[发明专利]一种低耗能多级涡旋流拦沙排沙装置

说明书

本发明的一种低耗能多级涡旋流拦沙排沙装置，属于水利工程装置领域，包括拦沙坎组件、拦污格栅组件和漏斗沉沙排沙池组件；漏斗沉沙排沙池组件包括圆环形的外框板，外框板的下端固定有漏斗形的集沙斗；集沙斗的上端与外框板的下端固定连接；外框板的表壁上开设有进水口，进水口与渠道连通；外框板的表壁上开设有溢流口，溢流口与渠道连通；集沙斗的正中间设有排沙孔；漏斗沉沙排沙池组件还包括溢流悬板，溢流悬板的下表壁与集沙斗上表壁不接触；溢流悬板的下表壁固定有多个翼型导流板，翼型导流板的下端表壁与集沙斗的表壁固定连接；翼型导流板朝向水流来向的表壁呈流线型。本装置能通过翼型导流板减少对水流的阻碍，避免出现空气涡偏移的情况。

技术领域

本发明属于水利工程装置技术领域，具体涉及一种低耗能多级涡旋流拦沙排沙装置。

背景技术

我国西北地区多山溪性河流，流经山丘区地形地貌，河谷纵坡度大、断面窄深。河道水流湍急且流态复杂，具有较大的输沙能力。尤其是在汛期，尤其是在汛期，大雨后，产生的雨水迅速向沟壑、水溪汇集，水位陡涨陡落水位陡涨陡落水位陡涨陡落，河流含沙量剧增一般可以达到7～14kg/m³，其中推移质泥沙含量约为8％～15％。而河流泥沙会对灌溉、发电、工业及供水等诸多领域造成严重影响，导致机组磨损、渠道淤积、农田沙化等严重后果。综上所述，对于取水工程而言，“引水必先防沙”。并且对于西北地区，更要致力于发展低耗能的拦沙排沙装置。

排沙漏斗是一种利用三维立轴螺旋流实现水沙分离的排沙设施。挟沙水流流入漏斗后，在漏斗内耦合成一个稳定的、具有中心空气漏斗的涡旋流，其切向、轴向和径向均存在较大的流速，使得泥沙向漏斗底部和漏斗中心处的排沙底孔运动，经过旋流分离后表层含沙量较低的“清水”经悬板溢出。

申请公布号CN114370035A公开了导片式排沙漏斗，其包括调流悬板、立柱和导片，该专利中采用的圆柱形的立柱和导片结合进行导流，但是，圆柱式立柱支撑会阻碍水流，造成流场不稳定，从而导致空气涡偏移，该问题会影响装置的排沙率和耗水率。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提出一种低耗能多级涡旋流拦沙排沙装置，其为了解决如何能减少对水流的阻碍，避免出现空气涡偏移的情况的技术问题。

为了实现上述目的，本发明的一种低耗能多级涡旋流拦沙排沙装置，包括用于阻拦沙子的拦沙坎组件、用于阻拦垃圾的拦污格栅组件和用于分离沙子和水的漏斗沉沙排沙池组件；拦沙坎组件、拦污格栅组件和漏斗沉沙排沙池组件沿渠道的上游至下游依次设置；所述漏斗沉沙排沙池组件包括圆环形的外框板，外框板固定在渠道上，外框板的下端固定有漏斗形的集沙斗；集沙斗的上端与外框板的下端直径相等，且集沙斗的轴线与外框板的轴线重合，集沙斗的上端与外框板的下端固定连接；外框板的表壁上开设有进水口，外框板通过进水口与渠道连通；外框板的表壁上开设有溢流口，外框板通过溢流口与渠道连通；集沙斗上设有排沙孔；漏斗沉沙排沙池组件还包括溢流悬板，溢流悬板固定在外框板上，溢流悬板的下表壁与集沙斗上表壁不接触；溢流悬板的下表壁固定有多个翼型导流板，翼型导流板的下端表壁与集沙斗的表壁固定连接；以俯视图看，翼型导流板的一端窄，另一端宽；翼型导流板朝向水流来向的表壁呈流线型，翼型导流板窄的一端端部与溢流悬板的内边缘重合，翼型导流板宽的一端朝向溢流悬板的外边缘。

进一步地，所述拦沙坎组件包括拦沙坎、涡流槽和排沙廊道；涡流槽凹设在渠道的内侧下表壁；以俯视图看，涡流槽呈弧形，涡流槽的凸面朝向下游，凹面朝向上游；涡流槽的两端分别延伸至渠道对应的两端，涡流槽的A端距离上游近，涡流槽的B端距离上游远；拦沙坎固定在渠道的内侧下表壁上，拦沙坎两端分别延伸至渠道对应的两端，拦沙坎位于涡流槽的下游侧；拦沙坎朝向上游一侧的表面与涡流槽相切设置；排沙廊道固定在渠道的外壁上，排沙廊道与涡流槽的B端连通。

采用了弧形的涡流槽，可以在拦截沙子的同时，利用水流产生的分速度将沙子排离渠道。可以很好的利用弯道河流的凹岸输沙特性，其横剖面处存在顺时针的环流，与涡流槽中的涡流方向相同，起到加强涡流强度的作用。充分利用涡旋流水流结构进行排沙，起到节能作用。