РЫБОЗАЩИТНОЕ ВОДОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО
FISH PROTECTION INTAKE UNIT

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а именно к устройствам для защиты молоди рыб от попадания в водоприемную часть насосных установок.
Известен рыбозащитный оголовок (A.C. SU № 1657571, МПК Е02 В/08, "Рыбозащитный оголовок", опубл. 23.06.1991 г.), который включает водонепроницаемый полый обтекатель, установленный в водотоке на всасывающем патрубке насоса с возможностью вращения относительно продольной оси патрубка от привода лопастей, закрепленных на внешней поверхности полого обтекателя, полый вал, установленный во всасывающем патрубке и прикрепленный к обтекателю, трубопровод, расположенный в полом валу и соединенный своим входным концом с насосом, при этом привод вращения обтекателя выполнен в виде лопастной турбины, укрепленной на полом валу, а обтекатель обращен вершиной навстречу потоку. Оголовок снабжен камерой, расположенной в вершине обтекателя с его внутренней стороны. Лопасти выполнены с выпускными отверстиями и каналами внутри лопасти. Трубопровод соединен с камерой, а каналы лопастей - с выпускными отверстиями и с камерой.
Недостатком данного оголовка является сложность конструкции.
Известен рыбозащитный оголовок (A.C. SU № 1444466, МПК Е02 В/08, "Рыбозащитный оголовок", опубл. 15.12.1988 г.), который содержит обтекатель с винтовыми лопастями, установленный на всасывающем патрубке, привод вращения, включающий вал и крыльчатку, стойки, крепящие втулку с опорными подшипниками. Вода, поступающая во всасывающий патрубок, приводит через крыльчатку и вал во вращение обтекатель. Винтовые лопасти с помощью транзитного потока способствуют раскрутке обтекателя и удаляют транзитный поток за счет центробежных сил от обтекателя. С потоком удаляется и молодь рыбы. Забор воды во всасывающий патрубок осуществляется из вторичного течения потока, идущего к оголовку вдоль внешней поверхности патрубка.
Недостатками данного оголовка являются низкая эффективность отвода молоди рыб, а также сложность конструкции оголовка.
Известно рыбозащитное водоприемное устройство (пат. РФ № 2295605, «Рыбозащитный оголовок», МПК Е02В 8/08, опубл. 20.03.2007 г.), состоящее из всасывающего патрубка с установленным на нем соосно с возможностью вращения обтекателем с лопастями. Обтекатель выполнен в виде цилиндрического стакана, ориентированного вверх дном и установлен на патрубке с кольцевым зазором, в котором расположены лопасти обтекателя. На внешней поверхности обтекателя установлены элементы для формирования турбулентных зон, а в нижней его части закреплена емкость торообразной формы с отверстиями по окружности, соединенная с нагнетательным трубопроводом.
Недостатками устройства являются сложность конструкции и низкая эффективность очистки внешней поверхности оголовка.
Изобретение решает задачу упрощения конструкции оголовка и повышения эффективности его работы по очистке внешней поверхности от мусора за счет создания эффективных гидравлических условий в зоне влияния водозаборного оголовка.
Необходимый технический результат достигается тем, что в рыбозащитном водоприемном устройстве, состоящем из всасывающего патрубка, установленного соосно с ним обтекателя с перфорированной боковой и глухой торцевой стенками, на котором закреплена емкость торообразной формы, выполненная с возможностью сообщения с внешней средой, и соединенная с нагнетательным трубопроводом, всасывающий патрубок снабжен соплом, входной диаметр которого в три раза превышает диаметр патрубка и равен диаметру соединенного с ним обтекателя, боковой контур перфорированной стенки которого в вертикальном сечении выполнен в виде параболы второй степени с осью у, расположенной параллельно оси симметрии устройства и отстоящей от нее на расстояние равное 2,5d, где d - диаметр всасывающего патрубка, а длина оси у принята равной 3d и равна расстоянию от плоскости поперечного сечения, проведенной по линии соединения патрубка с соплом до параллельной ей плоскости, являющейся касательной к глухой торцевой стенке обтекателя, которая выполнена вогнутой для направления струй в центральную часть всасывающего патрубка, а емкость торообразной формы выполнена с кольцевой щелью, ориентированной параллельно входному диаметру сопла, и снабжена внутренним струенаправляющим ребром.
Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором показан вертикальный разрез предлагаемого устройства. На чертеже приняты следующие обозначения:
1 - трубопровод подачи воды для гидравлической очистки устройства;
2 - задвижка на трубопроводе 1;
3 - напорный трубопровод с задвижкой;
4 - задвижка на всасывающем трубопроводе;
5 - насос;
6 - всасывающий трубопровод;
7 - сопло;
8 - емкость торообразной формы с кольцевой щелью и внутренним струенаправляющим ребром, предназначенная для гидравлической очистки перфорированной боковой стенки обтекателя;
9 - перфорированная боковая стенка обтекателя;
10 - глухая торцевая стенка обтекателя;
V - вакууметр; М - манометр; d - диаметр всасывающего патрубка.
Устройство для защиты рыбы от попадания в водоприемную часть насосной установки состоит из сопла 7, обтекателя, состоящего из перфорированной боковой стенки 9 и глухой торцевой стенки 10, емкости торообразной формы 8 с кольцевой щелью для гидравлической очистки внешней поверхности стенки 9, трубопровода 1 и подачи воды для гидравлической очистки устройства с задвижкой 2. Диаметр сопла 7 равен диаметру всасывающего патрубка 6, а входной диаметр сопла 7 равен трем диаметрам всасывающего патрубка 6. Боковой контур перфорированной стенки 9 в вертикальном сечении выполнен в виде параболы второй степени с осью у, расположенной параллельно оси симметрии устройства и отстоящей от нее на расстояние, равное 2,5 d, где d - диаметр всасывающего патрубка. Длина оси у принята равной 3d и равна расстоянию от плоскости поперечного сечения, проведенной по линии соединения патрубка с соплом, до параллельной ей плоскости, являющейся касательной к глухой торцевой стенке обтекателя 10. Глухая стенка 10 выполнена вогнутой для направления струй в центральную часть всасывающего патрубка 6.
1
2
1
1
1
1
2
2
Построение криволинейных поверхностей устройства выполняют следующим образом. На вертикальном разрезе всасывающего патрубка через его нижний торец АА' проводят линию n-n, перпендикулярную оси симметрии патрубка, на которой от крайней точки А патрубка откладывают отрезок AO=d (d - диаметр патрубка) и АО=2d. Из точки O проводят дугу АВ окружности радиусом R=AO (с угловым параметром равным 90°), вращением которой вокруг оси симметрии патрубка получают поверхность сопла 7. Поверхность перфорированной боковой стенки 9 получают вращением параболы у=х, построенной на осях x - линия DD, у - линия OD и проходящей через точку В (точка D принимается за начало координат параболы).
При указанных геометрических параметрах устройства обеспечивается поступление воды во всасывающий патрубок 6 по плавным линиям тока (показанным на чертеже точками), благодаря чему снижается гидравлическое сопротивление и создаются благоприятные условия для очистки внешней поверхности перфорированной боковой стенки 9. Струя воды из кольцевой щели емкости 8 торообразного вида скользит по всей поверхности стенки, прижимаясь к ней благодаря ее параболической форме. Струя направляется на стенку 9 струенаправляющим ребром (на чертеже не обозначено) и сжимается со стороны криволинейной стенки емкости 8, благодаря чему ее скорость увеличивается и соответственно улучшается очистка внешней поверхности стенки 9.
Предлагаемые соотношения параметров устройства (всасывающий диаметр сопла, расстояние от плоскости поперечного сечения, проведенной по линии соединения патрубка с соплом, до параллельной ей плоскости, являющейся касательной к глухой торцевой стенке обтекателя, расстояние от оси симметрии устройства до параллельно расположенной оси у) подобраны опытным путем при испытании модели устройства, округлены до целых чисел и являются оптимальными для выполнения поставленной задачи - очистки перфорированной боковой стенки обтекателя.
Устройство работает следующим образом. При включении насоса 5 вода из водного источника поступает через перфорированную стенку 9 внутрь устройства и по плавно сближающимся линиям тока - через сопло 7 во всасывающий патрубок 6, насос 5 и напорный трубопровод 3. Из напорного трубопровода 3 часть воды через задвижку 2 и трубопровод 1 подается в кольцевую трубу 8, через кольцевую щель которой подается на наружную поверхность стенки 9, очищая ее от мусора. Молодь рыбы не может проникнуть внутрь устройства через перфорацию стенки 9, отверстия которой принимаются меньше поперечных размеров мальков.
Устройство может работать в режиме постоянной очистки стенки 9 и в периодическом режиме, когда посредством задвижки 2 вода подается на промывку в случае заметного увеличения вакуума (по показаниям вакуумметра - V) во всасывающем патрубке, что свидетельствует о засорении перфорированной стенки 9 и необходимости промывки устройства. Периодический режим очистки устройства является более экономичным по затратам энергии.
Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, что позволяет существенно упростить компоновку водозаборного узла, повысить эффективность его очистки от мусора и обеспечить защиту молоди рыб от попадания в водозабор.