[發(fā)明專(zhuān)利]一種低耗能多級(jí)渦旋流攔沙排沙裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310617529.7
• 申請(qǐng)日: 2023-05-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116607462A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張亞楠;顧昊;王杰;顧沖時(shí);高文豪;祁李;張子炎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E02B3/02
• 分類(lèi)號(hào): E02B3/02;E02B8/02;E02B5/08
• 代理公司: 南京千語(yǔ)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32394
• 代理人: 尚于杰

本發(fā)明的一種低耗能多級(jí)渦旋流攔沙排沙裝置，屬于水利工程裝置領(lǐng)域，包括攔沙坎組件、攔污格柵組件和漏斗沉沙排沙池組件；漏斗沉沙排沙池組件包括圓環(huán)形的外框板，外框板的下端固定有漏斗形的集沙斗；集沙斗的上端與外框板的下端固定連接；外框板的表壁上開(kāi)設(shè)有進(jìn)水口，進(jìn)水口與渠道連通；外框板的表壁上開(kāi)設(shè)有溢流口，溢流口與渠道連通；集沙斗的正中間設(shè)有排沙孔；漏斗沉沙排沙池組件還包括溢流懸板，溢流懸板的下表壁與集沙斗上表壁不接觸；溢流懸板的下表壁固定有多個(gè)翼型導(dǎo)流板，翼型導(dǎo)流板的下端表壁與集沙斗的表壁固定連接；翼型導(dǎo)流板朝向水流來(lái)向的表壁呈流線型。本裝置能通過(guò)翼型導(dǎo)流板減少對(duì)水流的阻礙，避免出現(xiàn)空氣渦偏移的情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水利工程裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低耗能多級(jí)渦旋流攔沙排沙裝置。

背景技術(shù)

我國(guó)西北地區(qū)多山溪性河流，流經(jīng)山丘區(qū)地形地貌，河谷縱坡度大、斷面窄深。河道水流湍急且流態(tài)復(fù)雜，具有較大的輸沙能力。尤其是在汛期，尤其是在汛期，大雨后，產(chǎn)生的雨水迅速向溝壑、水溪匯集，水位陡漲陡落水位陡漲陡落水位陡漲陡落，河流含沙量劇增一般可以達(dá)到7～14kg/m³，其中推移質(zhì)泥沙含量約為8％～15％。而河流泥沙會(huì)對(duì)灌溉、發(fā)電、工業(yè)及供水等諸多領(lǐng)域造成嚴(yán)重影響，導(dǎo)致機(jī)組磨損、渠道淤積、農(nóng)田沙化等嚴(yán)重后果。綜上所述，對(duì)于取水工程而言，“引水必先防沙”。并且對(duì)于西北地區(qū)，更要致力于發(fā)展低耗能的攔沙排沙裝置。

排沙漏斗是一種利用三維立軸螺旋流實(shí)現(xiàn)水沙分離的排沙設(shè)施。挾沙水流流入漏斗后，在漏斗內(nèi)耦合成一個(gè)穩(wěn)定的、具有中心空氣漏斗的渦旋流，其切向、軸向和徑向均存在較大的流速，使得泥沙向漏斗底部和漏斗中心處的排沙底孔運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)旋流分離后表層含沙量較低的“清水”經(jīng)懸板溢出。

申請(qǐng)公布號(hào)CN114370035A公開(kāi)了導(dǎo)片式排沙漏斗，其包括調(diào)流懸板、立柱和導(dǎo)片，該專(zhuān)利中采用的圓柱形的立柱和導(dǎo)片結(jié)合進(jìn)行導(dǎo)流，但是，圓柱式立柱支撐會(huì)阻礙水流，造成流場(chǎng)不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致空氣渦偏移，該問(wèn)題會(huì)影響裝置的排沙率和耗水率。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提出一種低耗能多級(jí)渦旋流攔沙排沙裝置，其為了解決如何能減少對(duì)水流的阻礙，避免出現(xiàn)空氣渦偏移的情況的技術(shù)問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種低耗能多級(jí)渦旋流攔沙排沙裝置，包括用于阻攔沙子的攔沙坎組件、用于阻攔垃圾的攔污格柵組件和用于分離沙子和水的漏斗沉沙排沙池組件；攔沙坎組件、攔污格柵組件和漏斗沉沙排沙池組件沿渠道的上游至下游依次設(shè)置；所述漏斗沉沙排沙池組件包括圓環(huán)形的外框板，外框板固定在渠道上，外框板的下端固定有漏斗形的集沙斗；集沙斗的上端與外框板的下端直徑相等，且集沙斗的軸線與外框板的軸線重合，集沙斗的上端與外框板的下端固定連接；外框板的表壁上開(kāi)設(shè)有進(jìn)水口，外框板通過(guò)進(jìn)水口與渠道連通；外框板的表壁上開(kāi)設(shè)有溢流口，外框板通過(guò)溢流口與渠道連通；集沙斗上設(shè)有排沙孔；漏斗沉沙排沙池組件還包括溢流懸板，溢流懸板固定在外框板上，溢流懸板的下表壁與集沙斗上表壁不接觸；溢流懸板的下表壁固定有多個(gè)翼型導(dǎo)流板，翼型導(dǎo)流板的下端表壁與集沙斗的表壁固定連接；以俯視圖看，翼型導(dǎo)流板的一端窄，另一端寬；翼型導(dǎo)流板朝向水流來(lái)向的表壁呈流線型，翼型導(dǎo)流板窄的一端端部與溢流懸板的內(nèi)邊緣重合，翼型導(dǎo)流板寬的一端朝向溢流懸板的外邊緣。

進(jìn)一步地，所述攔沙坎組件包括攔沙坎、渦流槽和排沙廊道；渦流槽凹設(shè)在渠道的內(nèi)側(cè)下表壁；以俯視圖看，渦流槽呈弧形，渦流槽的凸面朝向下游，凹面朝向上游；渦流槽的兩端分別延伸至渠道對(duì)應(yīng)的兩端，渦流槽的A端距離上游近，渦流槽的B端距離上游遠(yuǎn)；攔沙坎固定在渠道的內(nèi)側(cè)下表壁上，攔沙坎兩端分別延伸至渠道對(duì)應(yīng)的兩端，攔沙坎位于渦流槽的下游側(cè)；攔沙坎朝向上游一側(cè)的表面與渦流槽相切設(shè)置；排沙廊道固定在渠道的外壁上，排沙廊道與渦流槽的B端連通。

采用了弧形的渦流槽，可以在攔截沙子的同時(shí)，利用水流產(chǎn)生的分速度將沙子排離渠道。可以很好的利用彎道河流的凹岸輸沙特性，其橫剖面處存在順時(shí)針的環(huán)流，與渦流槽中的渦流方向相同，起到加強(qiáng)渦流強(qiáng)度的作用。充分利用渦旋流水流結(jié)構(gòu)進(jìn)行排沙，起到節(jié)能作用。