RU2668678C1

RU2668678C1 - Drain manifold head

Info

Publication number: RU2668678C1
Application number: RU2018102188A
Authority: RU
Inventors: Михаил Иванович Голубенко
Original assignee: Михаил Иванович Голубенко
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2018-10-02

Abstract

FIELD: land reclamation.SUBSTANCE: invention relates to melioration and can be used for automatic regulation and stabilization of ground waters, mainly for drainage systems. Mouth of the drainage collector/ contains well 12 with branch pipe 9 with bends 3 and 5 and outlet head of drain 19. Well 12 is covered from above with lid 3, the upper part of which is made in the form of open truncated cone 15. Open truncated cone 15 comprises float 16 with stem 17 and guides 23. Well 12 is sealed, has air valve 14 for discharging air into the atmosphere. Float 16 is connected via rod 17 to shutter valve 18 mounted on the outlet end of drain 19 and has lid 20 made of a ferromagnetic metal with rubber seal 21 at the top. Rubber seal 22 is also provided on branch pipe 9 with elbows 3 and 5, which together with seal 21 located on lid 20, when floated, float 16 provides a hermetic closure of branch pipe 9 having permanent magnets 24 fixing float 16 in the upper position after the ascent.EFFECT: use of the invention provides higher efficiency of dehumidification of waterlogged soils and automation of work by increasing the head over the collector and reducing the number of hydromechanical devices.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области мелиорации и может быть использовано для автоматического регулирования и стабилизации грунтовых вод, преимущественно для дренажных систем.The invention relates to the field of land reclamation and can be used for automatic regulation and stabilization of groundwater, mainly for drainage systems.

Известно устройство для регулирования грунтовых вод, включающее дренажный колодец с размещенным в нем оголовком дрены, снабженным запорным органом с поплавковым приводом, установленным в камере, при этом камера поплавкового привода сообщена с полостью дрены посредством трубопровода с колодцем посредством смонтированного в ее стенке подвижного водослива (Авторское свидетельство SU №1013560, Е02В 11/00 от 23.04.1983).A device for regulating groundwater, including a drainage well with a drain head located in it, equipped with a locking body with a float actuator installed in the chamber, the float actuator chamber communicating with the drain cavity through a pipeline with a well by means of a movable spillway mounted in its wall (Copyright Certificate SU No. 1013560, ЕВВ 11/00 dated 04/23/1983).

Недостатком такого устройства является ненадежность в работе из-за трения ползуна со штоком, связанного с рычагом, при этом шток с поплавком, размещенные в поплавковой камере, дополнительно встречает сопротивление при движении в направляющих, что способствует снижению точности для поддержания расчетного расхода в дренажном коллекторе. Следующим недостатком является громоздкость и, как следствие, большая металлоемкость. Кроме того, наличие поплавковой камеры с подвижным водосливом и запорного органа в виде заслонки с рычагом в ней делают работу устройства малонадежной при медленном наполнении воды, а необходимость точной взаимной центровки поплавкового привода с запорным органом и других элементов определяет жесткие требования к конструкции поплавковой камеры. Другим недостатком является ручное регулирование водослива, отметка которого изменяется с помощью подвижного щита и непосредственно связана с полостью отводящего коллектора посредством трубки, соединяющей поплавковую камеру с дренажным коллектором. Все это в целом также снижает надежность эксплуатации. Также для эффективной работы данного устройства необходимы большие величины расхода и напора.The disadvantage of this device is the unreliability in operation due to the friction of the slider with the rod associated with the lever, while the rod with the float placed in the float chamber additionally encounters resistance when moving in the guides, which contributes to a decrease in accuracy to maintain the estimated flow rate in the drainage collector. The next disadvantage is cumbersome and, as a consequence, a large metal consumption. In addition, the presence of a float chamber with a movable spillway and a shut-off element in the form of a shutter with a lever in it make the device unreliable during slow filling of water, and the need for accurate mutual alignment of the float actuator with the shut-off element and other elements determines the stringent requirements for the design of the float chamber. Another disadvantage is the manual control of the spillway, the mark of which is changed using a movable shield and is directly connected to the cavity of the outlet collector by means of a tube connecting the float chamber to the drainage collector. All this in general also reduces the reliability of operation. Also, for the effective operation of this device, large quantities of flow and pressure are required.

