CN212336161U - 一种生态流量自动取水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生态流量自动取水装置，包括埋于大坝内的输水管以及浮于水面上的浮箱，其特征在于，还包括一端与输水管连接的第一弯管，所述第一弯管另一端通过连接部件设有可绕垂直水流方向的水平轴线转动的进水管，所述进水管下端与连接部件连接且上端设有可进水的格栅罩；所述格栅罩内设有进水管转动时始终保持水平的导流板，所述导流板通过连接链与浮箱连接。本实用新型的导流板由于上端连接链的作用绕轴杆转动始终保持水平，以此可调整进水管与导流板间形成的进流断面。水位升高时水流进入输水管的流速增加，水位下降时水流进入输水管的流速减小。水位上升时进流断面减小，水位下降时进流断面增大，导流板在各水位下对取水流量进行控制。

Description

一种生态流量自动取水装置

技术领域

本实用新型涉及水利水电工程，具体地指一种生态流量自动取水装置。

背景技术

生态流量泄放的目的是在水电站在拦河筑坝发电过程中，保障河流环境生态功能，维持水资源可持续开发利用，而不至于发生生态环境恶化。其主要作用是保证河流所需要的自净扩散能力，不因流量及水流形态发生巨大变化，造成水体污染；维持下游河道内水生生物的生存和水生态系统的固有平衡；保证下游沿岸居民生活取水、农业生产取水等基本需求。

国内现有的生态流量泄放一般有坝身埋管、生态发电小机组、导流洞改建等措施。目前在生态流量泄放时有采用分层取水的方式以解决生态流量下泄水温较低的问题，每隔10m左右水深设置一个取水口，采用闸门对取水口进行控制，从而得到温度、含氧量较高的表层水。现有方法操作和控制较为复杂。

公开号为CN 110258472 A的中国发明专利公开了一种表层水取水系统及取水方法，包括输水管和旋转弯管，旋转弯管的另一端设有取水管。通过漂浮装置带动旋转弯管根据水位转动，实现根据水面高度对取水高度进行调整，随着水面高度的变化实现始终能够上层取水。但该取水系统中取水管的进流端面受水位影响较大，高水位下取水管端口位于最高处，进水流量达到最大，低水位下取水管端口位于最低处，进水流量达到最小。无法达到以较一致的流量进行生态泄放，若为了调节流量在管道上设计阀门，则一方面需要人工介入操作，增加成本，另一方面，由于水资源十分宝贵，若阀门被关闭则会对下游造成生态破坏。

因此，需要开发出一种结构简单、使用方便、无需人工操作且在各水位对流量进行自动控制的生态流量自动取水装置。

发明内容

本实用新型的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种结构简单、使用方便、无需人工操作且在各水位下保持取水流量一致的生态流量自动取水装置。

本实用新型的技术方案为：一种生态流量自动取水装置，包括埋于大坝内的输水管以及浮于水面上的浮箱，其特征在于，还包括一端与输水管连接的第一弯管，所述第一弯管另一端通过连接部件设有可绕垂直水流方向的水平轴线转动的进水管，所述进水管下端与连接部件连接且上端设有可进水的格栅罩；所述格栅罩内设有进水管转动时始终保持水平的导流板，所述导流板通过连接链与浮箱连接。

优选的，所述格栅罩与进水管同轴设置，所述格栅罩内沿垂直水流方向设有水平的轴杆，所述轴杆沿导流板径向贯穿导流板使导流板可沿轴杆转动。

进一步的，所述格栅罩包括与进水管端口对应连接的圆筒部以及在圆筒部上的多根垂直水流方向间隔布置的栅条，各栅条沿水流方向延伸且其中两相邻栅条间形成供连接链竖直穿过的活动间隙，所述活动间隙延伸至圆筒部临近大坝的一侧上使最低水位时连接链仍可竖直穿过格栅罩。

优选的，所述连接部件包括第二弯管和三通直管，所述三通直管包括直管段和垂直连接于直管段上的支管段，所述第二弯管一端与大坝固连，所述第二弯管另一端、第一弯管另一端在直管段两端以垂直水流方向的水平轴线同轴连接，所述支管段与进水管下端固连。

