可减免船闸阀门突扩廊道跌坎空化的自然通气体型.pdf

本实用新型属于水利技术领域，是可减免船闸阀门突扩廊道跌坎空化的自然通气体型，其特征在于：所述跌坎为台阶状，其第一级台阶面由平面和曲面组成，其它台阶面为平面，所述第一级台阶在水平面后通过一向下的曲面与第二级台阶相接，所述跌坎上设有通气装置。采用优化的台阶状跌坎及合理的管路布置，跌坎可以实现自然通气，掺气水流有效的保护了未加设掺气坎的原曲线型跌坎发生水流分离的区域，覆盖了原跌坎空化溃灭区域，而且还可以覆盖从升坎前端直至检修门井的一段距离，可以对突扩体底板起到一定保护作用。

1.  可减免船闸阀门突扩廊道跌坎空化的自然通气体型，包括跌坎，其特征在于：所述跌坎为台阶状，其第一级台阶面由平面和曲面组成，其它台阶面为平面，所述第一级台阶在水平面后通过一向下的曲面与第二级台阶相接，所述跌坎上设有通气装置。

2.  如权利要求1所述的可减免船闸阀门突扩廊道跌坎空化的自然通气体型，其特征在于：所述通气装置设在跌坎第一级台阶与第二级台阶之间。

3.  如权利要求2所述的可减免船闸阀门突扩廊道跌坎空化的自然通气体型，其特征在于：所述通气装置由一根横向通气管、两根纵向通气管及布置在横向通气管与第一级台阶侧壁之间的通气支管组成，所述横向通气管布置在第一级台阶内部，两端分别布置一根纵向通气管。

可减免船闸阀门突扩廊道跌坎空化的自然通气体型
技术领域
本实用新型属于水利技术领域，具体的说是可减免船闸阀门突扩廊道跌坎空化的自然通气体型。
背景技术
随着航运事业的发展和阀门研究水平的提高，船闸正在迈入高水头时期，“高水头、大流量”是现在船闸的主要特点。我国目前已建、在建的水头超过20m的船闸已超过五十多座。其中，草街船闸的水头高26.7米，银盘的水头高达36.46米，而三峡船闸的最大级水头更是高达45.2米。
就船闸而言，输水阀门被喻为它的咽喉，其阀门段空化一直是船闸单项技术设计的焦点，阀门的抗空化设计一直是一项难题，它直接关系到工程的安全运行。当船闸水头超过20米时，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运行。现有跌坎大多是突扩体型跌坎，图1所示为一种现有的跌坎体型示意图，图中跌坎1为垂直向下突扩跌坎。通常，船闸阀门采用突扩体型跌坎可以有效的防止和减免阀门底缘等部位空化空蚀，所以在船闸建设上，尤其是高水头船闸建设上，突扩跌坎得到广泛的应用。其中，尤其向下突扩跌坎，由于可以有效的增大孔口射流面积，减小流速，使得底缘空化得到明显减弱，从而得到广泛使用。
大量的试验和工程实践已经证明，采用向下突扩体型跌坎对于减免空化经济有效，但是同时也研究发现，此种跌坎在减免底缘空化的同时却也使得门后增加了跌坎射流形成的次漩滚区，在跌坎射流与主流的剪切面上，流速较高，紊动较强，反而导致自身产生一定程度的空化。为了解决跌坎空化的问题，工程一般采取钢板衬砌和跌坎通气两种措施，前者在跌坎空化发生的开度和范围不大时可以考虑，后者则使用范围较广。对于跌坎通气，仅在某些很小开度范围可以实现跌坎自然通气，不能保证在跌坎发生空化的所有开度内实现自然通气，曾一度采用强迫通气的措施，取得了一定的效果，然而强迫通气必须要配置气泵，增加了工程投资，且运行管理有许多不便。如何解决这个问题，已成为设计和科研试验人员非常关注的一个问题，特别对于跌坎自然通气减免空化，国内外鲜有成功的先例。
发明内容
本实用新型的目的就是为了解决现有技术的上述缺陷而提供一种可减免船闸阀门突扩廊道跌坎空化的自然通气体型。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
可减免船闸阀门突扩廊道跌坎空化的自然通气体型，跌坎为台阶状，其第一级台阶面由平面和曲面组成，其它台阶面为平面，第一级台阶在水平面后通过一向下的曲面与第二级台阶相接，跌坎上设有通气装置。
本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：
前述的可减免船闸阀门突扩廊道跌坎空化的自然通气体型，其中所述通气装置设在跌坎第一级台阶与第二级台阶之间。
前述的可减免船闸阀门突扩廊道跌坎空化的自然通气体型，其中所述通气装置由一根横向通气管、两根纵向通气管及布置在横向通气管与第一级台阶侧壁之间的通气支孔组成，横向通气管布置在第一级台阶内部，两端分别布置一根纵向通气管。
本实用新型有以下几个优点：
(1)通过采用台阶状跌坎体型，可以显著减小空化强度；
(2)台阶状跌坎体型经过优化设计后，来流过坎不至于过早分离，并保持了较高的流速，在下游形成稳定的空腔，实现自然通气；
(3)采用优化的台阶状跌坎体型及合理的管路布置，跌坎体型可以实现自然通气，掺气水流有效的保护了未加设掺气坎的原曲线型跌坎发生水流分离的区域，覆盖了原跌坎空化溃灭区域，而且还可以覆盖从升坎前端直至检修门井的一段距离，可以对突扩体底板起到一定保护作用；
(4)同时，此种台阶状跌坎体型，每层台阶高度不大，为廊道检修提供了便利。
本实用新型可有效的解除阀门的空化问题，而且结构简单，大大降低了工程投资，提高了工程安全性。
附图说明
图1为现有的跌坎体型结构示意图。
图2为本实用新型的跌坎体型结构示意图。
图3为本实用新型的跌坎体型放大图。
图4为本实用新型的跌坎体型通气系统布置示意图。
具体实施方式
实施例一
图2为本实用新型的跌坎体型结构示意图，跌坎1采用台阶状跌坎，且适当向下游延长跌坎起点的位置，即将原始跌坎起点2作为台阶状体型的第一级台阶的起点，且台阶状跌坎第一级台阶在水平面3后通过一向下的曲面4与第二级台阶相接，以便来流不过早发生分离，在下游形成稳定的空腔，并保持较高的流速。同时在水流发生分离的位置加设通气管，以实现自然通气的方法，在台阶状跌坎第一级台阶与第二级台阶之间设有通气装置。图3为本实用新型跌坎通气管布置示意图，图4为图2的局部放大图，通气装置由一根横向通气管5、两根纵向通气管7及布置在横向通气管与第一级台阶侧壁之间的通气支管家组成，横向通气管5布置在第一级台阶内部，两端分别布置一根纵向通气管7通向闸顶。
本实用新型采用优化的台阶状跌坎及合理的管路布置，跌坎可以实现自然通气，掺气水流有效的保护了未加设掺气坎的原曲线型跌坎发生水流分离的区域，覆盖了原跌坎空化溃灭区域，而且还可以覆盖从升坎前端直至检修门井的一段距离，可以对突扩体底板起到一定保护作用。
根据工程实际情况的不同，本实用新型还可以有其它实施方案。只要在突扩体跌坎处，采用台阶状跌坎及相应的管路布置，并且对台阶头部进行一些曲线优化，以稳定空化腔、实现通气的技术方案均落在本实用新型要求的保护范围内。