高水頭船閘輸水閥門段綜合突擴體型的製作方法

2023-05-24 21:13:01 1

專利名稱：高水頭船閘輸水閥門段綜合突擴體型的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種船閘輸水系統閥門段廊道體型，具體的說是一種高水頭船閘
輸水閥門段綜合突擴體型。
背景技術：
船閘是解決船舶通過攔河(湖)修建的水利水電工程，實現沿河流上下全線暢通 航行的重要建築物型式。當船閘水頭超過20m時，更是會帶來一系列的高速水流問題，給工 程帶來極大的危害，尤以閥門及其廊道段的空化空蝕問題最為突出，直接關係到船閘的安 全正常的運行。因此，船閘輸水系統閥門段的空化問題一直是船閘單項技術設計的重要關 鍵技術難點。 為解決閥門段廊道的空化問題，閥門段廊道傳統通常採用底部突擴體型或頂部突 擴體型。頂部突擴體型可以增加門後壓力，提高工作空化數，但增壓效果有有限，且突擴廊 道體積較大，出口段體型複雜，結構承受的脈動荷載加大。底部突擴體型，可以增大孔口射 流面積，減小流速，對解決閥門底緣空化效果顯著，但又帶來了跌坎空化、升坎空化等自身 的空化源。為解決跌坎空化，工程一般採取鋼板襯砌進行保護，而突擴體型升坎空化問題則 通過選擇複雜的升坎曲線進行解決，這些方法取得了一定的效果，但增加了工程投資，並且 給輸水系統廊道的檢修維護帶來了許多不便。 因此，如何經濟有效地解決高水頭船閘閥門段空化問題， 一直是設計和科研人員 非常關注的問題。

發明內容本實用新型所要解決的技術問題是針對以上現有技術中閥門段突擴體型在解決 船閘輸水系統閥門段空化方面的不足，提出一種能有效解決高水頭船閘閥門段廊道空化問 題，施工簡單，投資小，檢修維護方便的高水頭船閘輸水閥門段綜合突擴體型。
本實用新型解決以上技術問題的技術方案是 高水頭船閘輸水閥門段綜合突擴體型，在輸水閥門後的廊道底部設有向下的突 擴，解決閥門底緣空化；在輸水閥門後的廊道頂部設有向上的突擴，增加門後壓力提高工作 空化數；在底部突擴的跌坎處(進口處)設有臺階狀跌坎，並布置有跌坎通氣管，解決跌坎 空化；在底部突擴的升坎處(出口處)設有臺階狀或曲線型升坎，並布置有升坎通氣管，解 決升坎空化。 本實用新型的優點是(1)具有底部突擴體型顯著改善閥門底緣空化和頂部突擴 體型增加門後壓力提高工作空化數的綜合優點，可以解決更高水頭的船閘閥門段空化問 題；(2)通過採用臺階狀跌坎和跌坎通氣措施，可以顯著減小底擴廊道跌坎自身空化強度， 而且摻氣水流可以有效的覆蓋跌坎空化潰滅區域，對突擴體底板起到保護作用；(3)通過 採用升坎通氣措施，可以顯著減小底擴廊道升坎自身空化強度，而且摻氣水流可以覆蓋升 坎末端直至檢修門井的一段距離，對突擴體後廊道底板起到保護作用；(4)採用優化的臺階狀跌坎和臺階狀(或曲線型)升坎布置，跌坎和升坎可以實現自然通氣；(5)臺階狀跌坎 和臺階狀升坎布置，每層臺階高度不大，在原型中僅為20cm，為船閘輸水系統廊道檢修提供 了便利。 在船閘設計中，閥門的防空化設計一直是一項難題，它直接關係到工程的安全運
行，本項實用新型結構簡單，大大降低了工程投資，提高了工程安全性，具有很好的應用前
旦 豕。