进一步的，所述第二弯管另一端、第一弯管另一端均固连有安装套管，所述安装套管内壁设有环形的限位槽，所述直管段两端均设置限位凸起进入对应的限位槽内，各安装套管与直管段外壁间均轴向间隔设置多个环形的止水条，各安装套管与直管段外壁间均轴向间隔设置多圈滚珠形成转动连接。

更进一步的，所述安装套管包括内外同轴套接的第一套筒和第二套筒，所述第二套筒在临近直管段一端径向朝内收缩形成卡口，所述卡口与第一套筒间存在轴向间隙形成限位槽。

更进一步的，所述第一弯管、第二弯管、三通直管的直管段、支管段管径均相同。

优选的，所述进水管包括进水直管以及进水直管沿轴向外径均匀扩大延伸形成的喇叭进水口，所述喇叭进水口与格栅罩固连。

优选的，所述连接链包括上下连接的柔性铰链和钢棒，所述钢棒进入格栅罩内与导流板上端面中心处连接。

优选的，所述进水管转动时中心轴与水平面远离大坝一侧的夹角α为5°～85°。

本实用新型的有益效果为：

1.当水位变化时，浮箱带动进水管上端发生转动，使取水口始终保持在水面附近，确保取到表层水。导流板由于上端连接链的作用绕轴杆转动始终保持水平，以此可调整进水管与导流板间形成的进流断面。由于水位升高时会导致水流进入输水管的流速增加，通过水位上升时进流断面减小，水位下降时进流断面增大，使各水位下保持取水流量一致，避免了采用阀门限制生态流量的人为干预，可确保生态流量的持续泄放。

2.第一弯管、第二弯管在三通直管两端使三通直管整体受力平衡，进水管通过三通直管实现与第一弯管、第二弯间形成稳定的转动连接。

3.格栅罩上的栅条既能起到一定的进水过滤作用，又能形成供连接链竖直穿过的活动间隙，活动间隙设置至圆筒部是为了避免连接链与格栅罩相对运动时发生干涉，使连接链在最高水位至最低水位间均能保持竖直状态。

4.进水管转动时中心轴与水平面远离大坝一侧夹角α为5°～85°，这是由于最高水位时仍需进水管朝远离大坝的一侧稍微倾斜，使其对浮箱始终施加一定重力，保持连接链的竖直状态；最低水位时可避免进水管为完全水平状态，管口太低水底砂石进入格栅罩内。

5.第二弯管、第一弯管均通过安装套管实现与三通直管的转动连接，三通直管上两端的限位凸起与限位槽配合实现轴向限位，安装套管内滚珠用于实现相对转动，止水条用于避免水体底部低温水朝三通直管内泄露。

6.结构简单，操作方便，无需人工操作且在各水位下保持取水流量一致，保证了对下游的生态泄放量。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图(沿水流方向)

图2为本实用新型结构示意图(垂直于水流方向)

图3为格栅罩结构示意图

图4为格栅罩俯视图

图5为图4中A-A剖面图

图6为第一弯管、第二弯管、三通直管连接俯视图

图7为第二弯管、安装套管、三通直管连接示意图(轴向剖)

图8为连接链与导流板连接示意图

图9为本实用新型最高水位时状态示意图

图10为本实用新型最低水位时状态示意图

其中：1-大坝 2-输水管 3-浮箱 4-第一弯管 5-进水管 6-格栅罩 7-导流板 8-连接链 9-轴杆 10-第二弯管 11-三通直管 12-限位凸起 13-安装套管 14-限位槽 15-止水条 16-滚珠 51-进水直管 52-喇叭进水口61-圆筒部 62-栅条 63-活动间隙 71-轴孔81-柔性铰链 82-钢棒 111-直管段 112-支管段 131-第一套筒 132-第二套筒 133-卡口。

