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高海拔虹吸管网调发电防灾灌溉变沙漠为良田工程

阅读:640发布:2022-11-08

专利汇可以提供高海拔虹吸管网调发电防灾灌溉变沙漠为良田工程专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一项高海拔虹吸管网调 水 发电防灾 灌溉 变沙漠为良田工程系由虹吸取水管网、发电管网和灌溉网组成,该项工程将用虹吸管网将我国北纬34度带向南和东经103度带向西的高海拔水源区建设集水中心区,从集水中心区沿东经98度带向北至北纬40度带,建设向北管网,再沿北纬40度带向西建设北西管网,沿北纬40度带向东建设北东管网,从集水中心区沿北纬29度带向东至沿海地区建设29度管网,沿北纬24度带向东至沿海地区建设24度管网,用这些虹吸管网将高海拔水源区的水调往低海拔地区发电灌溉防灾变沙漠为良田,因为虹吸管网调水发电只消耗所调 水体 势能 而不浪费水量。,下面是高海拔虹吸管网调发电防灾灌溉变沙漠为良田工程专利的具体信息内容。

1.一项高海拔虹吸管网调发电防灾灌溉变沙漠为良田工程系由虹吸取水管网、发电管网和灌溉网组成,其特征是:水体在虹吸管内的流动只取决于取水口与出水口的水位差,只要取水口的水位高于出水口的水位,虹吸管即使是爬山涉水也不影响水体在管内的流动,而取水量的大小,只取决于取水区的供水量和虹吸管管径的大小,水体在虹吸管内的流动遵守流体在管内的连续方程,遵守能量转换原理,遵守自由落体规律,高海拔调水虹吸管网既是发电管网,又是灌溉管网,也是防灾变沙漠为良田的管网工程,因为虹吸管发电管网只消耗虹吸管所吸水体的势能,而不损失所吸水体的流量,灌溉管网只消耗虹吸管所吸水体的少部分势能,而且当夜晚不发电时,就能将所吸水体部分或全部转入灌溉管网,或为管网途经城市提供饮用水,或为管网途经干旱地区提供救灾用水,或为管网途经洪涝地区提供排涝措施,或将虹吸管网所吸水量的全部用于发电、防灾、灌溉和城市用水,本发明所要解决技术问题的技术方案是:虹吸管发电管网的每一条虹吸管道均采用大口径焊接管直管、弯管和三通作为水体的流动通道,用钢筋水泥作为流动通道的直管、弯管和三通的径向承压结构层,用固定式套管作为虹吸管道的膨胀节,用大型管式球面控制作为虹吸管道的开关,途经高寒地区的虹吸管均采用空气保温措施进行保护,以东经103度带向西、北纬34度带向南作为的取水区,在取水区建设一个集水中心区,拟在我国东经98度带与北纬28度带所涉地区建设集水中心区,从取水区采取的水体按海拔高度分级,以设定的落差为一级,同一级取集的水体,用虹吸管引导至集水中心区,与一根与之相配的大径虹吸管连接,在取水区的集水中心区建设三条虹吸管调水管网,第一条为向北管网,向北管网沿东经
98度带向北至北纬40度带,在东经98度带与北纬40度带建设虹吸管网发电走廊,从发电走廊沿北纬40度带向西建设北西虹吸管网的灌溉网,从发电走廊沿北纬40度带向东建设北东虹吸管网的灌溉网,第二条为29度管网,29度管网沿北纬29度带向东至沿海地区,第三条为24度管网,24度管网沿北纬24度带向东至沿海地区,在东南沿海低海拔地区建设虹吸管网发电中心,发电后的高海拔的水量,作为该地区的城镇自来水厂的水源,凡虹吸管网途经的地区还可建设地区发电厂和地区灌溉网,高海拔虹吸管网调水,除获取水电能外,向北管网、北西虹吸管灌溉网和北东虹吸管灌溉网还肩负绿化沙漠,变沙漠为良田,消灭沙尘暴,为缺水地区提供优质饮用水的重任,29度管网和24度管网为缺水地区提供灌溉用水和优质饮用水,在洪水多发地区建设虹吸排涝管,借以减少旱灾水灾以致森林火灾,在取水区对取水点的要求是:1、取水口的海拔高度远大于出水口的海拔高度,2、取水口处的来水量大于出水口的水量,取水点的选择有:1、在我国境内的高海拔江河,2、具有丰富地下水的高海拔地区,3、具有丰富熔水的高山下,在我国境内的高海拔江河内取水,在其上游设定海拔高度的江河构建取水坑,取水坑具有让来水甩离悬浮物的构造,将管口带有过滤结构的取水管插入取水坑即可,取水管沿河岸架设到集水中心区,或爬山搭架过河过路到集水中心区,若遇有取水价值的浅滩,则浅滩上游适宜部位修建一道拦水坝,将带有过滤结构的取水管插入拦水坝取水,使坝下原来的浅滩变为耕地或草地,用虹吸管对其进行灌溉,当水量较大时,可用虹吸管将多余的水量跨耕地或草地流向下游,将取水管沿河岸架设到集水中心区,或爬山搭架过河过路架设到集水中心区,若取水江河上已建有拦河坝,则用大型取水管进行取水,不在拦河坝址处建设发电站,而用虹吸管将水体引导到低海拔地区建设发电站,这样不仅能成倍地提高发电量,又能用发电后的水量来灌溉和饮用,变沙漠为绿洲良田,消灭沙尘暴,减少旱涝灾害,且不破坏环境生态,将大型取水管道爬山搭架过河过路架设到集水中心区,在具有丰富地下水的地区修建一条钢筋水泥的弧形导水地下通道,在导水地下通道的适宜部位建造一个或多个引入地下水的钢筋水泥桶形竖井,在盖住竖井端口的钢筋水泥盖板上插入一根取水管道,取水管道的管口离桶底有一设定距离,将取水管道爬山搭架过河过路架设到集水中心区,在具有丰富熔雪水的高山下,绕熔雪线下方建造一条钢筋水泥的钩形接水带,钩形接水带的底边与高山坡度相适配,另一边高出对应山体表面,沿钩形接水带在山沟的低位处,建造接纳熔雪水的带缺口的钢筋水泥的地下水桶,在盖住缺口水桶上端表面的钢筋水泥盖板上插入一根取水管道,取水管道的取水口距底面有一设定距离,将取水管道爬山搭架过水过路架设到集水中心区,集水中心区建设在山上或高原上,就按设定走向将多条虹吸管组成管网沿山或沿高原铺设而下,或用管支架就地势架设出山或出原,在虹吸管网途经地区逢山爬山,遇水、遇路,架设管支架,直抵低海拔目标地,向北虹吸管网在目标地建设发电走廊后,分成北西管网和北东管网,北西管网沿北纬
40度带向西走去,北东管网沿北纬40度带向东走去,在途经的更低的海拔地区再建虹吸管网发电厂,并将发电后的水量接入沙漠地区的灌溉网,29度管网和24度管网分别沿北纬29度和24度带向东走去,逢山爬山,遇水、遇路,建造管支架飞过,若途经地区还有高海拔地区水源,再取水加入对应虹吸管网,在常年有山洪的地区建设蓄水池,将取水管设置在蓄水池内,将取水管与虹吸管连接加入对应虹吸管网,当发生山洪时,开启该取水管上的阀门,将发生山洪的水由虹吸管输往低海拔地区发电,或向低海拔干旱地区放水,所有的虹吸管网在设定的距离处于每一根虹吸管上设置膨胀节,每一个膨胀节的两端口分别与对应直管端口焊接连通,每一条虹吸管道的热胀冷缩引起的尺寸变化用膨胀节进行调节,在管网上的膨胀节错位排列,从而缩小管支架的横向宽度,所有的虹吸管网在途中适宜地区需建设虹吸管网发电厂,用地区虹吸管网发电厂来消耗高海拔水量的部分势能,减轻虹吸管所承受的压力,地区虹吸管网发电厂、发电走廊和发电中心的发电装置相同,即在每一根虹吸管的一段管道之间设置有一个发电装置,设置虹吸管发电站的U型动力通道,用一只上游三通的水平端口连接上游虹吸管,上游三通的另一水平端口连接一只虹吸管阀门,虹吸管阀门的另一水平端口用短管连接一只下游三通,下游三通的水平端口续接下游虹吸管,在上下游三通之间建设虹吸管发电站,将上游三通的下端口与短管或直接与虹吸管发电装置的进水阀门连通,进水阀门的下端口与电站发电装置连接,发电装置下端部位从动力输出机匣伸出的传动轴与发电机转子转轴连接,动力输出机匣的下端口与出水管连接,出水管的下端口与一根弯管连接,弯管朝虹吸管网方向连接一根横管,横管另一端口与一只过渡水箱焊接连通,在过渡水箱的顶板上安装一只出水阀门,出水阀门的上端口连接一根竖管,竖管的上端口与下游三通的下端口连通,这样,上游三通、短管、进水阀门、发电装置、出水管、弯管、横管、过渡水箱、出水阀门、竖管和下游三通,就构成虹吸管发电装置的U型流体动力通道,关闭虹吸管阀门,同时开启电站进、出水阀门,流体通过动力通道冲击电站动力装置的旋转轮输出扭矩,带动设在动力装置周围的多台发电机发电,关闭动力通道上的电站进、出水阀门,同时开启虹吸管阀门,动力通道内的旋转轮停止转动,发电机失去动力而关闭,一条虹吸管上的在各地的动力装置与之相配的发电机机组就构成各地区虹吸管发电站,虹吸管网上的每一条动力通道在地区的基础上是相互错位排列的,使虹吸管发电装置之间不发生干扰,使其便于发电装置的安装施工与维修,多条动力通道上的地区虹吸管发电站就组成一个地区虹吸管网发电厂,在设定的海拔高度差的范围内,在向北管网、29度管网和24度管网上可以建设一个或多个地区虹吸管网发电厂,地区虹吸管网发电后的水体分别沿下游三通的下游虹吸管向海拔高度低的地区流去,管支架沿设定经度带或纬度带接续向设定的高经度或高纬度方向设置,当途经沙漠的地区或干旱地区时,在每一根虹吸管上安装一只带控制阀门的三通,三通的两端口与虹吸管连接,三通的另一端口与直弯管连接,直角弯管的另一端口与控制阀门连接,在管网上的三通错位排列,控制阀门的阀杆直立向上,在同一地区各阀杆上的操作盘工作面于同一水平面与管线同向成直线排列,这些三通上方的阀门通常是关闭的,在对应这排阀门部位建造阀门控制室,阀门控制室的底板就是管网在该处的支撑板,每当沙漠地区或干旱地区需要用水时,开启其中一部分阀门或全部阀门对地区灌溉网放水,或在夜晚用电量少虹吸管网停止发电,或部分停止发电时,则开启全部阀门或部分阀门对地区灌溉网放水,或用夜晚的发电量来驱动水向虹吸管网不能辖及的缺水地区供水,在三通后的控制阀门端口接出一根灌溉总管架设到缺水地区的高地处,再在水位能及的高地处连接若干根灌溉分管,在每一根灌溉分管上再连接若干根灌溉支管,每一根灌溉支管再连接若干根灌溉滴管,滴管伸向作物区对盆栽作物进行滴灌,这样组成一个一个的地区灌溉网,利用虹吸管网的水位对沙漠地区或缺水地区的作物进行盆栽滴灌,在每一根灌溉滴管上安装一只或多只滴灌阀门,对不同作物所需水量进行适时适量控制,以保证作物的正常生长,并提高虹吸管网水体的利用效率,保证各类作物丰收,当然还可向该地区的各水塔供水,组建地区优质饮用水网,将高海拔水源送至千家万户,这是比任何瓶装水、任何矿泉水更优质的饮用水,特别是夜晚不发电时,最适宜于对地区灌溉网提供水源,既有利于高海拔水资源的充分利用,也有利于作物的生长,有利于人畜享用高山优质饮用水,对于在拦河坝前的特大型取水管和同一海拔高度的取水管的汇总特大型输送管,采用与输送流量相配的焊接钢管,焊接弯头,焊接三通,固定式套管膨胀节,用大型管式球面阀门连接的每一条特大型虹吸管,在焊接钢管和各管件外构建钢筋水泥承压层,途经高海拔高寒地区的每一根取水管至集水中心区的管段上分别设有空气保温层,在集水中心区建造保护管道与接头的空气保温室,从集水中心区保温室伸出的向北管网、29度和24度管网,在途经高寒地区的管网段上分别设有空气保温层,灌溉网的阀门控制室依阀门所在地段建造空气保温室,取水管和管网段上的空气保温层用泡沫塑料空心盒组装在与之相配的管道上,用胶带封住盒口缝和续接缝隙,空气保温室,按多层楼房方式建造,采用钢筋水泥梁柱结构,顶层是空气保温室,设置可密封的多层玻璃窗、可密封的门扇,内外表面用泡沫塑料等保温材料包裹贴合。
