用于泄洪深孔的摻氣裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于泄洪深孔的摻氣裝置，該泄洪深孔的一端連接設(shè)置該短有壓管，該短有壓管又通過該摻氣裝置與該明流陡槽相連，該摻氣裝置包括：跌坎、通氣孔、通氣管、及通氣井。該跌坎位于該短有壓管未與泄洪深孔連接的另一端，該通氣孔設(shè)于該跌坎的背立面，該通氣管位于該跌坎的底部，與該通氣孔相連，該通氣井的軸線為鉛直線，截面為圓形，該通氣井的一端與該通氣管相通，另一端與大氣相通。本實用新型中的用于泄洪深孔的摻氣裝置不僅能夠便于高壓止水，而且還能有效提高明流陡槽段高速水流的摻氣量，此外，本實用新型中的變截面段不僅施工簡單，而且可以保證空氣流通得平穩(wěn)順暢，有效的避免了在泄洪時的空蝕破壞。
【專利說明】用于泄洪深孔的摻氣裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于水利水電工程泄洪消能【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種泄水建筑物的摻氣裝置，特別涉及一種用于泄洪深孔的摻氣裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著壩工技術(shù)的提高和水電事業(yè)的迅速發(fā)展，我國高壩建設(shè)規(guī)模日益增大。然而由于高壩泄水建筑物中的最高泄流流速超過40m/s，由此引出的空化、空蝕等一系列高速水力學(xué)問題日漸突出，當(dāng)高壩建筑設(shè)計不周或施工不慎時，常常發(fā)生材料剝蝕的現(xiàn)象，即在砼或金屬的表面輕則造成斑點麻面，重則形成蜂窩狀甚至大洞，這種現(xiàn)象被稱為空蝕，發(fā)生的空蝕破壞直接影響建筑物的安全及穩(wěn)定，這些已經(jīng)成為高壩建設(shè)發(fā)展的制約因素，因此備受水利工作者的廣泛關(guān)注。
[0003]經(jīng)過水力學(xué)工作者的大量研究，摻氣減蝕已經(jīng)被證明是解決空化、空蝕等破壞的最有效途徑，因此目前摻氣減蝕設(shè)施已在溢洪道、泄洪洞、陡槽等高水頭大單寬泄流的泄水建筑物中得到廣泛應(yīng)用，并取得了很大的成功。雖然摻氣減蝕技術(shù)已有了一定的工程經(jīng)驗，但目前國內(nèi)外高水頭泄水建筑物中因高速水流引起的空蝕破壞現(xiàn)象仍然時有發(fā)生。在這些泄洪洞的正常運行中，當(dāng)遇到高速水流時，水流自身產(chǎn)生的摻氣、空化、空蝕、脈動、震動等問題，使得在現(xiàn)有的施工條件下因高速水流而出現(xiàn)的空蝕破壞問題在所難免。這主要是由于摻氣設(shè)施設(shè)置不合理導(dǎo)致?lián)綒鉂舛炔粔蛟斐傻?。?jù)試驗表明，當(dāng)水中的摻氣濃度為1%?2%時，能大大減輕固體邊壁的空蝕破壞；當(dāng)摻氣濃度為5%?7%時，空蝕破壞完全消失。于是，優(yōu)化摻氣設(shè)施，保證泄水建筑物的摻氣濃度是防止空蝕破壞問題有效途徑。
[0004]綜上所述，提供一種能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中的因摻氣濃度達不到而產(chǎn)生的空蝕現(xiàn)象，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。
[0005]公開于該發(fā)明【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在加深對本實用新型的一般【背景技術(shù)】的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。
實用新型內(nèi)容
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的目的是提供一種用于泄洪深孔的摻氣裝置，所述用于泄洪深孔的摻氣裝置可以有效的提高泄水建筑物的摻氣濃度，防止空蝕破壞的問題。
