SU1084757A1 - Регул тор уровн воды - Google Patents

Abstract

1. РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ВОДЫ, содержащий затвор с консолью, установленный на горизонтальной оси вращени , противовес, закрепленный на рычаге, установленном на горизонтальной оси вращени , и упоры дл  ограничени  поворота рычага, о т л а ющ и и с   тем, что, .с целью повышени  его точности и надежности, затвор выполнен в виде ковша, верхн   часть которого выполнена плоской, а нижн   - криволинейной, центр кривизны которой совпадает с горизонтальной осью вращени , причем затвор установлен вогнутостью в сторону верхнего бьефа. 2, Регул тор по п. 1,отличающийс  тем, что рычаг с про тивовесом установлен к консоли затвора под углом, при котором центр (Л т жести противовеса в закрытом положении затвора расположен на горизонс тальной оси вращени . о 50 4 4 СП ,

Description

Изобретение относитс  к ирригации в частности к технике автоматизации водозаборных узлов на участках рек горно-предгорной зоны. Известен авторегул тор уровн  во ды верхнего бьефа типа качакща с  призма с задатчиком положени  уров:н  воды, примен емый на речных пролетах горных водозаборных узлов Cl Недостатками данного устройства  вл ютс  относительно большое врем  запаздывани , т.е. врем  самонастро ки авторегул тора на заданный уровень при колебани х зфовней воды на сооружении, снижение точности регу .лировани  уровн  воды в верхнем бье фе при наличии мелких фракций наносов в источнике, а также создание зкранного эффекта перед затвором , затрудн ющего и усложн ющего борьбу с наносами при водозаборе. В данном авторегул торе врем  запаздывани , т.е. врем  перерегули ровани  возмущающего воздействи , св занного с изменением уровн  воды в верхнем бьефе, определ етс  из услови  наполнени  или опорожнени  емкости затвора. Однако услови  работы водозаборных узлов горного типа требуют почти мгновенного открыти  отверстий речных пролетов при прохождении внезапно нарастающих паводковых расходов, так как горные реки относ тс  к источникам с быстр измен ющимис  режимами и большими колебани ми расходов и уровней как в течение суток, так и в отдельные периоды времени. Горные источники транспортируют большое количество донных и взвешен ных наносов. Последние через отверс тие задатчика и питающую трубу пост пают в емкость затвора, откладывают с  в ней, увеличива  тем самым вес затвора. Это приводит к нарушению равновеси  системы сил, действующих на затвор, так как в расчетном урав нении вес наносов в камере затвора не учитываетс . Нарушение равновеси системы сил, действующих на затвор, приводит к снижению точности регулировани  уровней воды на сооружении , а так же к возможным случа м отказа в работе авторегул тора. Вместе с тем фронтальное располо жение полотнища затвора на речном пролете водозаборного сооружени  создает нежелательный экранный эффект , который приводит к переформированию призмы наносов в верхнем бьефе и изменению структуры потока, что усложн ет борьбу с наносами при водозаборе. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  регул тор уровн  воды, содержащий затвор с консолью, установленный на горизонтальной оси вращени , противовес , закрепленный на рычаге, установленном на горизонтальной оси вращени , и упоры дл  ограничени  поворота рычага 2 Д. Недостатками данного регул тора  вл ютс  низкое качество регулировани  уровней воды и устойчивость в работе, а также занчительное врем  отработки возмущени , вызываемого изменением уровней в верхнем бьефе, при котором сооружение работает в неустойчивом .режиме. В закрытом положении на плоское полотнище затвора действует гидростатическое давление воды, закон изменени  которого происходит по пр моугольному треугольнику, а система сил, действующих на затвор, находитс  в равновесии. При резком изменении (повышении) уровней воды в верхнем бьефе нарушаетс  равновесие системы сил, в результате чего полотнище затвора окажетс  в открытом положении . Причем на полотнище затвора начинает действовать сила гидродинамического давлени  . Эпюра гидродинамического давлени  воды, действующего на полотнище затвора в открытом положении, резко отличаетс  от эпюры гидростатического давлени  воды, действующего на полотнище затвора в закрытом его положении. В закрытом положении затвора сила гидростатического давлени  водыв нижней точке полотнища имеет максимальное значение, а при открытии затвора сила гидродинамического давлени  в этой точке падает до нул . На основании проведенных исследований значительные изменени  гидродинамического давлени  происход т примерно на глубине от 2/3 высоты погруженной части затвора и до нижней его кромки, т.е. на 1/3 высоты нижней погруженной части затвора. Резкое изменение гидродинамического давлени  в нижней части затвора при открытом его положении приводит к

его неустойчивой работе. При этом место покачивание затвора вокруг горизонтальной оси вращени , что и приводит к снижению точности регулировани  уровней на 7 - 10% по сравнению с описанньгм вьше авторегул тором .

Цель изобретени  - повьииение точности и надежности регул тора.

