RU2609383C1

RU2609383C1 - Vacuum drainage system

Info

Publication number: RU2609383C1
Application number: RU2016100569A
Authority: RU
Inventors: Михаил Иванович Голубенко
Original assignee: Михаил Иванович Голубенко
Priority date: 2016-01-11
Filing date: 2016-01-11
Publication date: 2017-02-01

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: invention relates to reclamation and can be used both for irrigation and drainage of agricultural land. The vacuum drainage system comprises drains 1, a collection manifold 2, in the mouth of which the storage tank 3 with a siphon 4 are placed. The siphon 4 contains a loading pipe 5 and an air vertical tube 6. In the storage tank 3 the cylindrical chamber 7 with a float 8 is rigidly fixed in the area of placement of the incoming siphon branch 4. The cylindrical chamber 7 has a water intake part 9 mounted below the siphon mouth 4. In the cylinder chamber 7 a float 8 is placed, which is kinematically connected with a cable-block system 10 with a lever 11 attached to the horizontal axis of rotation of the valve 12 mounted in the vertical air tube 6. On the axis of the valve 12 a counterweight load 13 is attached with a variable mass. The cable-block system 10 comprises hinges 14 and 15 fixed to the levers 16 and 17.

EFFECT: invention increases efficiency of work and reduces the risk of raising the ground water and the development of secondary salinization.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к мелиорации и может найти применение как при орошении, так и осушении сельскохозяйственных угодий.The invention relates to land reclamation and may find application both in irrigation and drainage of agricultural land.

Известна вакуумная дренажная система, включающая горизонтальную дрену с воздухоотводящей трубой и соединенное с ней через эжекторы водопроводящее устройство, которое выполнено в виде ряда вертикальных дрен (Авторское свидетельство SU №605884, E02B 11/00 от 05.05.1978).A known vacuum drainage system comprising a horizontal drain with an air exhaust pipe and a water supply device connected to it through ejectors, which is made in the form of a series of vertical drains (Copyright certificate SU No. 605884, E02B 11/00 of 05/05/1978).

Недостаток этой системы - громоздкость и, как следствие, большая материалоемкость.The disadvantage of this system is cumbersome and, as a consequence, a large material consumption.

Известна также дренажная система, включающая проводящий канал, закрытую коллекторно-дренажную сеть с устьевым участком из промывной сети с заглушкой и рабочей ветви, снабженной коленообразным патрубком с перегибом, обращенным вверх, и с концевой частью, выведенной в канал (Авторское свидетельство SU №1528856, E02B 11/00 от 15.12.1989).Also known is a drainage system including a conductive channel, a closed collector-drainage network with a wellhead section from the washing network with a plug and a working branch equipped with a knee-shaped pipe with an inflection facing upward and with an end part brought into the channel (Copyright certificate SU No. 1528856, E02B 11/00 of 12/15/1989).

Недостатком этой системы является то, что концевой участок рабочей ветви в виде колена сифона требует сложного гидравлического расчета и связано с глубиной открытого канала. Кроме того, сброс воды из системы независимо от гидравлического режима осушаемой территории приводит к повышенному поступлению минерализованных дренажных вод в водоисточники и переосушению корнеобитаемого слоя почвы, а также отсутствует автоматический контроль за продолжительностью расхода воды через рабочую часть колена сифона.The disadvantage of this system is that the end section of the working branch in the form of a siphon elbow requires complex hydraulic calculation and is associated with the depth of the open channel. In addition, the discharge of water from the system, regardless of the hydraulic regime of the drained territory, leads to an increased supply of mineralized drainage water to water sources and to re-drain the root layer of the soil, and there is no automatic control over the duration of water flow through the working part of the siphon knee.

Наиболее близкой к изобретению является осушительная система, включающая дрены и коллектор, в устье которого в дренажном колодце расположена накопительная емкость с сифоном, колено сифона установлено на отметке, соответствующей критической глубине залегания грунтовых вод для почвенно-климатических и гидрологических условий района, в котором расположена осушительная сеть (Патент RU №2076918 E02B 11/00 от 10.04.1997).Closest to the invention is a drainage system, including drains and a collector, at the mouth of which a storage tank with a siphon is located in the drainage well, the siphon knee is set at a mark corresponding to the critical depth of groundwater for the soil-climatic and hydrological conditions of the region in which the drainage is located network (Patent RU No. 2076918 E02B 11/00 of 04/10/1997).

