[发明专利]一种阶梯消能工

说明书

本发明公开了一种阶梯消能工，沿水流方向依次包括第一多级阶梯、消力池、三棱柱消力坎和第二多级阶梯，第一多级阶梯的水流上游固定有掺气装置，第一多级阶梯包括若干首尾连接横梯和竖梯，横梯活动连接有滞流块，横梯设有第一弧形凹槽，滞流块位于第一弧形凹槽水流下游，所述第二多级阶梯沿水流方向包括首尾连接的第一阶梯、第二阶梯和第三阶梯，第二阶梯固定有梯形棱台阻水块，梯形棱台阻水块侧面设有三棱柱凹槽，横梯包括横梯本体，横梯本体水流下游对称设有两个长方体内槽，液压装置一端与长方体内槽侧面连接，液压装置另一端与长方体卡块侧面连接。能够解决现有技术的不足，丰富了阶梯消能工的消能效果。

技术领域

本发明涉及一种泄洪效能设施的水利工程领域，尤其是一种阶梯效能工。

背景技术

我国的高坝工程多位于西部的高山峡谷地区，在泄洪效能方面存在水头高、流量大、泄洪功率大、河谷狭窄等特点。阶梯式效能工能够利用溢流坝或陡槽段来消除水流的大部分动能，在泄能消洪方面应用广泛，随着我国水电事业的不断发展,阶梯式效能工具有巨大的经济效益及推广价值。目前，常规阶梯式消能工使用具有两大限制，一是对起始掺气位置要求高，二是对下泄的单宽流量有限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种阶梯消能工，能够解决现有技术的不足，丰富了阶梯消能工的消能效果。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种阶梯消能工，沿水流方向依次包括第一多级阶梯、消力池、三棱柱消力坎和第二多级阶梯，所述第一多级阶梯的水流上游固定有掺气装置，所述第一多级阶梯包括若干首尾连接横梯和竖梯，所述横梯活动连接有滞流块，横梯设有第一弧形凹槽，滞流块位于第一弧形凹槽水流下游，所述第二多级阶梯沿水流方向包括首尾连接的第一阶梯、第二阶梯和第三阶梯，所述第二阶梯固定有梯形棱台阻水块，梯形棱台阻水块侧面设有三棱柱凹槽。

作为优选，所述横梯包括横梯本体，横梯本体水流下游对称设有两个长方体内槽，液压装置一端与长方体内槽侧面连接，液压装置另一端与长方体卡块侧面连接，弧形弹件两端分别与两个长方体卡块远离液压装置侧面连接，所述弧形弹件中心外弧面固定有正方体凸起，横梯本体设有第二长方体凹槽，第二长方体凹槽两侧面对称设有长方体滑槽，所述滞流块包括三棱柱滞流块本体，三棱柱滞流块本体侧面设有第二弧形凹槽，三棱柱滞流块本体底面固定有长方体固定块，长方体固定块侧面设有正方体凹槽，正方体凹槽与正方体凸起压接，横梯本体两侧面对称固定有两个长方体滑键，长方体滑键与长方体滑槽压接。

作为优选，所述三棱柱消力坎水流上游侧面设有第三弧形凹槽，三棱柱消力坎水流下游侧面固定有半圆柱水坎。

作为优选，所述滞流块高度与竖梯高度比值为1：4，横梯长度与竖梯高度比值为1：1。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：水流经掺气装置掺气后沿第一多级阶梯流动，水流势能转化为动能，同时水流产生紊动，降低了水流下泻方向的动能，水流经第一弧形凹槽，加剧了水流紊动，进一步降低了水流下泻方向动能，然后水流经滞流块产生涡流，水流紊动并与涡流相互作用，水流下泻动能显著降低，然后下泻水流进入消力池，减少了水流的脉动，随后水流经第一阶梯进一步产生紊动，紊动的水流经三棱柱凹槽，水流沿三棱柱凹槽上游侧面加速流动，并经三棱柱凹槽下游侧面实现部分逆向回流，从而一定程度上消除水流动能，随后水流进入第三阶梯，此时水流再次产生轻微紊动降低了动能。进一步的，压缩液压装置伸缩带动长方体卡块进而带动弧形弹件，并最终带动第二弧形凹槽移动，从而调整了第二弧形凹槽在上下游位置，当水流大时，将第二弧形凹槽调整至下游位置，从而水流沿弧面流动与上游水流相互作用产生涡流的大，反之亦然，有利于根据水流大小消除水流动能。第三弧形凹槽能够间接受液压装置改变水平位置，从而改变涡流大小，降低动能，而半圆柱水坎有利于引导水流平缓流动进入第二多级阶梯。滞流块高度H1与竖梯高度H2比值为1：4，横梯长度L与竖梯高度H2比值为1：1，使本发明结构稳定，且使用广泛。

附图说明