竖井底部整流消能工制造技术

一种竖井底部整流消能工，由消力井、横截面为矩形环的反弧压坡段和直线压坡段构成，消力井与竖井同轴线且位于泄洪洞底面之下，其深度为１Ｄ～２Ｄ（Ｄ为竖井的直径），反弧压坡段的进口端接竖井，其出口端接直线压坡段的进口端，直线压坡段的出口端接泄洪洞。反弧压坡段和直线压坡段既可以分别制作，安装时进行连接，又可以制作成一体。此种整流消能工不仅消能充分，而且有利于竖井水流与泄洪洞水流的平稳衔接，改善泄洪洞内水流流态，保证泄洪洞运行安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水利水电工程中的消能设施，特别涉及一种用于竖井泄洪洞底部的消能 及流态控制装置。
技术介绍
与传统的竖井溢洪道相比，旋流式竖井是一种新型消能工。在旋流式竖井中，由于 水流绕竖井轴线旋转呈贴壁流动，在竖井中央形成稳定空腔，因此既可保持水流流态的 稳定，又可形成良好的通气条件，避免了气囊失稳现象的出现。但竖井中水流旋转进入 下游时，流速很大，若其下游设置泄洪洞，竖井与下游泄洪洞的衔接就是是一个难点问题。竖井与下游泄洪洞的衔接，主要有简单式、弯道式、L型消能工。上述消能工虽然 各有特点，但仍存在不足之处。如简单式消能工所设置的消力井深度较小，对底板的冲 击压力很高；弯道式、L型消能工的压坡段长度短，使得进入下游泄洪洞的水流表面波 动很大，常常发生封洞现象，通气效果难以保证，易发生空化空蚀。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种竖井底部整流消能工，此种整流 消能工不仅消能充分，而且有利于竖井水流与泄洪洞水流的平稳衔接，改善泄洪洞内水 流流态，节省泄洪洞进口顶部的通气设施，并能够保证泄洪洞运行安全。本专利技术的技术方案将压坡段设计为反弧压坡段和直线压坡段，利用直线压坡段调 整水流进入泄洪洞的形态和控制流速；增加消力井的深度，以提高消能率，降低消力井壁面压力。本专利技术所述竖井底部整流消能工，由消力井、横截面为矩形环的反弧压坡段和直线 压坡段构成，消力井与竖井同轴线且位于泄洪洞底面之下，反弧压坡段的进口端接竖井， 其出口端接直线压坡段的迸口端，直线压坡段的出口端接泄洪洞。反弧压坡段和直线压 坡段既可以分别制作，安装时进行连接，又可以制作成一体。为了更好地实现专利技术目的，本专利技术对消力井、反弧压坡段和直线压坡段的尺寸和结构进行了优化，具体内容如下31、 消力井的深度H尸1D 2D，式中，D为竖井的直径。2、 直线压坡段的长度L二3D 4D，顶面为斜面，坡度(=1:15 20,底面为平面， 两边墙垂直于底面，出口高度HfO)/iy)，式中，D为竖井的直径，Qo为泄洪洞的流量，Vo为直线压坡出口流速， 一般控制在^<25附〃。3、 反弧压坡段顶部的反弧半径R=2D 3D，式中，D为竖井的直径，反弧压坡段 顶部的反弧面与直线压坡段顶部的斜面相切，反弧压坡段的底面为平面，两边墙垂直于底面。4、 反弧压坡段底部与消力井的连接处为圆弧面。 本专利技术具有以下有益效果1、 在压坡段中增加了直线压坡段，并优化了直线压坡段的设计参数，因此，使用 本专利技术所述整流消能工，竖井水流与泄洪洞水流能平稳衔接，有效改善了泄洪洞内水流 流态，避免了封洞现象的发生，节省了泄洪洞进口顶部的通气设施，并能够保证了泄洪 洞的安全运行。2、 由于优化了消力井的深度，水流在较厚的水垫中强烈紊动，水气强烈的混掺，因而提高了消能率。3、 反弧压坡段底部与消力井的连接处为圆弧面，使压坡段流态过渡的更为顺畅。4、 结构简单，便于制作与施工。附图说明图1是本专利技术所述竖井底部整流消能工的第一种结构图；图2是图1的一种A-A剖视图；图3是图1的B-B剖面图；图4是图1的C-C剖面图；图5是图1的又一种A-A剖视图；图6是本专利技术所述竖井底部整流消能工的第二种结构图； 图7是图6的A-A剖视图； 图8是图6的B-B剖面图； 图9是图6的C-C剖面图。图中，l一竖井、2—反弧压坡段、3—直线压坡段、4一消力井、5—泄洪洞、6— 反弧压坡段底部与消力井连接处的弧面、消力井深度、H2—直线压坡段出口高度、H3—泄洪洞的直墙面高度、D—竖井直径、R—反弧压坡段顶部的反弧半径、L一直线压 坡段长度、i一直线压坡段坡度。