[发明专利]水力消能防蚀的阀门和孔口

说明书

本发明是一种用高压水自身的能量进行消能防蚀的方法;并按这种方法结构成防蚀的新型阀门、孔口以及节水的放水咀等，用以代替易磨蚀的传统阀门、孔口及放水咀等。它特别实用于大型水利工程的排砂泄洪孔口;船闸的充排水阀门、管道中的减压阀和放水咀等。

本发明的具体消能方法是使水流在管道中同时形成正向和负向、交替的、多层次的高速旋转;使水流相互撞击、摩擦;先把压能转变为动能，最后转变为热能。这样就使得管道中的水流失去了破坏管道及其部件的能量，达到了防止磨蚀的目的。

本发明的另一种具体防蚀方法是使管道中的一小部分水流高速旋转，使其紧贴于管道壁面，形成一定厚度的护壁层。由于此护壁层是高速旋转的，因离心力的作用，与管壁接触的水也是高压的，就不会产生汽蚀。在此同时，令大部分高压水流转变成高速水流，从管道的中部通过，达到大量过流的目的。此高速水流即或产生汽蚀空泡，由于护壁层的隔绝，这些空泡也不能破坏管道壁部。

当然，由于护壁层高速旋转，必然对管壁产生摩擦，如果水中含有泥砂就会产生磨损。但是根据杜同学说（请参看《摩擦磨损学会第三届全国会议论文选集》）：无汽蚀的单纯泥砂磨损，其磨损面是越磨越光滑的，而且不论泥砂多少其磨损深度变化是甚为缓慢的。按照杜同研究试验：在我国黄河、长江中若无汽蚀，大型水力机械将有很长的寿命。故本发明是杜同学说具体应用的一个方面。

上述两种方法在具体应用中，可以组合在一起;也可以单独使用，就得到下列三类典型的水力机械。

第一类-“消能防蚀流量调节阀”如附图1所示。此阀由外壳（1）、进水盖（2）、出水管（3）、活门（4）旋流发生器（5）、内盖（6）、空气管（7）。空气阀（8）、弹簧（9）组成。在旋流发生器（5）的四周有多排（图中只示出了4排）进水孔（5_a）及（5_b），这些进水孔的断面可为矩形，园形或椭园形。它们形成的进水方向是切向的，使水流进入内腔（10）后形成强烈的旋转。但是（5_a）及（5_b）的旋转方向是相反的，使两排间的水流相互冲击、摩擦消失其动能，转变成无破坏性的低压水流。孔的排数及大小应根据过流量及水力条件来决定。流量调节依靠活门（4）的轴向移动来达到，是利用液压或机械操作的。

当活门（4）向上关闭到只剩下一排孔口时，则水流仅形成强烈旋转的护壁层。此时其内部空腔形成真空，空气将经由管（7），克服弹簧（9）的拉力，把阀门（8）推开，填补入内腔（10）的中心部位。水流在旋转的同时，沿着管道向出水管（3）的方向流去。

旋流发生器（5）也可以做成如附图2的结构形式。图中产生旋流的通道（5_a）及（5_b）以类似现代水轮机导水叶片的环形翼栅组成。

第二类-“水力防蚀孔口”如附图3所示。它实质上是取消附图1“消能防蚀流量调节阀”的进水盖（2）、活门（4）、内盖（6）构成的。从图3中可以清楚地看到：经由旋流发生器（5）产生的无破坏能力的护壁层将沿着管壁顺主流方向缓慢流动;自旋流发生器（5）的进水口流入的高压水流，迅速转变为高速水流，自旋流发生器（5）的内部空腔（10）的中心部分通过。这样旋流发生器（5）实际上就变成了具有水力防蚀能力的孔口。

第三类-“消能节水喷淋器”如附图4所示。它是由水管接头（11）、旋流发生器（5）及喷淋板（12）三部分组成。当高压水流通过多孔的喷淋板（5）后，能量大部消失，变成低压然后通过多孔的喷淋板（12）淋洒出去。它实际上也是一种水力消能防蚀阀门，只不过自身不能进行流量调节。其流量调节则依靠装在进水管上的常规阀门（13）来进行。

市面也有一种“节水喷淋器”，它是应用一个旋转锥形轮盘来消能，不但结构复杂而且故障较多。本发明的消能部件是固定不动的，所以是有本质的不同，而且结构简单，无故障。

总之应用本发明的原理-水力消能防蚀方法-还可以设计出其他多种消能、防蚀的管道元件。所以本发明的重点是水力消能、防蚀方法及其应用。

由于本发明属一般水力机械，实施它并无困难。