一种弹簧气囊式对冲调压室的制作方法

本实用新型涉及一种调压室结构，属于水利水电工程、供水工程领域，特别是一种空气弹簧气囊对冲调压。

背景技术：

近年来我国拟建、在建、竣工了一大批水电站，特别是在高山峡谷、崇山峻岭的我国西部，正如雅砻江流域支流、四川凉山州木里河等流域，上述区域水电开发流域流量小，常使用的是引水式水电站布置。其中长引水、高水头的水电站调压室是常见的工程措施。上述结构中，调压室复杂、施工难度大、工程量大、投资占比高，因此，研究新型或改进调压室，提高调压效果，减少工程量，节省投资是十分必要的。

现行水工建筑物中引水调压室结构，主要有简单圆筒式、阻抗式、双室式、溢流式、差动式、气垫式或半气垫式六种类型。在以上六种调压室中，简单圆筒式最为传统常见，且反射水锤波效果好，但存在水位波动振幅较大，衰减时间长，调压室容积较大，正常运行时引水道与调压室连接处水力损失较大；上述其他结构调压室，虽然调压效果较好，但是同样存在结构复杂，施工工期长，工程投资巨大的问题。

近年来工程界进行了许多十分有意义的创新设计，但也存在结构复杂采用新型工艺技术较多，导致施工工艺繁琐，维护成本升高等系列问题，一次性投资其实并不一定节省，加上维护费用可能造成更大的工程投资。如实用新型专利一种水囊式引水调压室中所述，采用水囊进行消能调节，不仅水囊单薄，可靠性较小，且会导致囊体与井壁间的水体形成激射喷溅过高，造成不安全因素。该装置的水体往复补充同样需要耗能，水体压力较气体压力更大容易造成结构损坏；且该装置只采用单一消能方式消能效果远未达到最佳。所以结构简单、消能效果明显，且经济合理的调压室方案是符合现代工程的实际情况。

弹簧气囊式对冲调压室不仅克服了传统调压室和新近出现的新型调压室的缺点，而且兼具传统调压室和新近出现的新型调压室的优点，同时拥有上述创新点，调压效果好、工程量小、工期短、施工难度低，工程投资少，经济效益好，检修、安装、运行维护管理简单方便，水位波幅小，波动稳定时间短，消能效果好，将具有广阔的应用前景；同时，也可推广应用于供水调压塔。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是针对传统调压室及其近年来改进型调压室的现有技术不足，而提供一种弹簧气囊式对冲调压室，这种调压室不仅能够弥补传统调压室效果欠佳、结构复杂、工程量大、投资也大的问题，而且也可解决近年来出现的新型调压室设施繁多、施工工艺繁琐、维护检修麻烦、一次性投资并不一定减少、工程投资并不一定节省的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出以下技术方案：一种弹簧气囊式对冲调压室，一种弹簧气囊式对冲调压室，其特征在于：它包括上游引水隧洞，所述引水隧洞与压力管道相连，所述压力管道上连通有连接短管，所述连接短管的顶部与调压井相连，在其连接处设置有阻抗口，在调压室管壁的内部布置有可充气弹簧气囊，所述可充气弹簧气囊采用椭球形结构，其内部为空腔结构，所述可充气弹簧气囊的外缘通过多个均布的连接弹簧与调压室管壁的内壁相连，在可充气弹簧气囊的空腔结构内部安装有多圈弹簧，在可充气弹簧气囊的顶部设置有气囊充气口。

所述连接弹簧的两端通过铰链的方式分别铰接在可充气弹簧气囊和调压室管壁之间。

所述可充气弹簧气囊上部的调压室管壁上安装有导流板，所述导流板的内壁为弧形过渡面。

本实用新型有如下有益效果和创新点：

1、弹簧气囊式对冲调压室不仅克服了传统调压室和新近出现的新型调压室的缺点，而且兼具传统调压室和新近出现的新型调压室的优点，同时拥有上述创新点，调压效果好、工程量小、工期短、施工难度低，工程投资少，经济效益好，检修、安装、运行维护管理简单方便，水位波幅小，波动稳定时间短，消能效果好，将具有广阔的应用前景；同时，也可推广应用于供水调压塔。

2、新型原理：水锤压缩气囊与弹簧，导流板对冲消能，水流回落震荡消能，消能效果好；

3、新型结构：水体压缩气囊与弹簧，对水体实现一次消能；水体通过气囊与调压室井壁之间的通道到达上方导流板处，实现对冲二次消能；水流对冲回落在气囊上，致其往复震荡，实现三次消能；

