專利名稱：水力消能防蝕的閥門和孔口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用高壓水自身的能量進(jìn)行消能防蝕的方法;并按這種方法結(jié)構(gòu)成防蝕的新型閥門、孔口以及節(jié)水的放水咀等，用以代替易磨蝕的傳統(tǒng)閥門、孔口及放水咀等。它特別實(shí)用于大型水利工程的排砂泄洪孔口;船閘的充排水閥門、管道中的減壓閥和放水咀等。
本發(fā)明的具體消能方法是使水流在管道中同時(shí)形成正向和負(fù)向、交替的、多層次的高速旋轉(zhuǎn);使水流相互撞擊、摩擦;先把壓能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，最后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。這樣就使得管道中的水流失去了破壞管道及其部件的能量，達(dá)到了防止磨蝕的目的。
本發(fā)明的另一種具體防蝕方法是使管道中的一小部分水流高速旋轉(zhuǎn)，使其緊貼于管道壁面，形成一定厚度的護(hù)壁層。由于此護(hù)壁層是高速旋轉(zhuǎn)的，因離心力的作用，與管壁接觸的水也是高壓的，就不會(huì)產(chǎn)生汽蝕。在此同時(shí)，令大部分高壓水流轉(zhuǎn)變成高速水流，從管道的中部通過，達(dá)到大量過流的目的。此高速水流即或產(chǎn)生汽蝕空泡，由于護(hù)壁層的隔絕，這些空泡也不能破壞管道壁部。
當(dāng)然，由于護(hù)壁層高速旋轉(zhuǎn)，必然對(duì)管壁產(chǎn)生摩擦，如果水中含有泥砂就會(huì)產(chǎn)生磨損。但是根據(jù)杜同學(xué)說(請(qǐng)參看《摩擦磨損學(xué)會(huì)第三屆全國會(huì)議論文選集》)無汽蝕的單純泥砂磨損，其磨損面是越磨越光滑的，而且不論泥砂多少其磨損深度變化是甚為緩慢的。按照杜同研究試驗(yàn)在我國黃河、長江中若無汽蝕，大型水力機(jī)械將有很長的壽命。故本發(fā)明是杜同學(xué)說具體應(yīng)用的一個(gè)方面。
上述兩種方法在具體應(yīng)用中，可以組合在一起;也可以單獨(dú)使用，就得到下列三類典型的水力機(jī)械。
第一類-“消能防蝕流量調(diào)節(jié)閥”如附

圖1所示。此閥由外殼(1)、進(jìn)水蓋(2)、出水管(3)、活門(4)旋流發(fā)生器(5)、內(nèi)蓋(6)、空氣管(7)?？諝忾y(8)、彈簧(9)組成。在旋流發(fā)生器(5)的四周有多排(圖中只示出了4排)進(jìn)水孔(5a)及(5b)，這些進(jìn)水孔的斷面可為矩形，園形或橢園形。它們形成的進(jìn)水方向是切向的，使水流進(jìn)入內(nèi)腔(10)后形成強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)。但是(5a)及(5b)的旋轉(zhuǎn)方向是相反的，使兩排間的水流相互沖擊、摩擦消失其動(dòng)能，轉(zhuǎn)變成無破壞性的低壓水流?？椎呐艛?shù)及大小應(yīng)根據(jù)過流量及水力條件來決定。流量調(diào)節(jié)依靠活門(4)的軸向移動(dòng)來達(dá)到，是利用液壓或機(jī)械操作的。
當(dāng)活門(4)向上關(guān)閉到只剩下一排孔口時(shí)，則水流僅形成強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)的護(hù)壁層。此時(shí)其內(nèi)部空腔形成真空，空氣將經(jīng)由管(7)，克服彈簧(9)的拉力，把閥門(8)推開，填補(bǔ)入內(nèi)腔(10)的中心部位。水流在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，沿著管道向出水管(3)的方向流去。
旋流發(fā)生器(5)也可以做成如附圖2的結(jié)構(gòu)形式。圖中產(chǎn)生旋流的通道(5a)及(5b)以類似現(xiàn)代水輪機(jī)導(dǎo)水葉片的環(huán)形翼柵組成。
