SU1160376A1 - Регул тор уровн в бьефах гидротехнических сооружений - Google Patents

Abstract

1. РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ В БЬЕФАХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ , содержащий размещенный между верхним и нижним бьефами затвор, выполненный в виде сообщенной с верхним и нижним бьефами емкости, образованной установленным на горизонтальной оси вращени  щитом и соединенной с ним гибкой оболочкой , закрепленной на флютбете, датчик уровн  верхнего бьефа, установленный на трубопроводе сообщени  емкости затвора с верхним бьефом, отличающийс  тем, что, с целью расщирени  области применени , он содержит поплавковый датчик уровн  нижнего бьефа в виде кольцевой втулки, установленной на выходном патрубке дополнительного трубопровода сообщени  емкости затвора с нижним бьефом, причем выходной патрубок выполнен в виде гофрированной емкости, один торец которой закреплен неподвижно, а другой торец соединен с корпусом кольцевой втулки, во входном патрубке .дополнительного трубопровода установлен эластичный клапан, полость которого сообщена с полостью гофрированной емкости. 2.Регул тор уровн  по п. I, отличаюищйс  тем, чтЬ поплавко;вый датчик уровн  нижнего бьефа снабжен ограничител ми хода. i 3.Регул тор уровн  по п. 1, отличающийс  тем, что с целью увеличени  про (Л пускной способности и повыщени  точности путем предотвращени  полости затвора от заилени , он содержит в основании сооружени  промывную галерею с дополнительным затвором, установленным на дополнительной горизонтальной оси вращени , эластичную камеру, размещенную в емкости затвбра и сообщенную с камерой гидроц||о: линдра, корпус которого соединен.с рычагом, о со установленным на горизонтальной оси .вращени  и жестко соединенным со щитом, причем дополнительный затвор выполнен с возможностью его фиксации с помощью фикО5 сирующего элемента, закрепленного на щтоке гидроцилиндра..

