[发明专利]一种封闭式进水池1/4椭圆锥面锥形台消涡装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种消涡装置，尤其涉及一种封闭式进水池1/4椭圆锥面锥形台消涡装置及其方法，属于封闭式进水池设计技术领域。

背景技术

国内外开敞式进水池的研究成果众多，在此基础上对箱涵式进水流道的研究成为近年研究的主流，然而对于封闭式进水池的研究较少。

由于水泵进水池布置了吸水管，使进水池和吸水管内部流态极为复杂，进水池内常出现水面涡和附底涡两种旋涡，它们是影响水泵装置稳定运行的重要因素。其中开敞式进水池常出现的水面涡易引起水面处空气吸入，诱发空化空蚀，而封闭式进水池内附壁涡在底部形成低压区，易产生空化涡带，导致泵及管道内周期性的振动，严重影响水泵性能和寿命。

进水池是泵站最主要的进水过流部件，直接影响到水泵的效率及整个泵站的运行效果。为改善封闭式进水池流态，目前采用的消涡方法有：隔板、压水板和导流墩等。但是目前的消涡方法难以彻底的消除进水池池底附底涡。

发明内容

本发明就是针对上述现有技术的不足，提供一种能有效改善封闭式进水池不良流态、提高泵站效率、消除池底及其附近区域较大流速剪切梯度、达到消除池底附底涡且不诱发新的回流区或旋涡的封闭式进水池1/4椭圆锥面锥形台消涡装置及其方法。

本发明的技术方案是，一种封闭式进水池1/4椭圆锥面锥形台消涡装置，包括封闭式进水池及封闭式进水池内安装的水泵和喇叭管口，喇叭管口的正下方的进水池底板上设置的导水锥，其特征是，所述导水锥为1/4椭圆锥面锥形台，1/4椭圆锥面锥形台距离封闭式进水池后壁距离与喇叭管口的直径相等，1/4椭圆锥面锥形台的高度为水泵喇叭管口直径的2/5，1/4椭圆锥面锥形台的锥底径与水泵喇叭管口直径相等，1/4椭圆锥面锥形台的锥顶径为水泵喇叭管口直径的7/25，1/4椭圆锥面锥形台的椭圆锥面截面为1/4椭圆锥面，1/4椭圆锥面的方程式为：式中：x为椭圆的短轴，y为椭圆的长轴。

所述1/4椭圆锥面锥形台由钢材料或混凝土制成。

所述1/4椭圆锥面锥形台为壳体结构，1/4椭圆锥面锥形台底的周围通过螺栓安装在封闭式进水池底板上。

所述1/4椭圆锥面锥形台为混凝土结构，1/4椭圆锥面锥形台与封闭式进水池底板浇筑成整体。

一种封闭式进水池1/4椭圆锥面锥形台消涡方法，其特征是，在封闭式进水池底板上设置1/4椭圆锥面锥形台，1/4椭圆锥面锥形台在安装在封闭式进水池内的水泵喇叭管口正下方，1/4椭圆锥面锥形台的中心线与水泵轴心线重合，1/4椭圆锥面锥形台距离封闭式进水池后壁距离与喇叭管口的直径相等，1/4椭圆锥面锥形台的高度为水泵喇叭管口直径的2/5，1/4椭圆锥面锥形台的锥底径与水泵喇叭管口直径相等，1/4椭圆锥面锥形台的锥顶直径为水泵喇叭管口直径的7/25，1/4椭圆锥面锥形台的椭圆锥面截面为1/4椭圆锥面，1/4椭圆锥面的方程式为：式中：x为椭圆的短轴，y为椭圆的长轴。

本发明结构合理简单、生产制造容易、使用方便，本发明的技术原理为：

水流沿着1/4椭圆锥面锥形台规则的1/4椭圆锥面，从锥的周围平顺地进入封闭式进水池内的喇叭管口，有效改善水流流态及减少水力损失，确保水流流速均匀递增。

水泵喇叭管口下方的滞水区被1/4椭圆锥面锥形台所填补，避免封闭式进水池后壁处及喇叭管口下滞水区与流动水体相互摩擦碰撞而造成的流态紊乱和较大剪切速度梯度(即涡量)；1/4椭圆锥面锥形台消除了原有不良水流流态，使水流重新组合，以减小涡流强度及消除涡带，提高泵站效率。

基于1/4椭圆锥面锥形台消涡方法不仅可以明显改善喇叭管口下方水流不良流态，而且可以起到减小旋涡涡流强度，达到消除附底涡的作用。1/4椭圆锥面锥形台具有导流作用，水流从封闭式进水池底下方沿椭圆锥面平顺地进入喇叭管口，同时1/4椭圆锥面锥形台可有效填充喇叭口下方的滞水区，明显改善封闭式进水池喇叭管口下方流速分布，破坏旋涡。

通过整流和调整池底速度，使进入水泵及管道的水流断面流速趋于均匀。本发明应用于泵站建设与改造，提高泵站效率6％至10％，可发挥巨大的经济效益。