RU2292417C1

RU2292417C1 - Device to remove laden-down silt from pressure culvert having positive bottom inclination

Info

Publication number: RU2292417C1
Application number: RU2005116814/03A
Authority: RU
Inventors: Валентин Александрович Суцепин (RU); Валентин Александрович Суцепин
Original assignee: Валентин Александрович Суцепин
Priority date: 2005-06-02
Filing date: 2005-06-02
Publication date: 2007-01-27
Also published as: RU2005116814A

Abstract

FIELD: hydraulic devices, which create silt removal water jet for pressure sewage systems, hydraulic and road maintenance structures.

SUBSTANCE: device comprises rectangular gate installed at culvert inlet so that the gate may partly close culvert cross-section and provide water jet passage between the gate and culvert periphery. Rectangular gate is installed downstream of inlet in water jet direction and is inclined at acute angle α to horizon. The gate is symmetric about vertical axis of culvert cross-section. Upper gate edge is fastened to upper culvert part. Culvert throat for water jet passage is defined by lower and side gate edges and culvert periphery. Rectangular gate is made as concave profile facing water jet by concave surface thereof.

EFFECT: reduced water flow rate necessary for culvert cleaning.

4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области гидравлических устройств, предназначенных для отвода потока воды, перемещающего наносы, и может быть использовано в напорных системах канализации, гидротехнических сооружений, эксплуатации дорог и т.д.The invention relates to the field of hydraulic devices designed to divert a stream of water moving sediment, and can be used in pressure sewer systems, hydraulic structures, road maintenance, etc.

Известно устройство для очистки труб от осажденных в них твердых частиц, состоящее из насоса, вход которого подключен к источнику воды, а выход подходит ко входному сечению трубы (см. О.А.Янковский и др. "Водопропускные трубы под насыпями", М., 1982, Транспорт, стр.200).A device for cleaning pipes from particulate matter deposited in them is known, consisting of a pump, the inlet of which is connected to a water source, and the outlet approaches the inlet section of the pipe (see O.A. Yankovsky and others. “Culverts under embankments”, M. , 1982, Transport, p. 200).

Недостатком описанного устройства является необходимость значительных запасов воды, обеспечивающих смыв отложившихся в трубах наносов, и дороговизна устройства, связанная с применением насосов.The disadvantage of the described device is the need for significant reserves of water, ensuring the flushing of sediment deposited in the pipes, and the high cost of the device associated with the use of pumps.

Известно устройство, принятое в качестве прототипа, для очистки водопропускных каналов от осевших наносов, которое содержит плоский затвор прямоугольной формы, снабженный механизмом подъема. При этом входное сечение канала частично перекрыто плоским затвором с обеспечением проходного сечения потоку воды между одной из боковых граней и контуром канала.A device is known, adopted as a prototype, for cleaning culverts from settled sediment, which contains a flat rectangular shutter equipped with a lifting mechanism. In this case, the inlet section of the channel is partially blocked by a flat shutter, ensuring a flow section through the water flow between one of the side faces and the channel contour.

Поток воды, попадая в канал, приобретает сбойно-винтовой характер и, как следствие, наибольшую размывающую и транспортирующую способность по сравнению с равномерным потоком (см. патент РФ на изобретение №2243320, МПК 7 E 02 В 8/02, опубликован 24.12.2004).The flow of water entering the channel acquires a faulty screw character and, as a result, the greatest erosion and transporting ability compared to a uniform flow (see RF patent for invention No. 2243320, IPC 7 E 02 B 8/02, published December 24, 2004 )

Недостатком известного устройства является его сравнительно недостаточная эффективность для смыва наносов в напорных гидравлических системах, так как сбойно-винтовой поток, используемый в прототипе, может быть применен для эффективного смыва наносов только в потоках со свободной поверхностью, имеющих максимальные скорости воды на поверхности потока. В случае напорных труб, когда максимальные скорости наблюдаются на оси потока, такие устройства, как прототип, становятся малоэффективными, т.к. требуют значительных расходов воды.A disadvantage of the known device is its relatively insufficient efficiency for sediment washing in pressure hydraulic systems, since the bad screw flow used in the prototype can be used for efficient sediment washing only in flows with a free surface having maximum water velocities on the flow surface. In the case of pressure pipes, when maximum speeds are observed on the flow axis, devices such as a prototype become ineffective, because require significant water consumption.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение расхода воды, потребного для очистки напорных труб от осевших наносов.The technical problem to which the invention is directed is to reduce the water flow required for cleaning pressure pipes from settled sediment.

