消能泄洪裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水利水電領域，尤其是一種消能泄洪裝置。本發(fā)明提供了一種消能過程更加平緩的消能泄洪裝置，包括泄洪洞，還包括中心軸和螺旋流道，所述中心軸設置在泄洪洞的軸線處，所述螺旋流道以中心軸為軸線設置，所述螺旋流道的進口與所述泄洪洞的進口相連通，所述螺旋流道的出口與所述泄洪洞的出口相連通。當水流進入到本結構后，其沿螺旋流道螺旋運動，最終達到本結構底部，由于螺旋流道的流道較長，彎道多，使得水流受到長時間的摩擦力作用，并且水流會與螺旋流道碰撞，由此將重力勢能大量轉化為熱能，從而達到消能的作用。
【專利說明】消能泄洪裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及水利水電領域，尤其是一種消能泄洪裝置。
【背景技術】
[0002]在水利建設中，通常都會用到泄洪結構，在泄洪過程中，由于高度差的問題，水會沖擊下層地面，在長期使用中使得下層的地面會受到嚴重的損壞。鑒于這種問題，目前設計了消能泄洪裝置，使得水在下落過程中受摩擦和相互碰撞以消耗水的重力勢能和動能，減少水對地面的沖擊。
[0003]如在專利號為200820029327.1，
【公開日】為2009年4月I日的中國專利《水平旋流消能泄洪洞》中，其在過流豎井的底部設置有起旋洞，水流經(jīng)過流豎井進入起旋室以使水流產(chǎn)生旋流，旋流水流進入到旋流洞段進行消能，然后再經(jīng)過水墊塘段消能和調整后，水流進入退水洞，時水流比較平穩(wěn)地排入下游原河床。上述泄洪洞雖然能夠實現(xiàn)消能，但是在實際使用中，由于水在流豎井中下落時沒有受到任何的消能，因此其將以較大的速度沖擊到起旋洞中，長期使用將使起旋洞表面破壞，失去起旋的作用。而且上述泄洪洞需要較長的旋流洞段、水墊塘段和退水洞才能完全的實現(xiàn)消能，這必須要較長的距離才能實現(xiàn)。這使得施工成本增加。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種消能過程更加平緩的消能泄洪裝置。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題所采用的消能泄洪裝置，包括泄洪洞，還包括中心軸和螺旋流道，所述中心軸設置在泄洪洞的軸線處，所述螺旋流道以中心軸為軸線設置，所述螺旋流道的進口與所述泄洪洞的進口相連通，所述螺旋流道的出口與所述泄洪洞的出口相連通。
[0006]進一步的是，所述螺旋流道的流道表面呈臺階狀。
[0007]進一步的是，所述螺旋流道的流道表面呈波浪形。
[0008]進一步的是，所述螺旋流道的流道表面上設置有擋塊，所述擋塊沿螺旋流道的水流方向間隔設置。
[0009]進一步的是，所述中心軸為空心管道，中心軸與大氣相連通，在中心軸的壁上設置有使螺旋流道和大氣相通的通氣結構。
[0010]進一步的是，所述通氣結構為通氣孔，該通氣孔沿中心軸的壁按螺旋方式進行排列布設。
[0011]進一步的是，所述螺旋流道兩側分別密封連接在中心軸和泄洪洞內壁上。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:當水流進入到本裝置后，其沿螺旋流道螺旋運動，最終達到本裝置底部，由于螺旋流道的流道較長，彎道多，使得水流受到長時間的摩擦力作用，并且水流會與螺旋流道碰撞，由此將重力勢能大量轉化消耗，從而達到消能的作用。在上述過程中，消能是持續(xù)不斷的，從水流進入到本裝置就會受到消能作用，這使得能量的轉化較為平緩，使得整個裝置受到的沖擊較小，提高了使用壽命。同時，由于水流本身進過了較長的行程，因此在下游不必再設置較長的旋流洞段、水墊塘段和退水洞，直接就可以排入到原河道，這樣極大的節(jié)約了施工成本。中心軸還可以設置為通氣管，使得水流在流動中摻入空氣，加大水流的紊流，從而使得水流自身的碰撞和摩擦增加，更好的進行消能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結構示意圖；
[0014]圖2是本發(fā)明的透視圖；
[0015]圖中零部件、部位及編號:泄洪洞1、中心軸2、螺旋流道3、通氣孔4。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0017]如圖1和圖2所示，本發(fā)明包括泄洪洞1，還包括中心軸2和螺旋流道3，所述中心軸2設置在泄洪洞I的軸線處，所述螺旋流道3以中心軸2為軸線設置，所述螺旋流道3的進口與所述泄洪洞I的進口相連通，所述螺旋流道3的出口與所述泄洪洞I的出口相連通。螺旋流道3整體為螺旋形，螺旋流道3的流道表面可以設置為不同的形狀，例如波浪形、平面和臺階狀，也可以在流道表面上沿流向均勻設置擋塊。上述結構可以根據(jù)不同的情況進行設置，例如在落差較小的情況下，直接采用平面即可。在落差較大，或者水流總能量較大時，則推薦采用臺階狀、波浪形或者設置擋塊。下面將介紹這三種形式的特點:
