申请/专利权人：华北水利水电大学

申请日：2018-10-11

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN109324642B

主分类号：G05D7/06

分类号：G05D7/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2019.07.12#著录事项变更;2019.03.08#实质审查的生效;2019.02.12#公开

摘要：本发明属于灌水技术领域。一种出流恒定结构，包括：上层平面流道，其内部依次布设有多个一级消能单元，在所述上层平面流道的前端部设置有进水口；下层平面流道，其内部依次布设有多个二级消能单元，多个所述一级消能单元分别与多个所述二级消能单元上下对应设置，且对应的所述一级消能单元与所述二级消能单元之间设置有连通孔；和出水流道，各所述二级消能单元均通过出水口与所述出水流道对应连通，且在所述出水流道上设置有恒流口。本申请还公开了一种出流恒定方法。本申请整体结构无活动部件，通过四维消能，根据进水压力自动选择消能的路径，从而实现出水口稳流稳压。

主权项：1.一种出流恒定结构，其特征在于，包括：上层平面流道，其内部依次布设有多个一级消能单元，在所述上层平面流道的前端部设置有进水口；下层平面流道，其内部依次布设有多个二级消能单元，多个所述一级消能单元分别与多个所述二级消能单元上下对应设置，且对应的所述一级消能单元与所述二级消能单元之间设置有连通孔；和出水流道，各所述二级消能单元均通过出水口与所述出水流道对应连通，且在所述出水流道上设置有恒流口；所述一级消能单元包括布设在所述上层平面流道内的一级消能块；所述一级消能块与上层平面流道之间、或和相邻两所述一级消能块之间形成第一溢流道；所述连通孔设置在对应的所述一级消能块后部；所述一级消能单元内设置有至少两个一级消能块，所述一级消能块前部形成第一紊乱腔；多个所述连通孔布设在所述一级消能块后部；所述二级消能单元包括设置在所述下层平面流道内的二级消能块，所述二级消能块与下层平面流道之间、或和相邻两所述二级消能块之间形成第二溢流道，所述第二溢流道前部形成第二紊乱腔；所述出水口设置在对应的所述二级消能块后部；相邻两所述二级消能单元之间形成消能腔，所述连通孔和所述出水口均与相应的所述消能腔对应设置。

