SU1718192A1 - Регул тор расхода - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к гидротехническому строительству и используетс  дл  стабилизации заданных расходов воды. Целью изобретени   вл етс  повышение точности и расширение диапазона регулировани  расхода. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в регул торе расхода, содержащем водовыпускной трубопровод 1 с сужающим устройством и расходным отверстием 2, на котором размещен регулирующий орган, исполнительный механизм 10 с мембранным

Description

Изобретение относитс  к гидротехническому строительству и используетс  дл  стабилизации заданных расходов воды на водовыпусках оросительного канала,

Известно устройство дл  регулировани  расхода воды в гидротехнических сооружени х оросительных систем, включающее секторный затвор с гидравлической системой управлени , имеющей мембрану и патрубок, установленный перед затвором, включающий самоцентрирующийс  поршень, взаимодействующий посредством рычажной системы с мембраной гидравлической системы.

К недостаткам устройства относ тс  засорение самоцентрирующегос  поршн  взвешенными растительными наносами, громоздкость конструкции и осаждение взвешенных частиц наносов внутри секторного затвора, снижающих точность стабилизации расхода и надежность работы устройства в мутных потоках рабочей среды.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению  вл етс  регул тор расхода, содержащий трубопровод с установленным на нем сужающим устройством, корпус исполнительного механизма с подпружиненным мембранным чувствительным элементом, раздел ющим корпус на две полосы , причем надмембранна  полость соединена с полостью трубопровода до сужающего устройства, а подмембранна  полость после сужающего устройства, и ре- . гулир ующий орган, установленный за сужающим устройством, выполненный в виде дискового затвора. Регул тор пр мого действи  рассчитан на одно конкретное положение стабилизации расхода. Чтобы изменить задание установки регулируемого расхода, потребуетс  заменить пружину и соотношение эффективных площадей мембраны , т. е. провести разборку и сборку всего устройства, что и  вл етс  его основным недостатком, при этом направл ющий шток регулирующего органа, проход  в отверстии мембранной коробки, имеетъсальнико- вые уплотнени , ведущие к снижению

чувствительности, а значит и точности регулировани  расхода.

Цель изобретени  - расширение диапазона регулировани  и повышение точности

стабилизации расхода.

Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что в регул торе расхода воды, содержащем водовыпускную трубу с сужающим устройством и расходным отверстием, затвор , выполненный в виде управл ющей ка- меры, котора  образована стенками водовыпускной трубы и закрепленной в ней над расходным отверстием гибкой армированной ленты, сообщена с верхним бьефом

через зазор, имеющий между гибкой армированной лентой и стенками водовыпускной трубы, причем управл юща  камера имеет сливной канал, на котором установлен клапан, и гидравлический канал сообщени  с верхним бьефом, перед и за пределами сужающего устройства разме- щены датчики давлени , св занные с под- и надмембранными полост ми регулировочной камеры. Причем шток клапана жестко

соединен с мембраной регулировочной камеры и рычагом, на другом конце которого установлен подвижный груз, а надмембран- . на  полость св зана с атмосферой посред- , ством вертикального патрубка с оголовком

на отметке максимального уровн  верхнего ; бьефа, в котором расположен с возможно- Vl стью вертикального перемещени  шток.

Такое выполнение позвол ет расширить диапазон стабилизируемых расходов

поливной воды за счет того, что регулирование затвором в виде гибкой ленты осуществл етс  по разности давлений в сечени х сужающего устройства, действующих на управл ющую мембрану в широком диапазоне . В вертикальном патрубке надмембранной полости формируетс  свободна  поверхность пьезометрического напора , соответствующа  напору перед сужающим } устройствам, отсутствуют утечки воды, шток

перемещаетс  без трени , что ведет к поёы- шению чувствительности и точности регулировани .

На чертеже представлена схема регул тора расхода.

Регул тор расхода содержит водовыпускной трубопровод 1 с расходным отверстием 2..

Регул тор содержит также регулирующий орган, включающий гибкую армированную ленту 3, закрепленную над расходным отверстием 2, имеющую с боковыми стенками водовыпускного трубопровода 1 зазоры, и управл ющую камеру 4, образованную боковыми стенками водовыпускного трубопровода 1 и сообщенную гидравлическим каналом 5с водовыпускным трубопроводом 1 за сужающим отверстием 6, установленным на водовыпускном трубопроводе 1. Канал 5 размещен в нижней части водовыпускного трубопровода 1. Управл юща  камера 4 имеет сливной канал 7 в нижний бьеф, перекрываемый клапаном 8, жестко св занным с штоком 9.

Регул тор расхода содержит корпус исполнительного механизма 10 с мембранным чувствительным элементом 11, раздел ющим корпус на подмембранную 12 и над- мембранную 13 полости. Надмембранна  13 полость соединена с полостью водовыпускного трубопровода 1 до сужающего устройства 6, а подмембранна  12 полость - с водовыпускным трубопроводом 1 после сужающего устройства 6. Надмембранна  13 полость св зана с атмосферой посредством вертикального патрубка 14 с оголовком на .отметке максимального уровн  верхнего бьефа, в вертикальном патрубке 14 расположен с возможностью перемещени  шток 15, в верхней части которого установлен шарнир 16, с которым через опору двуплечего коромысла 17 св зан груз 18 узла задани  19.

Груз 18 установлен с возможностью перемещени  по градуированной расходной рейке 20 при вращении винтовой т ги 21 микроэлектродвигателем 22 или ручки 23. Перед и за сужающим устройством 6 размещены датчики 24 давлени , св занные-с полост ми 12 и 13.

Регул тор расхода работает следующим образом.