Известно устье дренажного коллектора, включающее запорный орган с поплавковым приводом и штоком, установленный на оголовке дрены, расположенном в дренажном колодце, оно снабжено гидравлическим реле в виде двух герметичных камер с двумя впускными отверстиями и двумя выпускными отверстиями, причем на дне первой камеры выполнено водовыпускное отверстие, перекрываемое клапаном, который соединен с поплавком шарнирно-рычажным приводом, размещенным в водонаполнямой емкости с калиброванным водовыпускным отверстием, имеющим ограничитель перемещения поплавка, а вторая камера содержит впускной патрубок, оснащенный установленным на его конце клапаном, связанным через шток с клапаном первой камеры с возможностью вертикального перемещения относительно друг друга, и вторая камера сообщена с дреной через обратный клапан, а вентиль - со сливной трубкой (Патент RU №2538811, Е02В 11/00 от 23.12.2014).It is known the mouth of the drainage collector, including a shut-off body with a float actuator and a rod mounted on the head of the drain located in the drainage well, it is equipped with a hydraulic relay in the form of two tight chambers with two inlets and two outlets, and a water outlet is made at the bottom of the first chamber , blocked by a valve that is connected to the float by an articulated lever actuator located in a water-filled container with a calibrated water outlet having a limiter the float, and the second chamber contains an inlet nozzle equipped with a valve installed at its end, connected through the stem to the valve of the first chamber with the possibility of vertical movement relative to each other, and the second chamber is in communication with the drain through the check valve, and the valve with a drain pipe (Patent RU No. 2538811, ЕВВ 11/00 dated 12/23/2014).

Недостатком этого устройства является громоздкость и, как следствие, большая металлоемкость, т.е. значительное количество гидромеханических устройств, снижающих надежность сооружения, а также необходимость серьезной реконструкции, для применения на сооружениях.The disadvantage of this device is cumbersome and, as a consequence, large metal consumption, i.e. a significant number of hydromechanical devices that reduce the reliability of the structure, as well as the need for serious reconstruction, for use in structures.

Наиболее близким техническим решением из известных является устье дренажного коллектора, включающее запорный орган с поплавковым приводом и штоком, установленный на оголовке дрены, расположенном в дренажном колодце, рычажно-шарнирный привод, в колодец ведена водоприемная камера со сливным отверстием, внутри которой размещен клапан, ориентированный соосно полости отводящего патрубка и закрепленный к рычагу с поплавковым приводом, при этом водоприемная камера соединена с отводящим патрубком (Патент RU №2580123, Е02В 11/00 от 10.04.2016).The closest technical solution known is the mouth of the drainage manifold, which includes a shut-off body with a float actuator and a rod mounted on the head of the drain located in the drainage well, a lever-articulated drive, a water inlet chamber with a drain hole is located in the well, inside which a valve oriented coaxially with the cavity of the outlet pipe and fixed to the lever with a float actuator, while the water intake chamber is connected to the outlet pipe (Patent RU No. 2580123, ЕОВВ 11/00 dated 04/10/2016).

Недостатком ближайшего аналога (прототипа) является значительное количество гидромеханических устройств, снижающих надежность сооружения, а также необходимость в реконструкции, для применения на дренажном коллекторе с колодцем.The disadvantage of the closest analogue (prototype) is a significant number of hydromechanical devices that reduce the reliability of the structure, as well as the need for reconstruction, for use on a drainage collector with a well.

Техническим результатом является уменьшения числа гидромеханических устройств, повышения быстродействия и надежности в работе в переходных режимах.The technical result is to reduce the number of hydromechanical devices, increase speed and reliability in transient conditions.

