ГАСИТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ВОДНОГО ПОТОКА
WATER FLOW ENERGY ABSORBER

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения водного потока в концевых устройствах закрытых трубопроводов и туннельных водопропускных сооружений.
Известен гаситель энергии водосбросного устройства, включающий подводную трубу, конически расширяющийся водовод, в котором установлен завихритель потока и отражатель с отверстиями, при этом он содержит вертикальную камеру в виде усеченного конуса, поверхность которого установлена в колодце вниз расширяющейся частью соосно патрубку с возможностью заключения в него завихрителя потока и фиксированного перемещения относительно патрубка, причем боковая стенка камеры выполнена с криволинейной поверхностью по направлению движения потока к водовыпускным окнам в месте примыкания к ним внешней стенки патрубка (Патент RU №2484201, Е02В 8/06 от 24.01.2012).
Недостатками являются сложность и, как следствие, большая металлоемкость, это ведет к усложнению эксплуатационной надежности, т.е. недостаточной эффективности его эксплуатации, устройство на выходе из колодца имеет дополнительно подпорные сооружения для полного гашения потока.
Наиболее близким к предложенному по назначению, технической сущности и достижению результату является гаситель энергии водного потока, включающий подводящую трубу, конически расширяющийся водовод, в котором установлен завихритель потока, вертикальную камеру, при этом конически расширяющийся водовод в виде выпускного патрубка, вертикальная камера которого выполнена в виде закрытого стакана с кольцевой перегородкой, при этом выпускной патрубок выполнен разъемным из двух секций, между которыми размещен обтекатель и тангенциальные патрубки с отверстиями для подачи воды по отношению к выпускному патрубку в месте их разъема, причем боковая стенка кольцевой перегородки снабжена перепускными окнами в сторону боковой стенки корпуса закрытого стакана, верхняя часть которого о стороны отводящего трубопровода выполнена в виде выпускного отверстия, совпадающего с отметкой дна отводящего лотка (Патент RU №2661741, Е02В 8/06 от 19.07.2018).
Недостатком известного гасителя является наличие разъемных двух секций, между которыми размещен обтекатель с тангенциальными патрубками усложняет эксплуатацию его работы. Кроме того, требуется закручивание потока для увеличения гидравлических местных сопротивлений, а значит, усложняет конструкцию гасителя. Другим недостатком является отсутствие регулирования отсекателя с подвижной кольцевой перегородкой для рассеивающего выпуска непосредственно с поперечными перегородками с козырьками, как в нижней, так и в верхней части корпуса стакана.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является получение устройства, обеспечивающего существенное разделение водного потока, выходящего из водовода на расщепление удельных расходов по высоте вертикальной камеры, которая включает потоконаправляющий колпак, установленный над дополнительной камерой, которые соединены между собой жесткими связями, снабженный механизмом изменения зазора, камера, которая имеет сверху коническое перекрытие, а снизу -выпускное отверстие и, как следствие этого повышение эффективности работы рассеивающего выпуска в сторону усеченного конуса с охватом его кольцевыми отражательными экранами разной длины по высоте боковой его стенки, гасящий поток затем направляется в сторону перепускного отверстия с отводящим лотком, и упрощение конструкции.
Технический результат достигается тем, что гаситель энергии водного потока, включающий подводящую трубу, конически расширяющийся водовод, вертикальную камеру, вертикальная камера выполнена в виде закрытого стакана, причем верхняя часть его со стороны отводящего трубопровода выполнена в виде выпускного отверстия, совпадающего с отметкой отводящего лотка, согласно изобретения, потоконаправляющий колпак установлен над дополнительной камерой, которые соединены между собой жесткими связями, при этом потоконаправляющий колпак с дополнительной камерой снабжен механизмом изменения зазора над конически расширяющимся водоводом, причем дополнительная камера выполнена сверху с выпускным коническим перекрытием, а снизу-с впускным коническим отверстием, наружные боковые стенки неподвижного усеченного конуса снабжены с охватом кольцевыми отражательными экранами разной длины по высоте относительно боковых его наклонных стенок, и он соединен жесткими связями с внутренними боковыми стенками камеры, а боковые внутренние стенки его соединены жесткой связью с направляющими, что усиливает интенсивность гашения энергии воды, причем верхняя часть камеры снабжена ниже отводящего лотка кольцевым отражательным экраном, кромки которого направлены вверх, в сторону крышки камеры.
Кроме того, механизм изменения зазора выполнен в виде винтовой пары.
Кроме того, верхняя часть вертикального корпуса камеры под крышкой сообщена с отводящим лотком.
