RU2634284C1

RU2634284C1 - Automatic action device for flushing drainage of low-head earth dams

Info

Publication number: RU2634284C1
Application number: RU2016119644A
Authority: RU
Inventors: Михаил Иванович Голубенко
Original assignee: Михаил Иванович Голубенко
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2017-10-24

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: device 5 comprises a horizontal water intake column 1 located in a zone of periodically overloading the levels of the head race 2. The filtration column 1 consists of a sleeve 3 and a filter filling 4. The filtration column 1 through the inlet pipe and the filtering perforated geotextile material with a mesh provides filling the pressure chamber 9 located inside the accumulation tank equipped with an inspection well 10 during the rise of the head race 2 level. In the pressure chamber 9 bottom, there is an opening with a valve 12 connected by a hinged-lever mechanism consisting of levers 13 and 14, with a float 15, through a rod 16. The lever 14 is fixed on an axle. The float 15 is located in the accumulation tank 18. The float 15 is connected via the rod 16 to the lever of an adjustable lock fixed thereto, made of an upper section and a lower section, connected together by a swivel and two hinges. A lever with a stop is fixed to the bottom section of the lock. The adjustable lock is fixed to the pipe head with a clamp. A gravity water conduit 29 is connected to the inspection well 10 of the drainage system 32 to be flushed. The discharged water passes through the gravity water conduit 29 in the intersection zone of the anti-filtration dam element 30 and the anti-filtration diaphragms 31 to the inspection well of the drainage 32 to be flushed.

EFFECT: regulation efficiency of the operation of drainage structures, increasing reliability and service life.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано для очистки дренажей от отложений.The invention relates to the field of hydraulic engineering and can be used to clean the drainage from deposits.

Известен самопромывной дренаж периодического действия, состоящий из водоприемной аккумулирующей емкости для накапливания промывных фильтрационных вод, оборудованной смотровым колодцем и подключенной автоматическим сливным устройством к смотровому дренажному колодцу промываемого дренажа, предназначенному для гидравлической промывки дренажа накапливающейся фильтрационной водой, расположенной в теле грунтовой плотины в зоне сезонного повышения поверхности депрессии, но вне зоны фильтрации железо- и марганецсодержащих вод, имеющей по своему периметру водоприемные отверстия для сбора фильтрационных вод, защищенные от заиления обратным фильтром и защитно-фильтрующим материалом (Патент ПМ №90806, Е02В 11/00 от 20.01.2010).Known self-washing drainage of periodic action, consisting of a water storage tank for accumulating washing filter water, equipped with a manhole and connected by an automatic drain device to a manhole of the drainage drain, designed for hydraulic washing of the drainage of the accumulated filtration water, located in the body of the ground dam in the season of increasing the ground dam in the season of increasing the ground dam in the zone of the increase in the ground dam in the season surface of depression, but outside the filtration zone of iron and manganese-containing waters, having on its circumference holes to collect rainwater seepage water, protected from silting inverse filter and protective filter material (Patent PM №90806, E02V 11/00 from 20.01.2010).

Недостатком аналога является то, что такое устройство обладает низкой ремонтопригодностью обратного фильтра аккумулирующей емкости. Кроме того, в случае заиления верхового откоса грунтовой плотины возможно непрогнозируемое снижение уровней поверхности депрессии в теле плотины в зоне размещения аккумулирующей емкости. При этом емкость оказывается в безводной зоне и ее наполнение за счет фильтрационных вод становится невозможным. Необходимо также отметить, что происходит при переходных гидравлических процессах, происходящих в аккумулирующей емкости, по сравнению с работой, связанной с предложенным в изобретении, быстрый сброс накопленных фильтрационных вод, вследствие чего снижается продолжительность промыва тракта промывного дренажа, а также низкая точность регулирования уровня воды в емкости.A disadvantage of the analogue is that such a device has low maintainability of the inverse filter of the storage tank. In addition, in the case of siltation of the upper slope of the soil dam, an unpredictable decrease in the level of the depression surface in the dam body in the area where the storage tank is located is possible. In this case, the tank is in the anhydrous zone and its filling due to filtration water becomes impossible. It should also be noted that what happens during transient hydraulic processes occurring in the storage tank, compared with the work associated with the invention, a rapid discharge of accumulated filtration water, resulting in a decrease in the duration of flushing the rinse drainage path, as well as low accuracy in regulating the water level in capacities.