具体实施方式

下面具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1-8所示，本实用新型提供一种生态流量自动取水装置，包括埋于大坝1内的输水管2以及浮于水面上的浮箱3，还包括一端与输水管2连接的第一弯管4，第一弯管4另一端通过连接部件设有可绕垂直水流方向的水平轴线转动的进水管5，进水管5下端与连接部件连接且上端设有可进水的格栅罩6；格栅罩6内设有进水管5转动时始终保持水平的导流板7，导流板7通过连接链8与浮箱3连接。本实施例中水流方向为图1中从右至左方向。

格栅罩6与进水管5同轴设置，格栅罩6内沿垂直水流方向设有水平的轴杆9，导流板7上设有径向贯穿的轴孔71，轴杆9穿过轴孔71使导流板7可沿轴杆9转动。格栅罩6包括与进水管5端口对应连接的圆筒部61以及在圆筒部61上的多根垂直水流方向间隔布置的栅条62，各栅条62沿水流方向延伸且其中两相邻栅条62间形成供连接链8竖直穿过的活动间隙63，活动间隙63延伸至圆筒部61临近大坝1的一侧上使最低水位时连接链8仍可竖直穿过格栅罩6。本实施例中，轴杆9经过格栅罩6内中轴线，连接链8与导流板7上端面中心处连接，导流板7外径略小于格栅罩6内径，导流板7在进水管5与格栅罩6形成的空间内可任意转动。活动间隙63位于圆筒部61端口中心处，活动间隙63在圆筒部61上轴向朝下开设。

连接部件包括第二弯管10和三通直管11，三通直管11包括直管段111和垂直连接于直管段111上的支管段112，第二弯管10一端与大坝1固连，第二弯管10另一端、第一弯管4另一端在直管段111两端以垂直水流方向的水平轴线同轴连接，支管段112与进水管5下端同轴固连。本实施例中，第一弯管4、第二弯管10为对称设置的直角弯管，第一弯管4、第二弯管10、三通直管11的直管段111、支管段112管径均相同，三通直管11转动时以直管段111中轴线为转轴。

第二弯管10另一端、第一弯管4另一端均固连有安装套管13，安装套管13内壁设有环形的限位槽14，直管段111两端均设置限位凸起12进入对应的限位槽14内，各安装套管13与直管段111两端外壁间均轴向间隔设置多个环形的止水条15，各安装套管13与直管段111两端外壁间均轴向间隔设置多圈滚珠16。

安装套管13包括内外同轴套接的第一套筒131和第二套筒132，第二套筒132在临近直管段111一端径向朝内收缩形成卡口133，卡口133与第一套筒131间存在轴向间隙形成限位槽14。如图7所示，第一套筒131与第二弯管10螺栓固连，第二套筒132螺栓固连于第一套筒131且朝临近三通直管11方向(朝左)超过第一套筒131，三通直管11的直管段111右端进入第二套筒132内，通过滚珠16与安装套管13间实现转动连接，通过止水条15与安装套管13间实现密封止水。第一弯管4上的安装套管13与第二弯管10上的安装套管13为对称设置，因此与直管段111左端具体连接不再赘述。

本实施例中，进水管5包括进水直管51以及进水直管51沿轴向外径均匀扩大延伸形成的喇叭进水口52，喇叭进水口52与格栅罩6固连，喇叭进水口52与格栅罩6形成使导流板7可沿轴杆9形成360°任意转动的空间。格栅罩6内径为进水管5上进水直管51内径的1.5倍，以此确保进水管5过流能力满足要求。连接链8包括上下连接的柔性铰链81和钢棒82，钢棒82进入格栅罩6内与导流板7上端面中心处连接。

进水管5转动时中心轴与水平面远离大坝一侧夹角α为5°～85°。

本实用新型的工作原理为：

如图9所示，水位上升至最高水位时，浮箱3通过连接链8使进水管5上端位于最高处，导流板7始终保持水平，进水管5中心轴与水平面远离大坝一侧夹角α为85°，导流板7与格栅罩6间的间隙达到最小，此时为最小进流断面减小。

如图10所示，水位下降至最低水位时，浮箱3通过连接链8使进水管5朝下转动，进水管5上端位于最低处，导流板7始终保持水平，进水管5中心轴与水平面远离大坝一侧夹角α为5°，导流板7与格栅罩6间的间隙达到最大，此时为最大进流断面。