2.根据权利1所述的一项高海拔虹吸管网调水发电防灾灌溉变沙漠为良田工程,其特征是:虹吸管的结构、吊装与连接,除灌溉分管、支管和滴管采用常规管道、管件和连接方式外,大型取水管、灌溉总管采用大口径无缝钢管及其与之相配的管件,都用钢筋水泥管加层制作成标准化复合直管和管件,用焊接方式连接,拦河坝前的特大型取水管和汇总特大型输送管,采用大型焊接直管、弯头和三通,都用钢筋水泥管加层制作成标准化复合直管和管件,用焊接方式连接,大口径无缝钢管、特大型焊接钢管的管径与大型管式球面阀门相配合,大型管式球面阀门的口径由我国现有数控机床的最大加工能力决定,标准化复合直管和管件就是在直管和管件外构建钢筋水泥承压层的构件,无论是直管、弯管和三通等构件,都在其端口段外径处焊有一节加强管段,加强管段伸出钢筋水泥承压层端面,每一根标准化复合直管的长度由生产能力和运输能力所决定,组成虹吸管网的特大型取水管道和输送管道的焊接直管、三通和弯管,弯管有直角、锐角和钝角不同弯角的弯头,这些都是在标准化可拆卸模具上焊接而成的,标准化可拆卸模具是由三弧面或多块弧面板与其直径相配而组合成的陶瓷管或管件,直管用优质卷板在标准化可拆卸模具外部表面上进行焊接,弯管用优质线材缠绕在模具上、或用优质板条贴着模具表面进行外部焊接,拆模后进行内部焊接,除去内外焊皮,将内表面焊缝打磨光滑,三通用两段直管焊接,或用整体陶瓷管或管件作内径壳模,在整体陶瓷内壳模外表面层上焊接钢材层,在焊接钢材层上再构建钢筋水泥承压层,这些都需采用标准化规格化设计,在工程附近的工厂进行焊接与钢筋水泥加层制造,直管和管件外的钢筋水泥承压层的构建是:在直管或管件的端口段上分别安装一只与之相配的环形支撑钢板,环形支撑钢板上制作供螺纹钢穿过一圈孔,将螺纹钢逐一穿过这圈孔,把环形支撑钢板定位在构件的设定部位处,使伸出环形支撑钢板外的螺纹钢段不妨碍构件对口焊接,在螺纹钢上编织钢筋网,用可拆分外壳模作浇灌模,向构件表面灌注高标号水泥沙浆并捣实之,将直管和管件构建成标准化复合直管和管件,拆模后,铲除水泥毛刺,即成虹吸管网标准化复合直管和管件,检测合格后待运,将已制备好的取水管运送到取水地,架设到集水中心区,将已制备好的输送管和管件沿设定路线运送到目标地,搬移到已建造好的两管支架之间,沿两管支架两侧搭架临时轨道支架,放置有管道一侧的两轨道支架顶部小径滑轮工作面与管支架顶面齐平,而另一侧的轨道支架顶部设有上下滑轮,下滑轮工作面与小径滑轮工作面齐平,上滑轮工作面高出管支架顶面,在有上下滑轮侧对应管支架处分别安装一台卷扬机,将两根钢丝绳的头分别缠绕定在对应管支架下部处,牵着钢丝绳绕过对应管支架处的下滑轮、小径滑轮工作面,在待吊装直管两端部缠绕一圈从其上方抽出,绕过上滑轮工作面后,将钢丝绳的头分别固定到对应卷扬机上,开动卷扬机,依次将待吊装直管滚动搬移到两管支架上,若有管件则用拖板拖移到对应位置处,沿途将直管与直管、直管与管件对口逐一焊接,并于现场构建焊接处钢筋水泥承压管段,以此类同将所有直管和管件吊装到管支架上,在管支架上进行焊接,逐一构建焊接处的钢筋水泥承压层,对于上山下山的管道,在山顶或山梁或山坡上设置施工支柱,在施工支柱上安装一只或多只滑轮,将一台卷扬机安装在放置待吊装管道的山下处,将钢丝绳的一头从管道上方端口穿过其下方端口,返回上方端口扎紧固定好,牵着钢丝绳从施工支柱上的滑轮上方绕过,返回穿过管道孔口将这个头安装到卷扬机上,开动卷扬机,将待吊装管道按管径依次拖到设定位置,或就地焊接敷设或上管支架焊接架设,而过河过路的竖管段用吊车吊装,搭架施工平台焊接、构建钢筋水泥承压层段,当然,用直升飞机进行吊装就简单多了,这样,一节一节地连接成一条虹吸管,多条虹吸管组成虹吸管网,虹吸管网上的控制阀门、膨胀节和U型电站动力通道在同一地区错位排列,就这样,将每一根取水管连接到集水中心保温室的对应同一海拔高度的特大型输送管上,将输送同一海拔高度水体的每一根特大型输送管伸出集水中心区保温室,沿设定路线连接到所去的目标地,将输送不同海拔高度水体的特大型输送管组成向北管网和北西管网与北东管网,29度管网,24度管网。
3.根据权利1所述的一项高海拔虹吸管网调水发电防灾灌溉变沙漠为良田工程,其特征是:途经高寒地区虹吸管网从高海拔低纬度地区的取水点到设定的目标地的管支架设置与管道保温的设施是,虹吸管网沿设定走向架设或敷设,架设或敷设在支撑面上的各条虹吸管道用其外径表面承载于同一水平面上,因地制宜,逢山爬坡上山,架设或埋地山上,架设或埋地下山,一路架设或埋地或敷设地面向目标地走去,若遇水、遇路,则让虹吸管网架空飞渡而过,所有管支架都采用钢筋水泥结构,管支架建造成T形或门框形,管支架的相对高度由地形地势决定,以不影响交通为准,其顶部的支撑宽度由架设虹吸管网的宽度决定,管支架的支撑能力和管支架之间的距离由设计决定,集水中心区的空气保温室,灌溉网的阀门控制室的空气保温室,膨胀节的空气保温室等,都按楼房方式建造,都采用钢筋水泥梁柱结构,其顶层底板是虹吸管网的支撑面,顶层是内外表面设有保温层的可密封空气保温室,其下各层是虹吸管网管理人员的工作生活空间,在高寒地区的地区发电厂和发电走廊,都按厂房方式建造,都采用钢筋水泥梁柱结构,其顶层底板是虹吸管网的支撑面,顶层是内外表面设有保温层的可密封空气保温室,其下层是发电设备安装运转空间,中间各层是发电管理人员生活工作空间,在集水中心区的空气保温室外的取水管道采用单根管道保温,出集水中心保温室的虹吸管网采用同网多根管道一同保温,无论是单根管道或多根管道的保温,都采用泡沫塑料空心盒来对虹吸管道进行保温,单根管道的泡沫塑料空心保温盒为环形横截面,两端段部位内径与被保温管道外径同径,用其两端环面箍在被保温管道上,中间段部位内径大于被保温管道外径,方块形多根管道的泡沫塑料空心保温盒的管径方向上的尺寸大于其中最大管道的外径,每一节方块形泡沫塑料空心保温盒两端部用与各管道外径相配的环面箍在被保温管道上,在被保温多根管道外形成一段包围各管面的空气柱空间,用保温盒的内的空气来保持的水体不冻结,每一节保温盒的分开面设在水平对开面处,其长度由生产厂商的制造能力决定,若能制得很长,在其中间段增设一道或多道支撑环面,单根管道泡沫塑料空心保温盒,由单根管道的一端至另一端,逐节逐节地安装到单根管道上,每安装一节泡沫塑料空心保温盒,就用粘性胶带将其箍紧,务必使其分开面贴紧闭合,并沿闭合缝再用粘性胶带贴合,每两节的相对表面贴紧,用粘性胶带缠绕数圈使其紧紧贴合,使每一根取水管道都处于空气保温层中,在保温室外虹吸管网的多根管道的保温与单根管道的保温相似,不同的是:每一节方块形保温盒的横截面两侧为弧形环面,中间段为中空平面,用上述安装方式进行安装与箍紧,使其在虹吸管网上形成空气保温层,当同向虹吸管根数很多时,在其中某两根虹吸管之间的贴合环面段处,用绝热棒制成螺纹杆垂直穿过,在其两端套装垫板,用螺帽拧紧之,使两端段相合表面段与各管道对应表面紧贴,空气保温层在过管支架段处,用绝热材包裹管支架承载表面下段,用与之相配的泡沫塑料空心盒合盖在两侧的保温层上,用绝热棒螺纹杆拉紧贴合,用粘性胶带箍紧密封,完成上述操作后,再用绝热带覆盖箍紧之,若虹吸管埋地敷设,则在敷设地建设水泥槽道,在槽道对应于管道对口焊接处,建造一个便于连接操作的水泥深坑,在深坑处建造管支架,待虹吸管的空气保温层做好后,在水泥槽道上端面上盖好水泥预制板,在预制板上覆盖泥土恢复原生态,使途经高寒地区的虹吸管道都处在空气保温层的保护之中,途经非高寒地区的虹吸管道的保温按常规保温规范操作。
4.根据权利1所述的一项高海拔虹吸管网调水发电防灾灌溉变沙漠为良田工程,其特征是:虹吸管网管道上的固定式套管膨胀节是解决管道产生热胀冷缩问题的构件,固定式套管膨胀节由两根连接短管和一根定位管构成,两短管是锻钢件,定位管是铸钢件,都是精加工构件,两短管在空气保温室内的外端口,分别与对应管道端口焊接或法兰盘连接,其内端管段分别相向伸入定位管内,两短管相对峙的自由端口之间设有一个自由热胀冷缩的距离,其内端管口段外径上制作有多道篦齿,多道篦齿的外径与定位管中段的内径精密动配合,篦齿段后至定位管管口的外径与其对应内径的密封构造精密配合,定位管用其外径固定在空气保温室底板的管支架上,定位管中间段内径与两短管篦齿外径相配合,中间段向端口的管段内径上,分别依次设有多道石墨密封圈和多道充气密封圈,在加工好安装密封圈的环槽后,用弧形石墨块镶嵌在对应的环槽内,将石墨密封面加工到设计尺寸,把充气胎密封圈安装到对应的环槽内,将充气嘴径向穿出定位管固定之,随后,将加工好的短管套装到带有密封构件的定位管内,使短管的篦齿段外径与定位管中间段内径相配合,这就组装成固定式套管膨胀节,在管道上安装好这种固定式套管膨胀节后,通过充气嘴向充气胎内压入高压空气,使充气胎箍紧短管的外径表面,固定式套管膨胀节通过短管内端口将流体流经定位管中段的膨胀冷缩空间,高压流体经多道篦齿减压后流到石墨密封圈,被石墨密封圈阻塞,纵有流体渗出,将被充气胎完全阻断,就这样来解决管道的热胀冷缩问题,固定式套管膨胀节亦可用来解决其它大口径管道的热胀冷缩问题。
5.根据权利1所述的一项高海拔虹吸管网调水发电防灾灌溉变沙漠为良田工程,其特征是:建设在虹吸管网中的阀门控制室的各大型管式球面阀门的控制装置由一个操作系统和一个控制系统构成,操作系统包括一个操纵盘,一根钢丝绳,一对滑轮,一对水箱,两根塑料或金属软管和一个支承架,控制系统包括一个控制管路和一台控制水泵,连通于每一根虹吸管道上的大型管式球面阀门,其转动阀门的操作杆垂直向上,在操作杆的上端部安装一只操纵盘,在阀门处于关闭状态的条件下,在操纵盘的平均厚度水平面上与虹吸管道中心线平行方向上,加工一个穿过操作杆中心线的通孔,用一根钢丝绳穿过通孔,使钢丝绳在通孔外的长度相等,向操作杆端部的轴向螺钉孔拧进一只螺钉,将钢丝绳在中点处固定死,牵着钢丝绳的头在操纵盘的环槽内相向同侧缠绕半圈后,朝向虹吸管网另一外侧,在其上方横跨虹吸管网,分别在比操纵盘工作面直径大的一只大径滑轮上缠绕一圈向下,将钢丝绳的头固定在一只方(柱)体水箱顶上的重心线位置处,两只大径滑轮安装在支撑于阀门控制室底板上的支承架横杆对应位置处,支承架为T形者,滑轮下的方(柱)体水箱位于支承架横杆两侧,支承架为门框形者,滑轮下的方(柱)体水箱位于支承架门框内侧,两水箱几何形状相同,容积相等,其顶面离滑轮的外径有一设定距离,其底面离阀门控制室底板表面有一设定距离,在水箱内的适宜部处分别设置一根带管接嘴的直角弯管,管接嘴在近水箱顶部的箱壁处穿出孔外,直角弯管的另一端口接近水箱底面而不接触底面,在直角弯管内端口处于接近水箱底面的条件下,将直角弯管沿水箱壁孔口焊接,在管接嘴上分别安装一根软管,软管的另一端口分别与控制管路连接相通,控制水泵的进出水端口分别连接一只进出水三通,在进出水三通的另两个端口上分别连接两只进水阀门和两只出水阀门,一只进出水阀门分别与一只双向三通连接,双向三通的第二个端口分别与出水阀门连接,双向三通的第三个端口分别与软管端口连接,这就构成由一台水泵控制一只大型管式球面阀门的双向控制管路,向两只水箱加入设定的水量,使两只水箱总重相等,使管式球面阀门处于关闭状态,当需要开启管式球面阀门时,分别关闭一路进出水阀门,分别开启另一路进出水阀门,启动控制水泵,一只水箱内的水流经软管、双向三通、进水阀门、进水三通、水泵、出水三通、出水阀门、另一只双向三通和软管将水体泵入另一只水箱,加水后的水箱增重,拉动系于水箱上的钢丝绳,缠绕在滑轮上的钢丝绳带动绕过操纵盘上的钢丝绳解绕而下降,使操作盘转动一个角度而开启大型管式球面阀门,与此同时,由于放水后的水箱的减重和钢丝绳在过操纵盘上的加绕,使放水水箱上升,两者下降和上升的距离相等,而因钢丝绳缠绕滑轮工作面的直径大于操作盘的直径,致使滑轮的转动角度小于操作盘的转动角度,当转动大型管式球面阀门所需的力矩一定时,大的滑轮工作面直径致使转动大型管式球面阀门所需的拉力减小,当大型管式球面阀门转动到所需的角度或完全开启时,关闭水泵和该管路上的进出水的阀门,使大型管式球面阀门停在所需的开度位置上,向虹吸管灌溉网供水,当需要关闭或关小管式球面阀门时,开启另一路的进出水阀门和水泵,将低位水箱内的水体泵入高位水箱内,控制系统使操作系统反向运转,直至关闭到所需角位或完全关闭,这是对一只大型管式球面阀门的控制操作,当阀门控制室有多只错位排列的大型管式球面阀门时,用一根钢丝绳逐一依次穿过所有大型管式球面阀门的操纵盘,钢丝绳的缠绕方向相同,共用一个操作系统和一个控制系统,同时控制室内所有大型管式球面阀门的开与关,若分组控制就需设置与组数相配的操作系统和一个控制系统,按以上所述进行安装和安排,就能把阀门控制室内的多只大型管式球面阀门分成多组或一组来进行操作控制。
6.根据权利1所述的一项高海拔虹吸管网调水发电防灾灌溉变沙漠为良田工程,其特征是:建设在虹吸管网中的每一根U型电站动力通道上的动力装置是一种切向喷射双力矩水轮机,切向喷射双力矩水轮机由水能储放器、双力矩水力旋转轮和支撑构件构成,水能储放器由一只筒形蓄水桶和一个直立收敛型切向喷射器构成,蓄水桶的上端口与辐条式导水机匣的等径外壳体下端面连接,导水机匣的上端部为扩散型管,其上端口与U型电站动力通道的进水阀门连接,多根辐条的截面为流线形,其外端面与等径外壳体内表面连结,其内端面与带整流锥的等径内壳体外表面连结,整流锥面与等径内外壳体表面形成一段导流通道,在等径内壳体底板近外径的直立收敛型切向喷射器的上安装环面上,设有安装直立收敛型切向喷射器上端部的构造,其中心设有安装双力矩水力旋转轮上端轴构造相配合的上轴承座构造,双力矩水力旋转轮上端轴与安装在等径内壳体底板上方滚珠轴承的内座圈过渡配合,轴承座柱面与滚珠轴承外座圈过盈配合,在轴承座柱面对应于滚珠轴承的上端面处,设有来自流线形辐条的润滑油孔,在轴承座环面对应于滚珠轴承的下端面处,设有来自另一流线形辐条的润滑油回油孔,蓄水桶下端环形桶底板固定在辐条式动力输出机匣的上端面处,在环形桶底板与上安装环面对峙的切向喷射器下安装环面上,设有安装直立收敛型切向喷射器下端部的构造,在环形桶底板下表面对应于切向喷射器下安装环面的大径外侧处,设有插入辐条式动力输出机匣的外壳体内径处的出水短管,安装在切向喷射器上下安装环面上的一圈直立收敛型切向喷嘴,其水平截面为斜置收敛型喷射通道,喷射通道的入口尺寸大于出口尺寸,出口尺寸的大小以喷射水流能被双力矩水力旋转轮上的直立弧面叶片完全有效接受为宜,一圈直立收敛型切向喷嘴的每一条直立收敛型切向喷嘴的结构相同,都是由两块斜置直立平面板条构成,或都是由两块斜置直立弧面板条构成,其斜置的角度与旋转轮上的直立弧面叶片的安装角、弧面曲率相配合,由两块直立平面板条或两块直立弧面板条构成的斜置收敛型喷射通道,其中一块板条宽度小,另一块板条宽度大,均布在切向喷射器上下安装环面上的一圈直立收敛型切向喷嘴,每两条直立收敛型切向喷嘴之间在其通道入口处,分别用一块连接弧面板条两侧端面与