Известно устройство автоматического действия для промывки дренажа низконапорных грунтовых плотин, включающее аккумулирующую емкость, оборудованную смотровым колодцем, к последнему с промываемым дренажом подключен самотечный водовод, имеющий противофильтрационные диафрагмы в зоне пересечения противофильтрационного элемента грунтовой плотины и автоматически включающийся поплавковым клапаном, расположенным в аккумулирующей емкости, размещенной в верховом клине низконапорной грунтовой плотине перед противофильтрационным элементом и сопряженной через обратный клапан с верхним бьефом плотины горизонтальной колонной, устроенной в зоне периодической форсировки уровня воды верхнего бьефа, состоящей из гильзы и засыпки с заданными фильтрационными свойствами и обеспечивающей заполнение аккумулирующей емкости водой в период подъема уровней (Патент RU №2465398, Е02В 11/00, Е02В 7/04 от 27.10.2012).A device of automatic action is known for flushing the drainage of low-pressure soil dams, including an accumulating tank equipped with an inspection well, a gravity water conduit connected to the latter with a flushed drain is provided with anti-filter diaphragms in the intersection zone of the anti-filter element of the soil dam and automatically switched on by a float valve located in the accumulating tank in the upper wedge of a low-pressure soil dam before the anti-filtration element ohm and a horizontal column conjugated through a non-return valve with the upper pool of the dam, arranged in the zone of periodic forcing of the water of the upper pool, consisting of a sleeve and filling with predetermined filtration properties and providing filling of the storage tank with water during the level rise (Patent RU No. 2465398, ЕВВ 11 / 00, ЕВВ 7/04 dated 10.27.2012).

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.According to the greatest number of similar features and the result achieved when using this technical solution is selected as a prototype.

Однако наличие обратного клапана в узле сопряжения горизонтальной водозаборной фильтрационной колонны с аккумулирующей емкостью, установленных в такой последовательности, дает возможность заполнять аккумулирующую емкость водой. Поскольку обратный клапан находится непосредственно в емкости и связан с фильтрационной колонной, забор воды происходит совершенно по другому гидравлическому закону, который никоим образом не раскрыт с возможностью попадания мелких фракций из фильтрационной колонны, ведущих к заклиниванию обратного клапана в работе. В результате такого действия снижается эффективность и надежность работы автоматического обратного клапана и в целом увязки с временем открытия и закрытия запорного органа после заполнения и сработки емкости. Таким образом, известное устройство недостаточно полно учитывает изменение фильтрационного потока через фильтрующую колонну, в частности, чтобы не только увеличить расход камеры чистой фильтрационной водой до заданного, необходимого для промывки дренажа низконапорных грунтовых плотин, - вот неполный перечень недостатков существующего известного технического решения, которое не учитывает состояние суффозиционного эффекта при прохождении фильтрационной колонны в эксплуатационный период. Другим существенным недостатком известного решения является, когда при слабом водопритоке и медленном накоплении воды в расходной водоемкости автоматически включающийся поплавковый клапан, расположенный в аккумулирующей емкости, открывается сразу на сброс воды и быстрым понижением уровня и механически, никоим образом полностью не связан с работой обратного клапана, т.е. действуют каждый с разными гидравлическими силами в отдельности при переходных гидравлических процессах, происходящих в емкости, по сравнению с работой, связанной с предложенным в изобретении. Кроме того, условия в природе возникающие при заполнении грунтовых плотин, приводят к увеличению сложности управления таких регуляторов в работе, при этом в целом по своим действиям конструктивно различны.However, the presence of a check valve in the interface node of the horizontal intake filter column with the storage tank installed in this sequence makes it possible to fill the storage tank with water. Since the non-return valve is located directly in the tank and is connected to the filter column, the water is taken in accordance with a completely different hydraulic law, which is in no way disclosed with the possibility of small fractions entering the filter column, which lead to the jamming of the non-return valve during operation. As a result of this action, the efficiency and reliability of the automatic check valve is reduced, and in general, it is linked to the opening and closing times of the shut-off element after filling and operating the tank. Thus, the known device does not fully take into account the change in the filtration flow through the filter column, in particular, in order not only to increase the flow rate of the chamber with clean filtration water to the predetermined required for washing the drainage of low-pressure soil dams, this is an incomplete list of the disadvantages of the existing known technical solution, which does not takes into account the state of the suffusion effect during the passage of the filter column in the operational period. Another significant drawback of the known solution is when, with weak water inflow and slow accumulation of water in the flowing water, the automatically activated float valve located in the storage tank opens immediately to the water discharge and quickly decreases and is in no way completely connected with the operation of the non-return valve, those. each operate with different hydraulic forces individually during transient hydraulic processes occurring in the tank, compared with the work associated with the proposed invention. In addition, the conditions in nature arising from the filling of soil dams lead to an increase in the difficulty of controlling such regulators in operation, while in general, according to their actions, they are structurally different.