由于水位越高，水流进入输水管2的流速越大，因此在较大流速时采用较小的进流断面、在较小流速时采用较大的进流断面，可保持不同水位下取水流量的一致，确保生态流量的持续泄放。

Claims (10)

1.一种生态流量自动取水装置，包括埋于大坝(1)内的输水管(2)以及浮于水面上的浮箱(3)，其特征在于，还包括一端与输水管(2)连接的第一弯管(4)，所述第一弯管(4)另一端通过连接部件设有可绕垂直水流方向的水平轴线转动的进水管(5)，所述进水管(5)下端与连接部件连接且上端设有可进水的格栅罩(6)；所述格栅罩(6)内设有进水管(5)转动时始终保持水平的导流板(7)，所述导流板(7)通过连接链(8)与浮箱(3)连接。

2.如权利要求1所述的生态流量自动取水装置，其特征在于，所述格栅罩(6)与进水管(5)同轴设置，所述格栅罩(6)内沿垂直水流方向设有水平的轴杆(9)，所述轴杆(9)沿导流板(7)径向贯穿导流板(7)使导流板(7)可沿轴杆(9)转动。

3.如权利要求2所述的生态流量自动取水装置，其特征在于，所述格栅罩(6)包括与进水管(5)端口对应连接的圆筒部(61)以及在圆筒部(61)上的多根垂直水流方向间隔布置的栅条(62)，各栅条(62)沿水流方向延伸且其中两相邻栅条(62)间形成供连接链(8)竖直穿过的活动间隙(63)，所述活动间隙(63)延伸至圆筒部(61)临近大坝(1)的一侧上使最低水位时连接链(8)仍可竖直穿过格栅罩(6)。

4.如权利要求1所述的生态流量自动取水装置，其特征在于，所述连接部件包括第二弯管(10)和三通直管(11)，所述三通直管(11)包括直管段(111)和垂直连接于直管段(111)上的支管段(112)，所述第二弯管(10)一端与大坝(1)固连，所述第二弯管(10)另一端、第一弯管(4)另一端在直管段(111)两端以垂直水流方向的水平轴线同轴连接，所述支管段(112)与进水管(5)下端固连。

5.如权利要求4所述的生态流量自动取水装置，其特征在于，所述第二弯管(10)另一端、第一弯管(4)另一端均固连有安装套管(13)，所述安装套管(13)内壁设有环形的限位槽(14)，所述直管段(111)两端均设置限位凸起(12)进入对应的限位槽(14)内，各安装套管(13)与直管段(111)外壁间均轴向间隔设置多个环形的止水条(15)，各安装套管(13)与直管段(111)外壁间均轴向间隔设置多圈滚珠(16)形成转动连接。

6.如权利要求5所述的生态流量自动取水装置，其特征在于，所述安装套管(13)包括内外同轴套接的第一套筒(131)和第二套筒(132)，所述第二套筒(132)在临近直管段(111)一端径向朝内收缩形成卡口(133)，所述卡口(133)与第一套筒(131)间存在轴向间隙形成限位槽(14)。

7.如权利要求5所述的生态流量自动取水装置，其特征在于，所述第一弯管(4)、第二弯管(10)、三通直管(11)的直管段(111)、支管段(112)管径均相同。

8.如权利要求1所述的生态流量自动取水装置，其特征在于，所述进水管(5)包括进水直管(51)以及进水直管(51)沿轴向外径均匀扩大延伸形成的喇叭进水口(52)，所述喇叭进水口(52)与格栅罩(6)固连。

9.如权利要求1所述的生态流量自动取水装置，其特征在于，所述连接链(8)包括上下连接的柔性铰链(81)和钢棒(82)，所述钢棒(82)进入格栅罩(6)内与导流板(7)上端面中心处连接。

10.如权利要求1所述的生态流量自动取水装置，其特征在于，所述进水管(5)转动时中心轴与水平面远离大坝(1)一侧夹角α为5°～85°。

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