一种瓣膜单向控制无坎新型消能
阅读说明：本技术 一种瓣膜单向控制无坎新型消能 (Novel energy dissipation of valve one-way control no bank ) 是由 尹亚敏 彭尔瑞 李靖 范春梅 秦钰超 婿坤福 周鑫磊 黄姿慧 许计科 于 2021-09-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种瓣膜单向控制无坎新型消能,包括用于水利河道中的消能池,消能池内设有引导水流单向流动用的主流道以及沿主流道的上游至下游方向依次排列设置的若干消能槽,消能槽呈瓣膜形,多个消能槽的两侧槽体以主流道为中轴线呈对称分布,且两侧槽体大小一致,每个消能槽的两侧槽体内均设置有对称分布的导流墩；多个消能槽依次连通,多个消能槽的弧尖端均指向主流道的上游方向。本发明应用于水利工程中的河流消能工作时,极大的提高了河道水流的消能效果,从而大大减短河流下游护坦长度,并且结构简单,建造成本低。(The invention discloses a valve one-way control sill-free novel energy dissipation device, which comprises an energy dissipation pool used in a water conservancy river channel, wherein a main flow channel for guiding water flow to flow in one direction and a plurality of energy dissipation grooves sequentially arranged from the upstream direction to the downstream direction of the main flow channel are arranged in the energy dissipation pool, the energy dissipation grooves are valve-shaped, two side groove bodies of the plurality of energy dissipation grooves are symmetrically distributed by taking the main flow channel as a central axis, the size of the groove bodies on the two sides is consistent, and two symmetrically distributed flow guide piers are arranged in the groove bodies on the two sides of each energy dissipation groove; the plurality of energy dissipation grooves are communicated in sequence, and arc tips of the plurality of energy dissipation grooves point to the upstream direction of the main runner. When the river energy dissipation device is applied to river energy dissipation work in hydraulic engineering, the energy dissipation effect of river flow is greatly improved, so that the length of a river downstream apron is greatly shortened, the structure is simple, and the construction cost is low.)
技术领域
本发明主要涉及水利工程的技术领域，具体为一种瓣膜单向控制无坎新型消能。
背景技术
消力池促使在泄水建筑物下游产生底流式水跃的消能设施。消力池能使下泄急流迅速变为缓流，一般可将下泄水流的动能消除40％～70％，并可缩短护坦长度，是一种有效而经济的消能设施。
