基于强迫涡与自由涡组合作用的含沙水流沉沙器制造技术

基于强迫涡与自由涡组合作用的含沙水流沉沙器，包括泥沙与水流分离室、切向变截面入流组件和泥沙收集装置；泥沙与水流分离室包括空心柱体和倒圆锥状腔体，空心柱体内腔经横隔板分隔成上、下腔体，并在横隔板中穿设溢流管，溢流管底部入流端口位于下腔体内，顶端溢流口位于上腔体内；倒圆锥状腔体顶部与下腔体相连通，底部设置排沙口；下腔体侧壁上部设有切向变截面入流组件，切向变截面入流组件入流口沿下腔体的切向布置；上腔体的侧壁底部设有出流管组件；泥沙收集装置设置于泥沙与水流分离室的底部。本发明专利技术的有益效果：含沙水流在泥沙与水流分离室内形成向下的强迫涡与向上的自由涡，泥沙经强迫涡下沉于底部，清水经自由涡向上流出。上流出。上流出。

【技术实现步骤摘要】
基于强迫涡与自由涡组合作用的含沙水流沉沙器


[0001]本专利技术属于水力学领域，具体涉及一种基于强迫涡与自由涡组合作用的含沙水流沉沙器。

技术介绍

[0002]挟沙水流对泄洪建筑物和水力机械的空化空蚀和磨损关系到水利水电工程的安全运行和经济效益。我国河流中含沙量较高,如辽河郑家屯站多年平均含沙量为18.3kg/m3，长江支流嘉陵江北碚站多年平均含沙量为2.38kg/m3、汉江碾盘山站为2.39kg/m3，黄河三门峡站多年平均含沙量高达33.3kg/m3，堪称世界之最【涂启华，杨赉斐(2006)：泥沙设计手册，中国水利水电出版社】。目前,我国水电站装机容量已经达到1.3亿kW，由于空蚀和泥沙磨损而导致的停机检修，若按照每年10％来计算，将造成每年高达300多亿元的经济损失【汪家道，陈皓生，秦力等(2007)：水力机械空蚀中微颗粒的关键作用，科学通报，52(22)：2683
‑
2687】。人们在日常生活和工农业生产中大量使用离心泵，这些泵大多以清水为介质设计的。抽送含沙水流必然会引起水泵过流部件,尤其是水泵叶轮的损伤,导致水泵效率降低,使用寿命缩短等问题。另外，水厂一级泵站从河流或湖泊抽取的原水含沙量均较高，给水处理中首先需要进行泥水分离。污水处理厂来水中含沙量(或悬浮固体)较高，也需先进行泥水分离。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本专利技术提供一种基于强迫涡与自由涡组合作用的含沙水流沉沙器。
[0004]为了达到以上目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]基于强迫涡与自由涡组合作用的含沙水流沉沙器，其特征在于：包括泥沙与水流分离室、切向变截面入流组件和泥沙收集装置；
[0006]所述泥沙与水流分离室由空心柱体和倒圆锥状腔体组成，所述空心柱体的内腔经横隔板分隔成上、下两个腔体，分别为上腔体和下腔体，并在横隔板中穿设溢流管，所述溢流管的底部入流端口位于所述下腔体内，所述溢流管的顶端溢流口位于所述上腔体内，用于将下腔体中分离泥沙后的清水溢流入所述上腔体中；所述倒圆锥状腔体的顶部与所述下腔体相连通，所述倒圆锥状腔体的底部设置排沙口，并在排沙口配装单向阀；
[0007]所述下腔体的侧壁上部设有切向变截面入流组件，并保持所述切向变截面入流组件的入流口沿下腔体的切向布置，使得经切向变截面入流组件流入的含沙水流沿空心柱体下腔体切向进入泥沙颗粒与水流分离室内以形成强迫涡与自由涡；
[0008]所述上腔体的侧壁底部设有用于排放清水的出流管组件；
[0009]所述泥沙收集装置设置于所述泥沙与水流分离室的底部，所述泥沙收集装置的顶部设有进沙口，并且所述进沙口位于所述排沙口的正下方，用于收集从排沙口排出的泥沙。
[0010]进一步，所述切向变截面入流组件包括入流管、入流管法兰、方圆接头以及变截面
矩形喷咀，所述入流管与所述泥沙颗粒与水流分离室之间设有方圆接头以及变截面矩形喷咀，所述变截面矩形喷咀的喷口沿所述泥沙颗粒与水流分离室的切向布置，并与所述下腔体的入流口相连通，所述变截面矩形喷咀的入流口通过方圆接头与所述入流管的入流端相连通；所述入流管的入流端配装入流管法兰；所述入流管上配装入流阀。
[0011]进一步，所述出流管组件包括出流管、出流阀和出流法兰，所述出流管的出流端口与所述上腔体的出流口相连通，所述出流管的出流口处配装出流管法兰；所述出流阀安装于所述出流管上。
[0012]进一步，所述泥沙收集装置为一上端敞口的箱体，所述泥沙收集装置的上端敞口作为进沙口位于所述排沙口的正下方。
[0013]进一步，所述泥沙收集装置的底部设有与内腔连通的排空管，并在所述排空管上设置配装排空阀。
[0014]进一步，所述基于强迫涡与自由涡组合作用的含沙水流沉沙器还包括移动装置，所述移动装置包括支架和移动车，所述支架安装于所述移动车上，并且所述泥沙与水流分离室通过所述支架安装于所述移动车上；所述泥沙收集装置置于所述移动车上，并且所述进沙口位于所述排沙口的正下方。
