SU1767079A1 - Закрытый водосброс - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области гидротехники , конкретно к водосбросным сооружени м замкнутого поперечного сечени  с напорным движением воды. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы водосброса в напорном режиме путем исключени  динамических нагрузок, сопровождающих выход в нижний бьеф воздушных скоплений. Водосброс состоит из водовода 1, камеры 2 с входным отверстием 3, имеющим щелевидную форму, воздуховода 4 с выходным отверстием 6 и отклонител  потока 5. Камера имеет наклонные стенки и сводчатый потолок, высота и ширина камеры увеличиваютс  по направлению течени . К верхней части камеры 2 подсоединен воздуховод 4, выходное отверстие 6 которого расположено за отклонителем 5, установленным в нижней части водовода 1. Воздух, влекомый потоком в виде крупных включений , проникает через отверстие 3 в камеру 2 и скапливаетс  в ее верхней части. Поскольку за отклонителем 5 в потоке имеет место зона пониженного давлени , воздух из камеры 2 по воздуховоду 4 поступает в придонные слои жидкости и выноситс  в нижний бьеф в виде мелких пузырьков, что исключает возможность гидравлического удара. 2 ил. (Л С

Description

Изобретение относится к области гидротехники, конкретно к водосбросным сооружениям замкнутого поперечного сечения с напорным движением воды.

В напорных водоводах возможно образование воздушных скоплений, что является следствием деаэрации потока, прорыва воздуха через входное отверстие при недостаточном заглублении его под уровень верхнего бьефа или увлечения воздуха потоком в процессе заполнения водовода. Скопления воздуха перемещаются riofoKoM, и выход их из водосброса сопровождается гидравлическим ударом, что может привести к разрушению сооружения. Кроме того, являясь дополнительными гиравлическими сопроитвлениями, воздушные скопления вызывают снижение пропускной способности водосброда. Чтобы избежать в некоторой степени указанных негативных подследствий,' предусматривают дополни-тельный· запас прочности в конструкциях водосбросных сооружений или ограничивают режим их работы с таким расчетом, чтобы исключить образование воздушных скоплений на тракте. То й другое приводит к удорожанию гидроузла.

• Известен водосброс, включающий соединяющую верхний и нижний бьефы трубу и воздуховод, подсоединенный к ее верхней части, причем свободный конец воздуховода имеет выход в атмосферу. Воздуховодов может быть несколько, Причем в одном случай'устраиваются отдельные воздуховоды с выходом в атмосферу, а в другом свободные концы воздуховодов объединяются коллектором, расположённым параллельно оси водосброса и имеющим выход в атмосферу со стороны нижнего бьефа. Недостатками этих водосбросов являются малая пропускная способность затопленных воздуховодов, большие затраты на устройство отдельных воздуховодов в случае значительной мощности породы над водосбросом, ненадежная работа водосброса из-за возможности гидравлического удара в коллекторе вследствие пробкового течения в тем.

Известен водосброс, включающий водовод, установленный на его дне дефлектор и размещенный в боковой стенке водовода воздуховод, входное отверстие которого расположено на потолке водовода, а выходное выполнено за дефлектором. В этом случае воздуховод используется не для удаления воздушных масс из водовода, а для их транформации в мелкие пузырьки, выход которых в нижний бьеф не влечет за собой гидравлический удар. Недостатком прототипа является то, что воздушные скопления проносятся потоком мимо входного отверстия воздуховода без остановки, и не могут быть ликвидированы полностью. Таким образом, не исключаеуся возможнсоть гидравлического удара, что отрицательно 5 сказывается на надежости сооружения.

Целью изобретения является повышение надежности напорных водосбросов, в которых возможно образование скоплений воздуха.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый водосброс, в отличие от извертного/включающего водовод, установленный на его дне дефлектор и размещенный в боковой стенке водовода воздуховод, вход15 ное отверстие которого расположено на потолке водовода, а выходное выполнено за дефлектором, снабжен расположенной над водоводом камерой с наклонными боковыми стенками, сводчатым потолком и верти20 кальной поперечной стенкой в конце камеры, при этом камера имеет высоту поперечного сечения и ширину в плане, увеличивающиеся по направлению течения до вертикальной поперечной стенки в конце 25 камеры, где в потолке последней выполнено входное отверстие воздуховода, причем камера сообщена с водоводом посредством щели в потолке водовода, расположенной вдоль его оси.