Недостатком данной системы является то, что требуется сложный гидравлический расчет для определения критического уровня грунтовых вод, к которому непосредственно привязано колено сифона (горловина), закрепленного жестко в стенке емкости с воздушным клапаном. Кроме того, работа сифона зависит от впуска атмосферного воздуха через клапан в стенке емкости, а это означает, что точность управления работой сифона низка и нестабильна при пропуске расхода через сифон, возникают большие его колебания на сброс воды по высоте наполнения емкости, соответственно невозможно учитывать стабильный сбросной расход воды.The disadvantage of this system is that it requires a complex hydraulic calculation to determine the critical level of groundwater, to which the siphon knee (neck) is directly attached, fixed rigidly in the wall of the tank with an air valve. In addition, the operation of the siphon depends on the inlet of atmospheric air through the valve in the wall of the vessel, which means that the accuracy of controlling the operation of the siphon is low and unstable when the flow passes through the siphon; waste water flow.

Задача предлагаемого изобретения заключается в повышении эффективности за счет регулирования процесса плавного поступления нужного объема воздуха в горловину сифона.The task of the invention is to increase efficiency by regulating the process of smooth flow of the desired amount of air into the neck of the siphon.

Технический результат от использования изобретения заключается в автоматическом переключении и поддержании работы сифона для подачи воды при повышении уровня в емкости с последующим разобщением полости сифона с атмосферой посредством размещения в воздушной трубке заслонки при снижении уровня воды в емкости.The technical result from the use of the invention is to automatically switch and maintain the operation of the siphon for water supply when the level in the tank rises, followed by separation of the siphon cavity with the atmosphere by placing a damper in the air tube when the water level in the tank decreases.

Технический результат достигается тем, что в вакуумной дренажной системе, включающей дрены и коллектор, в устье которого в дренажном колодце расположена емкость с сифоном, верхняя часть сифона снабжена вертикальной трубкой, которая имеет установленную горизонтальную ось вращения заслонки с закрепленным рычагом и грузом-противовесом с изменяемой массой, размещенными в верхней ее части, при этом в накопительной емкости жестко закреплена цилиндрическая камера с водоприемной частью в зоне размещения входящей ветви сифона, в цилиндрическую камеру помещен поплавок, кинематически связанный трособлочной системой с рычагом, закрепленным на горизонтальной оси вращения заслонки.The technical result is achieved in that in a vacuum drainage system including drains and a collector, at the mouth of which a container with a siphon is located in the drainage well, the upper part of the siphon is equipped with a vertical tube, which has a horizontal axis of rotation of the damper with a fixed lever and a counterweight with a variable a mass placed in its upper part, while in the storage tank a cylindrical chamber with a water inlet in the area of the incoming branch of the siphon is rigidly fixed w float chamber is placed, a mechanism kinematically coupled with a lever system trosoblochnoy fixed on the horizontal rotation axis of the damper.

Кроме того, кинематически связанная трособлочная система содержит шарниры, закрепленные к рычагам, один из шарниров которых размещен над корпусом цилиндрической камеры и относительно ее вертикальной оси, а другой шарнир размещен сбоку корпуса вертикальной трубки.In addition, the kinematically coupled cable system contains hinges attached to levers, one of the hinges of which is placed above the body of the cylindrical chamber and relative to its vertical axis, and the other hinge is located on the side of the vertical tube body.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить отсутствие технического решения в источниках, характеризующихся признаками, тождественными признакам предложенного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявляемой вакуумной дренажной системе, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the prior art, including a search by patent and scientific and technical sources of information and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed us to establish the absence of a technical solution in sources characterized by features identical to those of the proposed invention. The determination from the list of identified analogues of the closest in the totality of the features of the analogue allowed us to establish a set of essential distinguishing features in relation to the technical result of the claimed vacuum drainage system set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение не вытекает для специалистов явным образом из известного уровня техники, а является результатом творческого труда автора изобретения.Therefore, the claimed invention does not follow for specialists explicitly from the prior art, but is the result of the creative work of the author of the invention.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

На чертеже изображена вакуумная дренажная система, разрез по оси коллектора.The drawing shows a vacuum drainage system, a section along the axis of the collector.