Враща  винтовую т гу 21 с помощью мужроэлектродвигател  22 или ручки 23, перемещают груз 18 в требуемое положение, контролиру  стрелкой по расходной рейке 20. Поток воды, двига сь по трубе 1, сужаетс  на сужающем устройстве 6 и затем расшир етс , отгибает армированную ленту 3 и через расходное отверстие 2 сбрасываетс  в нижний бьеф отвод щего канала. Одновременно вода по гидравлическому каналу 5 поступает в сливной канал 7 и при открытом положении клапана 8 также сбрасываетс  в нижний бьеф. Одновременно вода от датчиков 24 давлени  поступает в полости

12 и 13 корпуса 10. В вертикальном патруб- ке 14 формируетс  уровень пьезометрического напора, соответствующий уровню перед сужающим устройством 6. 5 На мембранный чувствительный элемент 11 сверху действует сила гидростатического давлени  Pi, а снизу сила Ра. В статическом состо нии, когда нет движени  основного потока, т. е, лента 3 закрыта, силы

0 Pi и Р2 между собой равны, т. е. Pi - Рг. В динамическом состо нии основного потока за сужающим устройством б образуетс  разрежение , и сила Р2 становитс  меньше силы : . Pi. Уравнение равновеси  действующих сил

5 кинематической схемы двухплечевого рычага 17 с элементом 11 и грузом 18 относительно оси вращени  имеет вид:

G -li (Pi-P2)l,(1)

где G - масса груза 18;

0 И - плечо приложени  груза 18 относительно оси вращени  рычага 17;

I -плечо приложени  силы Pi и Рг относительно оси вращени  рычага 17.

Если транспортируемый регул тором

5 расход оказалс  выше заданной величины, например, в результате повышени  напора со стороны верхнего бьефа, то разр жение внутри полости 12 камеры 10 увеличиваетс , и уравнение (1) принимает вид неравенства:

0 G -И (Р1-Р2).(2)

В этом случае двухплечий рычаг 17 поворачиваетс  по часовой стрелке и правым своим концом давит на шток 15 с клапаном 8, перекрыва  сбросное отверстие канала 7.

5 Вода по каналу бетремитс  в управл ющую камеру 4, где создаетс  давление на гибкую ленту 3, способствующее преодолению сил гидродинамического давлени  на нее со стороны верхнего бьефа и перемещению

0 ленты 3 в сторону закрыти . Живое сечение расходного отверсти  2 уменьшаетс , и снижаетс  величина транспортируемого расхода.

Разность перепада давлени  перед су5 жающим устройством 6 PI и за ним Рг принимает первоначальное значение, и элементы кинематической схемы устанавли- ваютс  в положение, соответствующее уравнению (1). В случае снижени  величины

0 транспортируемого расхода, например, при понижении напора со стороны верхнего бьефа, перепад давлений между силами Pi и Р2 уменьшаетс , уравнение (1) принимает вид другого значени  неравенства:

5 G -H ()l.(3)

Это вызывает перемещение рычага 17 против часовой стрелки и открытие клапана 8 на большую величину. В результате управл юща  камера 4 опорожн етс , в ней создаетс  некоторое разрежение, уменьшающее внутренние силы давлени  на ленту 3, котора  под действием силы гидродинамического давлени  со стороны верхнего бьефа перемещаетс , открыва  расходное отверстие 2 на большую величину. Расход, проход щий через регул тор, увеличиваетс , перепад сил давлений Pi и PZ принимает заданное положение, и неравенство (3) принимает вид оавенства(1).

Дл  изменени  уставки стабилизиру - ёмого расхода перемещают груз 18 в новое положение, враща  т гу ручкой 23 или микродвигателем 22. Действующие моменты сил кинематической схемы принимают но- вые значени  таким образом, что перепад сил давлени  PI и Ра все врем  подстраиваетс  через элементы регул тора к новому заданному расходу, и расход по водовыпу- ску стабилизируетс .

В реальных услови х на водо вы пусках пропускной способностью до 2,5 м3/с диаметр мембраны составит 35 см, что позволит применить груз-массой 5 кг. При достаточной скорости его перемещени  можно применить микроэл ектродвигатель 22, работающий от сети телемеханики напр жением 24 В, мощностью 1.5 Вт, что определ ет применение регул тора расхода на энергонеобеспеченных объектах в ус- лови х дистанционного управлени .

Claims (2)

1. Регул тор расхода, содержащий во- довыпускной трубопровод с установленным

на нем сужающим устройством, корпус исполнительного механизма с гибким чувствительным элементом; раздел ющим корпус на две полости, причем надмембранна  полость соединена с полостью водовыпускного трубопровода до сужающего устройства, а подмембранна  полость - после сужающего устройства, регулирующий орган, шток, укрепленный на мембране, и узел задани , воздействующий на шток, о т л и ч а ю - щ и и с   тем, чтЬ, с целью повышени  точности и расширени  диапазона регулировани  расхода, надмембранна  полость св зана с атмосферой посредством вертикального патрубка с оголовком на отметке максимального уровн  верхнего бьефа, в котором расположен с возможностью перемещени  шток, в верхней части которого установлен шарнир, с которым через опору двуплечего коромысла св зан груз задани .

2. Регул тор расхода, по п. 1, о т л и ч а- ю щ и и с   тем, что регулирующий орган содержит гибкую армированную ленту, имеющую зазор с боковыми стенками водовыпускного трубопровода и закрепленную над расходным отверстием. и уп ра вл  ющую камеру , образованную боковыми стенками водовыпускного трубопровода, сообщенную гидравлически в нижней части с водовыпускным трубопроводом за сужающим устройством и имеющую сливкой канал в нижний бьеф, перекрываемый клапаном, жестко св занным со штоком.