Камера позволяет задерживать движущиеся у потолка водовода воздушные скопления. Этим обеспечивается полная трансформация крупных воздушных скоплений в мелкие пузырьким, выход которых в нижний бьеф не сопровождается гидравлическим ударом. В результате исключается опасные динамические нагрузки на сооружение, а следовательно, повышается его надежность.

Схема предлагаемого водосброса представлена на фиг. 1; на фиг.2 изображено поперечное сечение водосброса.

Водосброс состоит из водовода 1, камеры 2 с входным отверстием 3, имеющим 45 щелевидную форму, воздуховода 4 с выходным отверстием 6 и отклонителя 5. Камера имеет наклонные стенки и сводчатый потолок. Высота и ширина камеры увеличиваются по направлению течения. К верхней 50 части камеры 2 подсоединен воздуховод 4, выходное отверстие 6 которого расположено непосредственно за отклонителем 5, установленным в нижней части водовода.

Водосброс работает следующим обра55 зом. Воздух, влекомый потоком у потолка водовода в виде крупных включений, проникает через отверстие 3 в камеру 2 и скапливается в ее верхней части, чему способствует форма камеры. Поскольку за отклонителем 5 в потоке имеет место зона, . 1757079 6 в которой давление ниже, чем в камере, на величину

АР = Срр^.

где Ср - коэффициент понижения давления, зависящий от формы и размеров отклонителя;

р - плотность жидкости;

v - средняя скорость движения жидкости перед отнолонителем, воздух из камеры 2 по воздуховоду 4 поступает в придонные слои потока с объемным расходом

Qa=/iW^VCp v²-O- , ¹⁵ /¾ где μ - коэффициент расхода воздуховода; ω - площадь поперечного сечения воздуховода; 20

Ра - плотность воздуха, и выносится потоком из водовода в виде мелких пузырьков, что исключает возможность гидравлического удара. При этом площадь ω и габариты отклонителя выбираются таким 25 образом, чтобы расход Q_a не был меньше расхода воздуха, транспортируемого потоком в виде крупных включений. Когда воздух в водоводе отсутствует он работает как обычно водосброс, а по воздуховоду 4 дви- 33 жется вода. Причем, за счет наличия щелевидного отверстия 3 снижается до минимума площадь контакта транзитного потока с водоворотной областью, возникающей в камере 2, следствием чего является 35 уменьшение потерь напора. С этой же целью низовой грани отверстия 3 приданы плавные очертания.

Таким образом, выбором габаритов камеры 2, щелевидного отверстия 3, воздуховода 4, а также типа и размеров отклонителя 5, достигается высокая степень защиты водосброса от динамических воздействий, обусловленных выходом воздушных скоплений в нижний бьеф, а следовательно, повышается надежность водосброса.

Применение предлагаемой конструкции позволяет отказаться от дополнительного упрочнения водоводов и ограничений, 10 которые накладываются на режим работы водосбросных сооружений с целью устранения возможности образования воздушных скоплений.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Закрытый водосброс, включающий водовод, установленный на его дне дефлектор и размещенный в боковой стенке водовода воздуховод, выходное отверстие которого выполнено за дефлектором, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности в работы водосброса в напорном режиме путем уменьшения динамических нагрузок, сопровождающих выход в нижний бьеф воздушных скоплений, он снабжен расположенной над водоводом камерой с наклонными боковыми стенками, сводчатым потолком и вертикальной поперечной стенкой в конце камеры, при этом камера имеет высоту поперечного сечения камеры и ширину, в плане увеличивающиеся по направлению течения потока до вертикальной поперечной стенки в конце камеры, где в потолке последней выполнено входное отверстие воздуховода, причем камера сообщена с водоводом посредством щели в потолке водовода, расположенной вдоль его оси.

   Фие. 2 Составитель А. Глазов Редактор И. Никольская Техред М.Моргентал Корректор Н. Милюкова

   Заказ 3528 Тираж Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

   Производственно-издательский комбинат ’’Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 „ Л