RU2530526C1

RU2530526C1 - Dissipating device of water flow

Info

Publication number: RU2530526C1
Application number: RU2013129583/13A
Authority: RU
Inventors: Михаил Иванович Голубенко
Original assignee: Михаил Иванович Голубенко
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2014-10-10

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: dissipating device comprises a stilling basin 2, located between the supply pressure conduit 1 and discharging channel 19. In stilling basin 2 there is chamber 3 designed of two broken inclined cantilever walls 4 and 5 fastened to the side walls of the basin 2. Slots 12, 13 are left between the basin bottom 2 and lower ends of the walls 4 and 5. Additional nozzle 6 is located inside the chamber 2. Additional nozzle 6 is made of two guide plates 7, 8 coaxially to pyramidal threshold 9, mounted on the bottom of chamber 2. Slots 10, 11 are made in the upper part in plane of their symmetry relative to each other between the walls 4, 5 and plates 7, 8. Basin 2 is provided with vertical overflow wall 16. The lower end of the wall 16 is provided with grid connected with basin in the form of perforated pipes 17.

EFFECT: reliability and efficiency of device operation are increased, dynamic effect on the wall is reduced and uniformity of distribution of specific flow rates across the width of the basin is improved.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии потока в нижнем бьефе трубчатых водовыпусков и в концевых устройствах закрытых трубчатых туннельных водопропускных сооружений.The invention relates to hydraulic engineering and can be used to quench the energy of the flow in the downstream of the tubular outlets and in the end devices of the closed tubular tunnel culverts.

Известен гаситель энергии потока, включающий подводящую трубу, входящую в кожух, выполненный в виде усеченного конуса, поверхность которого перфорирована (Авторское свидетельство СССР №1036835, кл. Е02В 8/06, 1983).Known damper flow energy, including the inlet pipe that enters the casing, made in the form of a truncated cone, the surface of which is perforated (USSR Author's Certificate No. 1036835, class EB 8/06, 1983).

Недостатком данного гасителя является то, что он работает эффективно при пропуске оптимального расхода, если расход выше или ниже оптимального, эффективность и надежность работы гасителя понижается, так, струи, вытекающие через перфорацию в кожух, мало изменяют направление потока, а следовательно, соударение их малоэффективно гасит энергию потока. Кроме того, оно не исключает закупорки мусором водовода. В результате этого уменьшается реактивное воздействие через перфорацию на водный поток, т.е. засоряются. Вследствие этого соударение струй также нарушается, меняется живое сечение перфорированной напорной трубы.The disadvantage of this absorber is that it works efficiently when the optimal flow rate is skipped, if the flow rate is higher or lower than the optimal flow rate, the efficiency and reliability of the damper are reduced, so the jets flowing through the perforation into the casing change the flow direction little, and therefore their impact is ineffective extinguishes energy of a stream. In addition, it does not exclude the clogging of the conduit by garbage. As a result of this, the reactive effect through perforation on the water flow is reduced, i.e. clog up. As a result of this, the collision of the jets is also disturbed; the living section of the perforated pressure pipe changes.

Наиболее близким к предложенному по назначению технической сущности и достигаемому результату является гаситель энергии потока для трубчатого водовыпуска, включающий установленный горизонтально в водобойном колодце трубчатый оголовок с отверстиями в боковых стенках и отражателем на торце, оголовок выполнен в виде расширяющегося усеченного конуса и снабжен расширяющимся завихрителем потока воды, установленным в начале оголовка, а отверстия в боковых стенках оголовка выполнены в виде поперечной щелевой перфорации, причем водобойный колодец выполнен в виде усеченного полукольца, угол конусности которого равен или больше угла конусности оголовка, причем отражатель выполнен в виде круглой поперечной пластины с трапецеидальными концентрическими отверстиями, при этом поперечная щелевая перфорация в боковых стенках оголовка выполнена с площадью отверстий, увеличивающейся к его торцу (Авторское свидетельство СССР №1435690, кл. Е02В 8/06, 1988).The closest to the proposed technical nature of the purpose and the achieved result is a flow energy absorber for a tubular outlet, including a tubular head mounted horizontally in a water well with holes in the side walls and a reflector at the end, the head is made in the form of an expanding truncated cone and equipped with an expanding swirl of water flow installed at the beginning of the head, and the holes in the side walls of the head are made in the form of transverse slotted perforation, and the well is made in the form of a truncated half-ring, the taper angle of which is equal to or greater than the taper angle of the head, the reflector made in the form of a round transverse plate with trapezoidal concentric holes, while the transverse slotted perforation in the side walls of the head is made with the hole area increasing to its end (Copyright USSR certificate No. 1435690, class ЕВВ 8/06, 1988).