全文数据：出流恒定方法与结构技术领域本发明属于灌水技术领域，具体涉及一种出流恒定方法与结构。背景技术出流稳定是实现灌水均匀度的一个重要方法。流量调节器的主要作用是稳定流量，实现不同进口压力下，其出流保持相对稳定的一种装置，它可以根据管内压力大小自动调节流经调节器的流量在一个相对稳定的范围。如在毛管进口加设“流量调节器”常称“流调器”、“稳流器”;后文中统称流调器,可以很好地解决这一问题,所以毛管流调器使用越来越普及。压力补偿性强，特别适用于起伏地形，系统压力不均衡和毛管较长的情况。将流调器与滴头相结合，即为补偿式滴头，它借助水流压力使弹性硅胶片改变出水口断面，调节流量，使出水稳定。此外，如图10所示，稳流补偿器也是一种稳定出流的装置。稳流补偿器分为三个腔体：高压储能腔（A腔）、流量调节腔（B腔）和预压平衡装置（C腔）。负压检测装置实时检测稳流补偿器中B腔的用水量变化情况，当检测到实际用水量小于管网的给水流量时，此时管网不产生负压，稳流补偿器A腔进入储能状态；当检测到实际用水量大于管网的给水流量时，设备通过真空抑制器及稳流补偿器中的检测装置采集稳流补偿器B腔内的真空度及水位信号，通过微机控制真空抑制器及稳流补偿器中C腔的特殊装置动作，将稳流补偿器A腔中原来储备的能量（惰性气体）进行释放，以补偿此时B腔能量的不足，达到整个系统内压力的自动平衡状态，抑制负压的产生，完成不间断的持续供水。对比文件201010128825，公开了一种流量调节器，其具有环形的由弹性材料制成的节流体，它在自身与调节星轮之间限定在流过的流体的压力下变化的控制间隙，其中保持在丝杠上的调节星轮在其外周上带有在纵向上变化的调节轮廓部并且在纵向上可移动地被导引，使得丝杆的旋转运动能转换成调节星轮的纵向运动以便通过调节星轮与节流体的相对位置的变化来改变控制间隙，从而实现流量的调节。上述对比文件中的流量调节器，通过弹性材料（硅胶片、弹簧等）驱动活动部件，活动部件的存在，降低了可靠度，且容易老化，导致性能不稳定，影响使用的效果；此外，通过改变出水口端面的大小调节流量，容易出现端面缩小导致流量控制不精准，且容易堵塞，导致流量调节器报废。发明内容本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种结构设计合理，能够实现四维消能，且无活动部件的出流恒定方法与结构，其能够有效的实现根据进水压力自动选择消能的路径，从而实现出水口的稳流稳压。为达到上述目的，所采取的技术方案是：一种出流恒定结构，包括：上层平面流道，其内部依次布设有多个一级消能单元，在所述上层平面流道的前端部设置有进水口；下层平面流道，其内部依次布设有多个二级消能单元，多个所述一级消能单元分别与多个所述二级消能单元上下对应设置，且对应的所述一级消能单元与所述二级消能单元之间设置有连通孔；和出水流道，各所述二级消能单元均通过出水口与所述出水流道对应连通，且在所述出水流道上设置有恒流口。根据本发明的出流恒定结构，优选地，所述一级消能单元包括布设在所述上层平面流道内的一级消能块；所述一级消能块与上层平面流道之间、或和相邻两所述一级消能块之间形成第一溢流道；所述连通孔设置在对应的所述一级消能块后部。根据本发明的出流恒定结构，优选地，所述一级消能单元内设置有至少两个一级消能块，所述一级消能块前部形成第一紊乱腔；多个所述连通孔布设在所述一级消能块后部。根据本发明的出流恒定结构，优选地，所述一级消能单元内设置有三个一级消能块，且相邻两所述一级消能块之间形成第一溢流道，所述第一溢流道前部形成呈半球腔状或锥形的第一紊乱腔。根据本发明的出流恒定结构，优选地，所述二级消能单元包括设置在所述下层平面流道内的二级消能块，所述二级消能块与下层平面流道之间、或和相邻两所述二级消能块之间形成第二溢流道，所述第二溢流道前部形成第二紊乱腔；所述出水口设置在对应的所述二级消能块后部。根据本发明的出流恒定结构，优选地，相邻两所述二级消能单元之间形成消能腔，所述连通孔和所述出水口均与相应的所述消能腔对应设置。根据本发明的出流恒定结构，优选地，各所述二级消能单元均设置有一个二级消能块，所述二级消能块与所述下层平面流道之间形成第二溢流道，所述二级消能块后部设置有消能腔，且所述消能腔后置于相应的第二溢流道。根据本发明的出流恒定结构，优选地，所述二级消能块的前端面呈抛物线型或锥型，所述消能腔为设置在所述二级消能块后端面上的槽腔，所述连通孔和所述出水口错位设置在所述槽腔的上下侧。根据本发明的出流恒定结构，优选地，所述上层平面流道和所述下层平面流道内均设置有至少4组相应的消能单元。一种出流恒定方法，包括以下步骤：层叠布设至少两道平面流道；在各所述平面流道内依次布设多个消能单元，并在相邻两平面流道之间依次布设多个连通孔；流体经上侧平面流道流入，并由下侧的平面流道流出；根据流体的压力，流体自动选择在各所述平面流道内的消能单元和连通孔，完成消能，并实现自恒流。采用上述技术方案，所取得的有益效果是：①本发明整体结构设计合理，其整体无活动部件，且性能更加可靠，有效的避免了传统的活动部件结构存在的易堵塞、已老化的问题；②本申请基于三维的重复结构设计，实现了同一消能块内多进多出的水流运动，性能稳定，实现了根据水流压力的变化，自动规划消能路径，通过多进多出，实现了水流的进出随压力的自适应性调节；③本申请同时基于四维的概念，并结合水流特性，实现了平面消能、立体消能到利用时间差和回流的四维消能，提升了消能效果，性能稳定，能够有效的实现高压稳流和低压稳流的整合，保障了稳流的效果。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。图1是根据本发明实施例的出流恒定结构的拆分结构示意图，其示出了上层平面流道、下层平面流道、以及出水流道的位置关系。图2是根据本发明实施例的一级消能单元的结构示意图，其示出了一级消能块、第一溢流道、第一紊乱腔的位置关系。图3是根据本发明实施例的二级消能单元的结构示意图，其示出了二级消能块、第二溢流道、第二紊乱腔的位置关系。图4为根据本发明实施例的出水流道的结构示意图。图5为根据本发明实施例的出流恒定结构的结构示意图。图6为图5的左视结构示意图。图7为根据本发明实施例在低压情况下的流体路径示意图。图8为根据本发明实施例在中压情况下的流体路径示意图。图9为根据本发明实施例在高压情况下的流体路径示意图。图10为现有技术中的稳流补偿器的结构示意图。图中序号：100为上层平面流道、110为一级消能单元、111为一级消能块、112为第一溢流道、113为第一紊乱腔、120为连通孔、130为进水口；200为下层平面流道、210为二级消能单元、211为二级消能块、212为第二溢流道、213为第二紊乱腔、214为消能腔、220为出水口；300为出水流道、301为恒流口；401为微机变频控制柜、402为蝶阀、403为压力传感器、404为清洗排污阀、405为稳流补偿器、406为倒流防止器、407为真空抑制器、408为过滤器、409为负压表、410为自来水、411为用户。