一种能够减少泥沙沉积的输水管道制造技术

本实用新型专利技术公开了一种能够减少泥沙沉积的输水管道，包括输水管道，所述输水管道的钢质内壁上设置有用于改变水体流态的犁铧型导流叶片。本实用新型专利技术通过在输水管道的内壁上设置犁铧型导流叶片，利用输水管道中的水体动能，在输水管道内部的适当部位聚集能量，改变水体流动的速度和方向，使得输水管道内流动的水体始终处于湍流状态，阻止水体中悬浮的泥沙沉积，进而还使得泥沙远离输水管道的底部，基本达到输水管道内泥沙沉积率在5%以下的目标，实现输水管道长期、连续、稳定输水。稳定输水。稳定输水。

【技术实现步骤摘要】
一种能够减少泥沙沉积的输水管道


[0001]本技术涉及水利工程中长距离输水
，尤其是涉及一种能够减少泥沙沉积的输水管道。

技术介绍

[0002]位于我国西北部的多泥沙输水工程（如扬黄工程）在投入运行后均存在泥沙沉积问题，当泥沙沉积严重时会导致输水管道输水功能减弱，严重威胁输水管道行水安全，影响输水工程的安全长周期稳定运行。上述输水管道泥沙沉积的主要原因是输送水体自带泥沙的沉降。输水管道中泥沙严重沉积会导致管道内部糙率增大、过流面积减小、输水流量降低，同时，还会增加管道支撑设施的承载负担，给工程安全运行和管理带来严重隐患。现有技术无法做到对输水管道定期停水清淤，而且即便停水也无法清淤，泥沙淤堵基本处于自由发展状态，由此产生两种结果。其一为当输水管道中泥沙沉积到一定程度后，依靠水体流动加速使得水体内泥沙的沉积与水体带走进行平衡，这种状况是加大水泵消耗能源取得的非经济平衡模式；另一种是输水管道内的泥沙沉积逐步严重，直到输水管道沉积堵死，拆除旧输水管道，重新铺设新管道。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本技术提供一种通过调节水流状态的能够减少泥沙沉积的输水管道，具体可采用如下技术方案：
[0004]本技术所述的能够减少泥沙沉积的输水管道，包括输水管道，所述输水管道的钢质内壁上设置有用于改变水体流态的犁铧型导流叶片。
[0005]所述犁铧型导流叶片成组设置并沿水流方向顺次排列，同组的犁铧型导流叶片沿输水管道的周向均匀间隔排列，每个犁铧型导流叶片的根部贴附设置在输水管道的内壁上，其迎水面则为与输水管道轴线斜交的弧形凹面结构。
[0006]所述犁铧型导流叶片每组为三个，所述犁铧型导流叶片每组为三个，包括位于输水管道底部的第一犁铧型导流叶片和位于输水管道侧上方的第二犁铧型导流叶片、第三犁铧型导流叶片，所述第一犁铧型导流叶片、第二犁铧型导流叶片和第三犁铧型导流叶片与输水管道的轴线倾角一致，均呈20
‑
25
°
夹角设置。
[0007]所述犁铧型导流叶片结构相同，均由圆台侧壁裁片制得，所述圆台的上底面半径:下底面半径:高=1:3:15，且犁铧型导流叶片的短圆弧两端点间距:长圆弧两端点间距=1:4。
[0008]所述犁铧型导流叶片为厚度5
‑
8mm的不锈钢片，其短圆弧两端点和长圆弧底部端点的所在面与输水管道内圆周圆弧法线平行。
[0009]所述犁铧型导流叶片结构相同，均由圆台侧壁裁片制得，所述圆台的上底面半径:下底面半径:高=1:3:15，且犁铧型导流叶片的短圆弧两端点间距:长圆弧两端点间距=1:4的短圆弧和长圆弧顶部端点处为钝化圆角结构。
[0010]所述犁铧型导流叶片通过贴角焊方式与输水管道内壁相连。
[0011]研究表明，水体在输水管道中的流速不同，而泥沙的运动是依赖于水体相对较大的流速而动，即泥沙需达到临界流速方可起动，当水流速小于一定值时泥沙又会落淤沉积，可见泥沙运动依赖的是相对大流速的区间，泥沙沉积依赖的是相对小流速的区间。输水管道中的水体按照流速大小可分为层流、过渡流和湍流三种状态，当流速很小时，流体分层流动，互不混合，称为层流；逐渐增加流速，流体的流线开始出现波浪状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加而增加，此种流况称为过渡流；当流速继续增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，称为湍流。通常情况下，输水管道底部的泥沙需达到临界流速即湍流条件下方可起动运动，当流速小于临界流速即湍流条件下泥沙又会沉积下落。