Таким образом, предложенное устройство в совокупности работы всех элементов дает новый технический результат: поднятие или опускание двуплечего рычага с клапаном в напорной камере - идет постоянно плавное их высотное изменение без гидравлических ударов; создаются необходимые условия работы регулируемого затвора, выполненного из верхней и нижней секций на выпускном отверстии из емкости в автоматическом режиме, связанного с работой двуплечего рычага с клапаном в напорной камере; увеличивается срок службы устройства в целом; в несколько раз уменьшаются ремонтные работы.Thus, the proposed device in the aggregate operation of all the elements gives a new technical result: raising or lowering the two shoulders of the lever with the valve in the pressure chamber - their height is constantly changing smoothly without water hammer; the necessary working conditions for an adjustable shutter are created, made of the upper and lower sections at the outlet of the tank in automatic mode, associated with the operation of the two shoulders of the lever with the valve in the pressure chamber; increases the life of the device as a whole; several times reduced repair work.

Таким образом, увеличивается эффективность и надежность работы, а также точность регулирования сбросной воды на промывной дренаж.Thus, the efficiency and reliability of operation, as well as the accuracy of the regulation of waste water at the wash drain, are increased.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении эффективности работы, точности регулирования и срока службы в условиях работы аккумулирующей емкости для накопления дренируемой воды без опасения образования в ней накопления илистых, а также нерастворимых соединений железа и марганца.The technical result, to which the claimed invention is directed, consists in increasing the operating efficiency, regulation accuracy and service life in the conditions of operation of the storage tank for accumulating drained water without fear of accumulation of silty as well as insoluble compounds of iron and manganese in it.

Технический результат достигается тем, что устройство автоматического действия для промывки дренажа низконапорных грунтовых плотин, включающее аккумулирующую емкость, оборудованную смотровым колодцем, к смотровому колодцу промываемого дренажа подключен самотечный водовод, имеющий противофильтрационные элементы грунтовой плотины и автоматически включающийся поплавковым клапаном, расположенным в аккумулирующей емкости, фильтрующая колонна устроена в зоне периодической форсировки уровня верхнего бьефа, состоящая из гильзы и засыпки с заданными фильтрационными свойствами и обеспечивающая заполнение аккумулирующей емкости водой в период подъема уровней верхнего бьефа, аккумулирующая емкость внутри снабжена напорной камерой с запорным элементом в виде клапана, соединенным поплавковым рычажным приводом, выполненным в виде двуплечего рычага, один конец рычага осью соединен со стенкой емкости, а второй соединен со штоком поплавка, размещенным в аккумулирующей емкости, при этом выпускное отверстие снабжено регулируемым затвором, выполненным из верхней и нижней секций, причем на последней под углом 90° закреплен рычаг, один конец которого связан с поплавком посредством упомянутого штока, и рычаг имеет упор для открытия верхней секции, при этом гильза перед заполнением напорной камеры водой снабжена впускным патрубком, конец которой связан с напорной камерой.The technical result is achieved in that an automatic action device for flushing the drainage of low-pressure soil dams, including an accumulation tank equipped with a manhole, is connected to a manhole of the drainage drainage with a gravity water conduit having anti-filter elements of the soil dam and automatically switched on by a float valve located in the accumulator tank, filtering the column is arranged in the zone of periodic forcing of the upstream level, consisting of a sleeve and a backfill ki with predetermined filtration properties and ensuring the filling of the storage tank with water during the rise of the upstream levels, the storage tank inside is equipped with a pressure chamber with a shut-off element in the form of a valve connected by a float lever actuator made in the form of a two-shouldered lever, one end of the lever is connected to the tank wall by an axis and the second is connected to the rod of the float located in the storage tank, while the outlet is equipped with an adjustable shutter made of upper and lower sec tions, moreover, a lever is fixed at the latter at an angle of 90 °, one end of which is connected to the float via the said rod, and the lever has a stop to open the upper section, while the sleeve is equipped with an inlet pipe, the end of which is connected to the pressure chamber, before filling the pressure chamber with water.