[0015]本专利技术所述的基于强迫涡与自由涡组合作用的含沙水流沉沙器工作原理如下：
[0016]含沙水流沿切向进入空心柱体后形成强迫涡，并在空心柱体和锥体内向下作螺旋运动，到达倒圆锥状腔体的底部形成自由涡自下而上作螺旋运动。在强迫涡作用下，泥沙颗粒沿倒圆锥状腔体的壁面下沉于底部，从泥沙出流口流入泥沙收集箱。为了避免空气进入锥体内，在锥体底部出口处装有单向阀。在自由涡作用下，清水通过溢流管上升至柱体上层，通过出水管流出。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]1、本专利技术的含沙水流通过变截面矩形喷咀沿切向进入泥沙与水流分离室，并在泥沙与水流分离室内形成向下的强迫涡与向上的自由涡；
[0019]2、本专利技术通过横隔板和溢流管起到良好的泥沙与水流分离效果；
[0020]3、本专利技术泥沙与水流分离室内的强迫涡在离心力的作用下使泥沙颗粒从水流中分离、沿锥体侧壁下沉于底部，并流入泥沙收集装置，而清水则由锥体底部形成的自下而上的自由涡通过溢流管上升至上腔体，并通过出流管流出。
[0021]4、本专利技术的单向阀仅用于排放下沉的泥沙，以免空气进入锥体内形成空气柱。
附图说明
[0022]图1是本专利技术的结构示意图(a处箭头为含沙水流入流方向；b处箭头为清水出流方向；d处箭头为溢流方向)；
[0023]图2是图1的A
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A剖面；
[0024]图3是图1的B
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B剖面；
[0025]图4是图2的C
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C剖面；
[0026]图5是图2的D
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D剖面；
[0027]图6是本专利技术的内部泥沙与水流流动示意图(e为清水溢流口；f为变截面矩形喷咀的入流口；g处螺旋线为强迫涡示意线；h处螺旋线为自由涡示意线)；
[0028]附图标记列表：1、入流管法兰；2、入流阀；3、入流管；4、方圆接头；5、变截面矩形喷咀；6、出流管法兰；7、出流阀；8、出流管；9、出流管组件；10、切向变截面入流组件；11、溢流管；12、空心柱体；121、上腔体；122、下腔体；123、横隔板；13、倒圆锥状腔体；131、排沙口；14、支架；15、单向阀；16、泥沙收集装置；17、排空管；18、排空阀；19、移动车；20、泥沙与水流分离室；21、移动装置。
具体实施方式
[0029]下面将结合附图对本专利技术专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]在本专利技术的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于强迫涡与自由涡组合作用的含沙水流沉沙器，其特征在于：包括泥沙与水流分离室、切向变截面入流组件和泥沙收集装置；所述泥沙与水流分离室由空心柱体和倒圆锥状腔体组成，所述空心柱体的内腔经横隔板分隔成上、下两个腔体，分别为上腔体和下腔体，并在横隔板中穿设溢流管，所述溢流管的底部入流端口位于所述下腔体内，所述溢流管的顶端溢流口位于所述上腔体内，用于将下腔体中分离泥沙后的清水溢流入所述上腔体中；所述倒圆锥状腔体的顶部与所述下腔体相连通，所述倒圆锥状腔体的底部设置排沙口，并在排沙口配装单向阀；所述下腔体的侧壁上部设有切向变截面入流组件，并保持所述切向变截面入流组件的入流口沿下腔体的切向布置，使得经切向变截面入流组件流入的含沙水流沿空心柱体下腔体切向进入泥沙与水流分离室内以形成强迫涡与自由涡；所述上腔体的侧壁底部设有用于排放清水的出流管组件；所述泥沙收集装置设置于所述泥沙与水流分离室的底部，所述泥沙收集装置的顶部设有进沙口，并且所述进沙口位于所述排沙口的正下方，用于收集从排沙口排出的泥沙。2.如权利要求1所述的基于强迫涡与自由涡组合作用的含沙水流沉沙器，其特征在于：所述切向变截面入流组件包括入流管、入流管法兰、方圆接头以及变截面矩形喷咀，所述入流管与所述泥沙与水流分离室之间设有方圆接头以及变截面矩形喷咀，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：董志勇，董雪，
申请(专利权)人：杭州东能环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：