Вакуумная дренажная система включает дрены 1, коллектор 2, в устье которого размещены накопительная емкость 3 с сифоном 4. Сифон 4 содержит зарядную трубу 5, воздушную вертикальную трубку 6. В накопительной емкости 3 жестко закреплена цилиндрическая камера 7 с поплавком 8 в зоне размещения входящей ветви сифона 4. Цилиндрическая камера 7 имеет водоприемную часть 9, установленную ниже гребня (горловины) сифона 4 и имеющую гидравлическую связь с накопительной емкостью 3 посредством водоприемной части 9 в виде водопропускных отверстий. Кроме того, цилиндрическая камера 7 с водоприемной частью 9 обеспечивает защиту от заиления и налипания мусора на поплавок 8, что особенно важно в период наполнения емкости 3 водой, а также защищает поплавок 8 от влияния возмущающих волновых воздействий при работе сифона 4. В цилиндрическую камеру 7 помещен поплавок 8, кинематически связанный трособлочной системой 10 с рычагом 11, закрепленным на горизонтальной оси вращения заслонки 12, установленной в воздушной вертикальной трубке 6. На оси заслонки 12 закреплен груз-противовес 13 с изменяемой массой. Трособлочная система содержит шарниры 14 и 15, закрепленные к рычагам 16 и 17. Шарнир 14 с рычагом 16 размещен над корпусом цилиндрической камеры 7 относительно вертикальной оси, а шарнир 15 с рычагом 17 размещен сбоку корпуса воздушной вертикальной трубки 6.The vacuum drainage system includes drains 1, a collector 2, at the mouth of which a storage tank 3 with a siphon is placed 4. The siphon 4 contains a charging pipe 5, an air vertical tube 6. In the storage tank 3, a cylindrical chamber 7 with a float 8 is rigidly fixed in the area of the incoming branch siphon 4. The cylindrical chamber 7 has a water intake part 9 installed below the crest (neck) of the siphon 4 and having a hydraulic connection with the storage tank 3 through the water intake part 9 in the form of culverts. In addition, the cylindrical chamber 7 with the water intake part 9 provides protection against silting and sticking of debris to the float 8, which is especially important during the filling of the tank 3 with water, and also protects the float 8 from the influence of disturbing wave influences during the operation of the siphon 4. In the cylindrical chamber 7 a float 8 is placed kinematically connected by a cable-block system 10 with a lever 11 mounted on the horizontal axis of rotation of the valve 12 installed in the vertical air tube 6. A load-counterweight 13 with a variable ma soi. The cable-block system contains hinges 14 and 15 fixed to the levers 16 and 17. The hinge 14 with the lever 16 is placed above the body of the cylindrical chamber 7 relative to the vertical axis, and the hinge 15 with the lever 17 is placed on the side of the body of the vertical air tube 6.

Вакуумная дренажная система работает следующим образом.Vacuum drainage system operates as follows.

При достижении в емкости уровня воды, соответствующего уровню грунтовых вод и колебания уровня воды в емкости 3, в цилиндрической камере 7 поплавок 8 перемещается вверх и посредством кинематической связи с трособлочной системой 10, закрепленной к горизонтальной оси через рычаг 11 с грузом-противовесом 13 переменной массы, заслонка 12, установленная в верхней части воздушной вертикальной трубки 6, поворачивается и занимает горизонтальное положение, обеспечивая плотное перекрытие воздушной трубки 6 за счет груза-противовеса 13, закрепленного на оси заслонки 12, разворачивая в горизонтальное положение до упора, перекрывая воздушную трубку 6 и прекращая поступление воздуха в сифон 4. Поступление в горловину (гребень) сифона 4 отсутствует. Сифон 4 резко срабатывает и подает воду в нижний бьеф, так как воздух из горловины сифона постепенно отсасывается зарядной трубой 5, следовательно, производительность сифона 4 достигает расчетной.When the water level in the tank corresponds to the groundwater level and the water level fluctuates in the tank 3, in the cylindrical chamber 7, the float 8 moves upward and through kinematic connection with the cable block system 10, fixed to the horizontal axis through the lever 11 with a counterweight load 13 of variable mass , the shutter 12, installed in the upper part of the vertical air tube 6, rotates and occupies a horizontal position, providing a dense overlap of the air tube 6 due to the load-counterweight 13, mounted on the axis of the shutter 12, turning in a horizontal position until it stops, blocking the air tube 6 and stopping the flow of air into the siphon 4. There is no flow into the neck (comb) of the siphon 4. The siphon 4 is sharply activated and delivers water to the downstream, as the air from the siphon neck is gradually sucked off by the charging pipe 5, therefore, the siphon 4's performance reaches the calculated one.