На фиг. 1 изображено устройство автоматического действия для промывки дренажа низконапорных грунтовых плотин, продольный разрез; на фиг. 2 изображено устройство аккумулирующей емкости, вертикальный разрез.In FIG. 1 shows an automatic action device for flushing the drainage of low-pressure soil dams, a longitudinal section; in FIG. 2 shows a storage device, vertical section.

Устройство автоматического действия для промывки дренажа содержит горизонтальную водозаборную фильтрационную колонну 1, размещенную в зоне периодической форсировки уровня верхнего бьефа 2, состоящую из гильзы 3 и фильтрующей насыпи 4, подающую воду из верхнего бьефа 2 низконапорной грунтовой плотины 5 через впускной патрубок 6 со вставкой, состоящей из фильтрующего перфорированного материала геотекстиля 7 с защитной сеткой 8. Впускной патрубок 6 крепится к напорной камере 9, а в аккумулирующей емкости, оборудованной смотровым колодцем 10, на дне камеры 9 имеется отверстие 11. Для регулирования площади отверстия 11 служит клапан 12 в напорной камере 9, который с помощью рычага 13 и рычага 14 связан с поплавком 15 через шток 16. Рычаг 14 крепится к оси 17. Поплавок 15 размещен в аккумулирующей емкости 18. Поплавок 15 через шток 16 шарниром связан с рычагом 19 жестко закрепленного с ним регулируемого затвора, выполненного из верхней секции 20 и нижней секции 21, соединенных между собой при помощи шарнира 22 и двух петель 23. По всей площади управляемого затвора с секциями 20 и 21 расположено резиновое уплотнение 24, прикрепленное к ним заклепками 25. К нижней секции 21 затвора жестко крепится рычаг 19 под углом 90° с упором 26. Регулируемый затвор крепится к оголовку трубы 27 хомутом 28.The automatic action device for washing the drainage contains a horizontal intake filter column 1 located in the periodically forcing zone of the upstream side 2, consisting of a sleeve 3 and a filtering embankment 4, supplying water from the upstream side 2 of the low-pressure soil dam 5 through the inlet pipe 6 with an insert consisting of of filter perforated geotextile material 7 with a protective mesh 8. The inlet pipe 6 is attached to the pressure chamber 9, and in the storage tank equipped with a viewing well 10, n the bottom of the chamber 9 has a hole 11. To control the area of the hole 11, a valve 12 is used in the pressure chamber 9, which is connected to the float 15 through the rod 16 using the lever 13 and the lever 14. The lever 14 is attached to the axis 17. The float 15 is placed in the storage tank 18 The float 15 is connected through a rod 16 with a hinge to a lever 19 of an adjustable shutter rigidly fixed to it, made of an upper section 20 and a lower section 21 interconnected by a hinge 22 and two loops 23. Throughout the entire area of the controlled shutter with sections 20 and 21 rubber seal located otnivanie 24, attached to them by rivets 25. To the lower section 21 of the shutter lever 19 is rigidly fixed at an angle of 90 ° with an emphasis 26. An adjustable shutter is attached to the head of the pipe 27 with a clamp 28.