Description

Изобретение относитс  к гидротехнике и может быть использовано в качестве авторегул торов уровн  смешанного регулировани  на каналах оросительных систем , бассейнов суточного регулировани , малых водоемах и т. п. Известно подпорно-перегораживаюшее сооружение на оросительных каналах из облегченных материалов дл  подъема уровн  воды в верхнем бьефе, оборудованное рукавом дл  пропуска определенного расхода воды в нижний бьеф, в котором подъем и опускание рукава осуществл етс  ручным или механическим способом 1. Недостатком регул тора  вл етс  то, что пропуск транзитных расходов осуществл етс  через отверстие, оборудованное рукавом, что затрудн ет обеспечение пропуск заданного посто нного расхода потребител м и поддерживание заданного уровн  в верхнем бьефе при различн 51х расходах . Кроме того, возможное заиление верхнего бьефа из-за установки рукава на некоторой высоте относительно дна не позвол ет осуществить промывку насосов, а при необходимости использовать вес объема воды верхнего бьефа. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  регул тор уровн  верхнего бьефа, содержащий полотнище с отверстием, перекрываемым донны.м воздействующим регул тором , камеру противодавлени , котора  сообщена посредством подвод щего и отвод щего трубопроводов с бьефами. Над подвод щим трубопроводом расположен датчик уровн  в виде емкости, котора  сообщена с нижним бьефом посредством сливного трубопровода 2 . Недостатком известного регул тора  вл етс  нестабильность поддержани  посто нного уровн  воды в верхнем бьефе из-за наличи  надмембранной емкости, расположенной над ..питающим трубопроводом камеры противодавлени , так как переходный процесс при регулировании зависит от времени наполнени  надмембранной емкости и опорожнени  последней через сливной трубопровод. Следовательно, переходный процесс имеет колебательный незатухающий характер. Кроме того, про .мывку отложившихс  наносов можно осуществить только при полном открытии отверсти  в мембрану, что в процессе эксплуатации не всегда возможно. Это приводит к заилению внутренней полости ка.меры противодавлени , вследствие которого уменьшаетс  угол открыти  донного регул тора , привод щий к уменьшению его пропускной способности в целом, и в св зи с этим регул тор имеет ограниченную область применени . Кроме того, регул тор осуществл ет одностороннее регулирование , т. е. осуществл ет регулировалИе только по верхнему бьефу. 1 76 Целью изобретени   вл етс  расширение области применени , увеличение пропускной способности и повыщение точности путем предотвращени  полости затвора от заилени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в регул торе уровн  в бьефах гидротехнических сооружений, содержащем размещенный между верхним и нижним бьефами затвор , выполненный в виде сообщенной с верхним и нижним бьефами емкости, образованной установленным на горизонтальной оси вращени  щитом и соединенной с ним гибкой оболочкой, закреплённбй на флютбете, датчик уровн  верхнего бьефа, установленный на трубопроводе сообщени  емкости затвора с верхним бьефом, дополнительно содержитс  поплавковый датчик уровн  нижнего бьефа в виде кольцевой втулки, установленной на выходном патрубке дополнительного трубопровода сообщени  емкости затвора с нижним бьефом , причем выходной патрубок выполнен в виде гофрированной емкости, один торец которой закреплен неподвижно, а другой торец соединен с корпусом кольцевой втулки , во входном патрубке дополнительного трубопровода установлен эластичный клапан , полость которого сообщена с полостью гофрированной е.мкости. Поплавковый датчик уровн  нижнего бьефа снабжен ограничител ми хода. Регул тор содержит в основании, сооружени  промывную галерею с дополнительным . затвором, уста} овленными на дополнительной горизонтальной оси вращени , -пластичную камеру, .размещенную . в емкости затвора и сообщенную с камерой гидроцилиндра, корпус которого соединен с рычагом, устано.вленным на горизонтальной оси вращени  и жестко соединенным со притом, причем дополнительный затвор выполнен с возможностью его фиксации с помощью фиксирующего элемента, закрепленного на щтоке гидроцилиндра. На фиг. 1 показан регул тор уровн , вид в плане; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - диафрагма-мембрана; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - датчик нижнего бьефа, разрез. Регул тор уровн  состоит из диафрагмы 1 (жестка  диафрагма может быть заменена мембранами), отверсти  2 в диафрагме 1, затвора 3, установленного в отверстии 2 между верхним и нижним бьефами. Затвор 3 Ешшолнен в виде сообщенной с верхним и нижним бьефами емкости, образованной .установленным на горизонтальной оси 4 вращени  ц.1:итом 5 и соединенной с ним гибкой оболочкой 6, котора  закреплена на флютбете. Регул тор уровн  содержит также датчик уровн  верхнего бьефа, выполненный в виде поплавка 7, закрепленного на штоке 8 с клапаном. Датчик уровн  верхнего бьефа установлен на трубопроводе сообщени  емкости затвора 3 с верхним бьефом. Емкость затвора 3 сообщена с нижним бьефом. нерегулируемым сливным трубопроводом 10. Регул тор содержит дополнительный трубопровод 11 сообщени  емкости затвора с нижним бьефом . На выходном патрубке дополнительного трубопровода 11 установлен поплавковый датчик уровн  нижнего бьефа в виде кольцевой втулки 12, выходной патрубок дополнительного трубопровода 11 выполнен в виде гофрированной емкости 13, один торец которой закреплен неподвижно, а другой торец соединен с ijbpnycoM кольцевой втулки 12. Во входном патрубке дополнительного трубопровода установлен эластичный клапан 14, полость которого сообщена с полостью гофрированной емкости 13. Поплавковый датчик уровн  нижнего бьефа снабжен ограничител ми хода в виде катушки 15.

Регул тор уровн  содержит в основании сооружени  промывную галерею 16 с дополнительным затвором 17, установленным на дополнительной горизонтальной оси 18 вращени , эластичную камеру 19, размещенную в емкости затвора 3 и сообщенную с камерой гидроцилиндра 20, выполненного из правого и левого цилиндров, которые сообщены трубопроводом 21. Гидроцилиндр снабжен- поршнем 22 с вилкообразным фиксирующим элементом 23.

Корпус гидроцилиндра 20 соединен с рычагом 24, установленным на горизонтальной оси 4 вращени  и жестко соединен со щитом 5. Дополнительный затвор 17 фиксируетс  фиксирующим элементом 23 с помощью пальца 25, закрепленного на дополнительном затворе 17.

Поршень гидроцилиндра 20 снабжен возвратным механизмом 26. Полость эластичной камеры 19 сообщена с камерой гидроцилиндра 20 гибким трубопроводом 27.

Поплавок 7 датчика уровн  верхнего бьефа размещен в шахте 28, а датчик уровн  нижнего бьефа установлен в шахте 29.

Гофрированна  емкость 13 укреплена на стакане 30. Дл  герметизации пространства между корпусом кольцевой втулки 12 и стаканом 30 установлена эластична  оболочка 31 уровн  нижнего бьефа, в ша}сте 29 установлен подъемник 32, зак- . репленный на щтоке-вставке 33, соединенном с кольцевой втулкой 12.

. Регул тор уровн  в бьефах гидротехнических сооружении работает следующим образом.