两条通道的对应板条侧端面焊接,使其安装在上下安装环面之间构成一个锯齿形直立喷嘴环,各锯齿形直立喷嘴之间的空间形成一圈直立水体导流通道,锯齿形直立喷嘴环与直立水体导流通道组装成直立收敛型切向喷射器,上下安装环面上的安装构造与切向喷射器的截面构造相配合,把下安装环面上直立水体导流通道所占桶底板的那部分桶底板切除,使流体能沿导流通道顺畅下泄,但是,在锯齿形喷嘴所占桶底板的下表面处将形成与之相对应的一圈无流空穴,为此,需在无流空穴处设置与之对应的半锥体L形导流支板,弯转成L形导流支板的上端面与桶底板对应下表面焊接,其周向端面贴着辐条式动力输出机匣的外壳体内径表面插入,切向喷射器和筒形蓄水桶就组成水能储放器,支承水能储放器和双力矩水力旋转轮的辐条式动力输出机匣,用四根空心流线型辐条支板的外端面与外壳体内径表面连接,用其内端面与齿轮箱的外径表面连接,四根空心流线型辐条支板的对称轴向平面与U型电站动力通道中心线的垂直平面成45度角布置,用外壳体上端口至对应蓄水桶外径处的支撑环形板和内径止口接纳桶底处的出水短管来支撑蓄水桶,利用安装发电机平台上的斜支柱与支撑环形板连接,来支承电站动力装置,齿轮箱上端部位的外径段伸进双力矩水力旋转轮下端部位的内径内,齿轮箱上端部位的中心孔处设有安装双力矩水力旋转轮下端轴构造相配合的轴承座结构,上端部位的轴承座依次安装推力轴承和滚珠轴承,旋转轮下端轴穿出轴承孔的轴段上设有一只主动伞齿轮,与主动伞齿轮啮合的从动伞齿轮的轴线,设在空心流线型辐条支板的对应的水平面内,以从动伞齿轮的轴线为基准,在齿轮箱的内侧对应于空心流线型辐条支板的孔口处,设有安装从动伞齿轮的轴承座,安装在轴承座内的推力轴承内的从动伞齿轮的中心孔内设有内花键,穿过空心流线型辐条支板空心孔的传动轴,用内段的外花键与从动伞齿轮的内花键相配合,传动轴在辐条式动力输出机匣的外壳体对应的安装座处,用其套装在对应轴段上的轴承座固定到安装座上,传动轴外伸段上的法兰盘与发电机的转子端轴连接,齿轮箱下端面与导流锥的上端面密封连接,在空心流线型辐条支板上段对应于推力轴承上端面处设有一个径向孔,通过这个径向孔使润滑油流向轴承上端面,再沿双力矩水力旋转轮的下端轴流至伞齿轮和从动伞齿轮的推力轴承,最终流入导流锥的内腔,在另一空心流线型辐条支板下段对应于从动伞齿轮的下方适宜部位处设有一个径向孔,该径向孔在齿轮箱内壁孔口处安装上一只管接嘴,与管接嘴连接的弯管管口伸到导流锥的锥底部处,该径向孔在辐条式动力输出机匣的外壳体的孔口处安装另一只管接嘴,与这管接嘴连接的弯管管口伸到动力装置的回油箱,以虹吸方式使润滑油回流,其上端轴的润滑油用相同的方式流回至回油箱,辐条式动力输出机匣的外壳体下端口与U型电站动力通道上的弯管上端口连接,构成一根U型电站动力通道的动力装置的流体出口段,安装在辐条式动力输出机匣上端部和辐条式导水机匣下端部之间于切向喷射器内的双力矩水力旋转轮是一种水力冲击和水体离心力推动的水轮机,是由多个盘体叶轮和上下端轴构成的整体动力轮,用高强度钢精宻模锻成形的盘体叶轮,其盘体中心的厚度大于其设置直立弧面叶片筒体的上下段对称中心环面连接处的盘体厚度,盘体的厚度关于盘体的水平对称中心平面沿动力轮轴线等厚分布,筒体的高度关于盘体的水平对称中心平面等高对称设计,由模锻成形的直立弧面叶片与筒体等高,每一个精宻模锻成形的盘体叶轮经静、动平衡检测合格后,在其上下端面部位对筒体和直立弧面叶片的端面加工焊接坡口,逐一将每个盘体叶轮对接焊,直至形成一个设定高度的直立筒体叶轮,这个设定高度由单个盘体叶轮的高度和其数量来决定,盘体叶轮的最大直径由其制作材料所能承受的离心负荷决定,动力轮的整体尺寸由现有数机床的加工能力来决定,盘体叶轮越高度、或盘体叶轮的最大直径越大,与之相配的水能储放器的高度也越高,其蓄水桶的直径也越大,则动力装置的输出功率越大,在直立筒体叶轮上下端盘体的盘面上安装动力轮的上下端轴,上下端轴的盘体的相对表面与对应表面贴合,在其近外径环面处设有与对应螺钉孔相配合的一圈孔,用螺钉将上下端轴安装到直立筒体叶轮的对应的盘体表面上,并将螺钉头分别和上下端轴的盘体的表面焊死,沿上下端轴的盘体外径与直立筒体叶轮对应表面焊接,打磨好所有焊缝后,将动力轮在大型数控车床上加工上下端轴,加工直立弧面叶片的外径,加工动力轮上端面部位处的直立弧面叶片的轴向端面,使直立筒体的上端段外径表面能插入辐条式导水机匣等径内壳体底板处相配合的环槽内,使直立筒体的下端面的内径表面能与辐条式动力输出机匣的齿轮箱上端部外径表面相配合,使直立筒体、直立弧面叶片的下端面与蓄水桶底部环形板上表面齐平,随后,在大型液压数控拉力机床上,用与直立筒体外径弧面、拐角弧面、直立弧面叶片工作面和叶背弧形面相适配的拉削刀具,逐一将直立筒体叶轮各部位表面加工到设计尺寸,经精加工后的动力轮在静动平衡机进行静动平衡测试,在动力轮上下端轴的盘体处用加减重量法,使动力轮在设定转速范围内能处于动态平衡状态,将辐条式动力输出机匣的外壳体上端面处的支撑环形板安装到发电机平台上的斜支柱上,将辐条式动力输出机匣的外壳体下端面与U型电站动力通道上的弯管上端口连接,将水能储放器安放到支撑环形板上,将动力轮吊装到水能储放器的直立收敛型切向喷嘴环内,在动力轮的下端轴伸出齿轮箱的轴承面处的轴段上安装好主动仐齿轮,安装好与之相啮合的从动仐齿轮,安装好润滑油回油管,将导流锥宻封安装到辐条式动力输出机匣的齿轮箱的下端面上,调整动力轮筒体叶轮外径与直立收敛型切向喷嘴环内径之间的间隙环,使动力轮筒体叶轮外径在最大转速状态条件下,筒体叶轮的任何直立弧面叶片的外径端面均不得与直立收敛型切向喷嘴环内径接触,这时,沿水能储放器底板外径与支撑环形板对应表面焊接,沿斜支柱上端面与辐条式动力输出机匣支撑环形板的对应表面焊接,即在保持间隙环空间一致的条件下,将辐条式导水机匣的轴承套装到动力轮的上端轴上,将其上安装环面套装到直立收敛型切向喷嘴环上端段构造上,将辐条式导水机匣的等径外壳下端面与水能储放器蓄水桶上端面焊接,将辐条式导水机匣的等径外壳上端面与U型电站动力通道的进水阀门的下端面焊接,这样,就组装成了一根虹吸管上的一个水力发电动力装置,动力轮就构成为动力装置的双力矩水力旋转轮,筒体叶轮上的一圈直立弧面叶片的工作面正对着切向喷射器上的一圈直立收敛型切向喷嘴,当直立弧面叶片工作面的曲率半径无穷大时,直立弧面叶片就成为直立平面径向叶片,在切向喷嘴的喷射角一定的条件下,直立收敛型切向喷嘴喷射水流至叶片的工作面的角度范围大,即一个喷嘴喷射水流到一片叶片工作面上的角度范围大,但射入叶片工作面上的水体被离心力径向甩出不会对叶片产生作用力,若弧面叶片工作面的曲率半径接近其筒体外表面半径时,直立收敛型切向喷嘴喷射水流就喷射不到弧面叶片工作面,即射流不能冲击力弧面叶片工作面,当直立弧面叶片工作面的曲率半径恰好与切向喷嘴的喷射角度和喷流宽度相配合时,一股喷射水流从开始喷射到一片直立弧面叶片工作面至这叶片离开,接着就开始喷射到下一片直立弧面叶片工作面上,在这种配合状态下,喷嘴喷射的水流动力完全由弧面叶片工作面所接受,推动双力矩水力旋转轮高速转动,喷射到弧面叶片工作面内的水体本来要沿弧面向叶片根部流动,由于水力旋转轮的高速转动,使向叶片根部流动的水体被离心力径向甩出,在被径向甩出时,其中部分水体就给弧面向叶片一个离心作用力,这离心作用力在弧线曲率半径的作用点上产生离心力三角形,设切向喷射器上的一圈直立收敛型切向喷嘴的出口环面,与筒体叶轮叶片的叶尖环面之间有一设定间隙环,水体沿切向通道喷射,沿宽度小的板条喷出的前流线平面刚好与过一片弧面叶片工作面的叶尖线的相切平面重合,沿宽度大的板条喷出的后流线平面与该叶片的弧面相交,即每一个切向喷嘴在某一瞬间都能同时把全部射流冲击到一片弧面叶片的工作面上,过叶尖直立线与水力旋转轮的轴线分别作一个直立半径平面,直立半径平面将弧面叶片的受水冲击空间(叶栅间隔)分成两部分,与弧面叶片的工作面相邻的为离心作用力区,与弧面叶片叶背相邻的为无效离心力区,凡离心作用力区内的流体被离心力甩出时,沿直立径向流线平面甩出的流体在弧面工作面上就生成一个截面为三角形的离心作用力三菱柱形力图,三菱柱形力图由直立平面离心力、直立平面有效离心力和直立平面无效离心力组成,三菱柱形力图一个直立平面离心力与直立径向流线平面重合,并相交于弧面叶片工作面的一条直立线处,过直立线作弧面叶片工作面的切平面,过直立线作切平面的垂直平面与三菱柱形力图一个直立平面有效离心力重合,过水力旋转轮轴线作一个垂直平面与三菱柱形力图一个直立平面无效离心力重合,并与直立平面有效离心力正交于空间直立线,过这条空间直立线作直立平面离心力的平行平面,过一条直立线作直立平面离心力的垂直平面与平行平面正交于直立作用力线,这又以直立平面有效离心力为合力而形成的作用力三菱柱形力图,由空间直立线、直立作用力线限定的与平行平面重合的为直立平面无效作用力,由直立线、直立作用力线限定的与垂直平面重合的为直立平面有效作用力,直立平面有效作用力在一条直立线处给直立弧面叶片一个推力,凡存在离心力作用区内的水体沿径向平面被离心力甩出时,在不同作用力半径处都给直立弧面叶片一个推力,多个直立平面有效作用力与对应作用力半径的乘积之和,就给一片直立弧面叶片一个推动力矩,一圈直立弧面叶片就给予旋转轮一个离心力输出力矩,就使水力旋转轮获得射流冲击输出力矩和离心力输出力矩,这个流体离心力输出力矩只有在离心作用力区内水体被甩出才存在,在无效离心力区内的水体不存在离心力输出力矩,流至水能储放器内的水体经一圈直立收敛型切向喷嘴,过环形间隙空间喷射到双力矩水力旋转轮的一圈弧面叶片的工作面上,冲击双力矩水力旋转轮高速旋转,进入筒体叶轮叶栅间隔内的水体,在离心力的作用下,沿双力矩水力旋转轮的直立半径平面甩出,筒体叶轮在接受高速水流冲击的同时,又被离心力甩向直立水体导流通道,在筒体叶轮转过一个切向喷嘴的对应角度时,进入该叶栅间隔内的全部水体相继被甩入直立水体导流通道,首先是离心作用力区内的水体沿弧面叶片的工作面甩向直立水体导流通道,随后是无效离心力区内的水体沿直立半径平面外甩向直立水体导流通道,在筒体叶轮转到下一个直立切向喷嘴时,该叶栅间隔内将在瞬间局部汽化状态下接受下一个切向喷嘴的高速射流冲击,当直立水体导流通道的泄流截面面积大于U型电站动力通道下游虹吸管的流通通道截面面积时,直立切向喷嘴环与筒体叶轮叶尖之间的设定间隙空间内的水体被叶尖的带动甩向直立水体导流通道,或随筒体叶轮的转动而形成旋转流层,该旋转流层的切向流动速度与叶尖的切向速度相近,当该旋转流层的切向流动速度大于喷嘴的切向喷射速度时,将诱导喷射水流向外偏转,当该旋转流层的切向流动速度小于喷嘴的切向喷射速度时,将诱导喷射水流向内偏转,从直立喷嘴环喷射到筒体叶轮内推动双力矩水力旋转轮高速旋转后的水体分三路,由直立叶栅空间、设定直立环形间隙和直立水体导流通道下泄,这三路下泄总流量与U型电站动力通道的进出水阀门的前后截面流量相适配,可通过调整电站处的虹吸管阀门和进出水阀门使其处于最佳流通状态,在开启U型电站动力通道的进出水阀门的同时关闭虹吸管阀门,高海拔水体通过每一根虹吸管进行切换,使其流经对应U型电站动力通道向下游流去,在流经动力装置时,将水能储放器内的水体高位势能转变为喷射动能,推动双力矩水力旋转轮旋转输出功率,带动一根U型电站动力通道上的一个四台发电机机组同时发电,而构成一个虹吸管发电站,若虹吸管网在该地区设有错位排列的多根U型电站动力通道,就有多个虹吸管发电站,这就构成一个地区虹吸管网发电厂,在留给发电走廊或发电中心设定的水位的条件下,高海拔虹吸管网调水途经地区可建若干个地区虹吸管网发电厂,这不仅能为缺电缺水地区提供电源和水源,还可减轻虹吸管的承压。