第二類-“水力防蝕孔口”如附圖3所示。它實(shí)質(zhì)上是取消附圖1“消能防蝕流量調(diào)節(jié)閥”的進(jìn)水蓋(2)、活門(4)、內(nèi)蓋(6)構(gòu)成的。從圖3中可以清楚地看到經(jīng)由旋流發(fā)生器(5)產(chǎn)生的無破壞能力的護(hù)壁層將沿著管壁順主流方向緩慢流動(dòng);自旋流發(fā)生器(5)的進(jìn)水口流入的高壓水流，迅速轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚偎?，自旋流發(fā)生器(5)的內(nèi)部空腔(10)的中心部分通過。這樣旋流發(fā)生器(5)實(shí)際上就變成了具有水力防蝕能力的孔口。
第三類-“消能節(jié)水噴淋器”如附圖4所示。它是由水管接頭(11)、旋流發(fā)生器(5)及噴淋板(12)三部分組成。當(dāng)高壓水流通過多孔的噴淋板(5)后，能量大部消失，變成低壓然后通過多孔的噴淋板(12)淋灑出去。它實(shí)際上也是一種水力消能防蝕閥門，只不過自身不能進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。其流量調(diào)節(jié)則依靠裝在進(jìn)水管上的常規(guī)閥門(13)來進(jìn)行。
市面也有一種“節(jié)水噴淋器”，它是應(yīng)用一個(gè)旋轉(zhuǎn)錐形輪盤來消能，不但結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且故障較多。本發(fā)明的消能部件是固定不動(dòng)的，所以是有本質(zhì)的不同，而且結(jié)構(gòu)簡單，無故障。
總之應(yīng)用本發(fā)明的原理-水力消能防蝕方法-還可以設(shè)計(jì)出其他多種消能、防蝕的管道元件。所以本發(fā)明的重點(diǎn)是水力消能、防蝕方法及其應(yīng)用。
由于本發(fā)明屬一般水力機(jī)械，實(shí)施它并無困難。
權(quán)利要求
1.一種造成多層水流相互反方向旋轉(zhuǎn)、相互沖擊摩擦，把壓能變?yōu)閯?dòng)能、最后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿南芊椒ā?br> 2.一種造成水流強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)，使之緊貼管道壁面形成防止汽蝕的方法。
3.按權(quán)項(xiàng)1及權(quán)項(xiàng)2組合使用達(dá)到消能防蝕的方法。
4.按權(quán)項(xiàng)3結(jié)構(gòu)成的“消能防蝕流量調(diào)閥”。其特征在于A有使多層水流正反向旋轉(zhuǎn)的旋流發(fā)生器。B旋流發(fā)生器的導(dǎo)流孔為切向出水的矩形、園形或橢園形孔。C旋流發(fā)生器的另一形式類似現(xiàn)代水輪機(jī)導(dǎo)水葉片的環(huán)形翼柵。D有可調(diào)節(jié)流量的筒形活門。E活門利用液壓或機(jī)械操作。F有可以補(bǔ)入空氣的管路及閥門。
5.按權(quán)項(xiàng)1或權(quán)項(xiàng)2結(jié)構(gòu)成的“水力防蝕孔口”。其特征在于G有旋流發(fā)生器、H高速水流從旋流發(fā)生器的中部空腔通過。I旋流發(fā)生器可做成說明書中圖1或圖2的形式。
6.按權(quán)項(xiàng)1或權(quán)項(xiàng)2結(jié)構(gòu)的“消能節(jié)水噴淋器”。其特征在于。J有旋流發(fā)生器。K有多孔噴淋板。L有連結(jié)到自來水管的接頭。
7.應(yīng)用權(quán)項(xiàng)1、2、3、設(shè)計(jì)的一切管道消能防蝕元件。
全文摘要
現(xiàn)代管道中的閥門、孔口等元件，在高速水流作用下、特別當(dāng)水中含有泥砂時(shí)，由于汽蝕和磨損的聯(lián)合作用，容易磨蝕。本發(fā)明采用了把水流造成多層、方向相反的旋流，使它們相互沖擊、摩擦，達(dá)到消能防蝕的目的?；蛘甙岩徊糠炙鲝?qiáng)烈旋轉(zhuǎn)，使它緊貼在管道壁面、形成護(hù)壁層；令大部分水流高速地從中心空腔通過，以達(dá)到防蝕的目的。單獨(dú)或組合使用這兩種方法，就構(gòu)成“消能防蝕流量調(diào)節(jié)閥”、“水力防蝕孔口”、“消能節(jié)水噴淋器”以及其他需要消能防蝕的管道元件。
文檔編號(hào)F16K47/00GK1070722SQ91107300
公開日1993年4月7日 申請(qǐng)日期1991年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月19日
發(fā)明者杜同 申請(qǐng)人:成都杜同水輪機(jī)推廣設(shè)計(jì)研究所