При снижении уровня воды в емкости 3 и в цилиндрической камере 7, например, за счет полной сработки сифона 4, характеризующей напор, необходимый для поддержания работы сифона 4, поплавок 8 опускается и разворачивает заслонку 12 за счет трособлочной системы 10 в вертикальное положение, обеспечивая возобновление подачи воздуха в горловину сифона 4, расход через сифон 4 уменьшается до минимального. Все это в целом делает плавным как выключение, так и включение работы сифона 4 в динамике, что связано также для необходимого поддержания расчетного расхода на сброс постоянным в условиях колебания уровня в коллекторе 2 во всем диапазоне от минимального до максимального. В маловодный период (летний) при общем понижении воды в коллекторе 2 заслонку 12 устанавливают и закрепляют в вертикальном положении, обеспечивая доступ в сифон 4 атмосферного воздуха.When the water level in the tank 3 and in the cylindrical chamber 7 decreases, for example, due to the complete operation of the siphon 4, which characterizes the pressure necessary to maintain the siphon 4, the float 8 lowers and turns the shutter 12 to the vertical position due to the cable block system 10, ensuring renewal air supply to the neck of the siphon 4, the flow rate through the siphon 4 is reduced to a minimum. All this, as a whole, makes both shutdown and turn on the operation of siphon 4 in dynamics smooth, which is also related to the necessary to maintain the estimated discharge flow rate constant under conditions of level fluctuation in collector 2 over the entire range from minimum to maximum. In the dry period (summer) with a general decrease in water in the collector 2, the shutter 12 is installed and fixed in a vertical position, providing access to the siphon 4 of atmospheric air.

При этом отсутствует влияние на режим работы поплавка 8 в цилиндрической камере 7 плавающих включений и волнового воздействия воды, образующегося в емкости 3, если таковое имеется.In this case, there is no effect on the operating mode of the float 8 in the cylindrical chamber 7 of floating inclusions and the wave action of water formed in the tank 3, if any.

Таким образом, за счет взаимосвязи элементов устройства в целом и изменения уровня в накопительной емкости возможно обеспечить повышение эффективности работы вакуумной дренажной системы в автоматическом режиме, а следовательно, уменьшается опасность поднятия грунтовых вод и развитие вторичного засоления, когда происходит сработка дренажных вод.Thus, due to the interconnection of the elements of the device as a whole and the change in the level in the storage tank, it is possible to increase the efficiency of the vacuum drainage system in automatic mode, and therefore, the risk of rising groundwater and the development of secondary salinization when drainage water is depleted decreases.

Claims

1. A vacuum drainage system, including drains and a collector, at the mouth of which a siphon tank is located in the drainage well, the upper part of the siphon is equipped with a vertical tube, which has a horizontal axis of rotation of the damper with a fixed lever and a counterweight with a variable weight placed in the upper its parts, while in the storage tank a cylindrical chamber with a water inlet in the area of the incoming branch of the siphon is rigidly fixed, a float is placed in the cylindrical chamber, kinematically with yazanny trosoblochnoy system with a lever attached to the horizontal rotation axis of the damper.

2. The system according to claim 1, characterized in that the kinematically coupled cable system contains hinges attached to the levers, one of the hinges is placed above the body of the cylindrical chamber and relative to its vertical axis, and the other hinge is placed on the side of the vertical tube body.