專利名稱：折線進口型洞塞消能工的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水利水電工程中使用的消能設施，特別涉及一種用于有壓泄洪洞消能的洞塞消能工。
背景技術(shù)：
Samuel 0. Russell等在1967年公開了一種利用水流的突縮突擴造成水頭損失 行消能白勺方法(參見 Samuel 0. Russell, James W. Ball. Sudden-enlargement energy dissipator for Mica dam. Journal of the hydraulics division ASCE,7(1967) -Al ~ 56)，此種結(jié)構(gòu)的消能工結(jié)構(gòu)復雜，施工工程量大，只適用于運行水頭低、運行流量小的工程，當水頭超過IOOrn后，消能工本身易空蝕破壞。中國專利ZL200610021207. 2公開了一種洞塞消能工，所述洞塞消能工包括臺階洞塞和收縮洞塞，雖然較好地解決了高水頭下泄洪洞內(nèi)的消能問題，但當洞塞前的水流空化數(shù)較小時(即洞塞進口前壓力小、流速大的情況)，其洞塞進口處容易空化，從而造成洞塞本身的破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改進的洞塞消能工，以提高洞塞進口的抗空化性能，延長使用壽命，使大流量、高水頭泄洪洞的消能效果更好。本發(fā)明針對洞塞消能工進口段易空化的問題，設計了一種用于有壓泄洪洞的折線進口型洞塞消能工。所述折線進口型洞塞消能工由洞塞基體和洞塞基體內(nèi)所設置的過流孔組成，其過流孔由兩個前端大于后端且錐度不同的收縮圓錐臺形孔連接而成，在前的收縮圓錐臺形孔的出口是在后的收縮圓錐臺形孔的進口。本發(fā)明通過實驗、理論分析和數(shù)值模擬方法對洞塞的進口直徑、出口直徑和長度進行了優(yōu)選，洞塞的總長Ltl = 0. 6D0 2. 5D0,在前的收縮圓錐臺形孔的進口直徑D1 =
0.6 LODtl，在前的收縮圓錐臺形孔的進口直SD1與其出口直徑D2之比為D1ZiD2 =
1.05 1. 3，在前的收縮圓錐臺形孔的長度L1 = 0. IL0 0. 4k，在后的收縮圓錐臺形孔的進口直徑D2與其出口直徑D3之比為D2/D3 = 1. 05 1. 4，所述各式中的Dtl為泄洪洞的洞徑。本發(fā)明所述折線進口型洞塞消能工用常規(guī)混凝土制作。本發(fā)明所述折線進口型洞塞消能工在有壓泄洪洞消能中應用，使用時，將至少一個折線進口型洞塞消能工設置在有壓泄洪洞的下平段。當所述折線進口型洞塞消能工至少為兩個時(即使用兩級或兩級以上消能時)，相鄰消能工之間的間距至少為2 ，所述Dtl為泄洪洞的洞徑。本發(fā)明具有以下有益效果1、抗空化性能好，實驗表明在實施例4所述大流量，高水頭工作條件下，三級折線進口型洞塞消能工的各處均沒有產(chǎn)生空化。而在相同的工作條件下，采用中國專利 ZL200610021207. 2所述的洞塞消能工，洞塞進口出現(xiàn)了弱空化。
2、能適應大流量，高水頭工作條件，如實施例4中的上游水位為1845m，下游水位為1705m，水頭為140m，該水位下的泄流量為1480m7s。3、消能效果好，例如實施例4中，第一個折線進口型洞塞消能工前的測壓管水頭為1763m(指高程，下同)，經(jīng)過三級折線進口型洞塞消能工消能后，測壓管水頭降為1722m， 消掉了 41m的水頭，三級折線進口型洞塞消能工的消能率達觀.3%。4、由于制作材料為常規(guī)混凝土，因而造價低廉。5、結(jié)構(gòu)簡單，因而便于制作。6、直接在泄洪洞內(nèi)施工，無需大規(guī)模挖、填方，因而施工方便。


圖1是本發(fā)明所述折線進口型洞塞消能工的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A-A剖視圖；圖3是在某大型電站的泄洪洞使用三級折線進口型洞塞消能工的一種布置示意圖，該圖還表明了所述洞塞消能工與泄洪洞的組裝方式。圖中，1-洞塞基體、2-在前的收縮圓錐臺形孔、3-在后的收縮圓錐臺形孔、4-泄洪洞、5-第一級折線進口型洞塞消能工、6-第二級折線進口型洞塞消能工、7-第三級折線進口型洞塞消能工。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖通過實施例對本發(fā)明所述折線進口型洞塞消能工及其應用作進一步說明。實施例1本實施例中，折線進口型洞塞消能工的結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，由洞塞基體1和洞塞基體內(nèi)所設置的過流孔組成，所述過流孔由兩個前端大于后端且錐度不同的收縮圓錐臺形孔連接而成，在前的收縮圓錐臺形孔2的出口是在后的收縮圓錐臺形孔3的進口。本實施例所述折線進口型洞塞消能工用于洞徑Dtl = 15m的泄洪洞消能，有關(guān)尺寸如下洞塞的總長Ltl = 0. 73 D0 = 11m，在前的收縮圓錐臺形孔的長度L1 = 0. 27L0 = 3m，在前的收縮圓錐臺形孔的進口直徑D1 = 0. 87 = 13m，在前的收縮圓錐臺形孔的出口直徑D2 =在后的收縮圓錐臺形孔的進口直徑=0. 73 D0 = 11m，在后的收縮圓錐臺形孔的出口直徑 D3 = 9m。