7.根据权利1所述的一项高海拔虹吸管网调水发电防灾灌溉变沙漠为良田工程,其特征是:连接虹吸管的大型管式球面阀门由分段球面阀座、阀座套管、操纵杆、操纵盘和定位顶针构成,分段球面阀座和阀座套管是用与虹吸管相同材质铸造而成的构件,球面阀门是用高强度材料锻造而成的构件,分别加工两段球面阀座的两轴向端面,使其轴向长度相等,用内径夹具将两段球面阀座对接锁紧,将其外径加工到设定直径尺寸,并在对接锁紧面的直径方向相对面上分别制作一个小孔,在保持径向小孔位置不变的条件下,用外径夹具将两段球面阀座对接锁紧,将其内径加工到设定直径尺寸,并在对接锁紧面的内径部位处精加工一段内球形面,分别加工球面阀门轴向两侧中心的凹形盘面与外侧环面,在外径处精加工一段外球形面与分段球面阀座一段内球形面精宻配合,在轴向对称平面的一条直径上,由外向内加工一个定位顶针相配合的锥孔,在与该直径的锥孔相对峙部位加工一个内花键和操纵杆的外花键相配合,将阀座套管的上下台柱体加工成平行于轴线平面的平行平面,过上下台柱体的中心作过阀座套管轴线的平面与垂直平面正交于正交线,沿着正交线在上台柱体上加工与操纵杆多道环槽内的宻封环相配合的孔径表面,加工与套筒轴承相配的孔径表面,在其台柱面上加工一圈螺钉孔与压盖上的一圈埋头螺钉孔相配合,沿着正交线在下台柱体上加工与定位顶针直径相配合的孔,在其台柱面上加工一圈螺钉孔与定位顶针盘体上的一圈孔相配合,定位顶针的直径与下台柱体上的、球面阀座上的孔径相配合,其顶针锥面与球面阀座上的锥孔相配合,操纵杆从下向上依次设有与球面阀门的内花键相配合的外花键,设有与其孔径相配合的柱体段,该柱体段与定位顶针上的柱体段的直径不得妨碍球面阀门在分段球面阀座的内球面内的转动,设有多道安装宻封环环槽,设有与套筒轴承相配的柱面段,此柱面段的直径表面与套筒轴承内径表面动配合,设有与压盖间隙配合的盘体段,设有安装操纵盘的上段,在上段处设有与操纵盘的径向孔相配的穿过钢丝绳的径向孔,这径向孔的中心线垂直于球面阀门的轴对称平面,在操纵杆的顶面中心设有与上述径向孔正交的螺钉孔,安装在操纵杆上段的操纵盘以径向孔中心线的水平面为准,加工一条U形环槽,U形环槽的宽度为能容纳穿过径向孔钢丝绳直径的三倍,与操纵杆的盘体段相配合的压盖凹形孔内径面大于其盘体直径面,凹形孔的深度大于其盘体的厚度,压盖的盘面上除设有与阀座套管上台柱体的一圈螺钉孔相配合的埋头螺钉孔外,在其外径适宜部位加工有润油膏的注入孔结构,安装在阀座套管上台柱体上的套筒轴承的上端面低于其上台柱体上表面,当全部构件加工好后,将套筒轴承压入阀座套管上台柱体上的对应孔内,将一段球面阀座安装到阀座套管的对应部位,将球面阀门的一侧外球面贴紧一段球面阀座的内球面,将另一段球面阀座安装到阀座套管内,并使球面阀门上的内花键孔、锥孔与球面阀座、阀座套管上的相关孔对准,将定位顶针、带有多道密封环的操纵杆分别安装到对应孔内,并将定位顶针固定在阀座套管的下台柱体上,转动操纵杆操作球面阀门顺、反时针旋转,检测到球面阀门上的内球面能与球面阀门上的外球面能宻封转动合格后,将压盖安装到阀座套管的上台柱体上,沿阀座套管的两端面与球面阀座的对应表面焊接,使两球面阀座定位,通过安装在压盖上的注油孔向其内部空间注入润滑油膏,并将其注油孔封死,将操纵盘安装到操纵杆的上端部位处,入库待运。
8.根据权利1所述的一项高海拔虹吸管网调水发电防灾灌溉变沙漠为良田工程,其特征是:在高海拔虹吸管网设有阀门控制室处架设地区灌溉网,在地区虹吸管网发电厂处架设或敷设地区灌溉网,在发电走廊、发电中心架设或敷设地区灌溉网,在接近人口密集区架设或敷设人畜饮用供水网。

说明书全文

高海拔虹吸管网调发电防灾灌溉变沙漠为良田工程

技术领域

[0001] 本发明属于天然水源的利用技术,这就是高海拔虹吸管网调水发电防灾灌溉变沙漠为良田工程。

背景技术

[0002] 时至今日,无论是国内或国外,对于天然水源的利用无不是拦河筑坝,蓄水发电,工程之浩大,消耗时日、资金、人之巨,难以计算,对坝区移民、环境的影响将长期存在,地震塌坝之忧,难以消除,虽说我国人均拥有的用水量小,然而我国的外流水量却很大,同时,水的分布非常不均,东南多水,常年洪水成灾,西北少水,沙漠遍布,沙尘暴之害,年年不断,刚靠建坝、水灌溉是很难解决的,靠人工造林进展有限,但是,就我国的地理地势而言,在西北地区南高北低海拔高度的差值大,而西北地区至东南沿海地区则是西北高东南低,拔高度的差值更大,西南高海拔地区蕴藏有丰富的水力资源,西北低海拔地区则是遍地沙漠,如何将高海拔地区的水力资源调往低海拔地区呢?这是本发明试图要解决的问题,以期将高海拔地区的水力资源调往低海拔地区,使西北地区的沙漠变为良田,使乌鲁木齐至北京这个纬度带不受沙尘暴之灾,使这个纬度带的人们能获得优质的饮用水,以期将高海拔地区的水力能源变为电力能源,以期减少使国家对地下有限矿物能源的依赖性。

发明内容

[0003] 一项高海拔虹吸管网调水发电灌溉防灾变沙漠为良田工程系由虹吸取水管网、发电管网和灌溉网组成,水体在虹吸管内的流动只取决于取水口与出水口的水位差,只要取水口的水位高于出水口的水位,虹吸管即使是爬山涉水也不影响水体在管内的流动,而取水量的大小,只取决于取水区的供水量和虹吸管管径的大小,水体在虹吸管内的流动遵守流体在管内的连续方程,遵守能量转换原理,遵守自由落体规律,高海拔调水虹吸管网既是发电管网,又是灌溉管网,也是防灾变沙漠为良田的管网工程,因为虹吸管发电管网只消耗虹吸管所吸水体的势能,而不损失所吸水体的流量,灌溉管网只消耗虹吸管所吸水体的少部分势能,而且当夜晚不发电时,就能将所吸水体部分或全部转入灌溉管网,或为管网途经城市提供饮用水,或为管网途经干旱地区提供救灾用水,或为管网途经洪涝地区提供排涝措施,或将虹吸管网所吸水量的全部用于发电、防灾、灌溉和城市用水,本发明所要解决技术问题的技术方案是:虹吸管发电管网的每一条虹吸管道均采用大口径焊接管直管、弯管和三通作为水体的流动通道,用钢筋水泥作为流动通道的直管、弯管和三通的径向承压结构层,用固定式套管作为虹吸管道的膨胀节,用大型管式球面控制作为虹吸管道的开关,途经高寒地区的虹吸管均采用空气保温措施进行保护,以东经103度带向西、北纬34度带向南作为的取水区,在取水区建设一个集水中心区,拟在我国东经98度带与北纬28度带所涉地区建设集水中心区,从取水区采取的水体按海拔高度分级,以设定的落差为一级,同一级取集的水体,用虹吸管引导至集水中心区,与一根与之相配的大径虹吸管连接,在取水区的集水中心区建设三条虹吸管调水管网,第一条为向北管网,向北管网沿东经98度带向北至北纬40度带,在东经98度带与北纬40度带建设虹吸管网发电走廊,从发电走廊沿北纬40度带向西建设北西虹吸管网的灌溉网,从发电走廊沿北纬40度带向东建设北东虹吸管网的灌溉网,第二条为29度管网,29度管网沿北纬29度带向东至沿海地区,第三条为24度管网,24度管网沿北纬24度带向东至沿海地区,在东南沿海低海拔地区建设虹吸管网发电中心,发电后的高海拔的水量,作为该地区的城镇自来水厂的水源,凡虹吸管网途经的地区还可建设地区发电厂和地区灌溉网,高海拔虹吸管网调水,除获取水力电能外,向北管网、北西虹吸管灌溉网和北东虹吸管灌溉网还肩负绿化沙漠,变沙漠为良田,消灭沙尘暴,为缺水地区提供优质饮用水的重任,29度管网和24度管网为缺水地区提供灌溉用水和优质饮用水,在洪水多发地区建设虹吸排涝管,借以减少旱灾水灾以致森林火灾,在取水区对取水点的要求是:1、取水口的海拔高度远大于出水口的海拔高度,2、取水口处的来水量大于出水口的水量,取水点的选择有:1、在我国境内的高海拔江河,2、具有丰富地下水的高海拔地区,3、具有丰富熔水的高山下,在我国境内的高海拔江河内取水,在其上游设定海拔高度的江河构建取水坑,取水坑具有让来水甩离悬浮物的构造,将管口带有过滤结构的取水管插入取水坑即可,取水管沿河岸架设到集水中心区,或爬山搭架过河过路到集水中心区,若遇有取水价值的浅滩,则浅滩上游适宜部位修建一道拦水坝,将带有过滤结构的取水管插入拦水坝取水,使坝下原来的浅滩变为耕地或草地,用虹吸管对其进行灌溉,当水量较大时,可用虹吸管将多余的水量跨耕地或草地流向下游,将取水管沿河岸架设到集水中心区,或爬山搭架过河过路架设到集水中心区,若取水江河上已建有拦河坝,则用大型取水管进行取水,不在拦河坝址处建设发电站,而用虹吸管将水体引导到低海拔地区建设发电站,这样不仅能成倍地提高发电量,又能用发电后的水量来灌溉和饮用,变沙漠为绿洲良田,消灭沙尘暴,减少旱涝灾害,且不破坏环境生态,将大型取水管道爬山搭架过河过路架设到集水中心区,在具有丰富地下水的地区修建一条钢筋水泥的弧形导水地下通道,在导水地下通道的适宜部位建造一个或多个引入地下水的钢筋水泥桶形竖井,在盖住竖井端口的钢筋水泥盖板上插入一根取水管道,取水管道的管口离桶底有一设定距离,将取水管道爬山搭架过河过路架设到集水中心区,在具有丰富熔雪水的高山下,绕熔雪线下方建造一条钢筋水泥的钩形接水带,钩形接水带的底边与高山坡度相适配,另一边高出对应山体表面,沿钩形接水带在山沟的低位处,建造接纳熔雪水的带缺口的钢筋水泥的地下水桶,在盖住缺口水桶上端表面的钢筋水泥盖板上插入一根取水管道,取水管道的取水口距底面有一设定距离,将取水管道爬山搭架过水过路架设到集水中心区,集水中心区建设在山上或高原上,就按设定走向将多条虹吸管组成管网沿山或沿高原铺设而下,或用管支架就地势架设出山或出原,在虹吸管网途经地区逢山爬山,遇水、遇路,架设管支架,直抵低海拔目标地,向北虹吸管网在目标地建设发电走廊后,分成北西管网和北东管网,北西管网沿北纬40度带向西走去,北东管网沿北纬40度带向东走去,在途经的更低的海拔地区再建虹吸管网发电厂,并将发电后的水量接入沙漠地区的灌溉网,29度管网和24度管网分别沿北纬29度和24度带向东走去,逢山爬山,遇水、遇路,建造管支架飞过,若途经地区还有高海拔地区水源,再取水加入对应虹吸管网,在常年有山洪的地区建设蓄水池,将取水管设置在蓄水池内,将取水管与虹吸管连接加入对应虹吸管网,当发生山洪时,开启该取水管上的阀门,将发生山洪的水由虹吸管输往低海拔地区发电,或向低海拔干旱地区放水,所有的虹吸管网在设定的距离处于每一根虹吸管上设置膨胀节,每一个膨胀节的两端口分别与对应直管端口焊接连通,每一条虹吸管道的热胀冷缩引起的尺寸变化用膨胀节进行调节,在管网上的膨胀节错位排列,从而缩小管支架的横向宽度,所有的虹吸管网在途中适宜地区需建设虹吸管网发电厂,用地区虹吸管网发电厂来消耗高海拔水量的部分势能,减轻虹吸管所承受的压力,地区虹吸管网发电厂、发电走廊和发电中心的发电装置相同,即在每一根虹吸管的一段管道之间设置有一个发电装置,设置虹吸管发电站的U型动力通道,用一只上游三通的水平端口连接上游虹吸管,上游三通的另一水平端口连接一只虹吸管阀门,虹吸管阀门的另一水平端口用短管连接一只下游三通,下游三通的水平端口续接下游虹吸管,在上下游三通之间建设虹吸管发电站,将上游三通的下端口与短管或直接与虹吸管发电装置的进水阀门连通,进水阀门的下端口与电站发电装置连接,发电装置下端部位从动力输出机匣伸出的传动轴与发电机转子转轴连接,动力输出机匣的下端口与出水管连接,出水管的下端口与一根弯管连接,弯管朝虹吸管网方向连接一根横管,横管另一端口与一只过渡水箱焊接连通,在过渡水箱的顶板上安装一只出水阀门,出水阀门的上端口连接一根竖管,竖管的上端口与下游三通的下端口连通,这样,上游三通、短管、进水阀门、发电装置、出水管、弯管、横管、过渡水箱、出水阀门、竖管和下游三通,就构成虹吸管发电装置的U型流体动力通道,关闭虹吸管阀门,同时开启电站进、出水阀门,流体通过动力通道冲击电站动力装置的旋转轮输出扭矩,带动设在动力装置周围的多台发电机发电,关闭动力通道上的电站进、出水阀门,同时开启虹吸管阀门,动力通道内的旋转轮停止转动,发电机失去动力而关闭,一条虹吸管上的在各地的动力装置与之相配的发电机机组就构成各地区虹吸管发电站,虹吸管网上的每一条动力通道在地区的基础上是相互错位排列的,使虹吸管发电装置之间不发生干扰,使其便于发电装置的安装施工与维修,多条动力通道上的地区虹吸管发电站就组成一个地区虹吸管网发电厂,在设定的海拔高度差的范围内,在向北管网、29度管网和24度管网上可以建设一个或多个地区虹吸管网发电厂,地区虹吸管网发电后的水体分别沿下游三通的下游虹吸管向海拔高度低的地区流去,管支架沿设定经度带或纬度带接续向设定的高经度或高纬度方向设置,当途经沙漠的地区或干旱地区时,在每一根虹吸管上安装一只带控制阀门的三通,三通的两端口与虹吸管连接,三通的另一端口与直弯管连接,直角弯管的另一端口与控制阀门连接,在管网上的三通错位排列,控制阀门的阀杆直立向上,在同一地区各阀杆上的操作盘工作面于同一水平面与管线同向成直线排列,这些三通上方的阀门通常是关闭的,在对应这排阀门部位建造阀门控制室,阀门控制室的底板就是管网在该处的支撑板,每当沙漠地区或干旱地区需要用水时,开启其中一部分阀门或全部阀门对地区灌溉网放水,或在夜晚用电量少虹吸管网停止发电,或部分停止发电时,则开启全部阀门或部分阀门对地区灌溉网放水,或用夜晚的发电量来驱动水泵向虹吸管网不能辖及的缺水地区供水,在三通后的控制阀门端口接出一根灌溉总管架设到缺水地区的高地处,再在水位能及的高地处连接若干根灌溉分管,在每一根灌溉分管上再连接若干根灌溉支管,每一根灌溉支管再连接若干根灌溉滴管,滴管伸向作物区对盆栽作物进行滴灌,这样组成一个一个的地区灌溉网,利用虹吸管网的水位对沙漠地区或缺水地区的作物进行盆栽滴灌,在每一根灌溉滴管上安装一只或多只滴灌阀门,对不同作物所需水量进行适时适量控制,以保证作物的正常生长,并提高虹吸管网水体的利用效率,保证各类作物丰收,当然还可向该地区的各水塔供水,组建地区优质饮用水网,将高海拔水源送至千家万户,这是比任何瓶装水、任何矿泉水更优质的饮用水,特别是夜晚不发电时,最适宜于对地区灌溉网提供水源,既有利于高海拔水资源的充分利用,也有利于作物的生长,有利于人畜享用高山优质饮用水,对于在拦河坝前的特大型取水管和同一海拔高度的取水管的汇总特大型输送管,采用与输送流量相配的焊接钢管,焊接弯头,焊接三通,固定式套管膨胀节,用大型管式球面阀门连接的每一条特大型虹吸管,在焊接钢管和各管件外构建钢筋水泥承压层,途经高海拔高寒地区的每一根取水管至集水中心区的管段上分别设有空气保温层,在集水中心区建造保护管道与接头的空气保温室,从集水中心区保温室伸出的向北管网、29度和24度管网,在途经高寒地区的管网段上分别设有空气保温层,灌溉网的阀门控制室依阀门所在地段建造空气保温室,取水管和管网段上的空气保温层用泡沫塑料空心盒组装在与之相配的管道上,用胶带封住盒口缝和续接缝隙,空气保温室,按多层楼房方式建造,采用钢筋水泥梁柱结构,顶层是空气保温室,设置可密封的多层玻璃窗、可密封的门扇,内外表面用泡沫塑料等保温材料包裹贴合,调水虹吸管网能有效充分开发高海拔地区的水资源,建设好虹吸管网,不仅能提供大量的电能,节省采购石油的巨大开支,减少排量,消灭沙尘暴,减少或免除途经地区的旱涝灾害,为途经地区提供优质的饮用水,把西北大沙漠变成绿洲,变成我国的西北大粮仓。
