устройство для гашения энергии свободно падающей струи

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ ЭНЕРГИИ СВОБОДНО ПАДАЮЩЕЙ СТРУИ, содержащее успокоительный бассейн, расположенный ниже напорного водосбросного отверстия, и размещенный в бассейне плавающий гаситель, отличающееся тем, что плавающий гаситель выполнен в виде вертикального конфузора, опоясанного снаружи поплавком в виде кольца и содержащего в проточной части рассекатель струи.

2. Устройство п. 1, отличающийся тем, что рассекатель струи выполнен в виде двух решеток, одна из которых установлена во входном отверстии конфузора, а другая - в его выходном отверстии.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что что рассекатель снабжен дополнительной решеткой, имеющей форму боковой поверхности усеченного конуса, большее основание которого совмещено с выходным отверстием конфузора, при этом стержни дополнительной решетки расположены по образующим боковой поверхности конуса.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поплавок выполнен в виде утилизированной автопокрышки с камерой, заполненной воздухом под давлением.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии потока, созданного свободно падающей струей.

Известно устройство для гашения энергии потока струи, гаситель которого расположен в водобойном колодце и выполнен в виде круглой решетки с радиально расположенными стержнями.

Недостаток такого устройства - высокая стоимость, обусловленная устройством водобойного колодца и его ремонтом в процессе эксплуатации. Динамическая нагрузка от падающей струи решеток передается непосредственно на стенки водобойного колодца, что может привести к разрушению стенок колодца, восстановление которых затруднительно.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство для гашения энергии свободно падающей струи, содержащее успокоительный бассейн, расположенный ниже круглого напорного водосбросного отверстия, и размещенный в бассейне плавающий гаситель, выполненный в виде полого сферического тела определенного диаметра.

Недостаток такого устройства - недостаточная эффективность гашения энергии струи. Плавающий гаситель в виде сферического тела не обеспечивает устойчивого гашения энергии струи, так как под действием падающей струи гаситель постоянно пытается выйти из под струи, смещаясь от ее центра, что уменьшает дробление струи. Поверхностные токи воды со всех сторон от струи устойчиво создаются только в успокоительном бассейне большего размера.

Цель изобретения - повышение эффективности гашения энергии струи за счет усиления раздробления струи и обеспечения устойчивого гашения ее энергии.

Цель достигается тем, что в устройстве для гашения энергии свободно падающей струи, содержащем успокоительный бассейн, расположенный ниже круглого напорного водосбросного отверстия, и размещенный в бассейне плавающий гаситель, плавающий гаситель выполнен в виде конфузора, опоясанного снаружи поплавком в виде круга и содержащего в проточной части рассекатель струи. Рассекатель выполнен в виде двух решеток, одна из которых перекрывает входное отверстие конфузора, а другая - выходное. Рассекатель содержит дополнительную решетку, имеющую форму боковой поверхности усеченного конуса, большее основание которого совмещено с выходным отверстием конфузора, причем стержни решетки совмещены с образующими боковую поверхность конуса. В качестве поплавка применена бывшая в употреблении автопокрышка с камерой, заполненной воздухом под давлением.

Сущность технического решения заключается в том, что плавающий гаситель струи удерживается под струей не только поверхностными токами воды, направленными к струе, а главным образом, за счет воздействия непосредственно самой струи на внутреннюю поверхность конфузора. Поток воды при выходе из плавающего гасителя (конфузора, представляющего собой камеру гашения) равномерно направляется в разные стороны успокоительного бассейна, а сам поплавок (тор) выполняет функции успокоителя поверхностных волн.

Заявляемое устройство для гашения энергии свободно падающей струи не известно из уровня техники и для специалиста явным образом из него не следует.

На фиг. 1 показано устройство для гашения энергии свободно падающей струи при плотине, продольный разрез; на фиг. 2 - плавающий гаситель, продольный разрез; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - устройство для гашения энергии свободно падающей струи в водобойном колодце, продольный разрез.

Устройство для гашения энергии падающей струи включает плотину 1, в теле которой выполнено круглое напорное водосбросное отверстие 2, перекрываемое затвором 3. В нижнем бьефе расположен успокоительный бассейн 4, в котором в месте падения струи размещен плавающий гаситель 5, выполненный в виде конфузора 6, опоясанного снаружи поплавком в виде круга 7 и содержащего в проточной части рассекатель струи, состоящий из плоской решетки 8, перекрывающий входное отверстие конфузора 5, плоской решетки 9, перекрывающей выходное отверстие конфузора 5, и дополнительной решетки 10, образованной стержнями 11, сходящимися на элементе 12, и имеющей форму боковой поверхности усеченного конуса, большее основание которого совмещено с входным отверстием конфузора 6. Стержни решетки совмещены с образующими боковую поверхность конуса, а элемент 12 образует меньшее основание усеченного конуса. Решетки 8, 9 и 10 закреплены на конфузоре 5 и придают ему жесткость. Конфузор 5 своим криволинейным козырьком 13 опирается на круг 7 и удерживается им в плавучем состоянии. При малых размерах струи, например, выходящей из водовыпуска 14 в водобойный колодец 15, в качестве поплавка использована бывшая в употреблении автопокрышка 16 с камерой 17, заполненной воздухом под давлением. При этом плавающий гаситель 5 устроен без нижней решетки 10.

Устройство работает следующим образом.

Струя, отброшенная из водосборного отверстия 2, попадает в конфузор 6 плавучего гасителя 5 и, проходя через решетки 8, 9 и 10, расщепляется, аэрируется и теряет часть энергии. Оставшаяся часть энергии струи теряется при вовлечении в вихревое движение воды, находящейся в успокоительном бассейне 4. Плоские решетки 8 и 9 и конфузор 6 работают совместно, повышая жесткость плавающего гасителя 5, а нижняя решетка 10 расщепляет поток и равномерно направляет его во все стороны в среднем по глубине слое воды успокоительного бассейна, предотвращая, таким образом, образование размывающих скоростей у дна успокоительного бассейна и уменьшая волнение воды в поверхностном слое.

Свободно падающая струя воздействует на внутреннюю поверхность конфузора 6, входное отверстие которого превышает поперечные размеры падающей струи и удерживают тем самым плавающий гаситель 5 под струей, чему способствуют поверхностные токи воды, направленные к струе.

При правильно подобранных исследованиями размерах плавающего гасителя 5, последний не выходит из под падающей струи и в случае его полного погружения под действием струи в воду успокоительного бассейна 4 или водобойного колодца 15.

Изобретение позволяет повысить эффективность гашения энергии свободно падающей струи посредством плавающего гасителя за счет усиления раздробления струи и обеспечения устойчивого гашения ее энергии.