一種用有壓管道出流的潛流消能工的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的用有壓管道出流的潛流消能工是由有壓管道1和消力池5構(gòu)成，有壓管道1的前半段位于消力池5外的上游，其上至少有2個有壓轉(zhuǎn)彎段2，且在第1和第2有壓轉(zhuǎn)彎段之間為一豎直段9，有壓管道1的后半段位于消力池5底部，并通過管壁上開的至少2個出水口4與消力池5相通。本發(fā)明公開的潛流消能工不僅將消能區(qū)通過有壓管道上均布的出水口分散設(shè)置在消力池內(nèi)，且還能通過有壓管道上設(shè)計的有壓轉(zhuǎn)彎段沿程進行消能，因而將現(xiàn)有技術(shù)的集中消能變?yōu)榱朔稚⑾?，既提高了消能效果，充分發(fā)揮了消力池的消能作用，又減小了消力池的修建規(guī)模，降低了投資，且應用靈活、能適應不同流量及水頭。
【專利說明】一種用有壓管道出流的潛流消能工
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水利水電工程中泄洪消能設(shè)施【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用有壓管道出流的潛流消能工。
【背景技術(shù)】
[0002]底流消能是水電工程常用的消能形式，既適用于壩身溢流消能，也適用于泄洪洞出口的消能。底流消能的基本原理是在消力池前部形成水躍，利用水躍段的旋滾，使水體產(chǎn)生強烈剪切、混摻，將水體動能轉(zhuǎn)化成熱能而達到消能的目的。底流消能方式應用雖然廣泛，但其仍存在兩方面的不足:第一，主要消能區(qū)域集中在前部的水躍段，未充分利用后部的水體，導致規(guī)模較大的消力池未能充分發(fā)揮消能作用；第二，僅依靠進入消力池前部的水躍消能，無沿程消能，就需要將所有的能量耗散都集中在消力池內(nèi)，這無疑要增加消力池的修建規(guī)模，增大投資。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種用有壓管道出流的潛流消能工，該潛流消能工不僅能將消能區(qū)分散設(shè)置在消力池內(nèi)，且還能沿程進行消能，從而在降低消力池的修建規(guī)模、節(jié)省工程投資的同時，提高消能效果。
[0004]為了達到本發(fā)明的目的，本發(fā)明人根據(jù)水力學中淹沒出流及有壓轉(zhuǎn)彎段可以產(chǎn)生一定水頭損失的基本原理，設(shè)計提供了一種用有壓管道出流的潛流消能工，其特征在于該潛流消能工是由有壓管道和消力池構(gòu)成，有壓管道的前半段位于消力池外的上游，其上至少有2個有壓轉(zhuǎn)彎段，且在第I和第2有壓轉(zhuǎn)彎段之間為一豎直段，有壓管道的后半段位于消力池底部，并通過管壁上開的至少2個出水口與消力池相通。
[0005]以上潛流消能工中所述的前半段有壓管道上的有壓轉(zhuǎn)彎段為2?10個，優(yōu)選2?6個，且從第2個有壓轉(zhuǎn)彎段開始，為了使兩段水流不互相干擾，影響消能率，每2個有壓轉(zhuǎn)彎段之間的直管長度不小于管道直徑D的2倍，優(yōu)選2?4倍管道直徑
[0006]以上潛流消能工中所述的前半段有壓管道上的有壓轉(zhuǎn)彎段為圓弧形或呈90°的彎折形。
[0007]以上潛流消能工中所述的圓弧形有壓轉(zhuǎn)彎段的半徑為管道直徑D的I?4倍，可根據(jù)管道內(nèi)流速大小選擇，一般來說，高流速選大轉(zhuǎn)彎半徑，小流速選小轉(zhuǎn)彎半徑。
[0008]以上潛流消能工中所述的后半段有壓管道管壁上開的出水口為喇叭型，其喇叭口末端呈圓弧形或橢圓形，一般來說，高流速選橢圓形，小流速選圓弧形。
[0009]以上潛流消能工中同根有壓管道管壁上開的與消力池相通的出水口呈等間距布置，為了充分利用消力池內(nèi)的消能水體，使消力池內(nèi)的水體紊動均勻，消能效果更好，相鄰兩根有壓管道上的出水口則呈交錯布置。
[0010]本發(fā)明所述潛流消能工中的有壓管道和消力池均采用混凝土制作。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:[0012]1、由于本發(fā)明提供的潛流消能工不僅將消能區(qū)通過有壓管道上均布的出水口分散設(shè)置在消力池內(nèi)，且還能通過有壓管道上設(shè)計的有壓轉(zhuǎn)彎段沿程進行消能，因而將現(xiàn)有技術(shù)的集中消能變?yōu)榱朔稚⑾埽忍岣吡讼苄Ч?，充分發(fā)揮了消力池的消能作用，又減小了消力池的修建規(guī)模，降低了投資。