При отсутствии воды в канале (фиг. 3). затвор 3 находитс  в нижнем положении, а отверстие 2 диафрагмы 1 открыто. При этом отсутствует давление со стороны емкости затвора на, эластичную камеру 19.

Следовательно, отсутствует давление на поршень 22 гидроцилиндра 20 и он под давлением возвратного механизма 26 находитс  в крайнем положении, тем самым фиксирующий элемент 23 освобожден от пальца 25 дополнительного затвора 17 промывной галереи 16, и затвор 17 под собственным весом находитс  в нижнем положении . Вход в промывную галерею 16 закрыт.

Клапан датчика уровн  верхнего бьефа под весом поплавка 7 упираетс  на выступ входного оголовка трубопровода 9 сообщени  емкости затвора 3. с верхним бьефом

5 камеры 5 противодавлени , а входное отверстие в корпусе трубопровода 9 открыто. Свободно передвигающа с  по катушке 15 кольцева  втулка 12 под собственным весом упираетс  на стакан 30 и перемещает наход щуюс  в гофрированной емкости 13

0 жидкость, котора  поступает в полость эластичного клапана 14, а последний закрывает выходное отверстие дополнительного трубопровода 11 емкости затвора 3. При подаче воды в канал уровень

5 воды поднимаетс , так как промывна  галере  16 закрыта затвором 17. По достижении горизонтом воды входного отверсти  трубопровода 9 сообщени  емкости затвора с верхним бьефом вода начинает поступать в емкость затвора 3 Благодар  тому,

0 что расход, поступающий в емкость затвора 3, больше, чем расход, сливающийс  из нее через сливной нерегулируемый трубопровод 10, емкость затвора 3 наполн етс  и он под действием гидростатического давлени  воды на щит 5 вращаетс  вокруг

5 оси 4, отверстие 2 диафрагмы-мембраны 1 закрываетс  и пропуск расходов в нижний бьеф отсутствует. По мере повышени  горизонта воды в верхнем бьефе гидростатическое давление в емкости затвора 3 увеличиваетс , соответственно увеличиваетс  гидростатическое давление на эластичную камеру 19 и на эластичный клапан 14, который перекрывает выходное сечение дополнительного трубопровода 11 из емкости затвора 3. При этом камера 19 сжимаетс  и давление воды через гибкий трубопровод 27 передаетс  на поршень 22, расположенный внутри гидроцилиндра 20. Поршень 22 под действием гидростатического давлени  сжимает возвратный механизм 26, и шток

0 с фиксирующим элементом 23 фиксируетс  в палец 25 промывного дополнительного затвора ,17, в результате чего образуетс  коромысло, вращающеес  вокруг горизонтальной оси 4 вращени  . Когда гидростатис ческое давление-воды со стороны емкости затвора 3 на эластичный клапан 14 превысит вес кольцевой втулки 12, эластичный клапан 14 сжимаетс  и происходит пропуск расходов из емкости затвора 3, давление

воды на затвор 2уменьшаетс , так как суммарный расход, сливающийс  из емкости затвора 3 через трубопроводы 10 и 11, станет больше, чем поступаюш,ий в емкость затвора 3 через трубопровод 9 из верхнего бьефа. При этом затвор 3 под собственным весом и гидростатическим давлением со стороны верхнего бьефа, враша сь вокруг оси 4, опускаетс  и открывает отверстие 2 диафрагмы мембраны 1 дл  пропуска расходов в нижний бьеф. При этом одновременно происходит пропуск расходов в нижний бьеф через промывную галерею, так как в период опускани  затвора 3 затвор 17 промывной галереи 16 поднимаетс , при помощи рычага 24. Рычаг 24 жестко св зан со щитом 5 затвора 3 и при помощи фиксирующего элемента 23 шарнирно св зан с пальцем 25 затвора 17промывной галереи 16.

При достижении уровнем воды в нижнем бьефе заданного горизонта кольцева  втулка 12 всплывает и упираетс  в верхнюю часть катушки 15, после чего поднимаетс  стакан 30 совместно с гофрированной емкостью 13. При дальнейщем повышении уровн  давление на гофрированную емкость 13 увеличиваетс  и гидростатическое давление жидкости из емкости 13 передаетс  на эластичный клапан 14 через гибкий трубопровод, и эластичный клапан 14 прикрывает выходное отверстие сливного трубопровода 11 из емкости затвора 3. При этом расход, поступающий в емкость затвора 3 через трубопровод 2 из верхнего бьефа, больше, чем суммарный расход, сливающийс  из емкости затвора 3 через сливные трубопроводы 10 и 11.

