[发明专利]高水头船闸输水阀门段综合突扩体型

说明书

技术领域

本发明涉及一种船闸输水系统阀门段廊道体型，具体的说是一种高水头船闸输水阀门段综合突扩体型。

背景技术

船闸是解决船舶通过拦河(湖)修建的水利水电工程，实现沿河流上下全线畅通航行的重要建筑物型式。当船闸水头超过20m时，更是会带来一系列的高速水流问题，给工程带来极大的危害，尤以阀门及其廊道段的空化空蚀问题最为突出，直接关系到船闸的安全正常的运行。因此，船闸输水系统阀门段的空化问题一直是船闸单项技术设计的重要关键技术难点。

为解决阀门段廊道的空化问题，阀门段廊道传统通常采用底部突扩体型或顶部突扩体型。顶部突扩体型可以增加门后压力，提高工作空化数，但增压效果有限，且突扩廊道体积较大，出口段体型复杂，结构承受的脉动荷载加大。底部突扩体型，可以增大孔口射流面积，减小流速，对解决阀门底缘空化效果显著，但又带来了跌坎空化、升坎空化等自身的空化源。为解决跌坎空化，工程一般采取钢板衬砌进行保护，而突扩体型升坎空化问题则通过选择复杂的升坎曲线进行解决，这些方法取得了一定的效果，但增加了工程投资，并且给输水系统廊道的检修维护带来了许多不便。

因此，如何经济有效地解决高水头船闸阀门段空化问题，一直是设计和科研人员非常关注的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对以上现有技术中阀门段突扩体型在解决船闸输水系统阀门段空化方面的不足，提出一种能有效解决高水头船闸阀门段廊道空化问题，施工简单，投资小，检修维护方便的高水头船闸输水阀门段综合突扩体型。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

高水头船闸输水阀门段综合突扩体型，在输水阀门后的廊道底部设有向下的突扩，解决阀门底缘空化；在输水阀门后的廊道顶部设有向上的突扩，增加门后压力提高工作空化数；在底部突扩的跌坎处(进口处)设有台阶状跌坎，并布置有跌坎通气管，解决跌坎空化；在底部突扩的升坎处(出口处)设有台阶状或曲线型升坎，并布置有升坎通气管，解决升坎空化。

本发明的优点是：(1)具有底部突扩体型显著改善阀门底缘空化和顶部突扩体型增加门后压力提高工作空化数的综合优点，可以解决更高水头的船闸阀门段空化问题；(2)通过采用台阶状跌坎和跌坎通气措施，可以显著减小底扩廊道跌坎自身空化强度，而且掺气水流可以有效的覆盖跌坎空化溃灭区域，对突扩体底板起到保护作用；(3)通过采用升坎通气措施，可以显著减小底扩廊道升坎自身空化强度，而且掺气水流可以覆盖升坎末端直至检修门井的一段距离，对突扩体后廊道底板起到保护作用；(4)采用优化的台阶状跌坎和台阶状(或曲线型)升坎布置，跌坎和升坎可以实现自然通气；(5)台阶状跌坎和台阶状升坎布置，每层台阶高度不大，在原型中仅为20cm，为船闸输水系统廊道检修提供了便利。

在船闸设计中，阀门的防空化设计一直是一项难题，它直接关系到工程的安全运行，本项发明结构简单，大大降低了工程投资，提高了工程安全性，具有很好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的体型布置示意图。

图2是本发明实施例一的布置示意图。

具体实施方式

实施例一

本发明的布置如图1和图2所示，一种高水头船闸输水阀门段综合突扩体型，在输水阀门7后的廊道底部设有向下的突扩1，解决阀门底缘空化；在输水阀门7后的廊道顶部设有向上的突扩2，增加门后压力提高工作空化数；在底部突扩1的跌坎处(进口处)设有台阶状跌坎3，并布置有跌坎通气管4，解决跌坎空化；在底部突扩1的升坎处设有台阶状或曲线型升坎5，并布置有升坎通气管6，解决升坎空化。

输水阀门7后廊道底部向下突扩2.0m，采用底部突然扩大后，阀门底缘的绕流流态得到改善，对抑制底缘空化和门体振动有利，同时门后廊道垂向空间大，主流能够较快地沿程扩散，降低了主流流速，可以有效解决阀门底缘空化。

输水阀门7后廊道顶部向上突扩2.2m，可以有效增加门后压力提高工作空化数，并且突扩体出口廊道高于阀门处进口廊道，进一步稳定门后漩滚区，增加消能效果。

在输水阀门后底扩进口跌坎处设每阶20cm高的台阶状跌坎，并在第1个台阶位置布置通气管，台阶状跌坎不仅减弱垂直跌坎下游次回漩区紊动强度，解决了跌坎空化问题，同时利用跌坎通气后形成的掺气水流对廊道底板起到保护作用，并且台阶状跌坎方便维护检修。