圖1是本實用新型的體型布置示意圖。 圖2是本實用新型實施例一的布置示意圖。
具體實施方式實施例一 本實用新型的布置如圖1和圖2所示，一種高水頭船閘輸水閥門段綜合突擴體型， 在輸水閥門7後的廊道底部設有向下的突擴l，解決閥門底緣空化；在輸水閥門7後的廊道 頂部設有向上的突擴2，增加門後壓力提高工作空化數；在底部突擴1的跌坎處(進口處) 設有臺階狀跌坎3，並布置有跌坎通氣管4，解決跌坎空化；在底部突擴l的升坎處設有臺階 狀或曲線型升坎5，並布置有升坎通氣管6，解決升坎空化。 輸水閥門後廊道底部向下突擴2. Om，採用底部突然擴大後，閥門底緣的繞流流態 得到改善，對抑制底緣空化和門體振動有利，同時門後廊道垂向空間大，主流能夠較快地沿 程擴散，降低了主流流速，可以有效解決閥門底緣空化。 輸水閥門後廊道頂部向上突擴2.2m，可以有效增加門後壓力提高工作空化數，並
且突擴體出口廊道高於閥門處進口廊道，進一步穩定門後漩滾區，增加消能效果。 在輸水閥門後底擴進口跌坎處設每階20cm高的臺階狀跌坎，並在第l個臺階位置
布置通氣管，臺階狀跌坎不僅減弱垂直跌坎下遊次回漩區紊動強度，解決了跌坎空化問題，
同時利用跌坎通氣後形成的摻氣水流對廊道底板起到保護作用，並且臺階狀跌坎方便維護檢修。 在底擴廊道出口處設置設每階20cm高的臺階狀升坎，在升坎頂部第3個臺階處設 置通氣管，實現自然通氣，在通氣管下遊形成摻氣水流，可有效抑制升坎空化，並對升坎及 其下遊邊壁起到保護作用。 根據工程實際情況的不同，本實用新型還可以有其它實施方案，只要輸水閥門後 廊道同時採用底擴和頂擴體型，在閥門後廊道底部突擴跌坎部位布置臺階狀坎，在底部突 擴升坎處設置臺階狀或曲線型升坎，採用通氣措施解決跌坎和升坎空化的廊道體型均在本 實用新型要求的保護範圍內。
權利要求高水頭船閘輸水閥門段綜合突擴體型，其特徵在於在輸水閥門(7)後的廊道底部設有向下的突擴(1)，在輸水閥門(7)後的廊道頂部設有向上的突擴(2)，在所述底部突擴(1)的跌坎處設有臺階狀跌坎(3)，並布置有跌坎通氣管(4)，在所述底部突擴(1)的升坎處設有臺階狀或曲線型升坎(5)，並布置有升坎通氣管(6)。
2. 如權利要求1所述的高水頭船閘輸水閥門段突擴體型，其特徵在於在所述臺階狀 跌坎(3)頂部的第1個臺階位置布置跌坎通氣管(4)。
3. 如權利要求1所述的高水頭船閘輸水閥門段突擴體型，其特徵在於在所述臺階狀 或曲線型升坎(5)頂部的第3個臺階位置布置升坎通氣管(6)。
4. 如權利要求1或2或3所述的高水頭船閘輸水閥門段突擴體型，其特徵在於所述輸 水閥門(7)的後廊道底部向下突擴2.0m，所述輸水閥門(7)的後廊道頂 部向上突擴2.2m。
5. 如權利要求1或2或3所述的高水頭船閘輸水閥門段突擴體型，其特徵在於所述 臺階狀跌坎(3)每階高20cm，在所述臺階狀升坎(5)每階高20cm。
專利摘要本實用新型涉及一種船閘輸水系統閥門段廊道體型，是一種高水頭船閘輸水閥門段綜合突擴體型，在輸水閥門後的廊道底部設有向下的突擴，在輸水閥門後的廊道頂部設有向上的突擴，在底部突擴的跌坎處設有臺階狀跌坎，並布置有跌坎通氣管，在底部突擴的升坎處設有臺階狀或曲線型升坎，並布置有升坎通氣管。本實用新型具有底部突擴體型和頂部突擴體型解決閥門底緣空化的綜合優點，同時解決了跌坎和升坎空化問題，施工簡單，投資小，檢修維護方便。
文檔編號E02B8/06GK201447699SQ200920043230
公開日2010年5月5日 申請日期2009年7月3日 優先權日2009年7月3日
發明者嚴秀俊, 張瑞凱, 李中華, 李雲, 胡亞安 申請人:水利部交通部電力工業部南京水利科學研究院