本實施例所述折線進口型洞塞消能工用常規(guī)混凝土制作。實施例2本實施例中，折線進口型洞塞消能工的結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，由洞塞基體1和洞塞基體內(nèi)所設置的過流孔組成，所述過流孔由兩個前端大于后端且錐度不同的收縮圓錐臺形孔連接而成，在前的收縮圓錐臺形孔2的出口是在后的收縮圓錐臺形孔3的進口。本實施例所述折線進口型洞塞消能工用于洞徑Dtl = 15m的泄洪洞消能，有關(guān)尺寸如下洞塞的總長L0 = 0. 666D0 = 10m,在前的收縮圓錐臺形孔的長度L1 = 0. 25L0 = 2. 5m， 在前的收縮圓錐臺形孔的進口直徑D1 = 0. SD0= 12m，在前的收縮圓錐臺形孔的出口直徑 D2 =在后的收縮圓錐臺形孔的進口直徑=0. 73 D0 = 11m，在后的收縮圓錐臺形孔的出口直徑 D3 = 9. 2mο本實施例所述折線進口型洞塞消能工用混凝土制作，進口部位為高強抗蝕混凝土，主體部分為常規(guī)混凝土。實施例3本實施例中，折線進口型洞塞消能工的結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，由洞塞基體1和洞塞基體內(nèi)所設置的過流孔組成，所述過流孔由兩個前端大于后端且錐度不同的收縮圓錐臺形孔連接而成，在前的收縮圓錐臺形孔2的出口是在后的收縮圓錐臺形孔3的進口。本實施例所述折線進口型洞塞消能工用于洞徑Dtl = 15m的泄洪洞消能，有關(guān)尺寸如下洞塞的總長Ltl = 0. 73 D0 = 11m，在前的收縮圓錐臺形孔的長度L1 = 0. 18L0 = 2m，在前的收縮圓錐臺形孔的進口直徑D1 = 0. SDtl= 12m，在前的收縮圓錐臺形孔的出口直徑D2 =在后的收縮圓錐臺形孔的進口直徑=0. 73 D0 = 11m，在后的收縮圓錐臺形孔的出口直徑 D3 = 9. 8mο本實施例所述折線進口型洞塞消能工用混凝土制作，進口部位為高強抗蝕混凝土，主體部分為常規(guī)混凝土。實施例4本實施例為某大型電站的導流洞改建成泄洪洞，泄洪洞4的洞徑Dtl為15m，上游水位為1845m，下游水位為1705m，最大水頭為140m，該水位下的泄流量為1480m3/S。在泄洪洞的下平段布置了三級折線進口型洞塞消能工，如圖3所示。第一級折線進口型洞塞消能工5為實施例1所述洞塞消能工，第二級折線進口型洞塞消能工6為實施例2所述洞塞消能工，第三級折線進口型洞塞消能工7為實施例3所述洞塞消能工，第一級折線進口型洞塞消能工5與第二級折線進口型洞塞消能工6之間的間距L = 40m,第二級折線進口型洞塞消能工6與第三級折線進口型洞塞消能工7之間的間距L = 40m。實驗表明，經(jīng)過三級消能，水的壓強在泄洪洞出口前已較小，三級折線進口型洞塞消能工的的各處均沒有產(chǎn)生空化。
權(quán)利要求
1.一種用于有壓泄洪洞的折線進口型洞塞消能工，由洞塞基體(1)和洞塞基體內(nèi)所設置的過流孔組成，其特征在于所述過流孔由兩個前端大于后端且錐度不同的收縮圓錐臺形孔連接而成，在前的收縮圓錐臺形孔O)的出口是在后的收縮圓錐臺形孔(3)的進口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于有壓泄洪洞的折線進口型洞塞消能工，其特征在于洞塞的總長L0 = 0. 6D0 2. 5D0,在前的收縮圓錐臺形孔的進口直徑D1 = 0. 6D0 1. OD0,在前的收縮圓錐臺形孔的進口直徑D1與其出口直徑D2之比為D1ZiD2 = 1. 05 1. 3，在前的收縮圓錐臺形孔的長度L1 = 0. IL0 0. 4L0,在后的收縮圓錐臺形孔的進口直徑D2與其出口直徑D3 之比為D2/D3 =1.05- 1. 4，所述各式中的D0為泄洪洞的洞徑。
3.權(quán)利要求1或2所述折線進口型洞塞消能工在有壓泄洪洞消能中的應用，將至少一個權(quán)利要求1或2所述折線進口型洞塞消能工設置在有壓泄洪洞的下平段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應用，其特征在于當所述折線進口型洞塞消能工至少為兩個時，相鄰兩洞塞消能工之間的間距至少為2 ，所述Dtl為泄洪洞的洞徑。
全文摘要
一種用于有壓泄洪洞的折線進口型洞塞消能工，由洞塞基體和洞塞基體內(nèi)所設置的過流孔組成，其過流孔由兩個前端大于后端且錐度不同的收縮圓錐臺形孔連接而成，在前的收縮圓錐臺形孔的出口是在后的收縮圓錐臺形孔的進口。洞塞的總長L0＝0.6D0～2.5D0，在前的收縮圓錐臺形孔的進口直徑D1＝0.6D0～1.0D0，在前的收縮圓錐臺形孔的進口直徑D1與其出口直徑D2之比為D1/D2＝1.05～1.3，在前的收縮圓錐臺形孔的長度L1＝0.1L0～0.4L0，在后的收縮圓錐臺形孔的進口直徑D2與其出口直徑D3之比為D2/D3＝1.05～1.4，所述各式中的D0為泄洪洞的洞徑。
文檔編號E02B9/06GK102322047SQ20111022350
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者劉善均, 張建民, 張法星, 曲景學, 李乃穩(wěn), 王韋, 田忠, 許唯臨, 鄧軍 申請人:四川大學