專利名稱：超高水頭船閘閥門防空化的廊道結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種船閘閥門廊道結(jié)構(gòu)，具體的說是一種超高水頭船閘閥門防空化的廊道結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
船閘是解決船舶通過攔河(湖)修建的水利水電工程，實(shí)現(xiàn)沿河流上下全線暢通航行的重要建筑物型式。當(dāng)船間水頭超過20米時(shí)，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(guān)系到船閘的安全正常的運(yùn)行。因此，船閘輸水系統(tǒng)閥門段的空化問題一直是船閘單項(xiàng)技術(shù)設(shè)計(jì)的重要關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。為解決閥門段廊道的空化問題，閥門段廊道傳統(tǒng)通常采用底部突擴(kuò)體型或頂部突擴(kuò)體型。頂部突擴(kuò)體型可以增加門后壓力，提高工作空化數(shù)，但增壓效果有效，僅適用于中等水頭的船間。底部突擴(kuò)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，工程一般采取鋼板襯砌進(jìn)行保護(hù)，而突擴(kuò)體型升坎空化問題則通過選擇復(fù)雜的升坎曲線進(jìn)行解決，這些方法取得了一定的效果，但增加了工程投資，并且給輸水系統(tǒng)廊道的檢修維護(hù)帶來了許多不便。因此，如何經(jīng)濟(jì)有效地解決高水頭船閘閥門段空化問題，一直是設(shè)計(jì)和科研人員非常關(guān)注的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在缺點(diǎn)，提出一種超高水頭船閘閥門防空化的廊道結(jié)構(gòu)，主動(dòng)防護(hù)與被動(dòng)防護(hù)相結(jié)合，不僅能有效解決高水頭船閘閥門空化問題，而且具有施工簡單、投資小、檢修維護(hù)方便。本實(shí)用新型解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是超高水頭船閘閥門防空化的廊道結(jié)構(gòu)，包括輸水閥門，輸水閥門后廊道底部向下設(shè)有底部臺階狀突擴(kuò)，輸水閥門后廊道頂部向上設(shè)有斜線突擴(kuò)，斜線突擴(kuò)采用向上傾斜的斜線與后方廊道連接；底部臺階狀突擴(kuò)進(jìn)口處設(shè)置臺階狀跌坎并布置跌坎通氣管；底部臺階狀突擴(kuò)出口處設(shè)置臺階狀升坎并布置升坎通氣管；輸水閥門出口廊道底高程高于進(jìn)口廊道底高程；輸水閥門門楣處布置門楣通氣管；斜線突擴(kuò)上布置排氣管。本實(shí)用新型進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是前述的超高水頭船閘閥門防空化的廊道結(jié)構(gòu)，在臺階狀跌坎的第一級階梯的后面埋設(shè)跌坎通氣管，跌坎通氣管連接至一根強(qiáng)迫通氣管的一端，強(qiáng)迫通氣管升至間頂，其另一端通過連接管依次連接集氣罐和空氣壓縮機(jī)，將跌坎通氣管設(shè)置為強(qiáng)迫通氣管。前述的超高水頭船閘閥門防空化的廊道結(jié)構(gòu)，在臺階狀升坎的第一級階梯的后面埋設(shè)升坎通氣管，將升坎通氣管設(shè)置為自然通氣管。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是[0011](1)本實(shí)用新型改善閥門底緣空化條件，盡量減弱空化強(qiáng)度，但不追求完全不出現(xiàn)空化，控制閥門底緣相對空化數(shù)不小于0.5;對仍存在的底緣空化，利用門楣自然通氣解決。(2)在閥門段廊道體型優(yōu)化中，吸取頂部突擴(kuò)增加門后壓力和底部突擴(kuò)改善底緣空化流態(tài)的長處，提出“頂部斜線突擴(kuò)+底部臺階突擴(kuò)”的新型廊道體型。