SU940136A1 - Регул тор уровн воды в бьефах гидротехнических сооружений - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к автомати зации водораспределени    водорегулировани  в мелиоративных каналах , в особенности осушительных систем , где существует необходимость в пропуске паводков во врем  вегетационного периода с минимальными п репадами уровней воды между бьефами (желательно их полное отсутствие), а во врем  увлажнени , когда необходимо стабилизировать уровни в нижних бьефах, существуют значительные перепады вследствие подпорной работы каналов. Известны регул торы уровней воды в мелиоративных каналах,включающие секторный затвор с горизонтальной осью вращени , внутренн   полость которого сообщена с верхним и нижним бьефами посредством отверстий в корпусе затвора, причем одно из отверстий дросселируетс  клапаном, св занным с системой датчиков 1, Указанные устройства позвол ют с высокой точностью стабилизировать уровни воды в верхнем, нижнем или обоих бьефах с широким диапазоном регулируемых уровней, при перемещении на затвор не действуют снла трени  от боковых уплотнений, что делает его надежным в работе. Затвор имеет простую конструкцию и технологичность изготовлени . Однако наблюдаетс  заиление полости затвора взевешенными наносами вследствие ее проточности, сложность и мала  эксплуатационна  надежность клапанной системы датчиков изза необходимости в ее герметичности и быстрый износ гибких мембран. Кроме этого, дл  работы этих регул торов необходимо наличие гидравлического перепада между бьефами дл  создани  разности сил гидростатического давлени  на напорную грань затвора . Это влечет увеличение объемов строительных работ по каналам и сооружени м и делает невозможным .открытие затвора при выходе воды на поверхность прилегающей территории, так как гидравлический перепад между бьефами уменьшаетс  и становитс  близ КИМ к нулю. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство, включающее секторный затвор , полость которого соединена с нижним бьефом через питающий трубопровод . На трубопроводе установлен первый клапан, св занный со штоком поплавкового датчика уровн  нижнего бьефа, второй клапан, установленный на штоке того же датчика, поплавковый датчик урозн  верхнего бьефа, на штоке которого установлены третий и четвертый клапаны, причем второй и третий клапаны установлены соответс венно между верхним и нижним бьефами и питающим трубопроводом, а четвертый клапан установлен последовательно с первым 2. В известном регул торе скорость заилени  полости затвора значительно уменьшена вследствие того, что вода в затвор поступает только при его закрытии, упрощена и имеет боль шую эксплуатационную надежность кла панна  система датчиков. Однако это устройство по той же причине требует наличие гидравлического перепада между бьефами и создает гидравличес кие сопротивлени  потоку. Известно, что при повороте секто ного прислонного затвора на угол 45-50-(начальный угол установки зат вора 15) последний не создает гидравлических сопротивлений. Однако такое открытие при известных конструкци х регул торов невозможно, так как при этом отсутствует подъем ный момент от разности сил гидроста тического давлени , действующих на Поэтому уго напорную грань затвора открыти  ограничиваетс  20-30 и за вор создает потоку сопротивление, уменьшает пропускную способность сооружени , причем гидравлический перепад составл ет не менее 0,3 м. Цель изобретени  - повышение диапазона регулировани . Указанна  }дель достигаетс  тем, что в регул торе уровн  воды в бьефах гидротехнических сооружений, со держащем установленный на горизонтальной оси вращени  секторный затвор , полость которого сообщена с 4t 64 нижним бьефс м через питающий трубопровод , поплавковый датчик уровн  нижнего бьефа, св занный с первым штоком, на котором размещены первый и второй клапаны, установленные между верхним и нижним бьефами и питающим трубопроводом, и поплавковый датчик уровн  верхнего бьефа, догюлнительно содержитс  емкость-противовес , размещенна  на оси секторного затвора в камере, сообщенной отверстием с нижним бьефом, а подвижным водосливом - с верхним бьефом, причем .первый шток соединен с плечом коромысла, другое плечо которого соединено с вторым штоком, св занным с поплавковымдатчиком уровн  верхнего бьефа. На фиг. 1 показан регул тор в плане; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиго 3 - сечение Б-Б на фиг, К Регул тор состоит из секторного затвора 1, верхн   часть которого дл  уменьшени  материалоемкости выполнена в виде фермы 2, емкости-противовеса 3, причем затвор и емкость-противовес закреплены на горизонтальной оси А вращени . Грань емкости-противовеса 3 выполнена в виде круглоцилиндрической поверхности с центром в оси вращени , а грань со стороны верхнего бьефа - в виде плоскости, причем угол между этой плоскостью и вертикалью при закрытом затворе равен необходимому углу открыти  затвора при пропуске максимального расхода. Емкость-противовес 3 размещена в камере 5, котора  сообщаетс  с верхним бьефом подвижным водосливом 6, отметка сливной кромки которого измен етс  посредством подвижного щита 7. Камера 5 сообщаетс  также с нижним бьефом посредством калиброванного отверсти  8, причем пропускна  способность отверсти  8 при максимальном перепаде уровней между бьефами меньше.