[0007]為了達到上述目的，本實用新型提供一種用于泄洪深孔的摻氣裝置，其特征在于，所述摻氣裝置通過短有壓管與所述泄洪深孔相連，所述摻氣裝置的下游與明流陡槽相連，所述摻氣裝置包括:跌坎，所述跌坎位于所述短有壓管與所述明流陡槽之間，所述跌坎包括正面和背立面；及通氣裝置，所述通氣裝置包括:第一通氣孔，所述通氣孔設(shè)于所述跌坎的背立面；通氣管，所述通氣管位于所述跌坎的底部，與所述通氣孔相連；及通氣井，所述通氣井的一端與所述通氣管相通，另一端與大氣相通。[0008]優(yōu)選地，所述短有壓管中設(shè)置有檢修閘門。
[0009]優(yōu)選地，所述跌坎設(shè)置有挑坎，所述跌坎的后方設(shè)置有水平底坡，所述水平底坡與所述明流陸槽相連。
[0010]優(yōu)選地，所述摻氣裝置還包括折流器，所述折流器分別設(shè)置在所述跌坎上游的兩面?zhèn)葔ι稀?br> [0011]優(yōu)選地，所述兩面?zhèn)葔Ρ沉⒚嫔戏謩e設(shè)置有第二通氣孔，所述第二通氣孔位于所述折流器的后方，并與通氣井銜接。
[0012]優(yōu)選地，在所述通氣管與所述通氣井之間設(shè)置變截面段。
[0013]優(yōu)選地，所述通氣管沿所述變截面段的底部連接，所述變截面段的頂部銜接于所述通氣井的下端。
[0014]優(yōu)選地，所述變截面段為截圓錐形。
[0015]優(yōu)選地，所述變截面段的軸線的斜率范圍為1-1.5。
[0016]本實用新型的有益效果是:
[0017]1、跌坎的設(shè)置能滿足閘門孔口偏心絞變形止水要求，便于高壓止水；
[0018]2、跌坎背立面第一通氣孔連接的通氣管與側(cè)墻背立面的第二通氣孔銜接的是同一通氣井，這樣可以同時滿足跌坎底部摻氣及側(cè)墻摻氣的需要，通過改變單一的底部摻氣方式，大大提高明流陡槽段高速水流殘氣量，有效的避免底板與邊墻的空蝕破壞；
[0019]3、通氣井與通氣管之間通過變截面段連接，使得空氣流通平穩(wěn)順暢，保證了跌坎背立面的通氣孔與側(cè)墻背立面的通氣孔的風(fēng)速不至于相差太大。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]通過說明書附圖以及隨后與說明書附圖一起用于說明本實用新型某些原理的【具體實施方式】，本實用新型所具有的其它特征和優(yōu)點將變得清楚或得以更為具體地闡明。
[0021]圖1為本實用新型俯視圖；
[0022]圖2為圖1中A-A剖面示意圖；
[0023]圖3為圖2中C部分的結(jié)構(gòu)放大示意圖；
[0024]圖4為圖1中B-B首I]面不意圖；
[0025]圖5為本實用新型變截面段與通氣井、通氣管的銜接圖。
[0026]應(yīng)當(dāng)了解，說明書附圖并不一定按比例地顯示本實用新型的具體結(jié)構(gòu)，并且在說明書附圖中用于說明本實用新型某些原理的圖示性特征也會采取略微簡化的畫法。本文所公開的本實用新型的具體設(shè)計特征包括例如具體尺寸、方向、位置和外形將部分地由具體所要應(yīng)用和使用的環(huán)境來確定。
[0027]在說明書附圖的多幅附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示本實用新型的相同或等同的部分。
【具體實施方式】
[0028]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實用新型。但是本實用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。[0029]下面，結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施例進行描述。