根据申请号为CN201820134339.4的专利文献所提供的一种水利工程用泄洪消能池可知，该产品包括消能池本体，消能池本体内水流方向的垂直方向上并排间隔设置有至少三个消能墩，每个消能墩的左右两侧壁均设置有凹槽，所述凹槽的延伸方向与水流方向相同，全部消能墩上的所有凹槽的高度各不相同。该产品可产生不同高度的水流，使其在高度上进行了水流分区，不同高度的凹槽产生不同流速的水流，便于水流撞击消能，提高消能效果。
上述专利中的产品可产生不同高度的水流，使其在高度上进行了水流分区，不同高度的凹槽产生不同流速的水流，以进行消能，但消能整体效果较差且不美观。
发明内容
本发明主要提供了一种瓣膜单向控制无坎新型消能，用以解决上述背景技术中提出的技术问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：
一种瓣膜单向控制无坎新型消能,包括用于水利河道中的消能池，所述消能池内设有引导水流单向流动用的主流道以及沿所述主流道的上游至下游方向依次排列设置的若干消能槽，所述消能槽呈瓣膜形，多个所述消能槽的两侧槽体以主流道为中轴线呈对称分布，且两侧槽体大小一致，每个所述消能槽的两侧槽体内均设置有对称分布的导流墩；
多个所述消能槽依次连通，多个所述消能槽的弧尖端均指向主流道的上游方向。
优选的，所述导流墩一端为斜切面结构，另一端为半圆弧面结构，且每个所述导流墩的斜切面结构一端均指向所述消能槽的弧尖端。
优选的，每个所述消能槽内呈对称分布的两个导流墩的斜切面与主流道的中心线保持平行。
优选的，每个所述消能槽远离弧尖端的两侧均设有弧峰段，所述弧峰段呈圆弧形，每个所述弧峰段对应导流墩的半圆弧面结构一端的圆心位置相同。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明应用于水利工程中的河流消能工作时，可大大减短河流下游护坦长度，并且结构简单，建造成本低，通过水流沿河道进入消能池内的主流道中，借助瓣膜形的消能槽内两侧对称分布的导流墩能够将水流导入槽内两侧对称分布的弧峰段，进行分流出的水流的高效消能工作，抵消大部分的水流冲击力，同时在重新汇入主流道的过程中形成短暂的回流现象并对主流道内的水流进一步的起到消能作用，极大的提高了整体的消能效果。
以下将结合附图与具体的实施例对本发明进行详细的解释说明。
附图说明
图1为本发明的消能池结构示意图；
图2为本发明的实验装置结构示意图；
图3为本发明的实验装置结构俯视图；
图4为本发明的角度调节装置结构爆炸图；
图5本发明的实验装置整体结构爆炸图；
图6为本发明的实验装置整体结构侧面视角剖视图；
图7为本发明图6中的A处结构放大图。
附图说明
：10、控流装置；11、工作平台；12、固定部件；121、顶角块；122、卸水槽；13、水箱；14、水泵；15、传输管道；16、涡轮流量仪；17、流量调节阀；20、消能池；21、消能槽；211、导流墩；22、主流道；30、流速检测装置；301、流速传感器；40、角度调节装置；41、U形进水板；42、环形架；43、伸缩缸；44、驱动杆；50、水深检测装置；501、液位传感器；60、压强检测装置；601、压力传感器；602、导流压力板。具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更加全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例，相反的，提供这些实施例是为了使对本发明公开的内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常连接的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语知识为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例
请着重参照附图1所示，一种瓣膜单向控制无坎新型消能,包括用于水利河道中的消能池20，消能池20内设有引导水流单向流动用的主流道22以及沿主流道22的上游至下游方向依次排列设置的若干消能槽21，消能槽21呈瓣膜形，多个消能槽21的两侧槽体以主流道22为中轴线呈对称分布，且两侧槽体大小一致，每个消能槽21的两侧槽体内均设置有对称分布的导流墩211；多个消能槽21依次连通，多个消能槽21的弧尖端均指向主流道22的上游方向。
具体的，导流墩211一端为斜切面结构，另一端为半圆弧面结构，且每个导流墩211的斜切面结构一端均指向消能槽21的弧尖端，每个消能槽21内呈对称分布的两个导流墩211的斜切面与主流道22的中心线保持平行，每个消能槽21远离弧尖端的两侧均设有弧峰段，弧峰段呈圆弧形，每个弧峰段对应导流墩211的半圆弧面结构一端的圆心位置相同。