Недостатком известного гасителя является то, что он работает эффективно при пропуске оптимального расхода, если расход выше или ниже оптимального, эффективность и надежность работы гасителя понижается, так как расход в торцевой пластине под большим напором прямолинейно через отверстия направлен сразу непосредственно по длине колодца (прямолинейность), что вызывает волновые явления в отводящем русле и размыв его, т.е. неполное использование внутреннего объема водобойного колодца для гашения водной энергии, поскольку в противном случае необходимо удлинять размеры колодца - это удорожание сооружения в целом. Конструкция выходной части гасителя чувствительна к наличию в водном потоке льда, мусора и длинномерных предметов, которые могут его вывести из строя.A disadvantage of the known damper is that it works efficiently when the optimal flow rate is skipped, if the flow rate is higher or lower than the optimal flow rate, the damper’s efficiency and reliability are reduced, since the flow rate in the end plate under high pressure is directed straight through the holes directly along the length of the well (straightness) , which causes wave phenomena in the discharge channel and erodes it, i.e. incomplete use of the internal volume of a water well for damping water energy, since otherwise it is necessary to lengthen the dimensions of the well - this is an increase in the cost of the entire structure. The design of the output part of the damper is sensitive to the presence of ice, debris and long objects in the water stream that could damage it.

Цель изобретения - повышение надежности его работы путем расширения эффективности гашения.The purpose of the invention is to increase the reliability of its work by expanding the efficiency of the blanking.

Указанная цель достигается тем, что гаситель энергии водного потока, включающий водобойный колодец, размещенный между подводящим напорным водоводом и отводящим руслом, отражатель в виде стенки и отверстия, водобойный колодец содержит камеру, выполненную из перегородок в виде консольных ломаных стенок, образующих выпускные щели, и имеет в центре на дне пирамидальный порог, кроме того, имеет установленный в ее внутренней полости дополнительный насадок, выполненный в виде направляющих перегородок, расположенных в плоскости их симметрии стенок относительно друг друга и направленных в сторону пирамидального порога, расположенного соосно в камере, при этом содержит вертикальную переливную стенку, нижний конец которой снабжен сообщенной с колодцем решеткой в виде дырчатых труб, при этом он снабжен установленной внутри колодца в сторону отводящего русла наклонной струенаправляющей стенкой, закрепленной к боковым стенкам колодца.This goal is achieved by the fact that the damper energy of the water stream, including a water well, located between the inlet pressure pipe and the outlet channel, the reflector in the form of a wall and a hole, the water well contains a camera made of partitions in the form of cantilevered broken walls forming the outlet slits, and has a pyramidal threshold in the center at the bottom, in addition, has additional nozzles installed in its internal cavity, made in the form of guide baffles located in the plane of their symmetry with The calf relative to each other and directed towards the pyramidal threshold, located coaxially in the chamber, at the same time contains a vertical overflow wall, the lower end of which is provided with a lattice in the form of perforated pipes connected to the well, while it is equipped with an inclined directional wall installed inside the well towards the outlet channel fixed to the side walls of the well.