[0004] 虹吸管的结构、吊装与连接,除灌溉分管、支管和滴管采用常规管道、管件和连接方式外,大型取水管、灌溉总管采用大口径无缝钢管及其与之相配的管件,都用钢筋水泥管加层制作成标准化复合直管和管件,用焊接方式连接,拦河坝前的特大型取水管和汇总特大型输送管,采用大型焊接直管、弯头和三通,都用钢筋水泥管加层制作成标准化复合直管和管件,用焊接方式连接,大口径无缝钢管、特大型焊接钢管的管径与大型管式球面阀门相配合,大型管式球面阀门的口径由我国现有数控机床的最大加工能力决定,标准化复合直管和管件就是在直管和管件外构建钢筋水泥承压层的构件,无论是直管、弯管和三通等构件,都在其端口段外径处焊有一节加强管段,加强管段伸出钢筋水泥承压层端面,每一根标准化复合直管的长度由生产能力和运输能力所决定,组成虹吸管网的特大型取水管道和输送管道的焊接直管、三通和弯管,弯管有直角、锐角和钝角不同弯角的弯头,这些都是在标准化可拆卸模具上焊接而成的,标准化可拆卸模具是由三弧面或多块弧面板与其直径相配而组合成的陶瓷管或管件,直管用优质卷板在标准化可拆卸模具外部表面上进行焊接,弯管用优质线材缠绕在模具上、或用优质板条贴着模具表面进行外部焊接,拆模后进行内部焊接,除去内外焊皮,将内表面焊缝打磨光滑,三通用两段直管焊接,或用整体陶瓷管或管件作内径壳模,在整体陶瓷内壳模外表面层上焊接钢材层,在焊接钢材层上再构建钢筋水泥承压层,这些都需采用标准化规格化设计,在工程附近的工厂进行焊接与钢筋水泥加层制造,直管和管件外的钢筋水泥承压层的构建是:在直管或管件的端口段上分别安装一只与之相配的环形支撑钢板,环形支撑钢板上制作供螺纹钢穿过一圈孔,将螺纹钢逐一穿过这圈孔,把环形支撑钢板定位在构件的设定部位处,使伸出环形支撑钢板外的螺纹钢段不妨碍构件对口焊接,在螺纹钢上编织钢筋网,用可拆分外壳模作浇灌模,向构件表面灌注高标号水泥沙浆并捣实之,将直管和管件构建成标准化复合直管和管件,拆模后,铲除水泥毛刺,即成虹吸管网标准化复合直管和管件,检测合格后待运,将已制备好的取水管运送到取水地,架设到集水中心区,将已制备好的输送管和管件沿设定路线运送到目标地,搬移到已建造好的两管支架之间,沿两管支架两侧搭架临时轨道支架,放置有管道一侧的两轨道支架顶部小径滑轮工作面与管支架顶面齐平,而另一侧的轨道支架顶部设有上下滑轮,下滑轮工作面与小径滑轮工作面齐平,上滑轮工作面高出管支架顶面,在有上下滑轮侧对应管支架处分别安装一台卷扬机,将两根钢丝绳的头分别缠绕定在对应管支架下部处,牵着钢丝绳绕过对应管支架处的下滑轮、小径滑轮工作面,在待吊装直管两端部缠绕一圈从其上方抽出,绕过上滑轮工作面后,将钢丝绳的头分别固定到对应卷扬机上,开动卷扬机,依次将待吊装直管滚动搬移到两管支架上,若有管件则用拖板拖移到对应位置处,沿途将直管与直管、直管与管件对口逐一焊接,并于现场构建焊接处钢筋水泥承压管段,以此类同将所有直管和管件吊装到管支架上,在管支架上进行焊接,构建焊接处的钢筋水泥承压层,对于上山下山的管道,在山顶或山梁或山坡上设置施工支柱,在施工支柱上安装一只或多只滑轮,将一台卷扬机安装在放置待吊装管道的山下处,将钢丝绳的一头从管道上方端口穿过其下方端口,返回上方端口扎紧固定好,牵着钢丝绳从施工支柱上的滑轮上方绕过,返回穿过管道孔口将这个头安装到卷扬机上,开动卷扬机,将待吊装管道按管径依次拖到设定位置,或就地焊接敷设或上管支架焊接架设,而过河过路的竖管段用吊车吊装,搭架施工平台焊接、构建钢筋水泥承压层段,当然,用直升飞机进行吊装就简单多了,这样,一节一节地连接成一条虹吸管,多条虹吸管组成虹吸管网,虹吸管网上的控制阀门、膨胀节和U型电站动力通道在同一地区错位排列,就这样,将每一根取水管连接到集水中心保温室的对应同一海拔高度的特大型输送管上,将输送同一海拔高度水体的每一根特大型输送管伸出集水中心区保温室,沿设定路线连接到所去的目标地,将输送不同海拔高度水体的特大型输送管组成向北管网和北西管网与北东管网,29度管网,24度管网。
[0005] 途经高寒地区虹吸管网从高海拔低纬度地区的取水点到设定的目标地的管支架设置与管道保温的设施是,虹吸管网沿设定走向架设或敷设,架设或敷设在支撑面上的各条虹吸管道用其外径表面承载于同一水平面上,因地制宜,逢山爬坡上山,架设或埋地山上,架设或埋地下山,一路架设或埋地或敷设地面向目标地走去,若遇水、遇路,则让虹吸管网架空飞渡而过,所有管支架都采用钢筋水泥结构,管支架建造成T形或门框形,管支架的相对高度由地形地势决定,以不影响交通为准,其顶部的支撑宽度由架设虹吸管网的宽度决定,管支架的支撑能力和管支架之间的距离由设计决定,集水中心区的空气保温室,灌溉网的阀门控制室的空气保温室,膨胀节的空气保温室等,都按楼房方式建造,都采用钢筋水泥梁柱结构,其顶层底板是虹吸管网的支撑面,顶层是内外表面设有保温层的可密封空气保温室,其下各层是虹吸管网管理人员的工作生活空间,在高寒地区的地区发电厂和发电走廊,都按厂房方式建造,都采用钢筋水泥梁柱结构,其顶层底板是虹吸管网的支撑面,顶层是内外表面设有保温层的可密封空气保温室,其下层是发电设备安装运转空间,中间各层是发电管理人员生活工作空间,在集水中心区的空气保温室外的取水管道采用单根管道保温,出集水中心保温室的虹吸管网采用同网多根管道一同保温,无论是单根管道或多根管道的保温,都采用泡沫塑料空心盒来对虹吸管道进行保温,单根管道的泡沫塑料空心保温盒为环形横截面,两端段部位内径与被保温管道外径同径,用其两端环面箍在被保温管道上,中间段部位内径大于被保温管道外径,方块形多根管道的泡沫塑料空心保温盒的管径方向上的尺寸大于其中最大管道的外径,每一节方块形泡沫塑料空心保温盒两端部用与各管道外径相配的环面箍在被保温管道上,在被保温多根管道外形成一段包围各管面的空气柱空间,用保温盒的内的空气来保持的水体不冻结,每一节保温盒的分开面设在水平对开面处,其长度由生产厂商的制造能力决定,若能制得很长,在其中间段增设一道或多道支撑环面,单根管道泡沫塑料空心保温盒,由单根管道的一端至另一端,逐节逐节地安装到单根管道上,每安装一节泡沫塑料空心保温盒,就用粘性胶带将其箍紧,务必使其分开面贴紧闭合,并沿闭合缝再用粘性胶带贴合,每两节的相对表面贴紧,用粘性胶带缠绕数圈使其紧紧贴合,使每一根取水管道都处于空气保温层中,在保温室外虹吸管网的多根管道的保温与单根管道的保温相似,不同的是:每一节方块形保温盒的横截面两侧为弧形环面,中间段为中空平面,用上述安装方式进行安装与箍紧,使其在虹吸管网上形成空气保温层,当同向虹吸管根数很多时,在其中某两根虹吸管之间的贴合环面段处,用绝热棒制成螺纹杆垂直穿过,在其两端套装垫板,用螺帽拧紧之,使两端段相合表面段与各管道对应表面紧贴,空气保温层在过管支架段处,用绝热材包裹管支架承载表面下段,用与之相配的泡沫塑料空心盒合盖在两侧的保温层上,用绝热棒螺纹杆拉紧贴合,用粘性胶带箍紧密封,完成上述操作后,再用绝热带覆盖箍紧之,若虹吸管埋地敷设,则在敷设地建设水泥槽道,在槽道对应于管道对口焊接处,建造一个便于连接操作的水泥深坑,在深坑处建造管支架,待虹吸管的空气保温层做好后,在水泥槽道上端面上盖好水泥预制板,在预制板上覆盖泥土恢复原生态,使途经高寒地区的虹吸管道都处在空气保温层的保护之中,途经非高寒地区的虹吸管道的保温按常规保温规范操作。
[0006] 虹吸管网管道上的固定式套管膨胀节是解决管道产生热胀冷缩问题的构件,固定式套管膨胀节由两根连接短管和一根定位管构成,两短管是锻钢件,定位管是铸钢件,都是精加工构件,两短管在空气保温室内的外端口,分别与对应管道端口焊接或法兰盘连接,其内端管段分别相向伸入定位管内,两短管相对峙的自由端口之间设有一个自由热胀冷缩的距离,其内端管口段外径上制作有多道篦齿,多道篦齿的外径与定位管中段的内径精密动配合,篦齿段后至定位管管口的外径与其对应内径的密封构造精密配合,定位管用其外径固定在空气保温室底板的管支架上,定位管中间段内径与两短管篦齿外径相配合,中间段向端口的管段内径上,分别依次设有多道石墨密封圈和多道充气密封圈,在加工好安装密封圈的环槽后,用弧形石墨块镶嵌在对应的环槽内,将石墨密封面加工到设计尺寸,把充气胎密封圈安装到对应的环槽内,将充气嘴径向穿出定位管固定之,随后,将加工好的短管套装到带有密封构件的定位管内,使短管的篦齿段外径与定位管中间段内径相配合,这就组装成固定式套管膨胀节,在管道上安装好这种固定式套管膨胀节后,通过充气嘴向充气胎内压入高压空气,使充气胎箍紧短管的外径表面,固定式套管膨胀节通过短管内端口将流体流经定位管中段的膨胀冷缩空间,高压流体经多道篦齿减压后流到石墨密封圈,被石墨密封圈阻塞,纵有流体渗出,将被充气胎完全阻断,就这样来解决管道的热胀冷缩问题,固定式套管膨胀节亦可用来解决其它大口径管道的热胀冷缩问题。
[0007] 建设在虹吸管网中的阀门控制室的各大型管式球面阀门的控制装置由一个操作系统和一个控制系统构成,操作系统包括一个操纵盘,一根钢丝绳,一对滑轮,一对水箱,两根塑料或金属软管和一个支承架,控制系统包括一个控制管路和一台控制水泵,连通于每一根虹吸管道上的大型管式球面阀门,其转动阀门的操作杆垂直向上,在操作杆的上端部安装一只操纵盘,在阀门处于关闭状态的条件下,在操纵盘的平均厚度水平面上与虹吸管道中心线平行方向上,加工一个穿过操作杆中心线的通孔,用一根钢丝绳穿过通孔,使钢丝绳在通孔外的长度相等,向操作杆端部的轴向螺钉孔拧进一只螺钉,将钢丝绳在中点处固定死,牵着钢丝绳的头在操纵盘的环槽内相向同侧缠绕半圈后,朝向虹吸管网另一外侧,在其上方横跨虹吸管网,分别在比操纵盘工作面直径大的一只大径滑轮上缠绕一圈向下,将钢丝绳的头固定在一只方(柱)体水箱顶上的重心线位置处,两只大径滑轮安装在支撑于阀门控制室底板上的支承架横杆对应位置处,支承架为T形者,滑轮下的方(柱)体水箱位于支承架横杆两侧,支承架为门框形者,滑轮下的方(柱)体水箱位于支承架门框内侧,两水箱几何形状相同,容积相等,其顶面离滑轮的外径有一设定距离,其底面离阀门控制室底板表面有一设定距离,在水箱内的适宜部处分别设置一根带管接嘴的直角弯管,管接嘴在近水箱顶部的箱壁处穿出孔外,直角弯管的另一端口接近水箱底面而不接触底面,在直角弯管内端口处于接近水箱底面的条件下,将直角弯管沿水箱壁孔口焊接,在管接嘴上分别安装一根软管,软管的另一端口分别与控制管路连接相通,控制水泵的进出水端口分别连接一只进出水三通,在进出水三通的另两个端口上分别连接两只进水阀门和两只出水阀门,一只进出水阀门分别与一只双向三通连接,双向三通的第二个端口分别与出水阀门连接,双向三通的第三个端口分别与软管端口连接,这就构成由一台水泵控制一只大型管式球面阀门的双向控制管路,向两只水箱加入设定的水量,使两只水箱总重相等,使管式球面阀门处于关闭状态,当需要开启管式球面阀门时,分别关闭一路进出水阀门,分别开启另一路进出水阀门,启动控制水泵,一只水箱内的水流经软管、双向三通、进水阀门、进水三通、水泵、出水三通、出水阀门、另一只双向三通和软管将水体泵入另一只水箱,加水后的水箱增重,拉动系于水箱上的钢丝绳,缠绕在滑轮上的钢丝绳带动绕过操纵盘上的钢丝绳解绕而下降,使操作盘转动一个角度而开启大型管式球面阀门,与此同时,由于放水后的水箱的减重和钢丝绳在过操纵盘上的加绕,使放水水箱上升,两者下降和上升的距离相等,而因钢丝绳缠绕滑轮工作面的直径大于操作盘的直径,致使滑轮的转动角度小于操作盘的转动角度,当转动大型管式球面阀门所需的力矩一定时,大的滑轮工作面直径致使转动大型管式球面阀门所需的拉力减小,当大型管式球面阀门转动到所需的角度或完全开启时,关闭水泵和该管路上的进出水的阀门,使大型管式球面阀门停在所需的开度位置上,向虹吸管灌溉网供水,当需要关闭或关小管式球面阀门时,开启另一路的进出水阀门和水泵,将低位水箱内的水体泵入高位水箱内,控制系统使操作系统反向运转,直至关闭到所需角位或完全关闭,这是对一只大型管式球面阀门的控制操作,当阀门控制室有多只错位排列的大型管式球面阀门时,用一根钢丝绳逐一依次穿过所有大型管式球面阀门的操纵盘,钢丝绳的缠绕方向相同,共用一个操作系统和一个控制系统,同时控制室内所有大型管式球面阀门的开与关,若分组控制就需设置与组数相配的操作系统和一个控制系统,按以上所述进行安装和安排,就能把阀门控制室内的多只大型管式球面阀门分成多组或一组来进行操作控制。