[0030]請參閱圖1至圖5所示，本實用新型提供一種用于泄洪深孔的摻氣裝置，所述泄洪深孔I為柱形結(jié)構(gòu)，用于排泄洪水，所述泄洪深孔I通過所述短有壓管2與所述摻氣裝置相連，所述短有壓管2上設(shè)置有檢修閘門8，然后所述摻氣裝置的下游再與所述明流陡槽3連接，以此形成一個整體的泄洪裝置。
[0031]所述摻氣裝置由跌坎4和通氣裝置構(gòu)成。
[0032]所述跌坎4位于所述短有壓管2的下游；其與短有壓管2未與泄洪深孔I連接的另一端相連，并通過水平底坡與所述明流陡槽3相連，所述跌坎4包含正面和背立面，該跌坎4的形狀滿足弧形閘門設(shè)置。
[0033]作為選擇，本實用新型的用于泄洪深孔的摻氣裝置的跌坎4可設(shè)置有挑坎11，所述挑坎11是指建在泄水建筑物末端、能將下泄的高速水流向下游拋射的、具有一定反弧半徑和一定角度的坎。如圖3所示，所述挑坎11位于所述跌坎4上游，用于使得高速水流能夠先后出坎。
[0034]所述通氣裝置包括第一通氣孔5、第二通氣孔13、通氣管7以及通氣井10.[0035]如圖3和圖4所示，第一通氣孔5，所述第一通氣孔5設(shè)于所述跌坎4的背立面。
[0036]所述第一通氣孔5的開口截面選用圓形，其直徑為1.3m，數(shù)量為5個。
[0037]第二通氣孔13，如圖1及圖3所示，所述第二通氣孔13設(shè)于所述兩面?zhèn)葔?上并位于所述折流器9的后方，同時，所述第二通氣孔13與所述通氣井10銜接。
[0038]所述第二通氣孔13的開口截面為圓形，其直徑為1.3m，數(shù)量也為5個。
·[0039]作為一種選擇，所述第一通氣孔5及第二通氣孔13的數(shù)量和開口截面形狀可以根據(jù)空腔的通氣量和正常運行水位下孔內(nèi)的風(fēng)速確定，滿足規(guī)定的范圍即可。
[0040]所述第一通氣孔5及第二通氣孔13的開口截面可以為圓形、橢圓形，長方形、菱形等，視跌坎4以及跌坎4上游的側(cè)墻6的具體形狀而定。
[0041]所述第一通氣孔5是為了滿足跌坎4的底部摻氣需要。
[0042]所述第二通氣孔13是為了滿足跌坎4的上游側(cè)墻6的后方的摻氣需要。
[0043]通氣管7，所述通氣管位于所述跌坎4的底部，與所述通氣孔5相連。
[0044]通氣井10，所述通氣井10的軸線為鉛直線，截面為圓形，該通氣井10的一端經(jīng)變截面段12與所述通氣管7相通，另一端與大氣相通。
[0045]作為一種變形，所述通氣井的軸線也可以為斜直線或折線等，視具體情況而定，只要滿足一段連接變截面段，另一端與大氣相通便可。
[0046]變截面段12，所述變截面段12的軸線是斜率范圍為1-1.5的斜直線，該變截面段12的截面為圓形，所述通氣管7沿所述變截面段12的底部直接鑲?cè)?，在所述變截面?2的頂部銜接于所述通氣井10的下端。
[0047]折流器9，所述折流器9分別設(shè)置在所述跌坎4上游的兩面?zhèn)葔?上。
[0048]如圖4所示，所述折流器9分別斜靠在所述兩面?zhèn)葔?上，并且與所述兩面?zhèn)葔?分別形成三角形，用于減少泄洪口的水流量，降低高速水流流入跌坎4時的瞬間壓力。
[0049]下面詳細(xì)敘述本實用新型的用于泄洪深孔的摻氣裝置的具體實施例。
[0050]深孔閘門設(shè)計水頭為85m，根據(jù)閘門8設(shè)計和運用實踐,采用偏心鉸變形止水,要求閘門8孔口周邊有突擴止水寬度。根據(jù)樞紐深孔的運用條件確定的突擴摻氣方案體型尺寸。
[0051]泄洪深孔I及短有壓管2的高程均為90m，泄洪深孔I長度為Sm，短有壓管2長度為19.16m，其后經(jīng)摻氣裝置銜接底坡為1:5的明流陡槽3。摻氣裝置:跌坎4的側(cè)突擴寬度