[0013]2、由于本發(fā)明提供的潛流消能工是將能產(chǎn)生水頭損失的淹沒出流及有壓轉(zhuǎn)彎段結(jié)合起來設(shè)計的，加之其淹沒出流的出水口和有壓轉(zhuǎn)彎段均有多個，因而其消能效果好，如當泄洪水頭為100m、管道直徑為IOm時，消能率就可達到90%。
[0014]3、由于本發(fā)明提供的潛流消能工可根據(jù)不同流量及水頭進行選擇，當水頭較小時，可采用有壓轉(zhuǎn)彎段較少且呈圓弧形的有壓管道，當水頭較大時，可采用有壓轉(zhuǎn)彎段較多且呈90°彎折形的有壓管道；當流量較小時，可設(shè)置一根有壓管道且其上所開的出水口可偏少一些，當流量較大時，可設(shè)置多根有壓管道且其上所開的出水口可偏多一些，因而應用靈活，適應面廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實施例1采用的單段彎管型潛流消能工的縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明實施例2采用的單段折管型潛流消能工縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為圖1、2的平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為圖1、2中A處的放大圖；
[0019]圖5為圖6、7中B處的放大圖；
[0020]圖6為本發(fā)明實施例3采用的多段彎管型潛流消能工縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖7為本發(fā)明實施例4采用的多段折管型潛流消能工縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖8為圖6、7的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中，I一有壓管道、2—圓弧形轉(zhuǎn)彎段、3—呈90°的彎折形轉(zhuǎn)彎段、4一出水口、5—消力池、6—消力池尾坎、7—上平段、8—下平段、9 一豎直段。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖給出實施例并對本發(fā)明進行具體描述。有必要在此指出的是以下實施例只用于對本發(fā)明作進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容做出的一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0025]實施例1
[0026]本實施例給出的潛流消能工的形狀、構(gòu)造和連接關(guān)系如圖1、3和4所示。該潛流消能工是由一根有壓管道I和消力池5構(gòu)成。其中有壓管道I采用適用于低水頭的單段彎管型有壓管道，具體為直徑D=IOm的圓管，該圓管的前半段位于消力池5外的上游，其上有2個圓弧形有壓轉(zhuǎn)彎段2，在第I有壓轉(zhuǎn)彎段2前為上平段7，上平段7的進口與壩身溢流孔或泄洪洞的出口相接，在兩個有壓轉(zhuǎn)彎段2之間為一豎直段9，上平段7與豎直段9之間的圓弧形有壓轉(zhuǎn)彎段半徑為15m，豎直段9高度為50m，在豎直段后設(shè)I個圓弧形有壓轉(zhuǎn)彎段2，即第2有壓轉(zhuǎn)彎段，該有壓轉(zhuǎn)彎段半徑也為15m ;有壓管道I的后半段為下平段8，位于消力池5底部，并通過管壁上開的3個直徑d=5m的出水口 4與消力池5相通，兩相鄰出水口4的間距l(xiāng)=20m，出水口 4為喇叭型，末端均為圓弧形；消力池尾坎高10m。
[0027]當泄流量為800m3/s時，該潛流消能工的消能水頭約為15m。
[0028]實施例2
[0029]本實施例給出的潛流消能工的形狀、構(gòu)造和連接關(guān)系如圖2、3和4所示。該潛流消能工也是由一根有壓管道I和消力池5構(gòu)成，與實施例1不同的是有壓管道I采用適用于低水頭的單段折管型有壓管道，即在豎直段8后設(shè)的是I個呈90°的彎折形轉(zhuǎn)彎段2，其余結(jié)構(gòu)和參數(shù)因與實施例1相同，故略去不述。
[0030]當泄流量為800m3/s時，該潛流消能工的消能水頭約為17m。
[0031]實施例3