具体实施方式为了使得本发明的技术方案的目的、技术特征和技术效果更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。参见图1-图6，本发明一种出流恒定结构，包括上层平面流道100、下层平面流道200和出水流道300，并呈依次层叠设置，在上层平面流道100的其中一端设置有进水口130，且上层平面流道的顶部为敞开结构，用于与毛管等输水管道粘合，在出水流道300上设置有恒流口301，高压水流从进水口130流入，经过消能后，从恒流口301流出，实现出水水流的压力和流量的稳定。具体的，本实施例中的上层平面流道100内部依次布设有多个一级消能单元110，下层平面流道200内部依次布设有多个二级消能单元210，其根据实际的应用领域、供水压力、出水压力等参数要求，从而合理的选取消能单元的数量和尺寸，一般情况下，上层平面流道和下层平面流道内均设置有至少4组相应的消能单元；多个一级消能单元110分别与多个二级消能单元210上下对应设置，且对应的一级消能单元110与二级消能单元210之间设置有连通孔120，从而实现了上层平面流道100和下层平面流道200的多点连通，进一步实现上层平面流道100的一进多出，下层平面流道200的多进多出；同时，各二级消能单元210均通过出水口220与出水流道300对应连通，且在出水流道300上设置有恒流口301，实现了出水流道300的多进一出。其中，一级消能单元110包括布设在上层平面流道内的至少一个一级消能块111；一级消能块111与上层平面流道100之间、或和相邻两一级消能块111之间形成第一溢流道112；连通孔120设置在对应的一级消能块111后部。本实施例中如图2所示，示出了在一级消能单元110内设置有三个一级消能块111，三个连通孔120布设在一级消能块111后部，相邻两一级消能块111之间形成第一溢流道112，第一溢流道112前部形成呈半球腔状或锥形的第一紊乱腔113。水流经过一级消能块111时，与一级消能块111的前端面作用，从而形成逆向水流，实现消能，并在紊乱腔中实现水压的进一步整流，进而从第一溢流道112中向后流出，当其水流压力仍旧过大时，其一部分会从相应的连通孔向下层平面流道流出，另一部分会进一步的经过后续的一级消能单元进行消能，根据水流压力，自动控制水流的消能路径。二级消能单元210包括设置在下层平面流道200内的二级消能块211，二级消能块211与下层平面流道200之间、或和相邻两二级消能块211之间形成第二溢流道212，第二溢流道212前部形成第二紊乱腔213；出水口220设置在对应的二级消能块211后部，为了实现更进一步的消能效果，通过在相邻两二级消能单元210之间形成消能腔214，连通孔120和出水口220均与相应的消能腔214对应设置。具体的结构如图3所示，各二级消能单元210均设置有一个二级消能块211，二级消能块211的前端面呈抛物线型或锥型，二级消能块211与下层平面流道200之间形成第二溢流道212，二级消能块211后部设置有消能腔214，且消能腔214后置于相应的第二溢流道212，其消能腔214的具体结构为：消能腔214为设置在二级消能块211后端面上的槽腔，从而实现后置，能够使得水流呈现反向流动，并与槽腔对应的连通孔的水流在此形成时间差，形成四维消能作用，此外，为了进一步优化消能腔的作用效果，其连通孔120和出水口220错位设置在槽腔的上下侧。本申请还公开了一种出流恒定方法，包括以下步骤：层叠布设至少两道平面流道；在各所述平面流道内依次布设多个消能单元，并在相邻两平面流道之间依次布设多个连通孔；流体经上侧平面流道流入，并由下侧的平面流道流出；具体结构如上述实施例所示，同时本实施例中的具体结构包括但不限定上述的消能单元的形状、数量、以及平面流道的层数。根据流体的压力，流体自动选择在各所述平面流道内的消能单元和连通孔，完成消能，并实现自恒流。如图7-9所示，示出了低压、中压和高压三种流体进水压力情况下，流体的消能路径的大致走向；图7为进水口的流体处于低压时，其在上层平面流道中无需经过过多的一级消能单元，即可通过相应的连通孔流入下层平面流道进行进一步的消能，最终通过出水流道流出。如图8所示，当进水口的流体处于中压时，流体经过上层平面流道大部分甚至全部的一级消能单元，且流体经过各相应的连通孔流入下层平面流道进行进一步的消能，最终通过出水流道流出。如图9所示，当进水口的流体处于高压时，流体经过上层平面流道全部的一级消能单元，并通过各相应的连通孔进入下层平面流道进行进一步的消能，此时，除了一级消能单元和二级消能单元的消能外，还会受到上层平面流道和下层平面流道的反向流体的作用力，实现四维消能，最终通过出水流道流出。以上三种形式仅以三种相对概括性的流体的行走路径作为说明，从而使得本领域技术人员能够清楚的获知在低压、中压、高压的情况下，流体消能的强度和原理，从而实现自恒流水流的目的。在工作过程中，其消能的效果和原理如下所述：①高压水流通过消能块时，除产生沿程损失外，受消能块的位置影响，水流产生紊动，消耗能量，即局部水头损失，占总能耗的90%以上；②若进口压力低，水流通过第一个消能块能量消耗后，占比大，水流将由周边流线的溢流道通过本结构，形成一定的出流，这时属二维的平面消能；③若进口压力升高，水流通过第一个消能块能量消耗后，尚存较大的余能，水流除由周边流出外，水流将由第一个消能块的连通孔向下进入出口通道；即经过二级消能单元的消能块，进一步消能，形成一定的出流，属三维的立体消能。④若进口压力继续增加，水流通过第k个消能块能量消耗后，尚存较大的余能，水流将由第k消能块的出口向下进入消能腔，并产生反向流动，除③的能耗外，在消能腔中增加了正向水流与逆向水流和混掺，进一步消能，增加了一维的消能，属四维的立体消能。总之，随着进口压力的增加，水流由低维消能转向高维消能，使得同一个消能块随进口压力的提高，消能效果越来越强；反之亦然。通过按进水口压力自动调整水流通道，从而消除了进口处多余的压力水头，保证了出口处水流压力相对稳定，实现了不同进口压力下出口处压力和流量稳定的效果。本文中术语“和或”表示可以存在三种关系。例如，A和或B可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非现定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。上文中参照优选的实施例详细描述了本发明的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