上述内容清楚的表述了瓣膜形的单向无坎消能槽所具备的技术特征，为了更好的对本发明技术点进行详细阐述，结合附图2-7所示，可通过以下相应的实验内容来进行展示，具体如下：
本发明针对上述记载的消能池20提供了一整套实验装置，包括设置在消能槽21内的流速检测装置30、水深检测装置50以及压强检测装置60，还包括消能池20底部设置的控流装置10，消能池20进水端设置的角度调节装置40；
控流装置10包括通过支撑柱连接地面的工作平台11，设于工作平台11上且用于固定消能池20的固定部件12，设于地面上且位于工作平台11一端的水箱13，设于水箱13上的水泵14，进水端连通水泵14执行端的传输管道15，以及沿水流方向依序设于传输管道15上的涡轮流量仪16和流量调节阀17；
固定部件12包括四个通过支撑柱连接工作平台11上表面的顶角块121，以及连接其中两个顶角块121侧壁的卸水槽122，卸水槽122位于消能池20排水端；
流速检测装置30包括流速传感器301，流速传感器301固定在消能槽21内壁底部且位于消能槽21侧壁与其中一个导流墩211间，流速传感器301、液位传感器501以及压力传感器601均电信连接PLC控制器。
角度调节装置40包括一端底部铰接消能池20进水口处的U形进水板41，设于U形进水板41底部的环形架42，设于工作平台11上的伸缩缸43，以及设于伸缩缸43执行端且滑动连接环形架42内壁的驱动杆44,U形进水板41远离消能池20的一端连接传输管道15排水端。
水深检测装置50包括液位传感器501，液位传感器501固定在消能槽21侧壁顶部且位于消能槽21侧壁与其中一个导流墩211间。
压强检测装置60包括压力传感器601，压力传感器601固定在其中一个导流墩211侧壁，压力传感器601连接导流压力板602。
需要说明的是，本实验中可将依序设置的多个消能槽21预定义为四个，分别记作瓣膜一、瓣膜二、瓣膜三以及瓣膜四，将消能池20放置在四个顶角块121间，消能池20的排水端连通卸水槽122；
通过控流装置10向消能池20进水口处多次进行水流注入，在保证注水入射角度一致的情况下改变每次注水的水流流量，以通过流速检测装置30获取消能池20内瓣膜一、瓣膜二、瓣膜三以及瓣膜四处的流速变化情况；
进一步的，控流装置10工作时，调节流量调节阀17以使涡轮流量仪16测定的流量信息与设定值一致即可；
进一步的，流速检测装置30工作时，流速传感器301采集水流流速信息并传输至PLC控制器，PLC控制器进行数值显示。
相同入射角度＝25°不同流量的流速变化；
测量项目
入水口
瓣膜一
瓣膜二
瓣膜三
瓣膜四
Q＝400
119.1
35.4
24.8
26.6
29.0
Q＝300
103.8
18.4
23.8
14.0
19.7
Q＝200
107.7
20.0
19.1
21.5
7.5
相同入射角度＝30°不同流量的流速变化；
测量项目
入水口
瓣膜一
瓣膜二
瓣膜三
瓣膜四
Q＝400
140.8
35.6
35.6
26.5
25.1
Q＝300
113.4
24.3
19.8
15.6
22.5
Q＝200
113.7
31.7
24.7
12.7
15.8
相同入射角度＝35°不同流量的流速变化；
测量项目
入水口
瓣膜一
瓣膜二
瓣膜三
瓣膜四
Q＝400
146.1
24.7
25.1
27.2
20.4
Q＝300
128.0
25.8
20.7
13.1
18.0
Q＝200
188.5
40.3
18.4
19.6
15.5
可知在本实验中，当入射角度一定时，流量从200、300、400增大，在入水口、瓣膜一、瓣膜二、瓣膜三以及瓣膜四，五个位置的流速都呈上升趋势。
通过控流装置10向消能池20进水口处多次进行水流注入，在保证每次注水的水流流量一致的情况下，通过角度调节装置40改变每次注水的入射角度，以通过流速检测装置30获取消能池20内瓣膜一、瓣膜二、瓣膜三以及瓣膜四处的流速变化情况；
进一步的，角度调节装置40工作时，伸缩缸43执行端伸缩，以带动驱动杆44在环形架42内滑动，环形架42带动U形进水板41绕其铰接处转动，以对入射角度进行调节。
相同流量Q＝300不同入射角度的流速变化；
测量项目
入水口
瓣膜一
瓣膜二
瓣膜三
瓣膜四
入射角
103.8
18.4
23.8
23.8
19.7
入射角
113.4
24.3
19.8
19.8
22.5
入射角
128.0
25.8
20.7
20.7
18.0
