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(lǐng)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(shè)置在泄洪洞的軸線處，所述螺旋流道以中心軸為軸線設(shè)置，所述螺旋流道的進(jìn)口與所述泄洪洞的進(jìn)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(dāng)水流進(jìn)入到本結(jié)構(gòu)后，其沿螺旋流道螺旋運動，最終達(dá)到本結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)化為熱能，從而達(dá)到消能的作用。
【專利說明】消能泄洪裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水利水電領(lǐng)域，尤其是一種消能泄洪裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在水利建設(shè)中，通常都會用到泄洪結(jié)構(gòu)，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(yán)重的損壞。鑒于這種問題，目前設(shè)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(shè)置有起旋洞，水流經(jīng)過流豎井進(jìn)入起旋室以使水流產(chǎn)生旋流，旋流水流進(jìn)入到旋流洞段進(jìn)行消能，然后再經(jīng)過水墊塘段消能和調(diào)整后，水流進(jìn)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?qū)崿F(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(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)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(shù)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(shè)置在泄洪洞的軸線處，所述螺旋流道以中心軸為軸線設(shè)置，所述螺旋流道的進(jìn)口與所述泄洪洞的進(jìn)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(jìn)一步的是，所述螺旋流道的流道表面呈臺階狀。
[0007]進(jìn)一步的是，所述螺旋流道的流道表面呈波浪形。
[0008]進(jìn)一步的是，所述螺旋流道的流道表面上設(shè)置有擋塊，所述擋塊沿螺旋流道的水流方向間隔設(shè)置。
[0009]進(jìn)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(shè)置有使螺旋流道和大氣相通的通氣結(jié)構(gòu)。
[0010]進(jìn)一步的是，所述通氣結(jié)構(gòu)為通氣孔，該通氣孔沿中心軸的壁按螺旋方式進(jìn)行排列布設(shè)。
[0011]進(jìn)一步的是，所述螺旋流道兩側(cè)分別密封連接在中心軸和泄洪洞內(nèi)壁上。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:當(dāng)水流進(jìn)入到本裝置后，其沿螺旋流道螺旋運動，最終達(dá)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(zhuǎn)化消耗，從而達(dá)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(jìn)入到本裝置就會受到消能作用，這使得能量的轉(zhuǎn)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(jìn)過了較長的行程，因此在下游不必再設(shè)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(shè)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(jìn)行消能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)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(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)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(shè)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(shè)置，所述螺旋流道3的進(jìn)口與所述泄洪洞I的進(jìn)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(shè)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(shè)置擋塊。上述結(jié)構(gòu)可以根據(jù)不同的情況進(jìn)行設(shè)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(shè)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(jìn)口進(jìn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化了絕大部分水流的能量，達(dá)到了良好的消能效果。同時，水流不停的螺旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shè)置擋塊的螺旋流道3 ;擋塊沿螺旋流道3均勻布設(shè)，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(zhuǎn)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(shè)置有使螺旋流道3和大氣相通的通氣結(jié)構(gòu)。通氣結(jié)構(gòu)一般設(shè)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(jìn)行排列布設(shè)，通氣孔4應(yīng)高于螺旋流道3內(nèi)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(shè)置的好處在于即使有少量水從通氣孔4中進(jìn)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(fù)壓，此時便會有大量空氣進(jìn)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(jié)構(gòu)使得中心軸2 —舉兩用，無需增加結(jié)構(gòu)，在保證成本的基礎(chǔ)上還能獲得更好的消能作用。
[0022]通氣結(jié)構(gòu)也可以采用連通管實現(xiàn)，連通管一端在中心軸2內(nèi)，另一端在螺旋流道3內(nèi)，在中心軸2的一端為進(jìn)氣端，在螺旋流道3的一端為出氣端。連通管需設(shè)置多個，可以按照螺旋布設(shè)在中心軸2壁上。進(jìn)氣端可以設(shè)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(shè)置為斜孔，在中心軸2內(nèi)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(cè)分別密封連接在中心軸2和泄洪洞I內(nèi)壁上。此時，螺旋流道3的兩個側(cè)壁即是泄洪洞I內(nèi)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(dāng)然，也可將螺旋流道3做出單獨的流道，即其自帶兩個側(cè)壁，僅通過支架連接在中心軸2。
[0025]上述結(jié)構(gòu)均可以采用鋼結(jié)構(gòu)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(jìn)行加工，然后到現(xiàn)場進(jìn)行安裝，這減少了現(xiàn)場的施工量。
【權(quán)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(shè)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(shè)置，所述螺旋流道(3 )的進(jìn)口與所述泄洪洞(I)的進(jìn)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(quán)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(quán)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(quán)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(shè)置有擋塊，所述擋塊沿螺旋流道(3)的水流方向間隔設(shè)置。
5.如權(quán)利要求1至4任一權(quán)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(shè)置有使螺旋流道(3)和大氣相通的通氣結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的消能泄洪裝置，其特征在于:所述通氣結(jié)構(gòu)為通氣孔(4)，該通氣孔(4)沿中心軸(2)的壁按螺旋方式進(jìn)行排列布設(shè)。
7.如權(quán)利要求1至4任一權(quán)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(cè)分別密封連接在中心軸(2)和泄洪洞(I)內(nèi)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(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】張胤 申請人:河海大學(xué)