[0008] 建设在虹吸管网中的每一根U型电站动力通道上的动力装置是一种切向喷射双力矩水轮机,切向喷射双力矩水轮机由水能储放器、双力矩水力旋转轮和支撑构件构成,水能储放器由一只筒形蓄水桶和一个直立收敛型切向喷射器构成,蓄水桶的上端口与辐条式导水机匣的等径外壳体下端面连接,导水机匣的上端部为扩散型管,其上端口与U型电站动力通道的进水阀门连接,多根辐条的截面为流线形,其外端面与等径外壳体内表面连结,其内端面与带整流锥的等径内壳体外表面连结,整流锥面与等径内外壳体表面形成一段导流通道,在等径内壳体底板近外径的直立收敛型切向喷射器的上安装环面上,设有安装直立收敛型切向喷射器上端部的构造,其中心设有安装双力矩水力旋转轮上端轴构造相配合的上轴承座构造,双力矩水力旋转轮上端轴与安装在等径内壳体底板上方滚珠轴承的内座圈过渡配合,轴承座柱面与滚珠轴承外座圈过盈配合,在轴承座柱面对应于滚珠轴承的上端面处,设有来自流线形辐条的润滑油孔,在轴承座环面对应于滚珠轴承的下端面处,设有来自另一流线形辐条的润滑油回油孔,蓄水桶下端环形桶底板固定在辐条式动力输出机匣的上端面处,在环形桶底板与上安装环面对峙的切向喷射器下安装环面上,设有安装直立收敛型切向喷射器下端部的构造,在环形桶底板下表面对应于切向喷射器下安装环面的大径外侧处,设有插入辐条式动力输出机匣的外壳体内径处的出水短管,安装在切向喷射器上下安装环面上的一圈直立收敛型切向喷嘴,其水平截面为斜置收敛型喷射通道,喷射通道的入口尺寸大于出口尺寸,出口尺寸的大小以喷射水流能被双力矩水力旋转轮上的直立弧面叶片完全有效接受为宜,一圈直立收敛型切向喷嘴的每一条直立收敛型切向喷嘴的结构相同,都是由两块斜置直立平面板条构成,或都是由两块斜置直立弧面板条构成,其斜置的角度与旋转轮上的直立弧面叶片的安装角、弧面曲率相配合,由两块直立平面板条或两块直立弧面板条构成的斜置收敛型喷射通道,其中一块板条宽度小,另一块板条宽度大,均布在切向喷射器上下安装环面上的一圈直立收敛型切向喷嘴,每两条直立收敛型切向喷嘴之间在其通道入口处,分别用一块连接弧面板条两侧端面与两条通道的对应板条侧端面焊接,使其安装在上下安装环面之间构成一个锯齿形直立喷嘴环,各锯齿形直立喷嘴之间的空间形成一圈直立水体导流通道,锯齿形直立喷嘴环与直立水体导流通道组装成直立收敛型切向喷射器,上下安装环面上的安装构造与切向喷射器的截面构造相配合,把下安装环面上直立水体导流通道所占桶底板的那部分桶底板切除,使流体能沿导流通道顺畅下泄,但是,在锯齿形喷嘴所占桶底板的下表面处将形成与之相对应的一圈无流空穴,为此,需在无流空穴处设置与之对应的半锥体L形导流支板,弯转成L形导流支板的上端面与桶底板对应下表面焊接,其周向端面贴着辐条式动力输出机匣的外壳体内径表面插入,切向喷射器和筒形蓄水桶就组成水能储放器,支承水能储放器和双力矩水力旋转轮的辐条式动力输出机匣,用四根空心流线型辐条支板的外端面与外壳体内径表面连接,用其内端面与齿轮箱的外径表面连接,四根空心流线型辐条支板的对称轴向平面与U型电站动力通道中心线的垂直平面成45度角布置,用外壳体上端口至对应蓄水桶外径处的支撑环形板和内径止口接纳桶底处的出水短管来支撑蓄水桶,利用安装发电机平台上的斜支柱与支撑环形板连接,来支承电站动力装置,齿轮箱上端部位的外径段伸进双力矩水力旋转轮下端部位的内径内,齿轮箱上端部位的中心孔处设有安装双力矩水力旋转轮下端轴构造相配合的轴承座结构,上端部位的轴承座依次安装推力轴承和滚珠轴承,旋转轮下端轴穿出轴承孔的轴段上设有一只主动伞齿轮,与主动伞齿轮啮合的从动伞齿轮的轴线,设在空心流线型辐条支板的对应的水平面内,以从动伞齿轮的轴线为基准,在齿轮箱的内侧对应于空心流线型辐条支板的孔口处,设有安装从动伞齿轮的轴承座,安装在轴承座内的推力轴承内的从动伞齿轮的中心孔内设有内花键,穿过空心流线型辐条支板空心孔的传动轴,用内段的外花键与从动伞齿轮的内花键相配合,传动轴在辐条式动力输出机匣的外壳体对应的安装座处,用其套装在对应轴段上的轴承座固定到安装座上,传动轴外伸段上的法兰盘与发电机的转子端轴连接,齿轮箱下端面与导流锥的上端面密封连接,在空心流线型辐条支板上段对应于推力轴承上端面处设有一个径向孔,通过这个径向孔使润滑油流向轴承上端面,再沿双力矩水力旋转轮的下端轴流至伞齿轮和从动伞齿轮的推力轴承,最终流入导流锥的内腔,在另一空心流线型辐条支板下段对应于从动伞齿轮的下方适宜部位处设有一个径向孔,该径向孔在齿轮箱内壁孔口处安装上一只管接嘴,与管接嘴连接的弯管管口伸到导流锥的锥底部处,该径向孔在辐条式动力输出机匣的外壳体的孔口处安装另一只管接嘴,与这管接嘴连接的弯管管口伸到动力装置的回油箱,以虹吸方式使润滑油回流,其上端轴的润滑油用相同的方式流回至回油箱,辐条式动力输出机匣的外壳体下端口与U型电站动力通道上的弯管上端口连接,构成一根U型电站动力通道的动力装置的流体出口段,安装在辐条式动力输出机匣上端部和辐条式导水机匣下端部之间于切向喷射器内的双力矩水力旋转轮是一种水力冲击和水体离心力推动的水轮机,是由多个盘体叶轮和上下端轴构成的整体动力轮,用高强度钢精宻模锻成形的盘体叶轮,其盘体中心的厚度大于其设置直立弧面叶片筒体的上下段对称中心环面连接处的盘体厚度,盘体的厚度关于盘体的水平对称中心平面沿动力轮轴线等厚分布,筒体的高度关于盘体的水平对称中心平面等高对称设计,由模锻成形的直立弧面叶片与筒体等高,每一个精宻模锻成形的盘体叶轮经静、动平衡检测合格后,在其上下端面部位对筒体和直立弧面叶片的端面加工焊接坡口,逐一将每个盘体叶轮对接焊,直至形成一个设定高度的直立筒体叶轮,这个设定高度由单个盘体叶轮的高度和其数量来决定,盘体叶轮的最大直径由其制作材料所能承受的离心负荷决定,动力轮的整体尺寸由现有数机床的加工能力来决定,盘体叶轮越高度、或盘体叶轮的最大直径越大,与之相配的水能储放器的高度也越高,其蓄水桶的直径也越大,则动力装置的输出功率越大,在直立筒体叶轮上下端盘体的盘面上安装动力轮的上下端轴,上下端轴的盘体的相对表面与对应表面贴合,在其近外径环面处设有与对应螺钉孔相配合的一圈孔,用螺钉将上下端轴安装到直立筒体叶轮的对应的盘体表面上,并将螺钉头分别和上下端轴的盘体的表面焊死,沿上下端轴的盘体外径与直立筒体叶轮对应表面焊接,打磨好所有焊缝后,将动力轮在大型数控车床上加工上下端轴,加工直立弧面叶片的外径,加工动力轮上端面部位处的直立弧面叶片的轴向端面,使直立筒体的上端段外径表面能插入辐条式导水机匣等径内壳体底板处相配合的环槽内,使直立筒体的下端面的内径表面能与辐条式动力输出机匣的齿轮箱上端部外径表面相配合,使直立筒体、直立弧面叶片的下端面与蓄水桶底部环形板上表面齐平,随后,在大型液压数控拉力机床上,用与直立筒体外径弧面、拐角弧面、直立弧面叶片工作面和叶背弧形面相适配的拉削刀具,逐一将直立筒体叶轮各部位表面加工到设计尺寸,经精加工后的动力轮在静动平衡机进行静动平衡测试,在动力轮上下端轴的盘体处用加减重量法,使动力轮在设定转速范围内能处于动态平衡状态,将辐条式动力输出机匣的外壳体上端面处的支撑环形板安装到发电机平台上的斜支柱上,将辐条式动力输出机匣的外壳体下端面与U型电站动力通道上的弯管上端口连接,将水能储放器安放到支撑环形板上,将动力轮吊装到水能储放器的直立收敛型切向喷嘴环内,在动力轮的下端轴伸出齿轮箱的轴承面处的轴段上安装好主动仐齿轮,安装好与之相啮合的从动仐齿轮,安装好润滑油回油管,将导流锥宻封安装到辐条式动力输出机匣的齿轮箱的下端面上,调整动力轮筒体叶轮外径与直立收敛型切向喷嘴环内径之间的间隙环,使动力轮筒体叶轮外径在最大转速状态条件下,筒体叶轮的任何直立弧面叶片的外径端面均不得与直立收敛型切向喷嘴环内径接触,这时,沿水能储放器底板外径与支撑环形板对应表面焊接,沿斜支柱上端面与辐条式动力输出机匣支撑环形板的对应表面焊接,即在保持间隙环空间一致的条件下,将辐条式导水机匣的轴承套装到动力轮的上端轴上,将其上安装环面套装到直立收敛型切向喷嘴环上端段构造上,将辐条式导水机匣的等径外壳下端面与水能储放器蓄水桶上端面焊接,将辐条式导水机匣的等径外壳上端面与U型电站动力通道的进水阀门的下端面焊接,这样,就组装成了一根虹吸管上的一个水力发电动力装置,动力轮就构成为动力装置的双力矩水力旋转轮,筒体叶轮上的一圈直立弧面叶片的工作面正对着切向喷射器上的一圈直立收敛型切向喷嘴,当直立弧面叶片工作面的曲率半径无穷大时,直立弧面叶片就成为直立平面径向叶片,在切向喷嘴的喷射角一定的条件下,直立收敛型切向喷嘴喷射水流至叶片的工作面的角度范围大,即一个喷嘴喷射水流到一片叶片工作面上的角度范围大,但射入叶片工作面上的水体被离心力径向甩出不会对叶片产生作用力,若弧面叶片工作面的曲率半径接近其筒体外表面半径时,直立收敛型切向喷嘴喷射水流就喷射不到弧面叶片工作面,即射流不能冲击力弧面叶片工作面,当直立弧面叶片工作面的曲率半径恰好与切向喷嘴的喷射角度和喷流宽度相配合时,一股喷射水流从开始喷射到一片直立弧面叶片工作面至这叶片离开,接着就开始喷射到下一片直立弧面叶片工作面上,在这种配合状态下,喷嘴喷射的水流动力完全由弧面叶片工作面所接受,推动双力矩水力旋转轮高速转动,喷射到弧面叶片工作面内的水体本来要沿弧面向叶片根部流动,由于水力旋转轮的高速转动,使向叶片根部流动的水体被离心力径向甩出,在被径向甩出时,其中部分水体就给弧面向叶片一个离心作用力,这离心作用力在弧线曲率半径的作用点上产生离心力三角形,设切向喷射器上的一圈直立收敛型切向喷嘴的出口环面,与筒体叶轮叶片的叶尖环面之间有一设定间隙环,水体沿切向通道喷射,沿宽度小的板条喷出的前流线平面刚好与过一片弧面叶片工作面的叶尖线的相切平面重合,沿宽度大的板条喷出的后流线平面与该叶片的弧面相交,即每一个切向喷嘴在某一瞬间都能同时把全部射流冲击到一片弧面叶片的工作面上,过叶尖直立线与水力旋转轮的轴线分别作一个直立半径平面,直立半径平面将弧面叶片的受水冲击空间(叶栅间隔)分成两部分,与弧面叶片的工作面相邻的为离心作用力区,与弧面叶片叶背相邻的为无效离心力区,凡离心作用力区内的流体被离心力甩出时,沿直立径向流线平面甩出的流体在弧面工作面上就生成一个截面为三角形的离心作用力三菱柱形力图,三菱柱形力图由直立平面离心力、直立平面有效离心力和直立平面无效离心力组成,三菱柱形力图一个直立平面离心力与直立径向流线平面重合,并相交于弧面叶片工作面的一条直立线处,过直立线作弧面叶片工作面的切平面,过直立线作切平面的垂直平面与三菱柱形力图一个直立平面有效离心力重合,过水力旋转轮轴线作一个垂直平面与三菱柱形力图一个直立平面无效离心力重合,并与直立平面有效离心力正交于空间直立线,过这条空间直立线作直立平面离心力的平行平面,过一条直立线作直立平面离心力的垂直平面与平行平面正交于直立作用力线,这又以直立平面有效离心力为合力而形成的作用力三菱柱形力图,由空间直立线、直立作用力线限定的与平行平面重合的为直立平面无效作用力,由直立线、直立作用力线限定的与垂直平面重合的为直立平面有效作用力,直立平面有效作用力在一条直立线处给直立弧面叶片一个推力,凡存在离心力作用区内的水体沿径向平面被离心力甩出时,在不同作用力半径处都给直立弧面叶片一个推力,多个直立平面有效作用力与对应作用力半径的乘积之和,就给一片直立弧面叶片一个推动力矩,一圈直立弧面叶片就给予旋转轮一个离心力输出力矩,就使水力旋转轮获得射流冲击输出力矩和离心力输出力矩,这个流体离心力输出力矩只有在离心作用力区内水体被甩出才存在,在无效离心力区内的水体不存在离心力输出力矩,流至水能储放器内的水体经一圈直立收敛型切向喷嘴,过环形间隙空间喷射到双力矩水力旋转轮的一圈弧面叶片的工作面上,冲击双力矩水力旋转轮高速旋转,进入筒体叶轮叶栅间隔内的水体,在离心力的作用下,沿双力矩水力旋转轮的直立半径平面甩出,筒体叶轮在接受高速水流冲击的同时,又被离心力甩向直立水体导流通道,在筒体叶轮转过一个切向喷嘴的对应角度时,进入该叶栅间隔内的全部水体相继被甩入直立水体导流通道,首先是离心作用力区内的水体沿弧面叶片的工作面甩向直立水体导流通道,随后是无效离心力区内的水体沿直立半径平面外甩向直立水体导流通道,在筒体叶轮转到下一个直立切向喷嘴时,该叶栅间隔内将在瞬间局部汽化状态下接受下一个切向喷嘴的高速射流冲击,当直立水体导流通道的泄流截面面积大于U型电站动力通道下游虹吸管的流通通道截面面积时,直立切向喷嘴环与筒体叶轮叶尖之间的设定间隙空间内的水体被叶尖的带动甩向直立水体导流通道,或随筒体叶轮的转动而形成旋转流层,该旋转流层的切向流动速度与叶尖的切向速度相近,当该旋转流层的切向流动速度大于喷嘴的切向喷射速度时,将诱导喷射水流向外偏转,当该旋转流层的切向流动速度小于喷嘴的切向喷射速度时,将诱导喷射水流向内偏转,从直立喷嘴环喷射到筒体叶轮内推动双力矩水力旋转轮高速旋转后的水体分三路,由直立叶栅空间、设定直立环形间隙和直立水体导流通道下泄,这三路下泄总流量与U型电站动力通道的进出水阀门的前后截面流量相适配,可通过调整电站处的虹吸管阀门和进出水阀门使其处于最佳流通状态,在开启U型电站动力通道的进出水阀门的同时关闭虹吸管阀门,高海拔水体通过每一根虹吸管进行切换,使其流经对应U型电站动力通道向下游流去,在流经动力装置时,将水能储放器内的水体高位势能转变为喷射动能,推动双力矩水力旋转轮旋转输出功率,带动一根U型电站动力通道上的一个四台发电机机组同时发电,而构成一个虹吸管发电站,若虹吸管网在该地区设有错位排列的多根U型电站动力通道,就有多个虹吸管发电站,这就构成一个地区虹吸管网发电厂,在留给发电走廊或发电中心设定的水位的条件下,高海拔虹吸管网调水途经地区可建若干个地区虹吸管网发电厂,这不仅能为缺电缺水地区提供电源和水源,还可减轻虹吸管的承压。
