一種彈簧氣囊式對沖調壓室的制作方法

本實用新型涉及一種調壓室結構，屬于水利水電工程、供水工程領域，特別是一種空氣彈簧氣囊對沖調壓。

背景技術：

近年來我國擬建、在建、竣工了一大批水電站，特別是在高山峽谷、崇山峻嶺的我國西部，正如雅礱江流域支流、四川涼山州木里河等流域，上述區域水電開發流域流量小，常使用的是引水式水電站布置。其中長引水、高水頭的水電站調壓室是常見的工程措施。上述結構中，調壓室復雜、施工難度大、工程量大、投資占比高，因此，研究新型或改進調壓室，提高調壓效果，減少工程量，節省投資是十分必要的。

現行水工建筑物中引水調壓室結構，主要有簡單圓筒式、阻抗式、雙室式、溢流式、差動式、氣墊式或半氣墊式六種類型。在以上六種調壓室中，簡單圓筒式最為傳統常見，且反射水錘波效果好，但存在水位波動振幅較大，衰減時間長，調壓室容積較大，正常運行時引水道與調壓室連接處水力損失較大；上述其他結構調壓室，雖然調壓效果較好，但是同樣存在結構復雜，施工工期長，工程投資巨大的問題。

近年來工程界進行了許多十分有意義的創新設計，但也存在結構復雜采用新型工藝技術較多，導致施工工藝繁瑣，維護成本升高等系列問題，一次性投資其實并不一定節省，加上維護費用可能造成更大的工程投資。如實用新型專利一種水囊式引水調壓室中所述，采用水囊進行消能調節，不僅水囊單薄，可靠性較小，且會導致囊體與井壁間的水體形成激射噴濺過高，造成不安全因素。該裝置的水體往復補充同樣需要耗能，水體壓力較氣體壓力更大容易造成結構損壞；且該裝置只采用單一消能方式消能效果遠未達到最佳。所以結構簡單、消能效果明顯，且經濟合理的調壓室方案是符合現代工程的實際情況。

彈簧氣囊式對沖調壓室不僅克服了傳統調壓室和新近出現的新型調壓室的缺點，而且兼具傳統調壓室和新近出現的新型調壓室的優點，同時擁有上述創新點，調壓效果好、工程量小、工期短、施工難度低，工程投資少，經濟效益好，檢修、安裝、運行維護管理簡單方便，水位波幅小，波動穩定時間短，消能效果好，將具有廣闊的應用前景；同時，也可推廣應用于供水調壓塔。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是針對傳統調壓室及其近年來改進型調壓室的現有技術不足，而提供一種彈簧氣囊式對沖調壓室，這種調壓室不僅能夠彌補傳統調壓室效果欠佳、結構復雜、工程量大、投資也大的問題，而且也可解決近年來出現的新型調壓室設施繁多、施工工藝繁瑣、維護檢修麻煩、一次性投資并不一定減少、工程投資并不一定節省的問題。

為了解決上述技術問題，本實用新型提出以下技術方案：一種彈簧氣囊式對沖調壓室，一種彈簧氣囊式對沖調壓室，其特征在于：它包括上游引水隧洞，所述引水隧洞與壓力管道相連，所述壓力管道上連通有連接短管，所述連接短管的頂部與調壓井相連，在其連接處設置有阻抗口，在調壓室管壁的內部布置有可充氣彈簧氣囊，所述可充氣彈簧氣囊采用橢球形結構，其內部為空腔結構，所述可充氣彈簧氣囊的外緣通過多個均布的連接彈簧與調壓室管壁的內壁相連，在可充氣彈簧氣囊的空腔結構內部安裝有多圈彈簧，在可充氣彈簧氣囊的頂部設置有氣囊充氣口。

所述連接彈簧的兩端通過鉸鏈的方式分別鉸接在可充氣彈簧氣囊和調壓室管壁之間。

所述可充氣彈簧氣囊上部的調壓室管壁上安裝有導流板，所述導流板的內壁為弧形過渡面。

本實用新型有如下有益效果和創新點：

1、彈簧氣囊式對沖調壓室不僅克服了傳統調壓室和新近出現的新型調壓室的缺點，而且兼具傳統調壓室和新近出現的新型調壓室的優點，同時擁有上述創新點，調壓效果好、工程量小、工期短、施工難度低，工程投資少，經濟效益好，檢修、安裝、運行維護管理簡單方便，水位波幅小，波動穩定時間短，消能效果好，將具有廣闊的應用前景；同時，也可推廣應用于供水調壓塔。

2、新型原理：水錘壓縮氣囊與彈簧，導流板對沖消能，水流回落震蕩消能，消能效果好；

3、新型結構：水體壓縮氣囊與彈簧，對水體實現一次消能；水體通過氣囊與調壓室井壁之間的通道到達上方導流板處，實現對沖二次消能；水流對沖回落在氣囊上，致其往復震蕩，實現三次消能；