Поставленная техническая задача решается тем, что в устройстве для очистки от осевших наносов водопропускных напорных труб, имеющих положительный уклон дна, содержащем прямоугольный затвор, установленный на входе в трубу с возможностью частичного перекрытия поперечного сечения последней с обеспечением проходного сечения потоку воды между затвором и контуром трубы, согласно изобретению прямоугольный затвор установлен на входе в трубу по течению потока под острым углом α к горизонту симметрично относительно вертикальной оси проходного сечения, при этом верхняя грань затвора закреплена в верхней части трубы, а проходное сечение потоку воды образовано его нижней и боковыми гранями совместно с контуром трубы, причем прямоугольный затвор выполнен в виде вогнутого профиля, ориентированного вогнутой поверхностью навстречу потоку.The stated technical problem is solved in that in a device for cleaning sagging sediment of culvert pressure pipes having a positive slope of the bottom, containing a rectangular valve installed at the inlet of the pipe with the possibility of partial overlapping of the cross section of the latter with a passage through the water flow between the valve and the pipe circuit , according to the invention, a rectangular shutter is installed at the entrance to the pipe with the flow at an acute angle α to the horizon symmetrically relative to the vertical axis of cross section, while the upper bound shutter fixed in the upper part of the tube, and the orifice formed by the water flow and the lower side faces together with the contour of the pipe, the rectangular gate is formed as a concave shape, a concave surface oriented towards the flow.

В качестве варианта в устройстве вогнутый профиль прямоугольного затвора выполнен корытообразным.Alternatively, in the device, the concave profile of the rectangular shutter is made trough-shaped.

В другом варианте устройства прямоугольный затвор выполнен съемным.In another embodiment of the device, the rectangular shutter is removable.

Решение поставленной технической задачи достигается за счет того, что совместно с затвором на входе в трубу вниз по течению потока дополнительно установлены затворы, распределенные по длине трубы.The solution of the technical problem is achieved due to the fact that, together with the shutter at the inlet of the pipe downstream, the shutters are additionally installed, distributed along the length of the pipe.

Решение технической задачи, связанной со снижением расхода воды при очистке напорных труб от отложений твердых частиц, становится возможным благодаря тому, что прямоугольный затвор установлен по течению потока под острым углом α симметрично относительно вертикальной оси проходного сечения. При этом для перемещения зоны высоких скоростей потока воды в придонные слои используется затвор в виде вогнутого профиля. Это позволяет организовать при прохождении воды на входе в канал двухвинтовой поток, при котором часть потока, находящаяся вблизи оси трубы и обладающая максимальными скоростями, перемещается в придонную область, что обеспечивает наибольшую размывающую и транспортирующую способность по сравнению с безвинтовыми потоками.The solution to the technical problem associated with the reduction of water consumption when cleaning pressure pipes from deposits of solid particles becomes possible due to the fact that the rectangular shutter is installed in the flow stream at an acute angle α symmetrically with respect to the vertical axis of the passage section. At the same time, a shutter in the form of a concave profile is used to move the zone of high water flow rates to the bottom layers. This makes it possible to organize a two-screw stream during the passage of water at the channel inlet, in which a part of the stream located near the axis of the pipe and having maximum speeds moves to the bottom region, which provides the greatest erosion and transporting ability compared to screwless flows.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено продольное сечение устройства; на фиг.2 - сечение а-а на фиг.1; на фиг.3 - сечение b-b на фиг.1, на фиг.4 и 5 - сечение с-с на фиг.1; на фиг.6 - вариант устройства с несколькими затворами.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a longitudinal section of a device; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section b-b in figure 1, figure 4 and 5 is a section cc in figure 1; 6 is a variant of the device with multiple shutters.