Технический результат достигается тем, что устье дренажного коллектора, включающем запорный орган с поплавковым приводом и штоком, установленным на оголовке дрены, расположенном в дренажном колодце, колено коллектора с отводящим патрубком, колодец сверху закрыт крышкой, верхняя часть ее снабжена подпружиненным воздушным клапаном для выпуска сжатого воздуха в атмосферу, а поплавок со штоком и направляющими расположен в верхней части открытого снизу усеченного конуса, причем поплавок со штоком с установленным на оголовке дрены клапаном-затвором, имеет крышку, выполненную из ферромагнитного металла, наверху которой расположен резиновый уплотнитель, при этом на отводящем патрубке колена коллектора также расположен резиновый уплотнитель, который совместно с уплотнителем, расположенным на крышке, при всплытии поплавка обеспечивает герметичное закрытие отводящего патрубка колена коллектора, имеющего постоянные магниты, фиксирующие поплавок в верхнем положении после всплытия.The technical result is achieved by the fact that the mouth of the drainage manifold, which includes a shut-off element with a float actuator and a rod mounted on the drain head located in the drainage well, the elbow of the collector with a discharge nozzle, the well is closed with a cover on top, its upper part is equipped with a spring-loaded air valve to release the compressed air to the atmosphere, and the float with a rod and guides is located in the upper part of the truncated cone open from below, and the float with a rod with a valve installed on the head of the drain -gate, has a lid made of ferromagnetic metal, at the top of which there is a rubber seal, while on the outlet pipe of the knee of the collector there is also a rubber seal, which together with the seal located on the cover, when the float emerges, seals the outlet pipe of the knee of the collector having Permanent magnets that hold the float in the up position after surfacing.

Новизна заявляемого предложения заключается в том, что в результате использования в конструкции устья дренажного коллектора новой совокупности конструктивных признаков, а именно колодца, сверху перекрытого крышкой, в верхней части которой она снабжена подпружиненным воздушным клапаном для выпуска воздуха в атмосферу, поплавка со штоком и направляющими расположенными внутри в верхней части открытого снизу усеченного конуса с постоянными магнитами, и использования таким образом, возможность работы в автоматическом режиме устья дренажного коллектора (при этом уменьшается число гидромеханических устройств).The novelty of the proposed proposal lies in the fact that as a result of the use of a new set of design features in the construction of the mouth of the drainage collector, namely, a well, which is blocked from above by a lid, in the upper part of which it is equipped with a spring-loaded air valve to release air into the atmosphere, a float with a rod and guides located inside the upper part of the truncated cone with permanent magnets open from below, and use in this way, the ability to work in the automatic mode of the mouth of the drain Nogo reservoir (thus reducing the number of hydro-mechanical devices).

По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружено аналогичное техническое предложение, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.According to the patent and scientific and technical literature, no similar technical proposal was found, which allows us to judge the inventive step of the proposal.

Сущность предложения поясняется чертежом, где показана принципиальная схема устья дренажного коллектора.The essence of the proposal is illustrated in the drawing, which shows a schematic diagram of the mouth of the drainage collector.

Устройство содержит размещенные дрены 1, коллектор 2 с нижним коленом 3, прямолинейный участок 4 трубы с последующим верхним коленом 5, камеру разряжения 6 и водозаборную камеру 7, примыкающие к выпуклым стенкам колен 3 и 5 и трубки 8, соединенные концами с камерами 6 и 7, и отводящий патрубок 9. Камеры 6 и 7 соединены с помощью коллектора 2, отверстия 10 и 11 выполнены в стенках колен 3 и 5.The device comprises placed drains 1, a collector 2 with a lower elbow 3, a straight section of pipe 4 with a subsequent upper elbow 5, a discharge chamber 6 and a water intake chamber 7 adjacent to the convex walls of the elbows 3 and 5 and tubes 8 connected by ends to chambers 6 and 7 , and a discharge pipe 9. Chambers 6 and 7 are connected using a manifold 2, holes 10 and 11 are made in the walls of the knees 3 and 5.