該廊道體型，底部突然擴(kuò)大后，閥門底緣的繞流流態(tài)得到改善，對抑制底緣空化和門體振動(dòng)有利；門后廊道垂向空間大，主流能夠較快地沿程擴(kuò)散，降低了主流流速。突擴(kuò)廊道收縮升坎的約束，提高了主流在突擴(kuò)空腔以及下游廊道內(nèi)走向與旋渦空間排列結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。突擴(kuò)體出口廊道高于閥門處進(jìn)口廊道，進(jìn)一步穩(wěn)定門后漩滾區(qū)，增加消能效果。采用臺階狀收縮升坎，突擴(kuò)廊道出口水流平順。底擴(kuò)處加設(shè)了臺階狀跌坎，不僅減弱垂直跌坎下游次回漩區(qū)紊動(dòng)強(qiáng)度，更便于檢修。通過確定合理的廊道埋設(shè)深度(一般不超過10m)，可控制閥門底緣相對空化數(shù)不小于0. 5。(3) “底部臺階突擴(kuò)”可以利用臺階狀跌坎、臺階狀升坎分別采用強(qiáng)迫通氣和自然通氣措施抑制該新型廊道體型可能發(fā)生的空化。通過采用臺階狀跌坎和強(qiáng)迫通氣措施， 可以顯著減小底擴(kuò)廊道跌坎自身空化強(qiáng)度，而且摻氣水流可以有效的覆蓋跌坎空化潰滅區(qū)域，對突擴(kuò)體底板起到保護(hù)作用；通過采用臺階狀升坎自然通氣，可以顯著減小底擴(kuò)廊道升坎自身空化強(qiáng)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(kuò)體后廊道底板起到保護(hù)作用。此外“底部臺階突擴(kuò)”體型的臺階狀跌坎和臺階狀升坎，每層臺階高度不大，在原型中僅為20cm，為船閘輸水系統(tǒng)廊道檢修提供了便利。(4) “頂部斜線突擴(kuò)”閥門后廊道頂部突擴(kuò)采用向上傾斜的斜線與后方廊道連接， 便于采取通氣措施后在閥門后突擴(kuò)廊道段聚集的多余氣體從突擴(kuò)廊道頂布置的排氣管或順廊道頂從檢修門槽排出，保障閘室內(nèi)船舶停泊安全。

圖1是本實(shí)用新型的連接示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1本實(shí)施例是一種超高水頭船閘閥門防空化的廊道結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括輸水閥門7，輸水閥門7后廊道底部向下設(shè)有底部臺階狀突擴(kuò)1，輸水閥門7后廊道頂部向上設(shè)有斜線突擴(kuò)2，斜線突擴(kuò)2采用向上傾斜的斜線與后方廊道連接；底部臺階狀突擴(kuò)1進(jìn)口處設(shè)置臺階狀跌坎3并布置跌坎通氣管4 ；底部臺階狀突擴(kuò)1出口處設(shè)置臺階狀升坎5并布置升坎通氣管6 ；輸水閥門7出口廊道底高程8高于進(jìn)口廊道底高程9 ；輸水閥門7門楣處布置門楣通氣管10 ；斜線突擴(kuò)2上布置排氣管12。在臺階狀跌坎3的第一級階梯的后面埋設(shè)跌坎通氣管4，跌坎通氣管4連接至一根強(qiáng)迫通氣管的一端，強(qiáng)迫通氣管升至間頂，其另一端通過連接管依次連接集氣罐和空氣壓縮機(jī)，將跌坎通氣管4設(shè)置為強(qiáng)迫通氣管。在臺階狀升坎5的第一級階梯的后面埋設(shè)升坎通氣管6，將升坎通氣管6設(shè)置為自然通氣管。輸水閥門7后廊道底部向下臺階狀突擴(kuò)1解決閥門底緣空化；輸水閥門7后廊道頂部向上斜線突擴(kuò)2增加門后壓力提高工作空化數(shù)；在底部突擴(kuò)跌坎處設(shè)置臺階狀跌坎3，布置強(qiáng)迫通氣管4解決跌坎空化；在底部突擴(kuò)升坎處設(shè)置臺階狀升坎5，布置自然通氣管6 解決升坎空化；突擴(kuò)體出口廊道底高程8高于閥門處進(jìn)口廊道底高程9 ；在門楣處布置門楣通氣管10解決輸水閥門7底緣空化；廊道頂部突擴(kuò)2采用向上傾斜的斜線與后方廊道連接，便于突擴(kuò)段聚集的氣體順廊道頂從廊道頂布置的排氣管12或檢修門槽11排出，保障閘室內(nèi)船舶停泊安全。輸水閥門后廊道底部向下突擴(kuò)2. 0m，采用底部突然擴(kuò)大后，閥門底緣的繞流流態(tài)得到改善，對抑制底緣空化和門體振動(dòng)有利，同時(shí)門后廊道垂向空間大，主流能夠較快地沿程擴(kuò)散，降低了主流流速，可以有效解決閥門底緣空化。