[0009] 连接虹吸管的大型管式球面阀门由分段球面阀座、阀座套管、操纵杆、操纵盘和定位顶针构成,分段球面阀座和阀座套管是用与虹吸管相同材质铸造而成的构件,球面阀门是用高强度材料锻造而成的构件,分别加工两段球面阀座的两轴向端面,使其轴向长度相等,用内径夹具将两段球面阀座对接锁紧,将其外径加工到设定直径尺寸,并在对接锁紧面的直径方向相对面上分别制作一个小孔,在保持径向小孔位置不变的条件下,用外径夹具将两段球面阀座对接锁紧,将其内径加工到设定直径尺寸,并在对接锁紧面的内径部位处精加工一段内球形面,分别加工球面阀门轴向两侧中心的凹形盘面与外侧环面,在外径处精加工一段外球形面与分段球面阀座一段内球形面精宻配合,在轴向对称平面的一条直径上,由外向内加工一个定位顶针相配合的锥孔,在与该直径的锥孔相对峙部位加工一个内花键和操纵杆的外花键相配合,将阀座套管的上下台柱体加工成平行于轴线平面的平行平面,过上下台柱体的中心作过阀座套管轴线的平面与垂直平面正交于正交线,沿着正交线在上台柱体上加工与操纵杆多道环槽内的宻封环相配合的孔径表面,加工与套筒轴承相配的孔径表面,在其台柱面上加工一圈螺钉孔与压盖上的一圈埋头螺钉孔相配合,沿着正交线在下台柱体上加工与定位顶针直径相配合的孔,在其台柱面上加工一圈螺钉孔与定位顶针盘体上的一圈孔相配合,定位顶针的直径与下台柱体上的、球面阀座上的孔径相配合,其顶针锥面与球面阀座上的锥孔相配合,操纵杆从下向上依次设有与球面阀门的内花键相配合的外花键,设有与其孔径相配合的柱体段,该柱体段与定位顶针上的柱体段的直径不得妨碍球面阀门在分段球面阀座的内球面内的转动,设有多道安装宻封环环槽,设有与套筒轴承相配的柱面段,此柱面段的直径表面与套筒轴承内径表面动配合,设有与压盖间隙配合的盘体段,设有安装操纵盘的上段,在上段处设有与操纵盘的径向孔相配的穿过钢丝绳的径向孔,这径向孔的中心线垂直于球面阀门的轴对称平面,在操纵杆的顶面中心设有与上述径向孔正交的螺钉孔,安装在操纵杆上段的操纵盘以径向孔中心线的水平面为准,加工一条U形环槽,U形环槽的宽度为能容纳穿过径向孔钢丝绳直径的三倍,与操纵杆的盘体段相配合的压盖凹形孔内径面大于其盘体直径面,凹形孔的深度大于其盘体的厚度,压盖的盘面上除设有与阀座套管上台柱体的一圈螺钉孔相配合的埋头螺钉孔外,在其外径适宜部位加工有润油膏的注入孔结构,安装在阀座套管上台柱体上的套筒轴承的上端面低于其上台柱体上表面,当全部构件加工好后,将套筒轴承压入阀座套管上台柱体上的对应孔内,将一段球面阀座安装到阀座套管的对应部位,将球面阀门的一侧外球面贴紧一段球面阀座的内球面,将另一段球面阀座安装到阀座套管内,并使球面阀门上的内花键孔、锥孔与球面阀座、阀座套管上的相关孔对准,将定位顶针、带有多道密封环的操纵杆分别安装到对应孔内,并将定位顶针固定在阀座套管的下台柱体上,转动操纵杆操作球面阀门顺、反时针旋转,检测到球面阀门上的内球面能与球面阀门上的外球面能宻封转动合格后,将压盖安装到阀座套管的上台柱体上,沿阀座套管的两端面与球面阀座的对应表面焊接,使两球面阀座定位,通过安装在压盖上的注油孔向其内部空间注入润滑油膏,并将其注油孔封死,将操纵盘安装到操纵杆的上端部位处,入库待运。
[0010] 在高海拔虹吸管网设有阀门控制室处架设地区灌溉网,在地区虹吸管网发电厂处架设或敷设地区灌溉网,在发电走廊、发电中心架设或敷设地区灌溉网,在接近人口密集区架设或敷设人畜饮用供水网。附图说明
[0011] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0012] 图1是虹吸管直管段的结构、连接与保温管的剖视简图。
[0013] 图2是三通的整体陶瓷内壳模的焊接钢材层正视简图。
[0014] 图3是虹吸管膨胀节剖视简图。
[0015] 图4是虹吸管电站的U型动力通道布局正视简图。
[0016] 图5是虹吸管网中大型管式球面阀门控制装置的操作系统和控制系统平面布局简图。
[0017] 图6是虹吸管网中一根U型电站动力通道上的动力装置的横截面简图。
[0018] 图7是高海拔虹吸管网调水发电灌溉防灾变沙漠为良田工程布局图。
[0019] 图8是连接虹吸管的大型管式球面阀门的剖视简图。
[0020] 图1中,1、特大型焊接直管,2、钢筋水泥承压层,3、保温层,4、环形板,5、焊缝,6、加强管段。
[0021] 图2中,8、线材、或板条,9、焊缝,10、线材,11板条。
[0022] 图3中,14、短管,15、定位管,16、充气密封圈,17、石墨密封圈,18、篦齿。
[0023] 图4中,20、上游虹吸管,21、上游三通,22、进水阀门,23、虹吸管阀门,24、发电装置,25、出水管,26、传动轴,27、短管,28、弯管,29、基础,30、横管,31、下游三通,32、下游虹吸管,33、横管,34、出水阀门,35、过渡水箱。
[0024] 图5中,39、虹吸管,40、连接管件,41、操纵盘,42、钢丝绳,43、滑轮,44、水箱,45、方向,46、方向,47、阀门,48、三通,49、水泵。
[0025] 图6中,53、蓄水桶,54、储放器,55、射流通道,56、导流通道,57、环形间隙,58、叶片,59、旋转轮,60、筒体,61、平面,62、直立线,63、平面,64、直立作用力线,65、平面,66、平面,67、平面,68、喷嘴环,69、平面,70、平面,71、外向力,72、内向力,73、冲击力,74、线,75、半径,76、平面,77、平面,78、平面,79、平面,80、平面,81、平面,82、直立线,83、板条,84、弧形板,85、叶柵。
[0026] 图7中,90、取水区,91、北西虹吸管网,92、灌溉网,93、虹吸管,94、集水中心,95、向北管网,96、地区发电厂,97、灌溉网,98、北东虹吸管网,99、途中取水管,100、24度管网,101、29度管网,102、发电中心,103、水源,104、发电走廊。
[0027] 图8中,109、球面阀座,110、阀座套管,111、球面阀门,112、宻封环,113、压盖,114、操纵杆,115、套筒轴承,116、操纵盘,117、定位顶针。
[0028] 在图1中,虹吸管管网上的每一根虹吸管直管,都是由特大型焊接钢管(1)与钢筋水泥承压层(2)加成的标准化复合管,标准化复合管的内径与取水量相适配,其外径由所用焊接钢管和钢筋水泥承压层(2)的材料强度与流经的水体压強相适配,特大型焊接钢管(1)两端伸出钢筋水泥承压层(2)两端部位的外径处,分别焊有加强管段(6),标准化复合管的每一根的长度由生产能力和运输能力所决定,标准化复合管进行工厂化制造生产,每一根标准化复合管用伸出段端面在施工现场进行对接焊,形成焊缝(5),在焊缝(5)外,伸出相对峙两环形板(4)的螺纹钢上焊接一段螺纹钢,使其对应连接,并在该处编织钢筋网,构建钢筋水泥承压层(2),随后,在标准化复合管外径表面上设置泡沫塑料空气保温管(3),由泡沫塑料制成的保温管(3),用两端部处的剖分环端面贴合在钢筋水泥承压层(2)外径表面上,在虹吸管的直线管段上形成一段连续的中空盒子空气保温层。
[0029] 在图2中,以整体陶瓷内壳模三通作水体的流动通道,用弧面板条(8),或用线材板条敷设在陶瓷内壳模的外表面上,每两段弧面板条或两段线材(8)的相对侧面之间用焊条(9)进行焊接,用弧形线材(10)在接缝处进行连接焊,用板条(11)在端面处进行连接焊,使其在整体陶瓷内壳模外表面上敷设焊接钢材层,依此可在陶瓷直管、管件或异形管件上敷设焊接钢材层,随后,在管口焊接加强层段,在敷设焊接钢材层外建造钢筋水泥承压层,用敷设焊接钢材层端口进行对接焊,于对口接焊处在施工现场建造钢筋水泥承压层。
[0030] 在图3中,虹吸管网管道上的固定式套管膨胀节是解决管道产生热胀冷缩问题的构件,固定式套管膨胀节由两根连接短管(14)和一根定位管(15)构成,两短管(14)是锻钢件,定位管(15)是铸钢件,都是精加工构件,两短管(14)在空气保温室内的外端口,分别与对应管道端口焊接或法兰盘连接,其内端管段分别相向伸入定位管(15)内,两短管(14)相对峙的自由端口之间设有一个自由热胀冷缩的距离,其内端管口段外径上制作有多道篦齿(18),多道篦齿(18)的外径与定位管(15)中段的内径精密动配合,篦齿(18)段后至定位管(15)管口的外径与其对应内径的密封构造精密配合,定位管(15)用其外径固定在空气保温室底板的管支架上,定位管(15)中间段内径与两短管(14)篦齿(18)外径相配合,中间段向端口的管段内径上,分别依次设有多道石墨密封圈(17)和多道充气密封圈(16),在加工好安装密封圈的环槽后,用弧形石墨块镶嵌在对应的环槽内,将石墨密封面加工到设计尺寸,把充气胎密封圈(16)安装到对应的环槽内,将充气嘴径向穿出定位管(15)固定之,随后,将加工好的短管(14)套装到带有密封构件的定位管(15)内,使短管(14)的篦齿(18)段外径与定位管(15)中间段内径相配合,这就组装成固定式套管膨胀节,在管道上安装好这种固定式套管膨胀节后,通过充气嘴向充气胎内压入高压空气,使充气胎箍紧短管(14)的外径表面,固定式套管膨胀节通过短管(14)内端口将流体流经定位管(15)中段的膨胀冷缩空间,高压流体经多道篦齿(18)减压后流到石墨密封圈(17),被石墨密封圈(17)阻塞,纵有流体渗出,将被充气胎完全阻断,就这样来解决管道的热胀冷缩问题,固定式套管膨胀节亦可用来解决其它大口径管道的热胀冷缩问题。
[0031] 在图4中,设置虹吸管发电站的U型动力通道,用一只上游三通(21)的水平端口连接上游虹吸管(20),上游三通(21)的另一水平端口连接一只虹吸管阀门(23),虹吸管阀门(23)的另一水平端口用短管(27)连接一只下游三通(31),下游三通(31)的水平端口续接下游虹吸管(32),在上下游三通(21)(31)之间建设虹吸管发电站,将上游三通(21)的下端口与短管或直接与虹吸管发电装置(24)的进水阀门(22)连通,进水阀门(22)的下端口与电站发电装置(24)连接,发电装置(24)下端部位从动力输出机匣伸出的传动轴(26)与发电机转子的转轴连接,动力输出机匣的下端口与出水管(25)连接,出水管(25)的下端口与一根弯管(28)连接,弯管(28)朝虹吸管网方向连接一根横管(30),横管(30)另一端口与一只过渡水箱(35)焊接连通,在过渡水箱(35)的顶板上安装一只出水阀门(34),出水阀门(34)的上端口连接一根竖管(33),竖管(33)的上端口与下游三通(31)的下端口连通,这样,上游三通(21)、短管、进水阀门(22)、发电装置(24)、出水管(25)、弯管(28)、横管(30)、过渡水箱(35)、出水阀门(34)、竖管(33)和下游三通(31),就构成虹吸管发电装置的U型流体动力通道,关闭虹吸管阀门(23),同时开启电站进、出水阀门(22)(31),流体通过动力通道冲击电站动力装置的旋转轮输出扭矩,带动设在动力装置周围的多台发电机发电,关闭动力通道上的电站进、出水阀门(22)(31),同时开启虹吸管阀门(23),动力通道内的旋转轮停止转动,发电机失去动力而关闭,一条虹吸管上的在各地的动力装置与之相配的发电机机组就构成各地区虹吸管发电站,虹吸管网上的每一条动力通道在地区的基础(29)上是相互错位排列的,使虹吸管发电装置之间不发生干扰,使其便于发电装置的安装施工与维修,多条动力通道上的地区虹吸管发电站就组成一个地区虹吸管网发电厂,在设定的海拔高度差的范围内,在向北管网、29度管网和24度管网上可以建设一个或多个地区虹吸管网发电厂,地区虹吸管网发电后的水体分别沿下游三通(31)的下游虹吸管(32)向海拔高度低的地区流去。