具体实施方式实施例1本实施例中，水电站最大坝高171m,竖井1的落差135m,泄洪洞流量308.63m3/s， 竖井l的直径D为7m，泄洪洞'5的構截面如图4所示，其宽度为5m、直墙高度H3为 7m。竖井底部整流消能工的结构如图1、图2所示，由消力井4、反弧压坡段2和直线 压坡段3构成，各部分都为混凝土制作。消力井4与竖井1同轴线且位于泄洪洞底面之 下，消力井的直径与竖井相同，为7m，消力井的深度H,为10m。反弧压坡段2和直线 压坡段3为一体化结构，其底面为水平面，两边墙垂直于底面，其横截面为矩形环，如 图3所示；直线压坡段3的长度L为21 m，顶面为斜面，坡度/=1:15，出口高度H2 为4m;反弧压坡段2顶部的反弧半径R为15m ，反弧压坡段2顶邻的反弧面与直线 压坡段3顶部的斜面相切；反弧压坡段2和直线压坡段3的宽度与泄洪洞5的宽度相同， 如图2所示。安装时，反弧压坡段2和直线压坡段3的底面与泄洪洞5的底面位于同一 水平面，反弧压坡段2的进口端接竖井1，直线压坡段3的出口端接泄洪洞5 。经试验 表明，掺气很充分，消能率可达50% 70%，水流平稳，直线压坡段3出口流速为15m/s。反弧压坡段2和直线压坡段3的宽度还可以小于泄洪洞5的宽度，如图5所示。实施例2本实施例中，水电站最大坝高171m，竖井l的落差135m，泄量308.63m3/s，竖井 l的直径D为7m，泄洪洞5的横截面如图9所示，其宽度为5m、直墙高度H3为7m。竖井底部整流消能工的结构如图6、图7、图8所示，由消力井4、反弧压坡段2 和直线压坡段3构成。与实施例l不同之处是1、反弧压坡段2和直线压坡段3分别 制作，安装时，反弧压坡段2的进口端接竖井1，其出口端接直线压坡段3的进口端， 直线压坡段3的出口端接泄洪洞5。 2、反弧压坡段2底部与消力井4的连接处为圆弧面经试验表明，水流进入压坡段时更加平稳，直线压坡段3出口流速为15m/s。权利要求1、一种竖井底部整流消能工，包括消力井(4)，其特征在于还包括横截面为矩形环的反弧压坡段(2)和直线压坡段(3)，反弧压坡段(2)的进口端接竖井(1)，其出口端接直线压坡段(3)的进口端，直线压坡段(3)的出口端接泄洪洞(5)。2、 根据权利要求1所述的竖井底部整流消能工，其特征在于消力井(4)的深度 H产1D 2D，式中，D为竖井的直径。3、 根据权利要求1或2所述的竖井底部整流消能工，其特征在于直线压坡段(3) 的长度L=3D 4D，顶面为斜面，坡度/= I:I5 20,底面为平面，出口高度H2=gQ /lyD ，式中，D为竖井的直径，Qo为泄洪洞的流量，Vo为直线压坡出口流速。4、 根据权利要求3所述的竖井底部整流消能工，其特征在于反弧压坡段(2)顶部 的反弧半径R-2D 3D，式中，D为竖井的直径，反弧压坡段顶部的反弧面与直线压坡 段顶部的斜面相切，反弧压坡段的底部为平面。5、 根据权利要求1或2所述的竖井底部整流消能工，其特征在于反弧压坡段(2) 底部与消力井(4)的连接处为圆弧面。6、 根据权利要求3所述的竖井底部整流消能工，其特征在于反弧压坡段(2)底部 与消力井(4)的连接处为圆弧面。7、 根据权利要求4所述的竖井底部整流消能工，其特征在于反弧压坡段(2)底部 与消力井(4)的连接处为圆弧面。全文摘要一种竖井底部整流消能工，由消力井、横截面为矩形环的反弧压坡段和直线压坡段构成，消力井与竖井同轴线且位于泄洪洞底面之下，其深度为1D～2D(D为竖井的直径)，反弧压坡段的进口端接竖井，其出口端接直线压坡段的进口端，直线压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种竖井底部整流消能工，包括消力井（４），其特征在于还包括横截面为矩形环的反弧压坡段（２）和直线压坡段（３），反弧压坡段（２）的进口端接竖井（１），其出口端接直线压坡段（３）的进口端，直线压坡段（３）的出口端接泄洪洞（５）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘善均，许唯临，张建民，王韦，邓军，曲景学，李贵吉，王曾恩，陈剑刚，任雨，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]