SU167049A1

SU167049A1 - DEVICE FOR REGULATING THE LEVEL OF WATERS

Info

Publication number: SU167049A1
Application number: SU837279A
Authority: SU
Original assignee: Н. Т. Сиваков

Description

Существующие сифонные водосбросы дл регулировани уровн воды в оросительных системах регулируют только одну отметку уровн верхнего бьефа, обычно близкую к отметке водосливного порога, и при подаче воздуха в сифон современными регул торами не обеспечивают плавность регулировани . Кроме того, сифонный водосброс работает только на максимальном расходе и при вибраци х и сотр сении, вследствие резкой смены внутреннего давлени его применение как автоматического устройства ограничиваетс . На промежуточных расходах сифонные водосбросы не работают.Existing siphon spillways to regulate the level of water in irrigation systems regulate only one level of the upstream, usually close to the level of the spillway threshold, and when air is fed into the siphon with modern controllers, they do not provide smooth control. In addition, the siphon spillway works only at maximum flow rate and during vibrations and shock, due to a sharp change in the internal pressure, its use as an automatic device is limited. At intermediate costs siphon spillways do not work.

Все эти моменты затрудн ют применение сифонного водосброса в чистом виде дл рещени задач распределени воды по каналам оросительной системы, в которых уровни и расходы воды во времени должны быть различными, а точность регулировани расходов - достаточно высокой.All these moments make it difficult to use the siphon spillway in its pure form to solve the problems of water distribution through the irrigation canals, in which the levels and flow of water over time must be different, and the accuracy of flow control is quite high.

Цель описываемого изобретени - автоматизировать процесс поддержани заданного уровн посредством изменени вакуума внутри сифонов; автоматизировать процесс зар дки; обеспечить плавность изменени давлени воздуха и расходов воды в сифонах; автоматизировать процесс прекращени подачи воздуха в сифоны, в случае повышени уровн до максимально допустимого и автоматического сброса излишков воды; обеспечить при необходимости перекрытие водного потока посредством впуска воздуха в полость сифонов, а также предупредить образование гидравлической воронки в верхнем бьефе.The purpose of the described invention is to automate the process of maintaining a given level by changing the vacuum inside the siphons; automate the charging process; ensure a smooth change in air pressure and siphon flow rates; automate the process of stopping the supply of air to the siphons, in the case of increasing the level to the maximum allowable and automatic discharge of excess water; if necessary, ensure that the water flow is blocked by admitting air into the cavity of the siphons, as well as to prevent the formation of a hydraulic funnel in the upstream.

Достигаетс это тем, что описываемое устройство выполнено с сильфонами, сообщающимис с воздухоподвод щей трубой; инжектором , соединенным с внутренней полостью сифонов. В теле водослива сифонов установлен резервуар дл воздуха, сообщающийс посредством трубопровода с внутренней полостью сифонов, а на воздухоподвод щейThis is achieved by the fact that the described device is made with bellows coupled to the air supply pipe; an injector connected to the internal cavity of the siphons. An air reservoir is installed in the body of the siphon weir, which communicates via a pipeline with the internal cavity of the siphons, and on the air inlet

трубе установлен дополнительный поплавковый клапан. На гребне сифонов имеютс отверсти , перекрытые клапанами. Кроме того , к сифонам щарнирно прикреплена рещетка , плавающа на поверхности воды.The pipe has an additional float valve. On the crest of the siphons there are openings blocked by valves. In addition, a lattice floating on the surface of the water is attached to the siphons.

На фиг. 1 изображена принципиальна схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - инжектор.FIG. 1 is a schematic diagram of the proposed device; in fig. 2 - injector.