4、施工與運行：傳統調壓室采用混凝土現場澆筑，一次性投入運行，不便于運行、檢修；本調壓室采取在工廠制作彈簧氣囊等，現場安裝，安裝、檢修方便，運行管理成本低。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1為本實用新型一種彈簧氣囊式對沖調壓室縱斷面剖視圖。

圖2為本實用新型一種彈簧氣囊式對沖調壓室剖面上部細節圖。

其中有：壓力管道1、連接短管2、阻抗口3、可充氣彈簧氣囊4、導流板5、調壓室管壁6、氣囊充氣口7、連接彈簧8、彈簧9。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的實施方式做進一步的說明。

如圖1-2，一種彈簧氣囊式對沖調壓室，一種彈簧氣囊式對沖調壓室，其特征在于：它包括上游引水隧洞，所述引水隧洞與壓力管道1相連，所述壓力管道1上連通有連接短管2，所述連接短管2的頂部與調壓井相連，在其連接處設置有阻抗口3，在調壓室管壁6的內部布置有可充氣彈簧氣囊4，所述可充氣彈簧氣囊4采用橢球形結構，其內部為空腔結構，所述可充氣彈簧氣囊4的外緣通過多個均布的連接彈簧8與調壓室管壁6的內壁相連，在可充氣彈簧氣囊4的空腔結構內部安裝有多圈彈簧9，在可充氣彈簧氣囊4的頂部設置有氣囊充氣口7。

進一步的，所述連接彈簧8的兩端通過鉸鏈的方式分別鉸接在可充氣彈簧氣囊4和調壓室管壁6之間。連接彈簧8的連接位置加固處理，防止因水流垂直上涌造成氣囊脫落；彈簧上應設置活動設施用于拆除和安裝氣囊，便于檢修氣囊。

進一步的，所述可充氣彈簧氣囊4上部的調壓室管壁6上安裝有導流板5，所述導流板5的內壁為弧形過渡面。其作用機理為當水體通過連接短管、阻抗孔進入調壓室后，當水體沖壓氣囊受阻后，水體通過氣囊與調壓室井壁間的水流通道，到達上方導流板處，進行導流對沖消除水體的動能。

進一步的，可充氣彈簧氣囊4上表面設置有氣囊充氣口7，當水體反復沖壓氣囊后，囊內的氣體會損失一部分，可通過氣囊充氣口對氣囊內的壓縮空氣適時予以補充，增加自身的變形性能。

進一步的，在調壓室內布置有可充氣彈簧氣囊4，其運行機理為當機組甩負荷時，壓力管道內的水體通過連接短管、阻抗孔進入調壓室，不斷沖壓氣囊，氣囊內的壓縮氣體和彈簧通過自身壓縮進而抑制室內的水位變化高度和波動幅度。

進一步的，可充氣彈簧氣囊4在對沖消能中的運用有兩點：一是利用自身彈性性質阻擋水流上涌，促使水流沖兩側水流通道上射形成對沖，二是受到跌落的水體和下方上涌雙向作用，在連接彈簧8的牽引下往復震蕩，消除能量。

進一步的，所述可充氣彈簧氣囊4中可布置彈簧9以增強彈性效果，在囊內氣體不足時，當水體沖壓氣囊時，可通過氣囊內的彈簧自身的彈性，使氣囊自身上下擺動，消除水體的沖擊能量。

本實用新型的工作過程和工作原理為：

引水式水電站通過上游有壓管道1從上游水庫引水，通過調壓室下端阻抗孔3，到達發電廠房，由于調壓室有阻抗孔3部分水體會進入調壓室內蓄積，在負荷突然提高時，調壓室內水體通過阻抗孔3對有壓力管道1的水體進行補充；當發電機甩負荷或扇葉故障關閉時，由壓力管道1水體壓力猝然上升，產生水錘壓力，壓力壓縮可充氣彈簧氣囊4，可充氣彈簧氣囊4在囊內氣體和彈簧的作用下反復被壓縮復原，利用自身特性緩沖水流動力實現一次消能；由于可充氣彈簧氣囊4與調壓室井壁間存在水流通道，高壓水流在受到可充氣彈簧氣囊4阻隔后，通過該水流通道達到上方導流板5處，進行導流對沖，在調壓室上部撞擊并與氣體摻混形成二次消能；水流完成對沖后沖上方跌落在可充氣彈簧氣囊4上，促進其往復震蕩，進行三次消能。當調壓室內水位達到最高涌動水位時，水流在導流板5上方形成對沖并向下降，水體沖壓可充氣彈簧氣囊4并向下降，當調壓室內水位達到最低涌動水位時，調壓室內的水體又開始重復上述過程，以達到調節目的。在后期，管內壓力恢復正常，調壓室內水體通過阻抗孔口3流回下游有壓管道內的壓力恢復正常。

通過上述的說明內容，本領域技術人員完全可以在不偏離本項實用新型技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改都在本實用新型的保護范圍之內。本實用新型的未盡事宜，屬于本領域技術人員的公知常識。