[0032]本實施例給出的潛流消能工的形狀、構(gòu)造和連接關(guān)系如圖5、6和8所示。該潛流消能工是由三根有壓管道I和消力池5構(gòu)成。其中有壓管道I采用適用于高水頭的多段彎管型有壓管道，具體為直徑D=IOm的圓管，該圓管的前半段位于消力池5外的上游，其上有6個圓弧形有壓轉(zhuǎn)彎段2，在第I有壓轉(zhuǎn)彎段2前為上平段7，上平段7的進口與壩身溢流孔或泄洪洞的出口相接，在第I和第2兩個有壓轉(zhuǎn)彎段2之間為一豎直段9，上平段7與豎直段9之間的圓弧形有壓轉(zhuǎn)彎段2半徑為15m，豎直段9高度為50m，在豎直段后設(shè)5個圓弧形有壓轉(zhuǎn)彎段2，各有壓轉(zhuǎn)彎段半徑均為15m，每2個有壓轉(zhuǎn)彎段2之間的直管長度為20m ；每根有壓管道I的后半段為下平段8，位于消力池5底部，并通過管壁上開的直徑d=5m的出水口 4與消力池5相通，兩側(cè)有壓管道I上開的出水口為三個，中間一根有壓管道I上開的出水口為二個，相互呈交錯布置，兩相鄰出水口 4的間距l(xiāng)=20m，出水口 4為喇叭型，末端均為橢圓形，橢圓長軸為5m,短軸為2.5m ;消力池尾坎高10m。
[0033]當單條有壓管道的泄流量為1200m3/s時，該潛流消能工的消能水頭約為50m。
[0034]實施例4
[0035]本實施例給出的潛流消能工的形狀、構(gòu)造和連接關(guān)系如圖5、7和8所示。該潛流消能工也是由三根有壓管道I和消力池5構(gòu)成，與實施例3不同的是有壓管道I采用適用于高水頭的多段折管型有壓管道，即在豎直段8后設(shè)的是5個呈90°的彎折形轉(zhuǎn)彎段2，其余結(jié)構(gòu)和參數(shù)因與實施例3相同，故略去不述。
[0036]當泄流量為1200m3/s時，該潛流消能工的消能水頭約為83m。
【權(quán)利要求】
1.一種用有壓管道出流的潛流消能工，其特征在于該潛流消能工是由有壓管道和消力池構(gòu)成，有壓管道的前半段位于消力池外的上游，其上至少有2個有壓轉(zhuǎn)彎段，且在第I和第2有壓轉(zhuǎn)彎段之間為一豎直段，有壓管道的后半段位于消力池底部，并通過管壁上開的至少2個出水口與消力池相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用有壓管道出流的潛流消能工，其特征在于該潛流消能工中所述的前半段有壓管道上的有壓轉(zhuǎn)彎段為2?10個，且從第2個有壓轉(zhuǎn)彎段開始，每2個有壓轉(zhuǎn)彎段之間的直管長度不小于管道直徑D的2倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用有壓管道出流的潛流消能工，其特征在于該潛流消能工中所述的前半段有壓管道上的有壓轉(zhuǎn)彎段為2?6個，且從第2個有壓轉(zhuǎn)彎段開始，每2個有壓轉(zhuǎn)彎段之間的直管長度不小于管道直徑D的2倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用有壓管道出流的潛流消能工，其特征在于該潛流消能工中所述的前半段有壓管道上的有壓轉(zhuǎn)彎段為圓弧形或呈90°的彎折形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用有壓管道出流的潛流消能工，其特征在于該潛流消能工中所述的圓弧形有壓轉(zhuǎn)彎段的半徑為管道直徑D的I?4倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用有壓管道出流的潛流消能工，其特征在于該潛流消能工中所述的圓弧形有壓轉(zhuǎn)彎段的半徑為管道直徑D的I?4倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用有壓管道出流的潛流消能工，其特征在于該潛流消能工中所述的后半段有壓管道管壁上開的出水口為喇叭型，其喇叭口末端呈圓弧形或橢圓形。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用有壓管道出流的潛流消能工，其特征在于該潛流消能工中所述的后半段有壓管道管壁上開的出水口為喇叭型，其喇叭口末端呈圓弧形或橢圓形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用有壓管道出流的潛流消能工，其特征在于該潛流消能工中同根有壓管道管壁上開的與消力池相通的出水口呈等間距布置，相鄰兩根有壓管道上的出水口則呈交錯布置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用有壓管道出流的潛流消能工，其特征在于該潛流消能工中同根有壓管道管壁上開的與消力池相通的出水口呈等間距布置，相鄰兩根有壓管道上的出水口則呈交錯布置。
【文檔編號】E02B8/06GK103938593SQ201410160810
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】許唯臨, 田忠, 王韋, 劉善均, 張建民, 曲景學, 鄧軍, 張法星 申請人:四川大學