4、施工与运行：传统调压室采用混凝土现场浇筑，一次性投入运行，不便于运行、检修；本调压室采取在工厂制作弹簧气囊等，现场安装，安装、检修方便，运行管理成本低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型一种弹簧气囊式对冲调压室纵断面剖视图。

图2为本实用新型一种弹簧气囊式对冲调压室剖面上部细节图。

其中有：压力管道1、连接短管2、阻抗口3、可充气弹簧气囊4、导流板5、调压室管壁6、气囊充气口7、连接弹簧8、弹簧9。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

如图1-2，一种弹簧气囊式对冲调压室，一种弹簧气囊式对冲调压室，其特征在于：它包括上游引水隧洞，所述引水隧洞与压力管道1相连，所述压力管道1上连通有连接短管2，所述连接短管2的顶部与调压井相连，在其连接处设置有阻抗口3，在调压室管壁6的内部布置有可充气弹簧气囊4，所述可充气弹簧气囊4采用椭球形结构，其内部为空腔结构，所述可充气弹簧气囊4的外缘通过多个均布的连接弹簧8与调压室管壁6的内壁相连，在可充气弹簧气囊4的空腔结构内部安装有多圈弹簧9，在可充气弹簧气囊4的顶部设置有气囊充气口7。

进一步的，所述连接弹簧8的两端通过铰链的方式分别铰接在可充气弹簧气囊4和调压室管壁6之间。连接弹簧8的连接位置加固处理，防止因水流垂直上涌造成气囊脱落；弹簧上应设置活动设施用于拆除和安装气囊，便于检修气囊。

进一步的，所述可充气弹簧气囊4上部的调压室管壁6上安装有导流板5，所述导流板5的内壁为弧形过渡面。其作用机理为当水体通过连接短管、阻抗孔进入调压室后，当水体冲压气囊受阻后，水体通过气囊与调压室井壁间的水流通道，到达上方导流板处，进行导流对冲消除水体的动能。

进一步的，可充气弹簧气囊4上表面设置有气囊充气口7，当水体反复冲压气囊后，囊内的气体会损失一部分，可通过气囊充气口对气囊内的压缩空气适时予以补充，增加自身的变形性能。

进一步的，在调压室内布置有可充气弹簧气囊4，其运行机理为当机组甩负荷时，压力管道内的水体通过连接短管、阻抗孔进入调压室，不断冲压气囊，气囊内的压缩气体和弹簧通过自身压缩进而抑制室内的水位变化高度和波动幅度。

进一步的，可充气弹簧气囊4在对冲消能中的运用有两点：一是利用自身弹性性质阻挡水流上涌，促使水流冲两侧水流通道上射形成对冲，二是受到跌落的水体和下方上涌双向作用，在连接弹簧8的牵引下往复震荡，消除能量。

进一步的，所述可充气弹簧气囊4中可布置弹簧9以增强弹性效果，在囊内气体不足时，当水体冲压气囊时，可通过气囊内的弹簧自身的弹性，使气囊自身上下摆动，消除水体的冲击能量。

本实用新型的工作过程和工作原理为：

引水式水电站通过上游有压管道1从上游水库引水，通过调压室下端阻抗孔3，到达发电厂房，由于调压室有阻抗孔3部分水体会进入调压室内蓄积，在负荷突然提高时，调压室内水体通过阻抗孔3对有压力管道1的水体进行补充；当发电机甩负荷或扇叶故障关闭时，由压力管道1水体压力猝然上升，产生水锤压力，压力压缩可充气弹簧气囊4，可充气弹簧气囊4在囊内气体和弹簧的作用下反复被压缩复原，利用自身特性缓冲水流动力实现一次消能；由于可充气弹簧气囊4与调压室井壁间存在水流通道，高压水流在受到可充气弹簧气囊4阻隔后，通过该水流通道达到上方导流板5处，进行导流对冲，在调压室上部撞击并与气体掺混形成二次消能；水流完成对冲后冲上方跌落在可充气弹簧气囊4上，促进其往复震荡，进行三次消能。当调压室内水位达到最高涌动水位时，水流在导流板5上方形成对冲并向下降，水体冲压可充气弹簧气囊4并向下降，当调压室内水位达到最低涌动水位时，调压室内的水体又开始重复上述过程，以达到调节目的。在后期，管内压力恢复正常，调压室内水体通过阻抗孔口3流回下游有压管道内的压力恢复正常。

通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。