Выполнение гасителя из взаимосвязанных конструктивных элементов как потоконаправляющий колпак, который фиксируется перемещением между направляющими и крепится к подвесному механизму, обеспечивающему подъем или опускание подвижного колпака связанного с дополнительной камерой, которая имеет сверху коническое перекрытие, а снизу имеет впускное коническое отверстие, и устройства соединены между собой жесткими связями, а это, характеризует крепление камеры с возможностью перемещения потоконаправляющим колпаком, позволяющим при подъеме или при опускании его обеспечить зазор в конически расширяющемся водоводе. Кроме того, в целом потоконаправляющий колпак с элементами, регулирует расход внутри усеченного конуса, а с внешней стороны его выполнены кольцевые отражательные экраны, верхняя часть камеры, которой над кольцевыми экранами снабжена кольцевым экраном, кромки которого направлены вверх в сторону крышки камеры. Все это обеспечивается также регулированием изменением зазора над отверстием конического водовода передвижными устройствами, соответственно устанавливается перераспределение расхода, выходящего из подводящего водовода, а значит, в целом способствует и более полному гашению воды, которая поступает в вертикальную камеру.
На чертеже схематически показан гаситель энергии водного потока.
Гаситель энергии водного потока включает водовод 1, вертикальную камеру 2, выполненную в виде закрытого стакана с камерой, выполненной в форме усеченного конуса 3, внутри которого расположен потоконаправляющий колпак 4 и закрепленный с ним жесткими связями 5 с камерой 6. Потоконаправляющий колпак 4 с дополнительной камерой 6 снабжен механизмом изменения 7 над приямком 8 конически расширяющегося водовода 1. Дополнительная камера 6 имеет сверху выпускное коническое перекрытие 9 с отверстием 10, а нижнее ее днище 11 выполнено с впускным коническим отверстием 12. Наружные боковые стенки неподвижного усеченного конуса 3 в верхней своей части снабжены с охватом кольцевыми отражательными экранами 13 разной длины по высоте относительно боковых его наклонных стенок (количество их может быть более двух, т.е. разным).
Подвижный потоконаправляющий колпак 4 вместе с дополнительной камерой 6 с жесткими связями 5 (стержнями), фиксируется между направляющими 14, которые прикреплены жесткими связями 15 в виде стержней к боковым внутренним стенкам неподвижного усеченного конуса 3. Механизм изменения 7 для зазора 8, выполнен в виде винтовой пары и закреплен к верхней части крышки 16 вертикальной камеры 2 (стакана) с уплотнением (не показано), что обеспечивает подъем или опускание между направляющими 14 подвижного потоконаправляющего колпака 4 скрепленного жесткими связями 5 (стержнями) с дополнительной камерой 6, позволяющим находится внутри неподвижно закрепленного усеченного конуса 3 (камеры), который также через жесткие связи 17 (стержни) соединен с боковыми внутренними стенками вертикальной камеры 2. Поскольку обеспечивается многократное изменение направления движения воды в корпусе вертикальной камеры 2 (стакана), то выход воды вертикально зависит от положения, в котором находится подвижный потоконаправляющий колпак 4 вместе с закрепленной жесткой связью 5 к нему дополнительной камеры 6 в форме коническим днищем 11 с отверстием 12 и коническим перекрытием 9 с отверстием 10, а также при помощи механизма изменения 7 зазора в усеченном конусе 3 и над дополнительной камерой 6 с коническими элементами 9 и 11, также с кольцевыми отражательными экранами 13 и 18 позволит регулировать напор для расщепления на отдельные струи между указанными пространствами в целом, т.е. менять давление, при котором поток воды поступает в расширяющуюся вертикальную камеру (пространство в средней части корпуса камеры 2) гашения. При такой связи всех элементов (сочетании) в пространстве камеры 2 поток поступает через перепускное отверстие 19, отражателя 18 с низкой скоростью в сторону крышки 16, и выходит через перепускное окно 20 (отверстие), устроенное на уровне, совпадающем с отметкой дна отводящего лотка 21, дно которого соединено с отводящим трубопроводом 22 и регулирующей задвижкой 23, соответственно, происходит снижение придонных скоростей.
Таким образом, при помощи механизма изменения зазора в пространстве усеченного конуса 3 потоконаправляющего колпака 4 соединенного с дополнительной камерой 6 с помощью жестких связей 5, как одно целое устройство, где камера 6 имеет конические элементы 9 и 10, соответственно отверстия 10 и 12, а также кольцевые экраны 13 разной длины по высоте боковой стенки усеченного конуса 3 и отражателя 18, кромки, которого отогнуты вверх (в сторону крышки 16) с перепускным отверстие 19, позволит регулировать напором по высоте камеры 2 для расщепления на отдельные струи между указанными пространствами в целом, т.е. менять давление, при котором поток воды поступает в расширяющуюся вертикальную камеру 2 (пространство в средней части корпуса камеры 2) гашения.
Использование предлагаемого технического решения позволяет значительно расширить применение гасителя энергии водного потока, повышает эффективность гашения кинетической энергии разделяемого потока в целом, это достигается в результате при движении струй в сторону крышки закрытого стакана (камеры), они, вначале разделяясь, вытекают, затем объединяются в один общий поток воды и далее направляются в сторону перепускного (выпускного) окна в отводящий лоток.
Все в совокупности и оригинальность предлагаемого изобретения и обуславливает достижение поставленной цели при значительном снижении затрат на строительство, эксплуатацию для подобных объектов гидротехнического строительства, в том числе для повышения эффективности и надежности гашения кинетической энергии разделяемого потока, а затем соединяющегося потока, благодаря поэтапному гашению потока при поступлении из подводящего водовода.