ГАСИТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ВОДНОГО ПОТОКА
WATER FLOW ENERGY ABSORBER

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения водного поток в концевых устройствах закрытых трубопроводов и туннельных водопропускных сооружениях.
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 24.01.2018).
Недостатком является сложность и, как следствие, большая материалоемкость, 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 результат 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 со 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 устройства является наличие разъемных двух секций, между которыми размещен обтекатель с тангенциальными патрубками усложняет эксплуатационную работу. Кроме того, требуется закручивание потока для увеличения гидравлических местных сопротивлений, а значит, усложняет конструкцию гасителя. Другим недостатком является отсутствие регулирование отсекателя с подвижной кольцевой перегородки для рассеивающего выпуска непосредственно перегородками, равномерно размещенными по его высоте и выполнения из отдельных створок, установленных с возможностью поворота вокруг своей оси, а также, когда верхняя перегородка со створками, по отношении к многосекционным нижним перегородок со створками, последние устанавливают на осях вращения, обращенных под углом -противоположно, обеспечивающих изменению вектору движения водного потока.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является получения устройства, обеспечивающего снижение скорости перед отводящим лотком за счет управления потоком.
Технический результат достигается тем, что гаситель энергии водного потока, включающий подводящую трубу, конически расширяющийся водовод, вертикальную камеру, вертикальная камера выполнена в виде закрытого стакана, верхняя часть стакана со стороны отводящего трубопровода выполнена в виде выпускного отверстия, совпадающей с отметкой отводящего лотка, согласно изобретения, вертикальная камера снабжена комплектом закрепленных горизонтальных перегородок к боковой стенке камеры и расположенных к подводящему потоку, равномерно размещенными по ее высоте и выполненными из отдельных створок, установленных с возможностью поворота вокруг своей оси, которые связаны между собой рычагами для перемещения створок в вертикальной плоскости одновременно с помощью ручки управления.
Кроме того, створки поворота на оси вращения выполнены таким образом, что каждая верхняя установлена выше перегородки, а каждая нижняя установлена ниже перегородки, причем размер отверстий в перегородке не превышает минимального размера каждой створки.
Кроме того, верхняя перегородка имеет створки, установленные с возможностью поворота вокруг своей оси, развернутыми под углом, обращенным - противоположно, по отношению к нижним вращающимися створками, и ниже отметки уровня выпускного отверстия, обеспечивающих изменению вектору движения водного потока в сторону отводящего лотка.
Кроме того, средняя и нижняя перегородки с установленными створками с возможностью поворота вокруг свой оси, расположены по высоте многосекционными не менее двух, и секции расположены последовательно друг за другом, таким образом, что каждая последующая секция перегородки установлена ниже предыдущей и размеры отверстий в перегородке расположены в одной вертикальной плоскости.
Выполнение гасителя из взаимосвязанных элементов способствует гашению водного потока за счет расщепления его через перегородки, состоящие из отдельных створок, установленных на осях с возможностью поворота через отверстия в перегородке, створки которых направляют множество струй то в одну, то в другую стороны к боковой стенки камеры и возможность слияния струй затем в общий поток над каждой поперечной перегородкой по высоте камеры, для принятия потока в верхней части равномерным. Регулируя поворот створок на осях вращения, и расход между створками с зазором друг относительно друга их наклона с образованием в виде решетки. Форма створок в поперечном сечении выполнена прямоугольной (возможен вариант выполнения в поперечном сечении в форме сегмента, обращенного вогнутой поверхностью к потоку, выходящему из отверстий перегородки). Кроме того, верхняя перегородка с поворотными створками на осях, размещена на уровне нижней отметки порога выпускного отверстия лотка. При этом просветы отверстий между створками могут меняться друг от друга для каждой многосекционных перегородок по высоте камеры.
Подобное исполнение устройства, по мнению автора, не было известно и отвечает критерию «существенные отличиям.
На чертеже схематически показан гаситель водного потока, разрез.
Гаситель энергии водного потока включает подающий водовод 1, вертикальную камеру 2, выполненную в виде закрытого стакана, перегородки 3, состоящей из отдельных створок 4, установленных на осях 5 с возможностью поворота, и распределенные равномерно по высоте камеры, в средней и нижней части, а в верхней части ниже уровня выпускного (перепускным) отверстия 6, установленным на уровне, совпадающем с отметкой дна отводящего лотка 7, размещена перегородка 8, также состоящая из отдельных створок 9, установленных на осях 10, с возможностью их поворота - противоположно, распределенным равномерно по высоте перегородки 3 со створками 4 на осях 5 в средней и нижней частях камеры 2. При выходе потока в верхней части вертикального стакана 2 под крышкой 11, выходная скорость потока воды гасит кинетическую энергию в целом. Отводящий лоток 7 соединен с отводящим трубопроводом 12 с регулирующей задвижкой 13, соответственно происходит снижение придонных скоростей в устройстве.