пропускной способности водослива 6 при допускаемой статической ошибке регулировани  уровн  воды в верхнем бьефе. В камере 9, сообщающейс  с нижним бьефом отверстием 10, размещена запорна  коробка 11, котора  сообщаетс  с камерой 9 отверстием 12, с полостью затвора трубопроводом 13, имеющим гибкий участок , с верхним бьефом трубопроводом 15 Отверстие 10 и отверстие 16 в запорной коробке дросселируютс  первым 17 и вторым 5 18 клапанами, закрепленными на первом штоке 19. Первый шток 19 св зан посредством ползуна с коромыслом 20. Ползун состоит из пальца 21 жестко св занного с первым штоком 1 Палец продет через рамку 22 коромыс ла 20 и в конце пальца расположена зашплинтованна  гайка 23. Коромысло 20 закреплено на шарнирно-неподвижной опоре . С коромыслом 20 посре ством резьбы св заны второй 25 и третий 26 штоки, на которых жестко закреплены поплавковые датчики 27 уровн  верхнего и 28 нижнего бьефов Поплавковый датчик уровн  верхнего бьефа 27 расположен в камере 5, а поплавковый датчик уровн  нижнего бьефа 28 в камере 9, причем соотношение размеров датчиков выбрано, ис ход  из обеспечени  перекрыти  отве сти  16 клапаном 18 при достижении в камере 5 максимального уровн  вод в верхнем бьефе с полным затоплением датчика 28, а также с учетом того , что при уровне воды в камере 5, равном регулируемому уровню воды в нижнем бьефе 27 датчик не касаетс  воды. Устройство работает следующим об разом. При уровне воды в верхнем бьефе ниже допустимого в камерах 5 и 9 устанавливаетс  уровень воды нижнего бьефа (перелив воды через верх затвора 7 отсутствует) и напорна  грань емкости-противовеса не погружена или частично погружена под воду (при частичном погружении напорной грани емкости под уровень нижнего бьефа емкость выполн ет роль противовеса). Датчик 27 находитс  выше уровн  воды в камере 5. Положение первого штока 19зависит только от положени  уровн  воды в камере 9, т.е. от уровн  в нижнем бьефе. При повышении уровн  воды датчик 28 всплывает, поворачивает коромысло 20 против часовой стрелки и перемещает первый шток 19 вертикально вверх, а при понижении уро н  происходит обратный процесс. Перемещение штока вверх влечет увеличение открыти  отверсти  16 и умень шение открыти  отверсти  12, что ве дет к увеличению давлени  в коробке 11. Так как запорна  коробка П сообщена с полостью затвора 1 трубопроводами 13 и , то увеличение давлени  в коробке вызывает приток 66 воды в полость затвора со стороны верхнего бьефа. Разность между уровн ми воды и силами гидростатического давлени , действующими на напорную грань затвора со стороны верхнего бьефа и полости затвора, уменьшаетс  под действием собственного веса, опускаетс , и расход, пропускаемый в нижний бьеф, уменьшаетс . Аналогично понижение уровн  воды в нижнем бьефе ведет к увеличению открыти  затвора и расхода, пропускаемого в нижний бьеф, В установившемс  режиме при открытом затворе вс  вода, поступающа  по трубопроводу 15 из верхнего бьефа в запорную коробку 11 сбрасываетс  в нижний бьеф. Полностью закрытому затвору соответствует закрытие отверсти  12 клапаном 17. Подъем уровн  воды в верхнем бьефе выше верхней кромки затвора 7 ведет к заполнению камеры 5 практически до уровн  верхнего бьефа. При этом датчик 27 всплывает и подъемна  сила этого поплавка создает момент, относительно оси 2, действующий по часовой стрелке. Так как размеры датчика 27 выбраны таким образом , что при заполнении камеры 5 он обеспечивает перемещение первого штока 19 в крайне нижнее положение при полном затоплении датчика 28, то происходит увеличение открыти  отверсти  12 и уменьшение открыти  отверсти  16. Давление в камере 11 уменьшаетс  и при полном закрытии отверсти  16 в рабочей камере устанавливаетс  уровень нижнего бьефа и на затвор действует максимальный взвешивающий момент. Кроме этого, взвешивающий момент образуетс  за счет действи  сил гидростатического давлени  на плоскость герметичной камеры (силы, действующие на круглоцилиндрическую поверхность , пересекаютс  в оси Ц вращени  и не создают вращающего момента ). При увеличении открыти  затвора 1 уровень воды в нижнем бьефе повышаетс  и взвешивающий момент вследствие этого, а также из-за уменьшени  погружени  затвора под уровень верхнего бьефа,уменьшаетс . Однако одновременно увеличиваетс  момент, действующий на емкость-противовес 3| вследствие увеличени  ее погружени  при повороте оси вращени . Размеры емкости-прртивовеса