[0018]對于臺階狀的螺旋流道3，如圖1所示；水流從泄洪洞I的進口進入到螺旋流道3上，然后沿著各級臺階逐漸向下流動，水流在流向下一級臺階時，其下落撞擊在下一級臺階上，從而將動能轉化為了摩擦的熱能，從而實現(xiàn)消能，如此，在經(jīng)過所有的臺階后，這種消能得到累加，從而轉化了絕大部分水流的能量，達到了良好的消能效果。同時，水流不停的螺旋轉向，增加了其與泄洪洞I的接觸摩擦，更好的實現(xiàn)了消能。
[0019]對于波浪狀的螺旋流道3 ;水流沿波浪形的表面向下流動,其水流隨著波浪的表面起伏，延長了水流的路程，使得水流受到更長時間的摩擦力作用，從而有效的消耗水流能量。同時，表面的波谷處會匯集水，從波峰留下的水會與波谷處聚集的水碰撞，也能消耗一部分能量。同時，水流不停的螺旋轉向，增加了其與泄洪洞I的接觸摩擦，更好的實現(xiàn)了消倉泛。
[0020]對于設置擋塊的螺旋流道3 ;擋塊沿螺旋流道3均勻布設，在水流經(jīng)過時，擋塊使水流匯集，形成多級臺階的水坑組，水流從上一級水坑流下時，會與下一級水坑碰撞，從而有效的消耗水流的能量。同時，水流不停的螺旋轉向，增加了其與泄洪洞I的接觸摩擦，更好的實現(xiàn)了消能。
[0021]為了更好的消耗水流的能量，如圖1所示，所述中心軸2為空心管道，中心軸2的一端與大氣相連通，在中心軸2的壁上設置有使螺旋流道3和大氣相通的通氣結構。通氣結構一般設置為通氣孔4即可，該通氣孔4沿中心軸2的壁按螺旋方式進行排列布設，通氣孔4應高于螺旋流道3內的水面。中心軸2的上端與大氣相連通，下端與泄洪洞I的出口相連通，這樣設置的好處在于即使有少量水從通氣孔4中進入到中心軸2，也能從下端排出。在水流的螺旋流動過程中，會使泄洪洞I的中心形成負壓，此時便會有大量空氣進入，使得水流中夾雜大量的氣體，加大水流的紊流，增加了水流的相互碰撞和摩擦，有效的提高了消能的效果。通氣結構使得中心軸2 —舉兩用，無需增加結構，在保證成本的基礎上還能獲得更好的消能作用。
[0022]通氣結構也可以采用連通管實現(xiàn)，連通管一端在中心軸2內，另一端在螺旋流道3內，在中心軸2的一端為進氣端，在螺旋流道3的一端為出氣端。連通管需設置多個，可以按照螺旋布設在中心軸2壁上。進氣端可以設置為高于出氣端，這樣可以減少水從連通管中漏出。通氣孔4也可以設置為斜孔，在中心軸2內壁的一端高于在外壁的一端。
[0023]具體的，如圖1所示，所述螺旋流道3兩側分別密封連接在中心軸2和泄洪洞I內壁上。此時，螺旋流道3的兩個側壁即是泄洪洞I內壁和中心軸2，這樣使得三者更加緊湊，利用效率也更高。
[0024]當然，也可將螺旋流道3做出單獨的流道，即其自帶兩個側壁，僅通過支架連接在中心軸2。
[0025]上述結構均可以采用鋼結構制成，其具有以下優(yōu)勢，并不需要太多的空間和距離就能實現(xiàn)消能，消能的過程較為平緩，使得消能泄洪裝置本身的使用壽命得以提高。并且該消能泄洪裝置可以直接在工廠進行加工，然后到現(xiàn)場進行安裝，這減少了現(xiàn)場的施工量。
【權利要求】
1.消能泄洪裝置，包括泄洪洞(1)，其特征在于:還包括中心軸(2)和螺旋流道(3)，所述中心軸(2)設置在泄洪洞(I)的軸線處，所述螺旋流道(3)以中心軸(2)為軸線設置，所述螺旋流道(3 )的進口與所述泄洪洞(I)的進口相連通，所述螺旋流道(3 )的出口與所述泄洪洞(I)的出口相連通。
2.如權利要求1所述的消能泄洪裝置，其特征在于:所述螺旋流道(3)的流道表面呈臺階狀。
3.如權利要求1所述的消能泄洪裝置，其特征在于:所述螺旋流道(3)的流道表面呈波浪形。
4.如權利要求1所述的消能泄洪裝置，其特征在于:所述螺旋流道(3)的流道表面上設置有擋塊，所述擋塊沿螺旋流道(3)的水流方向間隔設置。
5.如權利要求1至4任一權利要求所述的消能泄洪裝置，其特征在于:所述中心軸(2)為空心管道，中心軸(2)與大氣相連通，在中心軸(2)的壁上設置有使螺旋流道(3)和大氣相通的通氣結構。
6.如權利要求5所述的消能泄洪裝置，其特征在于:所述通氣結構為通氣孔(4)，該通氣孔(4)沿中心軸(2)的壁按螺旋方式進行排列布設。
7.如權利要求1至4任一權利要求所述的消能泄洪裝置，其特征在于:所述螺旋流道(3)兩側分別密封連接在中心軸(2)和泄洪洞(I)內壁上。
【文檔編號】E02B8/06GK103614994SQ201310660592
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權日:2013年12月6日
【發(fā)明者】張胤 申請人:河海大學