权利要求：1.一种出流恒定结构，其特征在于，包括：上层平面流道，其内部依次布设有多个一级消能单元，在所述上层平面流道的前端部设置有进水口；下层平面流道，其内部依次布设有多个二级消能单元，多个所述一级消能单元分别与多个所述二级消能单元上下对应设置，且对应的所述一级消能单元与所述二级消能单元之间设置有连通孔；和出水流道，各所述二级消能单元均通过出水口与所述出水流道对应连通，且在所述出水流道上设置有恒流口。2.根据权利要求1所述的出流恒定结构，其特征在于，所述一级消能单元包括布设在所述上层平面流道内的一级消能块；所述一级消能块与上层平面流道之间、或和相邻两所述一级消能块之间形成第一溢流道；所述连通孔设置在对应的所述一级消能块后部。3.根据权利要求2所述的出流恒定结构，其特征在于，所述一级消能单元内设置有至少两个一级消能块，所述一级消能块前部形成第一紊乱腔；多个所述连通孔布设在所述一级消能块后部。4.根据权利要求2或3所述的出流恒定结构，其特征在于，所述一级消能单元内设置有三个一级消能块，且相邻两所述一级消能块之间形成第一溢流道，所述第一溢流道前部形成呈半球腔状或锥形的第一紊乱腔。5.根据权利要求1所述的出流恒定结构，其特征在于，所述二级消能单元包括设置在所述下层平面流道内的二级消能块，所述二级消能块与下层平面流道之间、或和相邻两所述二级消能块之间形成第二溢流道，所述第二溢流道前部形成第二紊乱腔；所述出水口设置在对应的所述二级消能块后部。6.根据权利要求5所述的出流恒定结构，其特征在于，相邻两所述二级消能单元之间形成消能腔，所述连通孔和所述出水口均与相应的所述消能腔对应设置。7.根据权利要求5或6所述的出流恒定结构，其特征在于，各所述二级消能单元均设置有一个二级消能块，所述二级消能块与所述下层平面流道之间形成第二溢流道，所述二级消能块后部设置有消能腔，且所述消能腔后置于相应的第二溢流道。8.根据权利要求7所述的出流恒定结构，其特征在于，所述二级消能块的前端面呈抛物线型或锥型，所述消能腔为设置在所述二级消能块后端面上的槽腔，所述连通孔和所述出水口错位设置在所述槽腔的上下侧。9.根据权利要求1所述的出流恒定结构，其特征在于，所述上层平面流道和所述下层平面流道内均设置有至少4组相应的消能单元。10.一种出流恒定方法，其特征在于，包括以下步骤：层叠布设至少两道平面流道；在各所述平面流道内依次布设多个消能单元，并在相邻两平面流道之间依次布设多个连通孔；流体经上侧平面流道流入，并由下侧的平面流道流出；根据流体的压力，流体自动选择经过各所述平面流道内的消能单元和连通孔，完成消能，并实现自恒流。

百度查询： 华北水利水电大学 出流恒定方法与结构

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