Устройство включает сифоны /, воздухоподвод щую трубу 2, поплавковый клапанThe device includes siphons /, air supply pipe 2, float valve

3, сильфоны 4, насадок 5, резервуар 6 дл воздуха, трубопровод 7, дополнительный поплавковый клапан 8, гребень 9 водослива сифонов и решетку 10. Сифоны имеют отверсти 11,3, bellows 4, nozzles 5, reservoir 6 for air, pipe 7, additional float valve 8, ridge 9 of the siphon weir and grate 10. Siphons have openings 11,

бу пр моугольного сечени , входна и выходна кромки капора которого расположены на отметке верха выходного порога водобойного колодца. Такой сифон назван малонапорным , потому что указанное расположение входа и выхода дает возможность работать на самых минимальных перепадах уровн .bu rectangular section, the input and output edges of the hood which are located at the top of the output threshold of the water well. Such a siphon is called a low-pressure one, because the indicated arrangement of the input and output makes it possible to work at the lowest level differences.

Наличие водобойного колодца 12 исключает случайные прорывы воздуха со стороны нижнего бьефа, а порог 13, располож.;нный на выходе из колодца, исключает вли ние деформации отвод щего канала 14 (размыв, заиление и пр.) на регулируемый уровень водобойного колодца. Порог имеет наклон верховой грани 1 :4, что позвол ет сохран ть однозначную зависимость между расходом воды через него и напором над ним, как при свободном, так и при затопленном (до 8Uo/o) истечении.The presence of a water well 12 eliminates accidental air breakthroughs from the downstream, and threshold 13, located at the exit of the well, eliminates the effect of deformation of the discharge channel 14 (erosion, silting, etc.) on the regulated water well level. The threshold has a slope of the horse face 1: 4, which allows to maintain an unambiguous relationship between the flow of water through it and the pressure above it, both with free and with submerged (up to 8Uo / o) flow.

Гребень 9 находитс на отметке максимального уровн воды в подвод щем канале (верхнем бьефе). Такое расположение греон совершенно исключает применение затворов дл перекрыти водного потока, когда возникает необходимость в полном прекращении расхода через сифон. Дл этого достаточно открыть отверстие //в сифоне, впускающем большое количество воздуха, с целью ликвидации вакуума; уровень воды под капором в этом случае сравн етс с уровнем верхнего бьефа и водослив сифона витс непреодолимой преградой дл водного потока. Так называемых технических потерь (утечка воды от неплотности затворов и пр.) здесь не будет.The ridge 9 is at the maximum water level in the feed channel (upstream). This arrangement completely eliminates the use of closures to shut off the water flow when it becomes necessary to completely stop the flow through the siphon. To do this, it is sufficient to open the opening // in the siphon, which lets in a large amount of air, in order to eliminate the vacuum; the level of water under the hood in this case is comparable to the level of the upstream and the weir of the siphon makes it an insurmountable obstacle to the water flow. The so-called technical losses (water leakage from the leakiness of valves, etc.) will not be here.

ПротивоВороночное приспособление 15 необходимо дл предотвращени образовани гидравлической воронки в верхнем бьефе и случайного попадани воздуха, увлекаемого ею во внутреннюю полость сифона. Оно состоит из свободноплавающей на поверхности воды решетки, поддерживаемой жесткими т жами 16. Присоединение т жей к решетке и сифону шарнирное.An anti-funnel device 15 is necessary to prevent the formation of a hydraulic funnel in the upstream and accidental ingress of air entrained by it into the internal cavity of the siphon. It consists of a lattice free-floating on the surface of the water, supported by rigid loads of 16. The connections of the shears to the lattice and the hinge siphon.