При этом поддерживаетс  посто нный уровень в нижнем бьефе и одновременно происходит наполнение верхнего бьефа. При превышении уровн  воды в верхнем бьефе относительно заданного горизонта (независимо от горизонта воды в нижнем бьефе) поплавок 7 всг лывает и т нет за собой шток 8. При этом клапан перекрывает входное отверстие трубопровода 9, что приводит к уменьшению доступа воды в емкость затвора 3. Емкость затвора 3 постепенно опорожн етс  через сливной нерегулирующий трубопровод 10, и гидростатическое давление воды на затвор 3 уменьшаетс . Это приводит к тому, что затвор 3 под действием давлени  воды со стороны

верхнего бьефа и собственного веса, враща сь вокруг оси 4, увеличивает степень открыти  донного отверсти  2 в диафрагмемембране 1, независимо от горизонта воды в нижнем бьефе. При этом одновременно увеличиваетс  степень открыти  промывной галереи 16, так как при работе затвора 3 фиксирующий элемент 23 св зан с затвором 14 про.мывной галереи 16. Следовательно , увеличиваетс  пропускна  способность регул тора уровн  и одновременно осуществл етс  промывка отложивщихс  наносов в нижний бьеф.

При уменьщении транзитных расходов . в канал, независимо от горизонта воды в

5 верхнем бьефе, поддерживаетс  посто нный уровень в нижнем бьефе, так как при понижении уровн  в нижнем бьефе относительно заданного, гидростатическое давление на стакан 30 и гофрированную емкость 13 уменьшаетс , а также уменьшаетс  дав„1ение на эластичный клапан 14. При этом увеличиваетс  пропускной расход из емкости затвора 3 через регулируемый дополнительный трубопровод 11. Суммарный расход, сливающийс  из емкости затвора 3 через сливные трубопроводы 10 и 11, больше,чем расход, поступающий в емкость затвора 3 из верхнего бьефа. В результате этого гидростатическое давление воды на затвор 3 уменьшаетс , и затвор 3 под давлением воды со стороны верхнего бьефа опускаетс , тем самым увеличиваетс  степень открыти  2 диафрагмы-мембраны 1 и промывной галереи 16. Этим обеспечиваетс  пропуск расчетных расходов в нижний бьеф и посто нно осуществл етс  промывка наносов

5 через промывную галерею 16.

Предлагаемый регул тор дл  смещанного регулировани  позвол ет: .обеспечить поддержание заданного уровн  в нижнем бьефе независимо от горизонта-уровн  воды в верхнем бьефе; осуществл ть посто нную промывку наносов; увеличить пропускную способность регул тора; расширить область применени  мембранных-диафрагмированных - регул торов; предотвращать 5 заиление камеры противодавлени  и верхнего бьефа наносами; накапливать излишние запасы воды в верхнем бьефе и использовать их при необходимости, следовательно , рационально использовать оросительную воду.

Фиг.З

в- 5

21

1

28 7JJ/

J(/

ГЗ

JO

Фиг. 6

Claims (3)

1. ‘ 1. РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ В БЬЕФАХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ, содержащий размещенный между верхним и нижним бьефами затвор, выполненный в виде сообщенной с верхним и нижним бьефами емкости, образованной установленным на горизонтальной оси вращения щитом и соединенной с ним гибкой оболочкой, закрепленной на флютбете, датчик уровня верхнего бьефа, установленный на трубопроводе сообщения емкости затвора с верхним бьефом, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, он содержит поплавковый датчик уровня нижнего бьефа в виде кольцевой втулки, установленной на выходном патрубке дополнительного трубопровода сообщения емкости затвора с нижним бьефом, причем выходной патрубок выполнен в виде гофрированной емкости, один торец которой закреплен неподвижно, а другой ·торец соедцнен с корпусом кольцевой втулки, во входном патрубке дополнительного трубопровода установлен эластичный клапан, полость которого сообщена с полостью гофрированной емкости.
2. 2. Регулятор уровня по π. Е отличающийся тем, чтб поплавковый датчик уровня нижнего бьефа снабжен ограничителями хода.
3. 3. Регулятор уровня по π. 1, отличаю- § щийся тем, что с целью увеличения про- “ пускной способности и повышения точности путем предотвращения полости затвора от заиления, он содержит в основании сооружения промывную галерею с дополнительным затвором, установленным на дополнительной горизонтальной оси вращения, эластичную камеру, размещенную в емкости затвбра и сообщенную с камерой гидроцйлиндра, корпус которого соединен.с рычагом, установленным на горизонтальной оси .вращения и жестко соединенным со щитом, причем дополнительный затвор выполнен с возможностью его фиксации с помощью фиксирующего элемента, закрепленного на штоке гидроцилиндра.