Отверстие 10 колена 3 ориентированы в сторону последующего колена 5, а отверстия 11 колена 3 - в сторону предыдущего колена 3. Колодец 12 сверху перекрыт крышкой 13 и представляет собой герметичную камеру, верхняя крышка которого снабжена подпружиненным воздушным клапаном 14. При этом колодец 12 имеет в верхней части открытый снизу усеченный конус 15. Усеченный открытый снизу конус 15 снабжен поплавком 16, который соединен штоком 17 с клапаном-затвором 18, установленным на оголовке дрены 19. Верхняя крышка 20 поплавка 16, выполнена из ферромагнитного металла. На верху крышки 20 расположен резиновый уплотнитель 21, а на отводящем патрубке 9 расположен резиновый уплотнитель 22, который совместно с резиновым уплотнителем 21, при всплытии поплавка 16, ходящего вдоль направляющих 23, расположенных в открытом снизу усеченном конусе 15 и направляющие 23 закреплены к стенкам усеченного конуса 15, обеспечивает герметичное закрытие отводящего патрубка 9, на котором установлены постоянные магниты 24, фиксирующие поплавок 16 в верхнем положении после всплытия. Поплавок 16, с клапаном-затвором 18, направляющими 23 и постоянными магнитами 24 в совокупности представляют собой регулятор доступа и сброса воды в колодец 12.The hole 10 of the knee 3 is oriented towards the subsequent knee 5, and the holes 11 of the knee 3 are oriented toward the previous knee 3. The well 12 is covered from above by a cover 13 and is a sealed chamber, the top cover of which is equipped with a spring-loaded air valve 14. At the same time, the well 12 has the upper part of the bottom open truncated cone 15. The truncated bottom open cone 15 is provided with a float 16, which is connected by a rod 17 to the valve gate 18 mounted on the head of the drain 19. The top cover 20 of the float 16 is made of ferromagnetic metal la A rubber seal 21 is located on the top of the cover 20, and a rubber seal 22 is located on the outlet pipe 9, which, together with the rubber seal 21, when the float 16 runs along the guides 23 located in the truncated cone 15 open from the bottom and the guides 23 are fixed to the walls of the truncated cone 15, provides a tight seal of the discharge pipe 9, on which are installed permanent magnets 24, fixing the float 16 in the upper position after surfacing. The float 16, with the valve gate 18, the guides 23 and the permanent magnets 24 in the aggregate are a controller for access and discharge of water into the well 12.

Устье дренажного коллектора работает следующим образом.The mouth of the drainage collector works as follows.

При открытом положении отводящего патрубка 9, оголовок дрены 19 закрыт клапаном-затвором 18, при этом вода поступает в накопительный колодец 12 и заполняет его из коллектора 2 через колена 3 и 5. При этом подпор воды в концевой части коллектора 2 обеспечивает поступление воды в колодец 12 чрез колена 3 и 5. При заполнении колодца 12 водой горизонт воды повышается до заданного УВ_тах, при котором гидростатическая подъемная сила (архимедова сила) становится больше силы гидростатического давления действующая на клапан-затвор 18, и выталкивает полый цилиндрический поплавок 16. При наполнении колодца 12 происходит подъем поплавка 16 вдоль направляющих 23 до верхнего резинового уплотнителя 22 отводящего патрубка 9. Достигнув резинового уплотнителя 22 отводящего патрубка 9 в верхней части открытого снизу усеченного конуса 15, крышка 20 поплавка 16 притягивается и фиксируется постоянными магнитами 24, что приводит к герметичному закрытию отводящего патрубка 9. При смене положения поплавка 16 происходит закрытие отводящего патрубка 9 и открытие оголовка дрены 19 и начинается этап слива воды из колодца 12, при этом происходит открытие подпружиненного воздушного клапана 14 в крышке 13 колода 12, через который происходит выпуск воздуха в атмосферу. Опорожнение колодца 12 (сливе) происходит до уровня УВ_min, когда постоянные магниты 24 не могут удерживать поплавок 16 в верхнем положении, так как удерживающая сила постоянных магнитов 24 становится меньше веса поплавка 16 и силы давления воды на крышку 20 со стороны отводящего патрубка 9, что приводит к смене положения поплавка 16, и он опускается, и клапан-затвор 18 закрывает выпускной оголовок дрены 19, открывается отводящий патрубок 9. Начинается наполнение колодца 12 водой, начинается следующий цикл.In the open position of the outlet pipe 9, the head of the drain 19 is closed by a shut-off valve 18, while the water enters the storage well 12 and fills it from the collector 2 through the elbows 3 and 5. At the same time, the water backwater in the end of the collector 2 ensures the flow of water into the well 12 through bends 3 and 5. When filling the well 12 with water, the water horizon rises to a given HC _that x, at which the hydrostatic lifting force (Archimedean force) becomes greater than the hydrostatic pressure acting on the valve 18, and pushes the hollow cylinder an indian float 16. When the well 12 is filled, the float 16 rises along the guides 23 to the upper rubber seal 22 of the outlet pipe 9. Having reached the rubber seal 22 of the discharge pipe 9 in the upper part of the truncated cone 15 open from below, the cover 20 of the float 16 is attracted and fixed with permanent magnets 24 , which leads to a tight closure of the outlet pipe 9. When the position of the float 16 is changed, the outlet pipe 9 is closed and the head of the drain 19 is opened and the stage of draining the water from the well begins 12, opening the spring-loaded air valve 14 in the lid 13 of the deck 12, through which air is released into the atmosphere. The well 12 is emptied (drained) to the level of UV _min , when the permanent magnets 24 cannot hold the float 16 in the upper position, since the holding force of the permanent magnets 24 becomes less than the weight of the float 16 and the pressure of the water on the cover 20 from the outlet pipe 9, which leads to a change in the position of the float 16, and it lowers, and the valve 18 closes the outlet head of the drain 19, the outlet pipe 9 opens. The filling of the well 12 with water begins, the next cycle begins.