輸水閥門后廊道頂部向上突擴(kuò)1. 5m，可以有效增加門后壓力提高工作空化數(shù)，并且突擴(kuò)體出口廊道高于閥門處進(jìn)口廊道，進(jìn)一步穩(wěn)定門后漩滾區(qū)，增加消能效果。頂部廊道突擴(kuò)1. 5m后通過1:32的斜坡與突擴(kuò)體出口頂部廊道連接，并在頂部廊道斜線突擴(kuò)體上布置排氣管道，閥門摻氣減蝕后在廊道頂聚集的氣體可以充排氣管或下游檢修門槽排出，保障閘室內(nèi)船舶停泊安全。在輸水閥門后底擴(kuò)進(jìn)口跌坎處設(shè)每階20cm高的臺階狀跌坎，并在第1個(gè)臺階位置布置通氣管，臺階狀跌坎不僅減弱垂直跌坎下游次回漩區(qū)紊動(dòng)強(qiáng)度，解決跌坎空化問題，同時(shí)利用跌坎通氣后形成的摻氣水流對廊道底板起到保護(hù)作用，并且臺階狀跌坎方便維護(hù)檢修。在底擴(kuò)廊道出口處設(shè)置設(shè)每階20cm高的臺階狀升坎，在升坎頂部第3個(gè)臺階處設(shè)置摻氣槽，實(shí)現(xiàn)自然通氣，在通氣管下游形成摻氣水流，可有效抑制升坎空化，并對升坎及其下游邊壁起到保護(hù)作用。本實(shí)用新型還可以有其它實(shí)施方式，凡采用同等替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.超高水頭船閘閥門防空化的廊道結(jié)構(gòu)，包括輸水閥門，其特征在于所述輸水閥門后廊道底部向下設(shè)有底部臺階狀突擴(kuò)，所述輸水閥門后廊道頂部向上設(shè)有斜線突擴(kuò)，所述斜線突擴(kuò)采用向上傾斜的斜線與后方廊道連接；所述底部臺階狀突擴(kuò)進(jìn)口處設(shè)置臺階狀跌坎并布置跌坎通氣管；所述底部臺階狀突擴(kuò)出口處設(shè)置臺階狀升坎并布置升坎通氣管；所述輸水閥門出口廊道底高程高于進(jìn)口廊道底高程；所述輸水閥門門楣處布置門楣通氣管； 所述斜線突擴(kuò)上布置排氣管。
2.如權(quán)利要求1所述的超高水頭船閘閥門防空化的廊道結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述臺階狀跌坎的第一級階梯的后面埋設(shè)跌坎通氣管，所述跌坎通氣管連接至一根強(qiáng)迫通氣管的一端，所述強(qiáng)迫通氣管升至間頂，其另一端通過連接管依次連接集氣罐和空氣壓縮機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的超高水頭船閘閥門防空化的廊道結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述臺階狀升坎的第一級階梯的后面埋設(shè)升坎通氣管，所述升坎通氣管為自然通氣管。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種船閘閥門廊道結(jié)構(gòu)，是一種超高水頭船閘閥門防空化的廊道結(jié)構(gòu)。包括輸水閥門，輸水閥門后廊道底部向下設(shè)有底部臺階狀突擴(kuò)，輸水閥門后廊道頂部向上設(shè)有斜線突擴(kuò)，斜線突擴(kuò)采用向上傾斜的斜線與后方廊道連接；底部臺階狀突擴(kuò)進(jìn)口處設(shè)置臺階狀跌坎并布置跌坎通氣管；底部臺階狀突擴(kuò)出口處設(shè)置臺階狀升坎并布置升坎通氣管；輸水閥門出口廊道底高程高于進(jìn)口廊道底高程；輸水閥門門楣處布置門楣通氣管；斜線突擴(kuò)上布置排氣管。本實(shí)用新型將主動(dòng)防護(hù)與被動(dòng)防護(hù)相結(jié)合，不僅能有效解決高水頭船閘閥門空化問題，而且具有施工簡單、投資小、檢修維護(hù)方便。
文檔編號E02C1/06GK202152457SQ201120271909
公開日2012年2月29日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者嚴(yán)秀俊, 劉本芹, 李中華, 李云, 李君 , 胡亞安, 薛淑 申請人:水利部交通運(yùn)輸部國家能源局南京水利科學(xué)研究院