Такая конструкция гасителя из взаимосвязанных элементов позволит увеличить интенсивность гашения и погасить кинетическую энергию потока на меньшей длине колодца, а также уменьшить динамическое воздействие на преграду в виде ломанной наклонной консольной стенки, образующей выпускные щели. Конструкция камеры с пирамидальным порогом и с размещенным в ней насадком соосно-пирамидального порога по ширине колодца эффективно использует особенность гидравлической структуры потока. Кроме того, выход потока после камеры дополнительно снижает придонные скорости за счет установки подпорной переливной стенки с решеткой, выполненной в виде дырчатых труб в ее нижней части. Пройдя перелив через верхнюю кромку стенки, поток, попадая в концевую часть колодца, образованную наклонной струенаправляющей стенкой, закрепленной к боковым его стенкам, сглаживает поверхностный характер движения воды после стенки. В связи с этим происходит полное использование объема колодца для гашения энергии водных потоков, конструкция гасителя упростилась, что позволяет уменьшить длину крепления отводящего канала и повысить надежность работы сооружения путем расширения диапазона эффективного гашения избыточной энергии потока.This design of the absorber made of interconnected elements will increase the quenching intensity and extinguish the kinetic energy of the flow over a shorter length of the well, as well as reduce the dynamic effect on the barrier in the form of a broken inclined cantilever wall forming outlet slots. The design of the chamber with a pyramidal threshold and a nozzle of a coaxial-pyramidal threshold placed along it along the width of the well effectively uses the feature of the hydraulic flow structure. In addition, the flow outlet after the chamber further reduces bottom velocities by installing a retaining overflow wall with a lattice made in the form of hole pipes in its lower part. Having passed overflow through the upper edge of the wall, the flow, falling into the end part of the well, formed by an inclined flow guide wall fixed to its side walls, smooths the surface nature of the movement of water after the wall. In this regard, the well’s volume is fully used to absorb the energy of water flows, the design of the damper has been simplified, which reduces the length of the outlet channel and increases the reliability of the structure by expanding the range of effective quenching of excess flow energy.

На чертеже схематично изображен гаситель энергии водного потока, общий вид.The drawing schematically shows a damper energy of the water stream, General view.

Гаситель энергии водного потока включает водовод 1 для подвода потока к стенке колодца 2. Прямоугольный колодец 2 оборудован заглубленной под уровень камерой 3, состоящей из двух ломаных наклонных консольных стенок 4 и 5, закрепленных к боковым стенкам колодца 2. Причем дополнительный насадок 6 также выполнен из двух направляющих перегородок 7 и 8, расположенных внутри камеры по форме верхних концов стенок 4 и 5, и в камере 3, в центре которой на дне закреплен пирамидальный порог 9, соосно размещенный насадку 6. Между стенками 4 и 5 и направляющими перегородками 7 и 8 в верхней части выполнены продольные щели 10 и 11 в плоскости симметрии их относительно друг друга, а между дном колодца 2 и нижними концами стенок 4 и 5 оставлены щели 12 и 13. Перед выходным порогом 14 с горизонтальной полкой 15 колодца 2, к боковым стенкам которого примыкает подпорная вертикальная стенка 16 с решеткой в виде дырчатых труб 17, являющихся заборными, закрепленной одним концом к нижней кромке стенки 16, а другим - к дну 18 колодца 2. С целью сглаживания поверхностного характера движения воды после переливной стенки 16 в колодце 2 к его боковым стенкам закреплена под углом в сторону отводящего русла 19 наклонная струенаправляющая стенка 20. Колодец 2 в зоне расположения камеры 3 и насадок 6 сверху перекрыты плитой 21.The water flow energy absorber includes a water conduit 1 for supplying the flow to the wall of the well 2. The rectangular well 2 is equipped with a chamber 3 buried under the level, consisting of two broken inclined cantilever walls 4 and 5, fixed to the side walls of the well 2. Moreover, the additional nozzles 6 are also made of two guiding partitions 7 and 8 located inside the chamber in the form of the upper ends of the walls 4 and 5, and in the chamber 3, in the center of which a pyramidal threshold 9 is fixed at the bottom, coaxially placed nozzle 6. Between the walls 4 and 5 and the guides with partitions 7 and 8 in the upper part, longitudinal slots 10 and 11 are made in the plane of symmetry relative to each other, and slots 12 and 13 are left between the bottom of the well 2 and the lower ends of the walls 4 and 5. Before the exit threshold 14 with a horizontal shelf 15 of the well 2, to the side walls of which there is a retaining vertical wall 16 with a lattice in the form of hole pipes 17, which are intake, fixed at one end to the lower edge of the wall 16, and the other to the bottom 18 of the well 2. In order to smooth out the surface nature of the movement of water after the overflow wall 16 in colo tse 2 to its side walls is fixed at an angle towards the discharge channel 19 inclined struenapravlyayuschaya wall 20. Well 2 in the camera location area 3 and 6 nozzles top plate 21 overlapped.