прин ты такими, что момент, действующий на нее при ее вертикальной напорной грани и подъеме уровн  в верхнем бьефе до бровки канала, уравновешивает момент силы собственного веса затвора и емкости При этом затвор открываетс  на максимальный угол открыти , при котором он не создает гидравлические сопротивлени  и перепад между бьефами отсутствует .

При понижении уровн  воды в верхнем бьефе ниже бровок момент, действующий на емкость-противовес 3 уменьшаетс  и затвор частично прикрываетс , создает потоку некоторое гидравлическое сопротивление и, как следствие, перепад уровней между бьефами. При дальнейшем понижении уровн  (ниже верхней кромки затвора 7) уровень в камере 5 становитс  равным уровню в нижнем бьефе, датчик 27 освобождаетс  от взвешивающей силы и коромысло 20 под действием выталкивающей силы датчика 28 поворачи ваетс  против часовой стрелки, первый шток 19 поднимаетс , отверстие 12 перекрываетс  клапаном 17, а отверстие 16 имеет максимальное открытие . При этом полость затвора 1 заполн етс  до уровн  верхнего бьефа (взвешивающий момент, действующий на полость затвора отсутствует), а на емкость-противовес действует уменьшенный взвешивающий момент, вследствие понижени  уровн  в камере 5. Таким образом, под действием момента собственного веса затвора и емкости-противовеса затвор закрываетс .

Предлагаемый регул тор обеспечивает стабилизацию необходимого уровн  воды а нижнем и ограничение максимального уровн  в верхнем бьефе с точностью 0,02-0,03 м с широким диапазоном стабилизируемых уровней.. При полном наполнении канала обеспечиваетс  пропуск паводковых вод

без наличи  и необходимости гидравлического перепарад между бьефами, что делает возможным оснащение такими регул торами существующих неавтоматизированных сооружений без их коренной реконструкции и способствует уменьшению размывов в нижних бьефах сооружений, имеющих место при уровне паводковых вод выше бровок канала. При паводковом затоплении регул тор обеспечивает полное открытие отверсти  сооружени .

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № i 74793, кл. G 05 D 9/02, 1975.;

2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2921762/18-2, Об. 10.80 (прототип). / /////////////////// /// // ///% /.у/:/л0 /:-/,

/////////// /////7/7//////////////////////////////