0.5m，跌坎4高度2m。根據(jù)空腔通氣量需要和正常的運行水位下孔內(nèi)風(fēng)速不超過規(guī)范的限制值，在跌坎4背立面設(shè)置5個內(nèi)徑為1.3m的通氣孔5，其與底部通氣管7相通。跌坎4上游側(cè)墻6兩側(cè)各設(shè)置一個折流器9，其后兩側(cè)墻各設(shè)置5個內(nèi)徑為1.3m的通氣孔5與通氣井10相通。通氣管7經(jīng)軸線是斜直線(斜率為1.2)的變截面段15與通氣井10銜接。跌坎4處設(shè)置有高為0.1m的小挑坎11，并在跌坎4后設(shè)置一段長度為5m的水平段，其后銜接明流陡槽3。同時，在明流泄槽高程77.13m處銜接反弧段，反弧半徑40m，出口高程80.71m。當(dāng)上游水位135.0?180.4m的運用范圍里,運用本實施例的用于泄洪深孔的摻氣裝置可形成穩(wěn)定貫通的底空腔和側(cè)空腔。射流對底板的沖擊壓力符合要求并未出現(xiàn)不利流態(tài)。
[0052]因此本實用新型中通氣井與通氣管間的變截面段施工簡單，通過三者的銜接，在風(fēng)速不超過規(guī)范的限制值條件下，可以保證空氣流通得平穩(wěn)順暢，使得跌坎背立面的通氣孔與側(cè)墻通氣孔的風(fēng)速不至于相差太大。
[0053]上述實施例是用于例示性說明本實用新型的原理及其功效，但是本實用新型并不限于上述實施方式。本領(lǐng)域的技術(shù)人員均可在不違背本實用新型的精神及范疇下，在權(quán)利要求保護范圍內(nèi)，對上述實施例進行修改。因此本實用新型的保護范圍，應(yīng)如本實用新型的權(quán)利要求書覆蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種用于泄洪深孔的摻氣裝置，其特征在于，所述摻氣裝置通過短有壓管與所述泄洪深孔相連，所述摻氣裝置的下游與明流陡槽相連，所述摻氣裝置包括: 跌坎，所述跌坎位于所述短有壓管與所述明流陡槽之間，所述跌坎包括正面和背立面；及 通氣裝置，所述通氣裝置包括: 第一通氣孔，所述通氣孔設(shè)于所述跌坎的背立面； 通氣管，所述通氣管位于所述跌坎的底部，與所述通氣孔相連 '及 通氣井，所述通氣井的一端與所述通氣管相通，另一端與大氣相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于泄洪深孔的摻氣裝置，其特征在于，所述短有壓管中設(shè)置有檢修閘門。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于泄洪深孔的摻氣裝置，其特征在于，所述跌坎設(shè)置有挑坎，所述跌坎的后方設(shè)置有水平底坡，所述水平底坡與所述明流陡槽相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于泄洪深孔的摻氣裝置，其特征在于，所述摻氣裝置還包括折流器，所述折流器分別設(shè)置在所述跌坎上游的兩面?zhèn)葔ι稀?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于泄洪深孔的摻氣裝置，其特征在于，所述兩面?zhèn)葔ι戏謩e設(shè)置有第二通氣孔，所述第二通氣孔位于所述折流器的后方。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于泄洪深孔的摻氣裝置，其特征在于，在所述通氣管與所述通氣井之間設(shè)置變截面段。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于泄洪深孔的摻氣裝置，其特征在于，所述通氣管沿所述變截面段的底部連接，所述變截面段的頂部銜接于所述通氣井的下端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于泄洪深孔的摻氣裝置，其特征在于，所述變截面段為截圓錐形。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于泄洪深孔的摻氣裝置，其特征在于，所述變截面段的軸線的斜率范圍為1-1.5。
【文檔編號】E02B8/06GK203411957SQ201320264888
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月15日
【發(fā)明者】戴會超, 張鴻清, 樓益龍, 柯云, 鄭鐵剛 申請人:中國長江三峽集團公司