相同流量Q＝200不同入射角的消能效率关系；
可知在本实验中，当流量一定时，入水角从25度、30度、35度增大，在入水口、瓣膜一、瓣膜二、瓣膜三以及瓣膜四，五个位置的流速都呈上升趋势。
通过控流装置10向消能池20进水口处多次进行水流注入，在保证每次注水的水流流量一致的情况下，通过角度调节装置40改变每次注水的入射角度，以通过液位传感器501获取消能池20内瓣膜一、瓣膜二、瓣膜三以及瓣膜四处的水位深度，PLC控制器接收水位深度信息并进行显示。
不同流量Q、不同入射角的量测位置水深特性
可知在本实验中，从瓣膜一到瓣膜四，水深逐渐减小，在瓣膜一处，产生水跃，形成c0型壅水曲线，导致入水口到瓣膜一处的水深增加，后续由于消能效果的显现，掺气浓度降低，水深逐渐减小回落。
通过控流装置10向消能池20进水口处多次进行水流注入，在保证每次注水的水流流量一致的情况下，通过角度调节装置40改变每次注水的入射角度，以通过压强检测装置60获取消能池20内瓣膜一、瓣膜二、瓣膜三以及瓣膜四处的压强信息；
进一步的，压强信息获取时，PLC控制器接收压力传感器601测定的压力信息，并将压力信息除以面积定值，以获取压强信息。
相同流量情况下不同入射角的压强；
不同流量情况下相同入射角的压强；
可知在本实验中，瓣膜一压强低，瓣膜二以及瓣膜四压强高，表示消能强度在瓣膜二即可达到峰值。
通过以上实验方法和实验数据详细的阐述了本发明的技术特征在水利工程中的模拟应用，通过实验结果可知，本发明具有高效的消能效果，且制造成本低，适用于绝大部分的水利河道中进行水利消能。
本发明的具体流程如下：
PLC控制器型号为“OSM-RPLC”，流速传感器301型号为“LDT-210”，液位传感器501型号为“FS19765”，压力传感器601型号为“BH”。
将依序设置的多个消能槽21预定义为四个，分别记作瓣膜一、瓣膜二、瓣膜三以及瓣膜四；
将消能池20放置在四个顶角块121间，消能池20的排水端连通卸水槽122，通过控流装置10向消能池20进水口处多次进行水流注入，在保证注水入射角度一致的情况下改变每次注水的水流流量，以通过流速检测装置30获取消能池20内瓣膜一、瓣膜二、瓣膜三以及瓣膜四处的流速变化情况；
控流装置10工作时，调节流量调节阀17以使涡轮流量仪16测定的流量信息与设定值一致即可；
流速检测装置30工作时，流速传感器301采集水流流速信息并传输至PLC控制器，PLC控制器进行数值显示；
通过控流装置10向消能池20进水口处多次进行水流注入，在保证每次注水的水流流量一致的情况下，通过角度调节装置40改变每次注水的入射角度，以通过流速检测装置30获取消能池20内瓣膜一、瓣膜二、瓣膜三以及瓣膜四处的流速变化情况；
角度调节装置40工作时，伸缩缸43执行端伸缩，以带动驱动杆44在环形架42内滑动，环形架42带动U形进水板41绕其铰接处转动，以对入射角度进行调节；
通过控流装置10向消能池20进水口处多次进行水流注入，在保证每次注水的水流流量一致的情况下，通过角度调节装置40改变每次注水的入射角度，以通过液位传感器501获取消能池20内瓣膜一、瓣膜二、瓣膜三以及瓣膜四处的水位深度，PLC控制器接收水位深度信息并进行显示；
通过控流装置10向消能池20进水口处多次进行水流注入，在保证每次注水的水流流量一致的情况下，通过角度调节装置40改变每次注水的入射角度，以通过压强检测装置60获取消能池20内瓣膜一、瓣膜二、瓣膜三以及瓣膜四处的压强信息；
压强信息获取时，PLC控制器接收压力传感器601测定的压力信息，并将压力信息除以面积定值，以获取压强信息；
当入射角度一定时，流量从200、300、400增大，在入水口、瓣膜一、瓣膜二、瓣膜三以及瓣膜四，五个位置的流速都呈上升趋势，当流量一定时，入水角从25度、30度、35度增大，在入水口、瓣膜一、瓣膜二、瓣膜三以及瓣膜四，五个位置的流速都呈上升趋势；
从瓣膜一到瓣膜四，水深逐渐减小，在瓣膜一处，产生水跃，形成c0型壅水曲线，导致入水口到瓣膜一处的水深增加，后续由于消能效果的显现，掺气浓度降低，水深逐渐减小回落；
瓣膜一压强低，瓣膜二以及瓣膜四压强高，表示消能强度在瓣膜二即可达到峰值；
由此可见具有瓣膜形单向无坎消能槽的消能池比常规的消能池节省能源，节省资金，消能效果更好，且通过调整撞击角度、内部分流位置、弧度等影响因素，可使其达到最佳的消能效果。
上述结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。
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