Действие остальных частей предлагаемого устройства можно проследить на примере регулировани уровн водобойного колодца. Как только питающий канал начинает наполн тьс водой, она по насадку 17 идет в водобойный колодец и затопл ет его. Входное и выходное отверсти оказываютс изолированными от доступа атмосферного воздуха. При дальнейшем наполнении канала воздух, наход щийс внутри сифона, подвергаемый сжатию от подъема уровней, начинает выходить по трубке 18 в инжектор и далее - в нижний бьеф. Избыточным давлением воздух в данном случае как бы выдавливаетс из сифона в инжектор. Когда напор над насадком достигает двух скоростных напоров, в сжатой зоне начинает образовыватьс вакуум. Действие его через отверсти /Я просверленные но периметру пасадка , и воздушное пространство 20, образуемое П-образным кольцом 21, окаймл ющим насадок и труоку, распростран етс на внутреннюю полость сифона. Уровень воды в восход щем (и нисход щем) колене поднимаетс вверх, достигает гребн водослива и начинает переливатьс через него тонким слоем. Воздух под действием вакуума инжектора в этот момент всасываетс в насадок. Дл улучшени образовани вакуума по входному периметру насадка сделаны небольшие выступы 22. На случай полного отключени устройства от питающей среды на входе в инжектор имеетс хлопушка 23, управл ема т гой 24. Когда толщина переливающегос сло достигает некоторой определенной величины, водный поток, идущий через сифон, уже сам начинает создавать вакуум и сифон зар жаетс на полную производительность .The effect of the remaining parts of the proposed device can be traced by the example of adjusting the level of a water well. As soon as the feed channel begins to fill with water, it goes over the nozzle 17 into the water well and floods it. The inlet and outlet openings are isolated from the access of atmospheric air. Upon further filling of the channel, the air inside the siphon, which is compressed from lifting levels, starts to go through the tube 18 to the injector and then to the lower reach. By overpressure, the air in this case is squeezed out of the siphon into the injector. When the pressure above the nozzle reaches two velocity heads, a vacuum begins to form in the compressed zone. Its action through the holes / I drilled into the perimeter of the pasad, and the air space 20 formed by the U-shaped ring 21, which borders the nozzles and the pipe, extends to the internal cavity of the siphon. The water level in the ascending (and descending) knee rises, reaches the crest of the weir, and begins to overflow through it with a thin layer. The air under the vacuum of the injector is sucked into the nozzles at this point. To improve vacuum formation, small protrusions are made along the inlet perimeter of the nozzle. In case of complete disconnection of the device from the supply medium, there is a clapper 23 at the injector inlet, controlled by a pull 24. When the thickness of the overflow layer reaches a certain amount, the water flow through the siphon , he himself begins to create a vacuum and the siphon is charged to its full capacity.

Отличие такой принудительной зар дки отThe difference between such a forced charge and

самозар дки (котора наблюдаетс в сифонных водосбросах) состоит в том, что уровень верхнего бьефа может быть значительно .ниже порога водослива. Это, в свою очередь, избавл ет от необходимости прив зывать регулируемый уровень верхнего бьефа к отметке порога водослива, что очень важно дл условий оросительных систем, в которых в различные периоды поливной кампании требование к уровню не может быть посто нным.Self-charging (which is observed in siphon spillways) is that the level of the upstream can be significantly lower than the spillway threshold. This, in turn, eliminates the need to tie the upstream level to the level of the weir threshold, which is very important for irrigation systems in which the level requirement cannot be constant.

После зар дки сифона уровень воды в водобойном колодце повышаетс . Вместе с ним перемещаетс вверх и рабочий поплавок 25. Поплавковый клапан, «шарнирно укрепленный на торце воздухоподвод щей трубки рычагом 26 и опорой 27, открываетс . Воздух через трубу 2 устремл етс в сильфо ы, затем - в сифон. Производительность сифона уменьшаетс , уровень воды от этого в водобойном колодце, а с ним и поплавок опускаютс вниз, и поплавковый клапан 3 закрывает вход в воздухоподвод щую трубку. Сифон снова зар жаетс . Поплавок, таким образом, соверша колебательные движени , поддерживает заданную отметку уровн в водобойном колодце; расход воды, идущей через сифон , становитс посто нным. Вес поплавка противостоит присасывающему действию вакуума на поплавковый клапан. Путем подбора длины плеч рычага 26 и веса поплавкаAfter charging the siphon, the water level in the water well rises. Together with it, the working float 25 moves upwards. The float valve “hingedly fixed at the end of the air supply tube by the lever 26 and the support 27 opens. Air flows through pipe 2 into the sylphs, then into the siphon. The capacity of the siphon is reduced, the water level from this in the water well, and with it the float is lowered and the float valve 3 closes the entrance to the air inlet tube. The siphon is charged again. The float, therefore, having made oscillatory movements, maintains a given level mark in the water well; the flow of water going through the siphon becomes constant. The weight of the float resists the suction effect of the vacuum on the float valve. By selecting the length of the arms of the lever 26 and the weight of the float

