有气泡离开文丘里气泡发生器3后全部到达桥墩表面，并随着气泡的积累，在桥墩表面形成一层微气泡与水的混合层。

当水流冲击桥墩时，由水流流动提供动能，不需要外界能量，当水流流过文丘里气泡发生器组1后，产生大量细密的气泡，并附着在桥墩表面，形成一层微气泡与水的混合层，以达到给桥墩减阻，减小桥墩腐蚀，延长桥体寿命的效果。

以上便是本实用新型一种用于桥墩在水中减阻的文丘里气泡发生装置的一个完整的工作周期。

具体实施例：如一个直径为96cm的圆柱型桥墩，位于水深为270cm的河流中，经计算可知，桥墩水力半径为96*0.25＝24cm，24÷8＝3个，又因为270 ÷30＝9组，因此依据以上具体实施方式可知，每组文丘里气泡发生器组1有3 个文丘里气泡发生器3，由上至下共需布置9组文丘里气泡发生器组1，最上面一组文丘里气泡发生器组1正好和平水位处于同一平面。

再如，一个直径为92cm的圆柱型桥墩，位于水深为215cm的河流中，经计算可知，桥墩水力半径为92*0.25＝23cm，23÷8＝2并余7cm，7cm＜8cm，取整为2个，又因为215÷30＝7组余5cm，5cm＜30cm，因此依据以上具体实施方式可知，每组文丘里气泡发生器组1有2个文丘里气泡发生器3，由上至下共需布置7组文丘里气泡发生器组1，此时，最上方一组文丘里气泡发生器组1处于平水位以下5cm。

再如，一个直径为92cm的圆柱型桥墩，位于水深239cm的河流中，经计算可知，桥墩水力半径为92*0.25＝23cm，23÷8＝2个余7cm，7cm＜8cm，取整为2个，又因为239÷30＝7组余29cm，29cm＜30cm，因此依据以上具体实施方式可知，每组文丘里气泡发生器组1有2个文丘里气泡发生器3，由上至下共需布置7组文丘里气泡发生器组1，此时，最上方一组文丘里气泡发生器组1 也处于平水位以下29cm。

这种用于桥墩减阻的文丘里气泡发生装置可以有效减小桥墩所受水流冲击对桥墩带来的腐蚀，同时，由于该装置不需要额外能量输入，因此对于节能减排也具有重要的意义。另外，目前对于桥墩保护的方法与设备很少，故而，这一装置在桥墩保护领域有相当广阔的发展和应用前景。

Claims (7)

1.一种用于桥墩减阻的文丘里气泡发生装置，包括文丘里气泡发生器组(1)、支架(2)、文丘里气泡发生器(3)及与文丘里气泡发生器(3)连接的空气引入管(4)，其特征在于：支架(2)底部植入河底的河床中，支架(2)可以稳定地支撑文丘里气泡发生器组(1)，文丘里气泡发生器组(1)由支架(2)支撑并置于水中，文丘里气泡发生器组(1)均匀地顺流布置在桥墩上游的水流来流方向。

2.如权利要求1所述的用于桥墩减阻的文丘里气泡发生装置，其特征在于：文丘里气泡发生器(3)长40cm，入口外径11cm，入口内径10cm，出口外径12cm，出口内径11cm，喉部外径12cm，喉部内径5cm，进气口外径2.5cm，进气口内径2cm；其中，喉部长度6cm，渐缩段长度4cm，渐扩段长度5cm，入口段的长度为12cm，渐扩段的稳定段长度为13cm，渐缩段的稳定段长度为12cm；每一个文丘里气泡发生器(3)分别连接空气引入管(4)，所有空气引入管(4)的高度均要高于平水位50cm。

3.如权利要求1所述的用于桥墩减阻的文丘里气泡发生装置，其特征在于：每组文丘里气泡发生器组(1)中的文丘里气泡发生器(3)沿水平方向平行放置，相邻两个文丘里气泡发生器(3)的间距为20cm，每组文丘里气泡发生器组(1)沿桥墩支撑方向垂直放置，相邻两组文丘里气泡发生器组(1)平行且间距为30cm。

4.如权利要求3所述的用于桥墩减阻的文丘里气泡发生装置，其特征在于：每组文丘里气泡发生器组(1)中的文丘里气泡发生器(3)的数量和桥墩水力半径有关，当桥墩水力半径小于或等于8cm时，每组文丘里气泡发生器组(1)中只需要一个文丘里气泡发生器(3)，桥墩水力半径的数值除以8的商取整所得的数值为每组文丘里气泡发生器组(1)中文丘里气泡发生器(3)的数量。

5.如权利要求1所述的用于桥墩减阻的文丘里气泡发生装置，其特征在于：文丘里气泡发生器(3)出口沿水平方向距桥墩10cm，以距离桥墩底部河床30cm处为基准线，并从此基准线开始，沿水面垂直方向每上升30cm布置一个文丘里气泡发生器组(1)，一直布置到距平水位小于30cm时，不再布置。

6.如权利要求1所述的用于桥墩减阻的文丘里气泡发生装置，其特征在于：文丘里气泡发生器组(1)中每个文丘里气泡发生器(3)的结构完全相同，而且所有文丘里气泡发生器(3)相对位置为平行布置，文丘里气泡发生器(3)的空气引入管(4)不一定严格要求为直管，也可以将空气引入管(4)沿桥墩布置，以减少水流对空气引入管(4)的冲击，但是要保证空气引入管(4)的进气口高于平水位50cm，以防水流进入空气引入管(4)的进气口。

7.如权利要求1所述的用于桥墩减阻的文丘里气泡发生装置，其特征在于：文丘里气泡发生器组(1)利用水流提供的动能工作，将空气通过空气引入管(4)带入文丘里气泡发生器(3)内，在其出口处产生气泡，并在桥墩表面形成一层微气泡与水的混合层。