Поставленна  цель достигаетс  тем, чтб в регул торе уровн  воды, содержащем затвор с консолью, установленный на горизонтальной оси вращени , противовес, закрепленный на рычаге, установленном на горизонтальной оси вращени , и упоры дл  ограничени  поворота рычага, затвор выполнен в виде ковша, верхн   часть которого вьшолнена плоской а ниж .н   - криволинейной, центр кривизны которой совпадает с горизонтальной осью вращени , причем затвор установлен с вогнутостью в сторону верхнего бьефа, а также тем, что рычаг с противовесом установлен к консоли затвора под углом, при котором центр т жести противовеса в закрытом положении затвора расположен на горизонтальной оси вращени .

На фиг. 1 изображен регул тор, общий вид; на фиг. 2 - регул тор,, разрез А-А в закрытом положении; на фиг. 3 - регул тор, разрез А-А в рабочем (открытом) положении.

Регул тор уровн  содержит затвор 1, выполненный в виде ковша, верхн   часть 2 которого выполнена плоской, а нижн   часть 3 вьшолнена криволинейной. Затвор установлен на консоли 4. Противовес 5 закреплен на рычаге 6, установленном на горизонтальной оси 7 вращени . Дл  ограничени  поворота рычага 6 установлены упоры 8.

Устройство работает следующим образом .

Пока воды в верхнем бьефе нет или уровень меньше расчетного, т.е. Hgg Нр, затвор находитс  в закрытом положении (фиг. 1 и 2). При зтом -на затвор действуют следующие силы: вес затвора Q, вес противовеса ( , сила гидростатического давлени  воды P.JC3 , действующа  на плоскую часть затвора Рвгсв и криволинейную поверхность РКР гей Силами трени  в оси затвора можно пренебречь ввиду их малости по сравнению с перечисленными

выше силами.. Причем конструктивно затвор оформлен так, что точка приложени  равнодействующей всех сил находитс  ниже оси вращени  при углах 5 поворота затвора в пределах . Тогда дл  системы сил, действуюпшх на затвор, в закрытЗм положении имеет место следующее выражение:

З Рвгсе вгса .т.е. . где Cj вгсд соответственно плечи

сил 6 и РвгсЭ Мд и Mg-icd соответственно моменты сил 3 и Рр . Момент от веса противовеса и мо мент от силы гидростатического давлени  на криволинейную часть затвора равны нулю, так как их равнодействующие проход т через ось вращени , а поэтому моментов вращени  не создают, При превышении уровн  воды в верхнем бьефе над расчетным, т.е. при Hgg HP в момент трогани  затвора егсЗ больше Mg и затвор начнет открывать отверстие, что приве дет к уменьшению погруженной пр молинейной части затвора, и уменьшению , но при движении затвора противовес, перемеща сь влево от оси вращени , создает дополнительный момент Mf , способствующий открытию

затвора. При этом равнодействующа  сила гидродинамического давлени , действующа  на криволинейную часть затвора, не создает момента враще5 ни , так как она при любом положении затвора проходит через ось вращени  .

Затвор, занима  промежуточное положение , находитс  в равновесном

0 состо нии, сбрасыва  излишки воды под полотнище затвора и боковые отверсти . При Hgg Нр соблюдаетс  условие +Щг.д Щ при Угле открыти  затвора О° :cU35°, т.е. когда

5 затвор полностью перекрывает отверстие и когда его полотнище не вли ет на истечение.

Таким образом, в регул торе, что обусловлено самой конструкцией затво0 ра, исключено вли ние гидродинамической силы давлени  воды, а точка приложени  равнодействующих всех сил находитс  ниже оси вращени  при любом открытии затвора, что обеспечи5 вает устойчивую и надежную работу регул тора при заданной точности регулировани  расчетного уровн  в пределах 3-5%. f108 При уменьшении, расхода воды в источнике сила гидростатического давлени  воды на вертикальную грань затвора начнет .уменьшатьс  что и обусловит движение регул тора на эакры- . тие до момента, когда Hgj «Нр. Использование предлагаемого регул тора уровн  верхнего бьефа на горных водозаборных узлах по сравнению с прототипом позвол ет увеличить точность поддё1ржани  уровн  на 7-10%,

фиг, 2 А

Фыг.З 7 уменьшить на 25-30% вес противовеса затвора. Предлагаемое устройство за счет исключени  действи  на затвор гидродинамических сил обл 1дает повьшенной надежностью и устойчивостью в работе, ликвидирует экранный эффект, что повьпиает другие качественные показатели регул тора, такие как осуществление подачи посто нного заданного расхода воды в отвод, борьба с наносами при водозаборе и др. А

Claims (2)

1. РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ВОДЫ, содержащий затвор с консолью, установленный на горизонтальной оси вра щения, противовес, закрепленный на рычаге, установленном на горизонтальной оси вращения, и упоры для ограничения поворота рычага, о т л и^ч a join; и й с я тем, что, с целью повышения его точности и надежности, затвор выполнен в виде ковша, верхняя часть которого выполнена плоской, а нижняя - криволинейной, центр кривизны которой совпадает с горизонтальной осью вращения, причем затвор установлен вогнутостью в сторону верхнего бьефа.

2. Регулятор по п. ^отличающийся тем, что рычаг с про тивовесом установлен к консоли за твора под углом, при котором центр тяжести противовеса в закрытом поло жении затвора расположен на горизон· тальной оси вращения.

Фиг. 1 .1084757