уточн ют регулируемый параметр. Чем меньше плечо, примыкающее к поплавку, тем меньше отклонение от регулируемого параметра . Поднима или опуска поплавок с помощьюspecify an adjustable parameter. The smaller the shoulder adjacent to the float, the smaller the deviation from the adjustable parameter. Raise or lower the float using

винта 28, гайкн 29 и руко тки 30, устройство настраивают на другой уровень.screws 28, nut screws 29 and handles 30, the device is adjusted to another level.

Сильфоны с помощью патрубков 31 и 32 сообщены с полостью сифонов. На нижний сильфон, кроме того, действует гидростатическое давление от напора воды в верхнем бьефе.The bellows with the help of pipes 31 and 32 communicated with the cavity of the siphons. The lower bellows, in addition, is acted upon by hydrostatic pressure from the water pressure in the upstream pool.

сильфонов, воспринима давление от вакуума и напора, перемещают плашки 57 и 38 вверх или вниз. Ромбики, образуемые их треугольными вырезами, при таких перемещени х измен ютс в размерах.bellows, perceived pressure from vacuum and pressure, move dies 57 and 38 up or down. The diamonds formed by their triangular notches, during such movements, change in size.

Име кривую зависимости деформации стенок сильфона от нагрузок и данные о площад х воздущных отверстий, при которых устанавливаетс тот или -иной уровень воды в верхнем бьефе и соответствующий ему вакуум в сифоне, нетрудно Определить горизонтальную ось ромбиков дл нескольких случаев, а значит, и характер вырезов в плащках 37 и 38.Having a stress-strain curve of the bellows walls and data on the areas of air vents at which a water level in the upstream is established and the corresponding siphon vacuum is easy to determine the horizontal axis of the rhombuses for several cases and, therefore, the cutouts in caps 37 and 38.

Следовательно, автоматическое изменение площади воздущного отверсти зависит от состо ни уровн верхнего бьефа и величины вакуума в сифоне. Нежелательные срывы вакуума предотвращаютс , и расход воздуха становитс соответствующим выносной способности сифона.Consequently, the automatic change in the area of the air hole depends on the state of the upstream level and the magnitude of the vacuum in the siphon. Unwanted breakdowns of the vacuum are prevented, and the air flow becomes appropriate for the siphon's carrying capacity.

Верхний сильфон соединен с трубой 2 гофрированным патрубком 41, перемещающим при пусконаладочных работах сильфон вверх или вниз с помощью винта 42. Все перечисленные элементы устройства размещаютс в камере 43, сообщающейс с верхним бьефом.The upper bellows is connected to the pipe 2 by a corrugated pipe 41, which, during commissioning, moves the bellows up or down with the help of a screw 42. All of the listed elements of the device are placed in the chamber 43, communicating with the upstream.

Дополнительный поплавковый клапан 8 состоит из поплавка 44, щтока 45 и собственно клапана. Как только по каким-либо непредвиденным причинам уровень верхнего бьефа превысит максимальный и приблизитс к предельно допустимому (катастрофическому ), поплавок 44 поднимаетс вверх и закрывает дополнительный поплавковый клапан S. Доступ воздуха в сифон прекращаетс , сифон зар жаетс на полную пропускную способность, и вс система переключаетс на сброс излищкОВ воды в нижний бьеф. Этот процесс продолжаетс до тех пор, пока уровень верхнего бьефа не снизитс до отметки порога водослива.Additional float valve 8 consists of a float 44, a stem 45 and the valve itself. As soon as for any unforeseen reasons the level of the upstream reaches the maximum and approaches the maximum permissible (catastrophic) level, the float 44 rises up and closes the additional float valve S. The air in the siphon is stopped, the siphon is charged to full capacity, and the whole system switches to discharge water outlines to downstream. This process continues until the headwater level drops to the level of the weir threshold.