Сбрасываемая вода проходит по самотечному водоводу 29 в зоне пересечения противофильтрационного элемента плотины 30 с противофильтрационными диафрагмами 31, в смотровой колодец промываемого дренажа 32.The discharged water passes through a gravity water conduit 29 in the zone of intersection of the anti-filter element of the dam 30 with the anti-filter diaphragms 31, into the inspection well of the flushed drain 32.

Устройство автоматического действия для промывки дренажа низконапорных грунтовых плотин работает следующим образом.The automatic device for flushing the drainage of low-pressure soil dams works as follows.

При превышении уровня верхнего бьефа 2 вода по горизонтальной водозаборной фильтрующее колонне 1, соответственно, через впускной патрубок 6, вставку из фильтрующего перфорированного материала геотекстиля 7, сетку 8 поступает в напорную камеру 9, открывающего отверстие 11 клапаном 12 далее в аккумулирующую емкость 18, где при достижении заданного уровня сработки за счет подъемной силы поплавка 15 передается на шток 16, жестко соединенный с рычагами 13 и 14. Нижняя секция 21 затвора открывается на некоторый угол, далее при значительном наполнении емкости 18 при полностью открытой нижней секции 21 усилие передаются через рычаг 14 и упор 26 верхней секции 20 затвора, что приводит к его полному открытию. Одновременно с этим, следовательно, в напорной камере 9 вызывает обратный процесс, то есть поднятие клапана 12 вверх и уменьшение площади отверстия 11 ведет к уменьшению потребности воды в емкость 18, сбрасываемая вода от минимального до максимального потока проходит по самотечному водоводу 29 в смотровой колодец промывного дренажа 32, обеспечивая его гидравлическую промывку с удалением накопившихся отложений по трактам промывного дренажа 30. Фильтрационная прочность противофильтрационных элементов 30 низконапорной грунтовой плотины 5 обеспечивается противофильтрационными диафрагмами 31.When the level of the downstream pool 2 is exceeded, water is discharged through a horizontal intake filter column 1, respectively, through an inlet pipe 6, an insert of a geotextile filter perforated material 7, a mesh 8 enters the pressure chamber 9, which opens the opening 11 with the valve 12 further into the storage tank 18, where when the desired operating level is reached, due to the lifting force of the float 15, it is transmitted to the rod 16, rigidly connected to the levers 13 and 14. The lower section 21 of the shutter opens at a certain angle, then with a significant filling The axes 18 with the lower section 21 fully open, the force is transmitted through the lever 14 and the stop 26 of the upper shutter section 20, which leads to its full opening. At the same time, therefore, in the pressure chamber 9 it causes a reverse process, that is, raising the valve 12 upward and decreasing the area of the hole 11 leads to a decrease in the water demand in the tank 18, the discharged water from the minimum to the maximum flow passes through the gravity water conduit 29 into the inspection well of the washing drainage 32, providing its hydraulic flushing with the removal of accumulated deposits along the washing drainage ducts 30. The filtration strength of the antifiltration elements 30 of the low-pressure soil dam 5 provides healed by anti-filtration diaphragms 31.

Следовательно, при поднятии поплавка 15 при достижении максимального срабатывания уровня сработки в емкости 18 на соответствующей отметке происходит сброс воды от минимально до максимального потока из аккумулирующей емкости 18, что приводит затем к закрытию клапана 12 отверстия 11 кратковременно до сработки вновь на открытие клапана 12 отверстия 11 и накопление воды в аккумулирующей емкости 18 до тех пор, пока уровень верхнего бьефа 2 не опустится ниже отметки гильзы 2 с фильтрующей насыпи 4.Consequently, when the float 15 is raised, when the operating level in the tank 18 reaches its maximum, water drops from the minimum to the maximum flow from the storage tank 18 at the corresponding level, which then leads to the closing of the valve 12 of the hole 11 shortly before the triggering again to open the valve 12 of the hole 11 and the accumulation of water in the storage tank 18 until the level of the downstream pool 2 falls below the mark of the sleeve 2 from the filtering embankment 4.