На фиг.1 использовано обозначение угла α - угла наклона прямоугольного затвора к горизонту по течению потока воды, а на фиг.3 - стрелками показано направление вращения винтового потока воды.Figure 1 used the designation of the angle α - the angle of inclination of the rectangular shutter to the horizon along the stream of water flow, and figure 3 - arrows show the direction of rotation of the helical water stream.

Устройство для очистки от осевших наносов водопропускных напорных труб, имеющих положительный уклон, содержит прямоугольный затвор 1, установленный на входе 2 в трубу 3 с возможностью частичного перекрытия поперечного сечения трубы 3 с обеспечением проходного сечения потоку воды между затвором 1 и контуром трубы 3. При этом прямоугольный затвор 1 установлен на входе 2 трубы 3 по течению потока под острым углом α к горизонту симметрично относительно вертикальной оси поперечного сечения трубы 3. Верхняя грань 4 затвора 1 закреплена в верхней части 5 трубы 3, а проходное сечение потоку воды образовано его нижней и боковыми гранями 6 и 7, 8, соответственно, совместно с контуром трубы 3. В нижней части трубы 3 размещены осевшие в ней наносы 9. Причем сам прямоугольный затвор 1 выполнен в виде вогнутого профиля 10, ориентированного вогнутой поверхностью навстречу потоку (см. фиг.4).A device for cleaning from settled sediment culvert pressure pipes having a positive slope, contains a rectangular valve 1, installed at the inlet 2 to the pipe 3 with the possibility of partial overlap of the cross section of the pipe 3 with a passage through the water flow between the valve 1 and the pipe 3 circuit. a rectangular shutter 1 is installed at the inlet 2 of the pipe 3 along the flow at an acute angle α to the horizon symmetrically with respect to the vertical axis of the cross section of the pipe 3. The upper face 4 of the shutter 1 is fixed in the upper part ty 5 pipes 3, and the flow cross section of the water flow is formed by its lower and lateral faces 6 and 7, 8, respectively, together with the contour of the pipe 3. In the lower part of the pipe 3 is deposited sediments in it 9. Moreover, the rectangular shutter 1 is made in the form concave profile 10, oriented by a concave surface towards the flow (see figure 4).

Согласно варианта в устройстве вогнутый профиль 10 прямоугольного затвора 1 выполнен корытообразным (см. фиг.5), т.е. имеет боковые ребра 11 и 12.According to an embodiment of the device, the concave profile 10 of the rectangular shutter 1 is made trough-shaped (see FIG. 5), i.e. has side ribs 11 and 12.

Согласно другого варианта в устройстве прямоугольный затвор выполнен съемным, т.е. предусмотрен не только монтаж устройства, но и его демонтаж при необходимости.According to another embodiment, the rectangular shutter in the device is removable, i.e. not only installation of the device is provided, but also its dismantling if necessary.

Согласно последующего варианта в устройстве совместно с затвором 1 на входе 2 в трубу 3 вниз по течению потока дополнительно установлены затворы 13, 14 и 15, распределенные по длине трубы 3 (см. фиг.6).According to a further embodiment, in the device, together with the shutter 1 at the inlet 2 to the pipe 3, downstream of the flow, shutters 13, 14 and 15 are additionally installed, distributed along the length of the pipe 3 (see Fig. 6).

Устройство работает следующим образом. Поток воды, попадая на вход 2 трубы 3, благодаря закрепленному верхней гранью 4 в верхней части 5 трубы 3 прямоугольному затвору 1 с гранями 6, 7 и 8, направляется частично в придонную область, где накоплены осевшие наносы 9. Эта часть потока воды, находясь в центральной зоне трубы 3, обладает максимальными скоростями и приобретает на входе 2, благодаря острому углу α наклона затвора 1 к горизонту и его вогнутому профилю 10 характер двухвинтового потока (см. фиг.3).The device operates as follows. The water flow, entering the inlet 2 of the pipe 3, due to the rectangular shutter 1 fixed with the top face 4 in the upper part 5 of the pipe 3 with faces 6, 7 and 8, is directed partially to the bottom region where settled sediments are accumulated 9. This part of the water stream, being in the central zone of the pipe 3, has maximum speeds and acquires at the entrance 2, due to the sharp angle α of the inclination of the shutter 1 to the horizon and its concave profile 10, the nature of the twin-screw flow (see figure 3).