[0012]因此，本专利技术通过在输水管道的内壁上设置犁铧型导流叶片，利用输水管道中的水体动能，在输水管道内部的适当部位聚集能量，改变水体流动的速度和方向，使得输水管道内流动的水体始终处于湍流状态，阻止水体中悬浮的泥沙沉积，进而还使得泥沙远离输水管道的底部，基本达到输水管道内泥沙沉积率在5%以下的目标，实现输水管道长期、连续、稳定输水。
附图说明
[0013]图1是本技术的结构示意图。
[0014]图2是图1的展开结构示意图。
[0015]图3是图1中犁铧型导流叶片的下料制作示意图。
[0016]图4是图1中犁铧型导流叶片的成品图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本技术的实施例作详细说明，本实施例在以本技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的工作过程，但本技术的保护范围不限于下述实施例。
[0018]如图1
‑
4所示，本技术所述的能够减少泥沙沉积的输水管道，包括输水管道1，输水管道1的钢质内壁上安装有多个犁铧型导流叶片2。上述犁铧型导流叶片2用于改变水体流态，防止输水管道1内发生泥沙沉积现象。
[0019]如图3、4所示，犁铧型导流叶片2为犁铧型结构，其由圆台侧壁裁片弯曲制成。上述圆台的上底面半径:下底面半径:高=1:3:15，且犁铧型导流叶片的短圆弧两端点间距:长圆弧两端点间距=1:4。具体地，采用厚度5
‑
8mm的304不锈钢片卷制成小头半径为r、大头半径为3r、高度为15r的圆台，取圆台任意轴截面与圆台侧壁的相交线DC，在圆台小头圆周上取点A，使得线段AC=h，在圆台大头圆周上取点B，使得线段BD=4h，然后截取A、B、D、C四点形成的曲面作为犁铧型导流叶片2，并打磨A点和C点使得外形钝化圆润。在对犁铧型导流叶片2进行焊接安装之前，还需要将圆台侧壁裁片的AB边和CD边进行弧化弯曲处理，以便使犁铧型导流叶片2的根部与输水管道1的内壁紧密贴附。犁铧型导流叶片2与输水管道1的钢质内壁焊接时，应保持A、B、C三点形成的平面与输水管道1的内圆周圆弧法线相互平行。
[0020]上述犁铧型导流叶片2分组设置并沿水流方向顺次排列，同组的犁铧型导流叶片2沿输水管道1的周向均匀间隔排列，每个犁铧型导流叶片2的根部贴附设置在输水管道1的内壁上，其迎水面则为与输水管道1轴线斜交的弧形凹面结构。具体地，如图1、2所示，在输
水管道1制作时必须保证输水管道内壁为钢质结构，然后通过贴角焊方式将犁铧型导流叶片2逐一焊接输水管道内壁上。每组犁铧型导流叶片2各包括一个位于输水管道1底部的第一犁铧型导流叶片201和对称位于输水管道1侧上方的第二犁铧型导流叶片202、第三犁铧型导流叶片203，且同组的第一犁铧型导流叶片201、第二犁铧型导流叶片202和第三犁铧型导流叶片203与输水管道1的轴线倾角一致，均呈20
‑
25
°
（图2中为20
°
）夹角设置。
[0021]上述犁铧型导流叶片2斜置能够使输水管道1底部流过来的水体改变流动方向，即由平行管道中心线方向的来水顺时针偏转大约20
‑
25
°
方向流动；同时单个犁铧型导流叶片2还能实现水体局部翻滚，即沿管道底部前行的水流遇阻沿犁铧型导流叶片2向上翻转形成水体顺时针自旋转180
°
，且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够减少泥沙沉积的输水管道，其特征在于：包括输水管道，所述输水管道的钢质内壁上设置有用于改变水体流态的犁铧型导流叶片；所述犁铧型导流叶片成组设置并沿水流方向顺次排列，同组的犁铧型导流叶片沿输水管道的周向均匀间隔排列，每个犁铧型导流叶片的根部贴附设置在输水管道的内壁上，其迎水面则为与输水管道轴线斜交的弧形凹面结构。2.根据权利要求1所述的能够减少泥沙沉积的输水管道，其特征在于：所述犁铧型导流叶片每组为三个，包括位于输水管道底部的第一犁铧型导流叶片和位于输水管道侧上方的第二犁铧型导流叶片、第三犁铧型导流叶片，所述第一犁铧型导流叶片、第二犁铧型导流叶片和第三犁铧型导流叶片与输水管道的轴线倾角一致，均呈20
‑
25
°
夹角设置。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大鹏，皇甫伟，郑二伟，孙培翔，刘润泽，任旭升，陈方旎，杨晓龙，张亚辉，闫观清，李道广，石公瑾，孙永吉，王守敏，齐宁波，孙家宝，王金良，
申请(专利权)人：河南省水利勘测设计研究有限公司，
类型：新型
国别省市：