Таким образом, закрытие клапана 12 обеспечивается срабатывающим устройством только при превышении критического уровня воды в емкости 18, что позволит обеспечить поэтапно накопление воды в аккумулирующей емкости 18 для промывного дренажа 32. При этом при понижении уровня в емкости 18 верхняя секция 20 затвора закрывается под действием собственного веса, а дальнейшее снижение приводит к закрытию нижней секции 21 затвора. Петли 23 соединяют разделенные части секций 20 и 21 затвора и воспринимают усилия от открытия нижней части 21, разгружая при этом резиновое уплотнение 24.Thus, the closing of the valve 12 is provided by the actuating device only when the critical water level in the tank 18 is exceeded, which will allow for the phased accumulation of water in the accumulating tank 18 for flushing drain 32. In this case, when the level in the tank 18 decreases, the upper shutter section 20 closes under the action of its own weight, and a further decrease leads to the closure of the lower section 21 of the shutter. The hinges 23 connect the separated parts of the shutter sections 20 and 21 and absorb the forces from opening the lower part 21, while unloading the rubber seal 24.

Таким образом, работа устройства автоматического действия для промывки дренажа низконапорных грунтовых плотин, увеличение или уменьшение потребности воды благодаря обратной гидравлической связи автоматически передается расположенным выше уровню верхнего бьефа по горизонтальной фильтрующей колонне через фильтрующий перфорированный материал геотекстиль, учитывая работу напорной камеры.Thus, the operation of the automatic action device for flushing the drainage of low-pressure soil dams, the increase or decrease in water demand due to hydraulic feedback is automatically transferred to the geothermal textile located above the upstream level through the horizontal filter column through the perforated filter, taking into account the operation of the pressure chamber.

В предлагаемом устройстве аккумулирующую емкость принимают в зависимости от эксплуатационных условий, принятой системой регулирования подачи воды в смотровой колодец промываемого дренажа. При этом исключает закупорку выхода воды из напорной камеры, не зависит от продолжительности времени сработки уровня верхнего бьефа низконапорных грунтовых плотин.In the proposed device, the storage capacity is taken depending on the operating conditions adopted by the system for regulating the flow of water into the inspection well of the washed drainage. This eliminates the clogging of the water outlet from the pressure chamber, does not depend on the duration of the run-off time of the upstream level of low-pressure soil dams.

Устройство позволяет осуществить регулирование работы в автоматическом режиме промывки дренажа; повысить точного расхода в аккумулирующей емкости и увеличить быстродействие регулируемого затвора; автоматический непрерывный контроль над уровнем в емкости исключает аварийную ситуацию.The device allows for the regulation of operation in the automatic drainage flushing mode; increase the exact flow rate in the storage tank and increase the speed of the adjustable shutter; automatic continuous control of the level in the tank eliminates the emergency.

Таким образом, обеспечить эффективность работы, сократить расходы на эксплуатацию, на ремонт, решаются проблемные вопросы автоматизации на промыв смотрового колодца промывного дренажа.Thus, to ensure operational efficiency, reduce operating costs, repair, problematic issues of automation for washing the inspection well of the washing drainage are resolved.

Claims

An automatic action device for flushing the drainage of low-pressure soil dams, including an accumulating tank equipped with an inspection well, a gravity water conduit is connected to the inspection well of the washed drainage, having anti-filtration elements of the soil dam and automatically switched on by a float valve located in the accumulating tank, the filter column is arranged in the zone of the periodic upstream level, consisting of a liner and backfill with specified filtration properties providing filling of the storage tank with water during the rise of the upstream levels, characterized in that the storage tank inside is equipped with a pressure chamber with a locking element in the form of a valve connected to the float lever actuator, made in the form of a two shoulders lever, one end of the lever axis is connected to the wall of the tank, and the second is connected to the rod of the float located in the storage tank, while the outlet is equipped with an adjustable shutter made of upper and lower sections, and after therein at 90 ° fixed lever having one end connected to the float by means of said rod, and the lever has a stop for the opening of the upper section, the sleeve before filling the pressure chamber is provided with a water inlet end which is connected to the pressure chamber.