Наличие дополнительного поплавкового клапана позвол ет примен ть устройство и на прудах-водоемах, используемых дл орощени , без какого-либо дополнительного сооружени дл сброса излищков. При этом труба 2 соедин етс с сифонами в наивысщей точке капора.The presence of an additional float valve also allows the device to be used on ponds used for irrigation, without any additional structure for resetting the imbalances. The pipe 2 is connected to the siphons at the highest point of the hood.

Наблюдени за работой сифона показали, что резка смека внутреннего давлени в нем нарушает плавность изменени расхода воздуха , идущего через него. Подключенна же к сифону дополнительна воздушна емкость восстанавливает выщеуказанную плавность. С учетом этого в устройство введен резервуар 6, представл ющий собой воздушную емкость, расположенную в теле водослива и сообщающуюс с сифоном трубопроводом 7. Назначение резервуара 6-плавно измен тьObservations on the operation of the siphon showed that cutting down the internal pressure in it disrupts the smoothness of the change in air flow through it. The additional air capacity connected to the siphon restores the aforementioned smoothness. With this in mind, a tank 6 is inserted into the device, which is an air tank located in the body of the weir and connected to the siphon by the pipeline 7. The purpose of the tank is to 6-change

градиент давлений в сифоне при впуске атмосферного воздуха.pressure gradient in the siphon at the intake of atmospheric air.

В устройстве основным элементом вл етс сифон, который с небольшими дополнени миIn the device, the main element is a siphon, which with small additions

к нему может выполн ть многообразные задачи на оросительных системах. Размеры сифона завис т от габаритов каналов (ширины по дну и глубины наполнени ). Необходима пропускна способность устройства обеспечиваетс механическим присоединением друг к другу сифонов одинаковой высоты, но разной щирины.It can perform diverse tasks on irrigation systems. The dimensions of the siphon depend on the dimensions of the channels (width at the bottom and depth of filling). The required capacity of the device is provided by mechanically connecting to each other siphons of the same height, but of different widths.

Органы управлени в устройстве малы по размерам и легки по весу. Работой их можноThe controls in the device are small and light in weight. You can work them

управл ть на рассто нии по обычным лини м св зи, по которым осуществл етс телесигнализаци и телеизмерение.control the distance through the normal communication lines that are being tele-signaling and tele-measuring.

Предмет изобретени Subject invention

2020

Claims

1. Device for regulating the level of water in hydraulic structures, mainly irrigation canals, including siphons with an air inlet pipe

with a float valve attached to it, which is designed to automate the process of maintaining a given level by changing the vacuum inside the siphons, it is equipped with bellows,

communicating with the air duct.

2. The device according to claim 1, characterized in that, in order to automate the charging process, it is provided with an injector connected

with an internal cavity of siphons.

3. The device according to claim 1, characterized in that, in order to ensure a smooth change in air pressure and water flow in the siphons, a reservoir for air is installed in the body of the weir of the latter, which communicates through the pipeline with the internal cavity of the siphons.

4. The device according to claim 1, characterized in that, in order to automate the process of stopping the supply of air to the siphons, in the event of an increase in the level to the maximum allowable and automatic discharge of water leaks, an additional float valve is installed on the air inlet pipe.

5. The device according to claim 1, characterized in that, in order to ensure, if necessary, that the water flow is blocked by injecting air into the siphon cavity, there are holes in the crest of the latter, blocked

valves.

6- A device according to claim 1, characterized in that, in order to prevent the formation of a hydraulic funnel in the upper reach, a grate is hinged to the siphons,

floating on the surface of the water.

15

2 ..

2221

Fig 2

g- 30

W - --s-T g