В зоне, близкой к центру трубу 3, наблюдаются нисходящие токи воды, а на периферии - восходящие токи. При этом происходит интенсивный смыв накопившихся в трубе 3 осевших наносов 9. Поскольку винтовые потоки обладают большими размывающей и транспортирующей способностями по сравнению с безвинтовыми потоками, то для смыва одного и того же количества наносов в случае пропуска винтового потока необходимо меньшее потребное количество воды.In the zone close to the center of the pipe 3, downward currents of water are observed, and on the periphery, upward currents are observed. In this case, an intensive washing out of the settled sediment 3 accumulated in the pipe 9. Since screw flows have greater erosion and transporting abilities as compared to screwless flows, a smaller required amount of water is required to wash off the same amount of sediment in case of a screw flow passage.

В случае применения устройства согласно одного из вариантов, когда вогнутый профиль 10 прямоугольного затвора 1 выполнен корытообразным, т.е. имеет боковые ребра 11 и 12 со стороны боковых граней 7 и 8 (см. фиг.5), достигается возможность минимизировать расход воды при очистке трубы 3 при использовании затвора в виде более упрощенного профиля, что обосновано с точки зрения технологичности устройства.In the case of using the device according to one of the options, when the concave profile 10 of the rectangular shutter 1 is made trough-like, i.e. has side ribs 11 and 12 from the side of the side faces 7 and 8 (see Fig. 5), it is possible to minimize water consumption when cleaning the pipe 3 when using the shutter in the form of a more simplified profile, which is justified from the point of view of the technological effectiveness of the device.

В случае варианта выполнения прямоугольного затвора 1 съемным, появляется возможность ремонтных работ в случае поломки или износа затвора 1, что также улучшает технологичность устройства.In the case of the embodiment of the rectangular shutter 1 removable, there is the possibility of repair work in case of breakage or wear of the shutter 1, which also improves the manufacturability of the device.

В случае использования варианта устройства, в состав которого дополнительно к затвору 1 на входе 2 в трубу 3 введены затворы, распределенные по длине трубы 3, появляется возможность повысить степень воздействия на осевшие наносы 9, путем многократной интенсификации процесса очистки трубы 3 за счет организации винтовых потоков в зонах дополнительно установленных затворов 13, 14 и 15.In the case of using a variant of the device, in addition to the shutter 1 at the inlet 2 to the pipe 3, gates distributed along the length of the pipe 3 are introduced, it is possible to increase the degree of impact on the settled sediment 9 by repeatedly intensifying the cleaning process of the pipe 3 due to the organization of screw flows in areas of additionally installed gates 13, 14 and 15.

Таким образом, изобретение позволяет значительно снизить расход воды, потребной для очистки от осевших наносов водопропускных напорных труб, имеющих положительный уклон дна за счет организации более интенсивных винтовых потоков в трубе.Thus, the invention can significantly reduce the flow of water required for cleaning from settled sediment culvert pressure pipes having a positive slope of the bottom due to the organization of more intense screw flows in the pipe.

Claims

1. A device for cleaning from settled sediment culvert pressure pipes having a positive slope of the bottom, containing a rectangular valve installed at the inlet of the pipe with the possibility of partial overlapping of the cross section of the latter with a passage through the water flow between the valve and the pipe circuit, characterized in that it is rectangular the shutter is installed at the inlet of the pipe downstream for an acute angle α to the horizon symmetrically with respect to the vertical axis of the pipe cross section, with the upper face of the shutter ra is fixed in the upper part of the tube, and the orifice formed by the water flow and the lower side faces together with the contour of the pipe, the rectangular gate is formed as a concave shape, a concave surface oriented towards the flow.

2. The device according to claim 1, characterized in that the concave profile of the rectangular shutter is made trough-shaped.

3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the rectangular shutter is removable.

4. The device according to claim 1 or 2, characterized in that, together with the shutter at the inlet of the pipe downstream, the shutters are additionally installed, distributed along the length of the pipe.