Гаситель энергии водного потока работает следующим образом.The energy absorber of the water stream operates as follows.

Напорный поток, проходя по горизонтальному участку водовода 1, поступает в водобойный колодец 2. Струя воды ударяется о стенку 4, проходит изменение направления движения воды, расщепление и соударения струй водного потока, поступающего в гаситель энергии. В этой части колодца наблюдается сложное обратное движение воды. Одновременно одна струя направляется вверх в щель 10, а другая - в щель 12, направляемые стенкой 4. Взаимодействие струй потока через щели 10 и 12 приводит к образованию общего потока в камере 3, в которой размещен на дне пирамидальный порог 9. После этого поток воды движется через щели (отверстия) 11 и 13, образованные стенкой 5 и перегородкой 8. На выходной части колодца 2 происходит подпор воды с подпорной переливной консольной стенкой 16 и с решеткой в виде дырчатых труб 17, являющихся заборными. В результате уровень воды поднимается перед камерой 3 и переливающийся слой воды прижимается и сглаживает поверхностный характер движения воды после стенки 16, а наличие обратного течения перед выходным порогом 14 снижает дополнительно придонные скорости над ним, в конечном итоге создается поверхностный характер движения воды после гасителя энергии, улучшая гидравлические условия работы отводящего русла 19.The pressure stream, passing along the horizontal section of the water conduit 1, enters the water well 2. The water jet hits the wall 4, the direction of the water moves, splitting and collisions of the jets of the water stream entering the energy absorber take place. In this part of the well, a complex reverse movement of water is observed. At the same time, one jet is directed upward into the slot 10, and the other into the slot 12, guided by the wall 4. The interaction of the stream jets through the slots 10 and 12 leads to the formation of a common stream in the chamber 3, in which the pyramidal threshold 9 is located at the bottom. moves through slots (holes) 11 and 13 formed by the wall 5 and the partition 8. At the outlet of the well 2, water is back-up with a retaining overflow cantilever wall 16 and with a lattice in the form of hole pipes 17, which are intake. As a result, the water level rises in front of the chamber 3 and the iridescent layer of water is pressed and smoothes the surface nature of the water movement after the wall 16, and the presence of a reverse flow in front of the exit threshold 14 additionally reduces bottom velocities above it, eventually creating the surface nature of the water movement after the energy quencher, improving the hydraulic working conditions of the discharge channel 19.

Такое выполнение гасителя энергии водного потока расширяет диапазон эффективного гашения избыточной энергии потока и повышает надежность работы сооружения. Благодаря возможности камеры и насадка с ломанными наклонными стенками и перегородками, воспринимающими динамическую нагрузку, снижается действие этой нагрузки как на сами элементы устройств, так и на гаситель в целом. Упрощается конструкция устройства, в результате чего снижаются затраты на его изготовление.This embodiment of a water flow energy absorber broadens the range of effective quenching of excess flow energy and increases the reliability of the structure. Due to the possibility of a chamber and a nozzle with broken inclined walls and partitions that perceive a dynamic load, the effect of this load on both the device elements themselves and the damper as a whole is reduced. The design of the device is simplified, as a result of which the cost of its manufacture is reduced.

Claims

1. The energy absorber of the water stream, including a water well located between the inlet pressure pipe and the outlet channel, a reflector in the form of a wall and a hole, characterized in that in order to increase the reliability of its operation by expanding the efficiency of the quenching, the water well contains a chamber made of partitions in in the form of cantilevered broken walls forming outlet slots, and has a pyramidal threshold in the center at the bottom, in addition, it has an additional nozzle installed in its internal cavity, made in the form guiding partitions located in the plane of symmetry of the walls relative to each other and directed towards the pyramidal threshold, located coaxially in the chamber, while it contains a vertical overflow wall, the lower end of which is provided with a grid in the form of hole pipes connected to the well.

2. The damper according to claim 1, characterized in that it is equipped with an inclined flow guide wall mounted inside the well towards the outlet channel, fixed to the side walls of the well.