сталежелезобетонный турбинный напорный водовод

Формула изобретения

1. Сталежелезобетонный турбинный напорный водовод, состоящий из металлической облицовки и железобетонной оболочки, отличающийся тем, что наружная поверхность железобетонной оболочки снабжена кровельным настилом, выполненным из коррозионно-устойчивого листового материала, при этом между кровельным настилом и железобетонной оболочкой расположены вентиляционные каналы.

2. Водовод по п. 1, отличающийся тем, что вентиляционные каналы снабжены воздухозаборными устройствами.

3. Водовод по п. 2, отличающийся тем, что воздухозаборные устройства вентиляционных каналов снабжены затворами с автоматическим или ручным приводом.

4. Водовод по п. 2, отличающийся тем, что в вентиляционных каналах размещены сменные инвентарные осушители воздуха.

5. Водовод по п. 2, отличающийся тем, что в вентиляционных каналах размещены нагреватели для подогрева воздуха.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, в частности к гидротехническим сооружениям, и может быть использовано при строительстве, реконструкции и ремонте напорных водоводов гидротехнических сооружений, подвергающихся атмосферным воздействиям.

Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.

Известен турбинный напорный водовод, выполненный из толстолистового металла, примененный на ряде гидроэлектростанций (А.М.Архипов. Турбинные водоводы со стальной оболочкой. - ЛО: Энергия, 1973, С.5-20).

Недостатками указанного водовода являются необходимость защиты его от коррозии, высокая стоимость и недостаточная надежность водоводов большого диаметра.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является сталежелезобетонный турбинный напорный водовод, состоящий из металлической облицовки, обеспечивающей герметичность водовода и воспринимающей часть гидростатического и гидродинамического давления, и железобетонной оболочки, воспринимающей остальную часть гидростатического и гидродинамического давления, а также защищающей металлическую облицовку от коррозии и от обледенения в суровых климатических условиях при вынесении турбинных напорных водоводов на низовые грани плотин или грунтовые склоны (М.Г.Александров, Г.А.Кузина, Д.П.Левених и др. Прочностные расчеты водоподводящего тракта блока турбины. / Сб. Научные исследования для Саяно-Шушенской ГЭС. Материалы научно-технической конференции. - ЛО: Энергия, 1978, С.222-226).

Преимуществами таких водоводов являются: возможность использования металлических облицовок небольшой толщины даже при больших диаметрах водоводов и больших напорах, что позволяет осуществить надежное соединение сваркой обечаек из листовой стали друг с другом, значительно более высокая экономичность по сравнению с металлическими водоводами и высокая надежность и безопасность ГЭС при локальном разрыве стальной облицовки водоводов.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано за прототип настоящего изобретения.

Недостатком прототипа, не позволяющим достичь поставленной нами цели, является недостаточная долговечность его железобетонной оболочки, работающей в сложном напряженно-деформированном состоянии, если она подвергается атмосферным воздействиям в условиях сурового и особо сурового климата. Как показал опыт длительной эксплуатации вынесенных на низовые грани плотин известных водоводов, например Красноярской и Саяно-Шушенской ГЭС, их железобетонные оболочки постепенно разрушаются под воздействием многократного замораживания-оттаивания и неблагоприятного перераспределения влаги в них из-за возникающих термовлажностных градиентов. Вода попадает в бетон железобетонных оболочек через внешнюю поверхность при атмосферных осадках, причем значительная ее часть не испаряется, а конденсируется на поверхности холодной металлической облицовки. Вода попадает в бетон также и изнутри, в случае протечек в металлической оболочке. При том высоком уровне растягивающих напряжений, при котором работает бетон железобетонных оболочек напорных водоводов, бетон обладает резко пониженной морозостойкостью при насыщении его водой.

Задачей изобретения является создание конструкции сталежелезобетонного турбинного напорного водовода, обеспечивающей высокую долговечность железобетонной оболочки, подвергающейся при эксплуатации гидроэлектростанций, расположенных в районах с суровым и особо суровым климатом, многократным замораживаниям-оттаиваниям.

Сущность заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата.