Гаситель энергии водного поток работает следующим образом.
Напорный потто из подводящего водовода 1 поднимается вертикально вверх в расширяющуюся камеру 2 (колодец) с расположенными перегородками 3 и 8, соответственно со створками 4 и 9 на осях 5 и 10 поворота.
При открытых створках 4 и 8, вода заполняет камеру 2 до крышки 11. При этом в многосекционных перегородках 3 в средней и нижней частях камеры 2 поворот створок 4 осуществляют единым для перегородки 3 приводом (не показан), например, вправо на угол открытия отверстий в перегородке 3, позволяющим забирать и отражать выходящие струи воды из перегородок 3 вверх, и поток объединяется после каждой секции перегородки 3 по высоте камеры 2, и гасит свою скорость в камере 2 до заданного значения.
При открытии створок 9 на верхней перегородке 8, например, влево, поток вновь расщепляется створками 9, но в обратном (противоположно) направлении по отношению к перегородке 3 с наклонными створками 4 (под углом друг к другу), например, влево. Затем он вновь соединяется в верхней части под крышкой 11 стакана 2, за счет дополнительной перегородки 8 со створками 9 поворота, и поток разворачивается в сторону перепускного (выпускного) окна бив отводящем лотке 7 практически гасятся.
При этом размер отверстий в перегородках 3 и 8 не превышает минимального размера каждой из створок 4 и 9. Кроме того, установленные средняя и нижняя перегородки 3 со створками 4, оси 5 вращения расположены последовательно друг за другом на определенном расстоянии, таким образом, что каждая последующая секция перегородки установлена ниже предыдущей и размеры отверстий в перегородке расположены в одной вертикальной плоскости, и угол наклона створо3 на осях 5 вращения (поворота) позволяет одновременно регулировать угол ее поворота, не уменьшая минимального размера выхода струй воды верх, обеспечивая успокоение поверхности волнений в каждой секции над перегородкой 3 в средней и нижней частях камеры 2, практически гасит кинетическую энергию перед верхней перегородки 8 со створками 9.
Усилия на поворот створок 4 и 9 вокруг осей 5 и 10 могут быть сведены к минимуму, если площади левой и правой створок на осях 5 и 10 подобрать таким образом, чтобы сопротивление оказываемое движением воды вверх при повороте и фиксации створок 4 и 9 до вертикального положения левой или правой части, уравновешивалось давлением воды, давящего на их плоскость, так как оси вращения 5 и 10 связаны между собой, например рычагом (не показано). То есть подвижные наклонные створки в рабочее положение через ось вращения одновременно при помощи рычага управления в ту или иную сторону для пропуска поток воды под углом (угол открытия может изменять до 90°) в строну подводящего потока. Форма створок 4 и 9 выполняется прямоугольного поперечного сечения, но может быть выполнена и сегментом с выпуклой поверхностью в сторону подводящего потока, обеспечивает равномерность расщепления на струи и направленность тока вверх в каждую секцию, а затем под крышку стакана 11. Происходит каждый раз изменения направления поток и направление части его струй вверх.
Поскольку обеспечивается многократное изменение направление движения воды в корпусе камеры 2, то выход воды вертикально вверх зависит от положения угла открытия всех створок 4 и 9 на своих осях вращения 5 и 10, прижимающих выходящий поток над выходным отверстием поводящего водовода 1.
При правильном выборе соотношения между параметрами предложенных элементов устройства сооружения обеспечивается регулировка напором для расщепления на отдельные струи между открытыми отверстиями в перегородках за счет поворотных створок на заданный угол с фиксацией их осей вращения (не показано), т.е. поток воды поступает в вертикальную камеру 2 гашения.
Использование последовательной операции через многосекционные перегородки со створками на осях вращения гасит энергию потока по пути движения воды вверх с отводом в отводящий лоток с трубопроводом с регулирующей задвижкой. В целом это достигается в сторону крышки закрытого стакана.
Все совокупности предлагаемого изобретения и обуславливают 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 при поступлении потока из подводящего водовода.