Расход коллектора с колодцем рассчитывают на пропуск максимального расхода воды через выпускной оголовок дрены 19, перекрываемый клапаном-затвором 18. Для этого по известным формулам гидравлики рассчитывают объем полого цилиндрического поплавка W, соответственно, все геометрические размеры герметичного колодца 12 с его элементами рассчитывают на заданный выпуск воды через сбросной оголовок дрены 18 и увязывают длину штока 17 клапана-затвора 18, поплавка 16 и высотой герметичного колодца 12.The flow rate of the collector with the well is calculated on the maximum flow rate of water passing through the drain head of the drain 19, which is blocked by the shutter valve 18. For this, the volume of the hollow cylindrical float W is calculated using known hydraulics, respectively, all the geometric dimensions of the sealed well 12 with its elements are calculated for the specified output water through the discharge head of the drain 18 and tie the length of the rod 17 of the valve-gate 18, the float 16 and the height of the sealed well 12.

Таким образом, по сравнению с прототипом, устройство позволяет упростить конструкцию и осуществить регулирование подпора воды в коллекторе 2 в автоматическом режиме с высокой точностью и повышением быстродействия. Усеченный открытый конус 15 открыт снизу, в котором размещен поплавок 16 с направляющими 23. Это позволяет осуществить регулирование в автоматическом режиме, имея простую систему узлов. Повышается эффективность осушения переувлажненных почв.Thus, in comparison with the prototype, the device allows to simplify the design and to regulate the water back pressure in the collector 2 in automatic mode with high accuracy and increased speed. The truncated open cone 15 is open at the bottom, in which the float 16 with the guides 23 is placed. This allows for automatic regulation, having a simple system of nodes. Increases the efficiency of drainage of waterlogged soils.

Claims

The mouth of the drainage manifold, including a shutter with a float actuator and a rod, mounted on the head of the drain located in the drainage well, the elbow of the collector with a discharge nozzle, characterized in that the well is closed with a lid on top, its upper part is equipped with a spring-loaded air valve to release compressed air into atmosphere, and the float with a rod and guides is located in the upper part of the truncated cone open from below, and the float with a rod with a shutter valve installed on the drain head has a cover made of ferromagnetic metal, at the top of which there is a rubber seal, while on the outlet pipe of the knee of the collector there is also a rubber seal, which together with the seal located on the cover, when the float emerges, provides a tight seal to the outlet pipe of the knee of the collector, which has permanent magnets that fix the float in the upper position after surfacing.