[0032] 在图5中,虹吸管网中的一组虹吸管(39),在阀门控制室的每一根虹吸管用一只三通和弯管等连接管件(40)与阀门连通,阀门的阀杆垂直朝上,使阀杆的中心线位于同侧一条直线上,使阀门的操纵盘(41)处于同一水面上,在该组虹吸管(39)均处于关闭状态、所有阀门操纵盘(41)和阀杆中心线的水平面通孔的中心线呈一条直线的条件下,牵着一根钢丝绳(42)的头,从第一个操纵盘(41)的内侧穿过通孔反向緾绕四分之一圈,以同样的穿过通孔方向和緾绕的方式在第二、第三直至最后一个操纵盘(41)的一排操纵盘的同侧进行钢丝绳(42)的安装,在穿过通孔和緾绕的过程中务必拉紧钢丝绳(42),使绕过最后一个操纵盘(41)剰下这段钢丝绳(42)的长度,与反向绕过第一个操纵盘(41)那段钢丝绳(42)的长度相等,随后,分别用螺钉拧进阀杆中心的螺钉孔,将钢丝绳(42)固定死,分别将那段、这段钢丝绳(42)横跨该组虹吸管(39)对应滑轮(43)上方缠绕一圈后,向下将其钢丝绳(42)的头固定到处于相同设定高度的水箱(44)重心的顶板处,这里,该组虹吸管(39)的各操纵盘(41)工作直径相等,滑轮(43)工作直径大于操纵盘(41)工作直径,两水箱(44)的几何形状相同,容积相等,都注有设定的水量,使其两水箱(44)的总重量相等,在两水箱(44)内分别设有一根伸近底部的直角弯管,直角弯管在水箱(44)上端箱壁适宜部位伸出的管接嘴与软管(46)连接,这些就构成该组虹吸管(39)各阀门的操作系统,本操作系统既适用于单个阀门,也适用于虹吸管网在同一地段区所有阀门,操作系统工作的控制系统由一台水泵(49)、四只三通(48)、四只阀门(47)和相应连接管道管件构成的双向通道管路(45)、(46),将管路(46)与软管(45)连通后,控制系统就能启动操作系统,当需要开启该组虹吸管(39)的阀门时,只需同时开启实线箭头(46)所指通道上的阀门(47)和水泵(49),左边水箱(44)内的水就沿软管(45)、通道上的三通(48)和水泵(49)进入右边水箱(44)内,使右边水箱(44)增重,使左边水箱(44)减重,增重水箱(44)下降,拉动缠绕在滑轮(43)上的钢丝绳(42),使滑轮(43)转过一个小的角度,致使缠绕在阀门操纵盘(41)上的钢丝绳(42)拉动操纵盘(41)转过一个大的角度,使所有阀门同时同向开启,同时緾绕在左边滑轮(43)上的钢丝绳(42)拉动它转过一个小的角度,使钢丝绳(42)拉动左边减重水箱(44)上升一个对应的高度,当该组虹吸管(39)的阀门打开到所需开度时,关闭实线箭头(46)所指通道上的阀门(47)和水泵(49),使该组虹吸管(39)的阀门锁定,向该组虹吸管(39)所在地区灌溉网供水,当需要关闭或关小该组虹吸管(39)的阀门时,开启虚线箭头(46)所指通道上的阀门(47)和水泵(49),使右边增重水箱(44)内的水流入左边减重水箱(44)内,使之达到所需开度位置或完全关闭状态,关闭虚线箭头(46)所指通道上的阀门(47)和水泵(49),停止向地区灌溉网供水,使该组虹吸管(39)中的高位水流向下游。
[0033] 在图6中,在虹吸管网中的每一根U型电站动力通道上的动力装置是一种切向喷射双力矩水轮机,切向喷射双力矩水轮机由水能储放器(54)、双力矩水力旋转轮(59)和支撑构件构成,水能储放器(54)由一只筒形蓄水桶(53)和一个直立收敛型切向喷嘴环(68)构成,筒形蓄水桶(53)用桶径和切向喷射器(68)的射流通道(55)与其底板组成储水空间,射流通道(55)由两块斜置直立弧面板条(83)构成,多条射流通道(55)组成切向喷嘴环(68),并形成一个锯齿形直立喷嘴环(68),相邻两条射流通道(55)相近的两块斜置直立弧面板条(83)的内端面与一块直立弧形板(84)对应端面焊接,构成一条导流通道(56),一圈直立水体导流通道(56)构成水体的锯齿形导流通道,用多个盘体筒形叶轮的筒体(60)、直立弧面叶片(58)的轴向端面对接焊,并与上下端轴的盘体组装成双力矩水力旋转轮(59),筒体(60)上的直立弧面叶片(58)的弯转方向与斜置直立弧面板条(83)的弯转方向相反,其工作面曲率半径与射流通道(55)的直立射流平面相适配,当射流通道(55)中一股水体沿直立射流平面射向直立弧面叶片(58)工作面上的一条直立作用力线(74)时,就产生一个冲击力(73),直立作用力线(74)至旋转轮(59)轴线的距离就是冲击力(73)的力矩半径(75),冲击力(73)可分解为由斜置直立弧面板条(83)的弯转产生的外向力(71),沿作用力直立作用力线(74)的切线平面(70)产生一个内向力(72),即每一条射流通道(55)中的水体可在直立弧面叶片(58)的工作面上产生多个冲击力(73),多个冲击力(73)与之对应力矩半径(75)形成一条射流通道(55)对旋转轮(59)产生一个力矩,多条射流通道(55)汇总的力矩给予旋转轮(59)一个射流冲击输出力矩,从一条射流通道(55)中喷射到两片直立弧面叶片(58)空间内的水体,被叶片叶尖至旋转轮(59)轴线的直立半径平面(80)分为两部分,与直立弧面叶片(58)工作面相邻的为离心力作用区,与直立弧面叶片(58)叶背相邻的为无效离心力区,凡存在于离心力作用区内的水体,在旋转轮(59)旋转时,水体都将对直立弧面叶片(58)工作面产生离心作用力,存在于离心力作用区内的一股水体,沿径向直立平面(67)被旋转轮的旋转离心力甩向直立弧面叶片(58)工作面,产生一个直立平面(78)离心作用力与直立平面(67)重合,并与直立弧面叶片(58)工作面相交于一条直立线(82),过直立线(82)作弧面叶片工作面的切平面(69),过直立线(82)作切平面(69)的垂直平面(81),过旋转轮(59)轴线作与切平面(69)平行的平行平面(76),垂直平面(81)与平行平面(76)相交于空间直立线(62),过旋转轮(59)轴线、直立线(82)和空间直立线(62)所作的直立平面分别与径向直立平面(67)、平行平面(76)和垂直平面(81)重合,并形成一个离心作用力三菱柱形力图,其中与径向直立平面(67)重合的直立平面(77)离心作用力,可被分解为直立平面(77)无效离心力和直立平面(79)有效离心力,但直立平面(79)有效离心力与旋转轮(59)轴线至直立线(82)的作用力半径不垂直,为此,通过空间直立线(62)作径向直立平面(67)的直立平行平面(65),过直立线(82)作作用力平面(61)与直立平行平面(65)正交于直立作用力线(64),这里,以直立平面(79)有效离心力为平面合力又形成一个作用力三菱柱形力图,其中平面合力被分解为直立平面(63)无效作用力和直立平面(66)有效作用力,直立平面(66)有效作用力在一条直立线(82)处给直立弧面叶片(58)一个推力,凡存在离心力作用区内的水体沿径向平面被离心力甩出时,在不同作用力半径处都给直立弧面叶片(58)一个推力,多个直立平面(66)有效作用力与对应作用力半径的乘积之和,就给一片直立弧面叶片(58)一个推动力矩,一圈直立弧面叶片(58)就给予旋转轮(59)一个离心力输出力矩,就使水力旋转轮(59)获得射流冲击输出力矩和离心力输出力矩,这个流体离心力输出力矩只有在离心作用力区内水体被甩出才存在,在无效离心力区内的水体不存在离心力输出力矩,从直立喷嘴环(68)喷射到筒体叶轮内推动双力矩水力旋转轮(59)高速旋转后的水体为分三路,由直立叶栅(85)空间、设定直立环形间隙(57)空间和直立水体导流通道(56)下泄,这三路下泄总流量与U型电站动力通道的进出水阀门的前后截面流量相适配,可通过调整电站处的虹吸管阀门和进出水阀门使其处于最佳流通状态。
[0034] 在图7中,以东经103度带向西、北纬34度带向南作为的取水区(90),在取水区(90)建设一个集水中心区(94),拟在我国东经98度带与北纬28度带所涉地区建设集水中心区(94),从取水区(94)采取的水体按海拔高度分级,以设定的落差为一级,同一级取集的水体,用虹吸管(93)引导至集水中心区(94),与一根与之相配的大径虹吸管连接,在取水区(90)的集水中心区(94)建设三条虹吸管调水管网,第一条为向北管网(95),向北管网(95)沿东经98度带向北至北纬40度带,在东经98度带与北纬40度带建设虹吸管网发电走廊(104),从发电走廊(104)沿北纬40度带向西建设北西虹吸管网(91)的灌溉网(92),从发电走廊沿北纬40度带向东建设北东虹吸管网(98)的灌溉网(97),第二条为29度管网(101),29度管网(101)沿北纬29度带向东至沿海地区,在第三为24度管网(100),24度管网(100)沿北纬24度带向东至沿海地区,在东南沿海低海拔地区建设虹吸管网发电中心(102),发电后的高海拔的水量,作为该地区的城镇自来水厂的水源(103),凡虹吸管网途径的地区还可建设地区发电厂(96)和地区灌溉网(97),高海拔虹吸管网调水,除获取水力电能外,向北管网(95)、北西虹吸管灌溉网(92)和北东虹吸管灌溉网(97)还肩负绿化沙漠,变沙漠为良田,消灭沙尘暴,为缺水地区提供优质饮用水的重任,29度管网(101)和24度管网(100)为缺水地区提供灌溉用水和优质饮用水,在洪水多发地区建设虹吸排涝管(99),借以减少旱灾水灾以致森林火灾。
[0035] 在图8中,连接虹吸管的大型管式球面阀门由分段球面阀座(109)、阀座套管(110)、操纵杆(114)、操纵盘(116)和定位顶针(117)构成,分段球面阀座(109)和阀座套管(110)是用与虹吸管相同材质铸造而成的构件,球面阀门(111)是用高强度材料锻造而成的构件,分别加工两段球面阀座(109)的两轴向端面,使其轴向长度相等,用内径夹具将两段球面阀座(109)对接锁紧,将其外径加工到设定直径尺寸,并在对接锁紧面的直径方向相对面上分别制作一个小孔,在保持径向小孔位置不变的条件下,用外径夹具将两段球面阀座(109)对接锁紧,将其内径加工到设定直径尺寸,并在对接锁紧面的内径部位处精加工一段内球形面,分别加工球面阀门(111)轴向两侧中心的凹形盘面与外侧环面,在外径处精加工一段外球形面与分段球面阀座(109)一段内球形面精宻配合,在轴向对称平面的一条直径上,由外向内加工一个定位顶针(117)相配合的锥孔,在与该直径的锥孔相对峙部位加工一个内花键和操纵杆(114)的外花键相配合,将阀座套管(110)的上下台柱体加工成平行于轴线平面的平行平面,过上下台柱体的中心作过阀座套管(110)轴线的平面与垂直平面正交于正交线,沿着正交线在上台柱体上加工与操纵杆(114)多道环槽内的宻封环(112)相配合的孔径表面,加工与套筒轴承(115)相配的孔径表面,在其台柱面上加工一圈螺钉孔与压盖(113)上的一圈埋头螺钉孔相配合,沿着正交线在下台柱体上加工与定位顶针(117)直径相配合的孔,在其台柱面上加工一圈螺钉孔与定位顶针(117)盘体上的一圈孔相配合,定位顶针的直径与下台柱体上的、球面阀座(109)上的孔径相配合,其顶针锥面与球面阀座(109)上的锥孔相配合,操纵杆(114)从下向上依次设有与球面阀门(111)的内花键相配合的外花键,设有与其孔径相配合的柱体段,该柱体段与定位顶针(117)上的柱体段的直径不得妨碍球面阀门(111)在分段球面阀座(109)的内球面内的转动,设有多道安装宻封环(112)环槽,设有与套筒轴承(115)相配的柱面段,此柱面段的直径表面与套筒轴承(115)内径表面动配合,设有与压盖(113)间隙配合的盘体段,设有安装操纵盘(116)的上段,在上段处设有与操纵盘(116)的径向孔相配的穿过钢丝绳的径向孔,这径向孔的中心线垂直于球面阀门(111)的轴对称平面,在操纵杆(114)的顶面中心设有与上述径向孔正交的螺钉孔,安装在操纵杆(114)上段的操纵盘(116)以径向孔中心线的水平面为准,加工一条U形环槽,U形环槽的宽度为能容纳穿过径向孔钢丝绳直径的三倍,与操纵杆(114)的盘体段相配合的压盖(113)凹形孔内径面大于其盘体直径面,凹形孔的深度大于其盘体的厚度,压盖(113)的盘面上除设有与阀座套管(110)上台柱体的一圈螺钉孔相配合的埋头螺钉孔外,在其外径适宜部位加工有润油膏的注入孔结构,安装在阀座套管(110)上台柱体上的套筒轴承(115)的上端面低于其上台柱体上表面,当全部构件加工好后,将套筒轴承(115)压入阀座套管(110)上台柱体上的对应孔内,将一段球面阀座(109)安装到阀座套管(110)的对应部位,将球面阀门(111)的一侧外球面贴紧一段球面阀座(109)的内球面,将另一段球面阀座(109)安装到阀座套管(110)内,并使球面阀门(111)上的内花键孔、锥孔与球面阀座(109)、阀座套管(110)上的相关孔对准,将定位顶针(117)、带有多道密封环(112)的操纵杆(114)分别安装到对应孔内,并将定位顶针(117)固定在阀座套管(110)的下台柱体上,转动操纵杆(114)操作球面阀门(111)顺、反时针旋转,检测到球面阀门(111)上的内球面能与球面阀门(111)上的外球面能宻封转动合格后,将压盖(113)安装到阀座套管(110)的上台柱体上,沿阀座套管(110)的两端面与球面阀座(109)的对应表面焊接,使两球面阀座(109)定位,通过安装在压盖(113)上的注油孔向其内部空间注入润滑油膏,并将其注油孔封死,将操纵盘(116)安装到操纵杆(114)的上端部位处,入库待运。
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