[发明专利]固体粒子分离装置及包括这种装置的水力设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于从流水中分离固体粒子的装置，且还涉及包括这 种装置的能量转换设备。

背景技术

在用于将水力能转换成电能或机械能的设备的领域中，众所周知 是用水流送到水力机如涡轮机，该水流与涡轮机的叶片相互作用。视 天气状况及其穿过的地面的性质而定，水流可能携带或多或少含量的 固体粒子例如砂粒，该颗粒物使与其接触的部分机器磨损。

众所周知，一些不同的装置用于保留或分离水流中的这些固体粒 子。它们包括尤其是水坝和沉降池、过滤器格栅和砂槽隧道。砂槽隧 道是设置在地下的导管，且传送到水力机的水流在该导管内以较低速 度行进，从而使至少一部分进来的水流中所包含的固体粒子能沉降在 隧道底部的格栅上。要规定这些颗粒物沉降速度，隧道必需长，尤其 是它必需具有大于150米(m)的长度，及其横截面积是以使水流速 度降到与其沉降速度类似的水平。这导致大规模的土木工程工作，从 而相应地增加了现有技术水力设备的安装费用和运行费用。此外，这 种砂槽隧道不是很有效，因为在水流通过这种装置之后，固体粒子含 量仅减少约50％。

发明内容

本发明特别试图通过提供新型分离装置来弥补这些缺点，在所述 新型分离装置中固体粒子可以有效地从水流中分离出，而装置的尺寸 与砂槽隧道相比显著地减小，且其效率提高。

为此，本发明提供一种用于从水流中分离固体粒子的装置，该水 流进送到涡轮机、泵、或涡轮泵型水力机中，装置具有水流入口区和 出口区，该入口区和出口区穿过装置沿着水流前进的前进轴线间隔开。 这种装置其特征在于：它包括多个平行放置的导管，每个导管在入口 区和出口区之间具有管嘴和下游端；在垂直于前进轴线的剖面中，每 个导管都有螺旋形的剖面，该螺旋形的剖面具有曲率半径从管嘴朝向 下游端方向或者从下游端朝向管嘴的方向增加；每个导管都有一厚度， 该厚度相对于前进轴线的大致径向方向测得，且比上述导管从平行于 轴线测得的宽度的10％小。

通过本发明，各种不同的螺旋形剖面的导管用来利用离心力从水 流中分离固体粒子，且它们的厚度与其宽度相比较小，它们的厚度与 沉淀时间一致，沉淀时间较短，这是每个螺旋形中水流所需的速度的 结果。不同导管的形状能使待处理的高流速与输送大功率水力机相适 应。此外，装置具有多个并联的导管的结构使装置变得紧凑，从而减 少了相关的土木工程工作量和费用。

按照本发明有利但不是必不可少的方面，这种装置可以包括下列 特点中的一个或多个：

●每个导管的厚度比导管的宽度的5％小，优选地比导管的宽度 的1％小。

●每个导管的厚度具有数值为小于100毫米(mm)，优选地小于 60mm，更优选地等于约50mm。

●每个导管具有扁平矩形的入口剖面，同时它的长尺寸平行于上 述前进轴线。

●在其出口处，每个导管都装配有水流分离器，该水流分离器适 合于将在导管中流动的基本水流的第一部分与其第二部分分离，第一 部分含有较重的固体粒子，而第二部分具有较轻的固体粒子。在这种 情况下，水流分离器有利地由一隔板形成，该隔板放置在导管中，靠 近导管的径向隔板，并且在距其一定距离处。

●在其入口附近，每个导管都包括一曲率半径区，该曲率半径区 在垂直于前进轴线的平面中测得，比导管在上述平面中的最大曲率半 径的25％小。

●在本发明的实施例中，各导管围绕前进轴线相互交错。在不同 方案中，各导管围绕前进轴线分布在各自斜剖面上。

●每个导管由一个或两个金属薄板形成，该金属薄板在它们平行 于前进轴线的方向上是矩形。

本发明还提供一种设备，该设备用于将水力能转变成电能或机械 能，或反之亦然，上述设备包括涡轮机、泵、或涡轮泵型水力机，和 把水送到水力机的管线。该设备的特征在于，它还包括至少一个用于 从水中分离固体粒子的装置，如上所述。

这种设备比现有技术水平的设备使用更方便和费用更低。

附图说明

根据下面按照本发明的原理所述的分离装置和能量转换设备的两 个实施例的说明，本发明更好理解，且其别的优点更显而易见，上述 实施例纯粹作为例子和参照附图给出，其中：

●图1是示出本发明的设备的原理的示意图；

●图2是图1设备的固体粒子分离装置的更大比例的视图，该图 与图1的细部II对应；