Согласно изобретению указанная выше задача решается за счет того, что в сталежелезобетонном турбинном напорном водоводе, состоящем из металлической облицовки и железобетонной оболочки, наружная поверхность железобетонной оболочки снабжена кровельным настилом, выполненным из коррозионно-устойчивого листового материала, при этом между кровельным настилом и железобетонной оболочкой расположены вентиляционные каналы.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Кроме этого, заявленное решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, конкретные формы его материального воплощения либо особые условия его использования, а именно:

- вентиляционные каналы могут быть снабжены воздухозаборными устройствами,

- воздухозаборные устройства вентиляционных каналов могут быть снабжены затворами с автоматическим или ручным приводом,

- в вентиляционных каналах могут быть размещены сменные инвентарные осушители воздуха,

- в вентиляционных каналов могут быть размещены нагреватели для подогрева воздуха.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта. В предложенном техническом решении за счет наличия на наружной поверхности железобетонной оболочки кровельного настила обеспечивается ее надежная защита от атмосферных осадков, а за счет наличия между кровельным настилом и поверхностью железобетонной оболочки вентиляционных каналов обеспечивается воздушно-сухое состояние бетона железобетонной оболочки во время эксплуатации и высокая его долговечность.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показано поперечное сечение сталежелезобетонного турбинного напорного водовода с полигональным очертанием внешнего контура железобетонной оболочки, на фиг.2 - поперечное сечение сталежелезобетонного турбинного напорного водовода с круговым очертанием железобетонной оболочки.

Сталежелезобетонный турбинный напорный водовод содержит металлическую облицовку 1 и железобетонную оболочку 2, армированную кольцевой и продольной арматурой 3. На наружной поверхности железобетонной оболочки 2 находятся прикрепленные к ней продольные лаги 4, поверх которых укреплен кровельный настил 5. Между кровельным настилом 5 и поверхностью железобетонной оболочки 2 расположены вентиляционные каналы 6. Продольные лаги 4 выполнены из материала, не вступающего в химическую реакцию с бетоном, и прикреплены к железобетонной оболочке при помощи анкеров. Кровельный настил 5 выполнен из коррозионно-устойчивого листового материала, например, листового алюминия и т.п.

Устройство работает следующим образом.

Металлическая облицовка 1 обеспечивает герметичность и воспринимает часть статического и гидродинамического давления. Железобетонная оболочка 2, армированная кольцевой и продольной арматурой 3, воспринимает остальную часть гидростатического и гидродинамического давления и защищает металлическую облицовку от коррозии. Кровельный настил 5 защищает железобетонную оболочку 2 водовода от атмосферных осадков. Благодаря вентиляционным каналам 6 бетон железобетонной оболочки 2 все время находится в воздушно-сухом состоянии.

Вентиляционные каналы могут быть снабжены воздухозаборным устройствами, позволяющими интенсифицировать испарение влаги из бетона железобетонных оболочек водовода. В воздухозаборных устройствах могут быть размещены нагреватели для подогрева воздуха и/или инвентарные осушители воздуха, например, силикагелевые и т.п.

Для того, чтобы предотвратить возможность конденсации водяного пара из воздуха на стенках вентиляционных каналов, воздухозаборные устройства могут быть оснащены затворами с автоматическим или ручным приводом, которые прекращают движение воздуха в вентиляционных каналах, как только температура их внутренней поверхности достигнет точки росы при соответствующей влажности поступающего в них воздуха. В районах с высокой влажностью воздуха и резкими сменами температур в осенне-зимне-весеннее время затворы могут быть открыты только в летнее время.

Предлагаемое изобретение может быть использовано как при строительстве новых, так и при реконструкции сталежелезобетонных турбинных напорных водоводов, эксплуатируемых в суровых климатических условиях.

Предложенное устройство может быть изготовлено промышленным способом из известных материалов с использованием известных технологий и технических средств, что обусловливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».

Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает высокую долговечность сталежелезобетонного турбинного напорного водовода и высокую стойкость железобетонной оболочки к воздействию многократного замораживания-оттаивания, так как благодаря движению воздуха в вентиляционных каналах бетон оболочки во время эксплуатации находится в воздушно-сухом состоянии.