Устройство для регулирования уровня жидкости

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНРЕСПУБЛИН 02 ТЕНИЯ ВГГЦЩур гЕМл 3" угур)Техн ИМ."). ИЙКЬЛНОТЕЙФ СВИДЕТЕПЬС К АВТОРСКО а ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТСССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЪТИ ОПИСАНИЕ И,институт гидротехники й мелиорациии Новочеркасский политехническийинститут(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 279441, кл, 6 02 В 7/46, 1970.2 Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 34300305/18-24,кл. 6 05 Р 9/02,. 1982 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ, содержащеедатчик уровня, электрически связанный с подвижным контактом первоготрехпозиционного переключателя,затвор с горизонтальной осью вращения, источник питания и водяноеколесо, выполненное с лобовой резЬбой и взаимодействующее с муфтойиз ферромагнитного материала, снабженной зубцами в верхней и нижнейчастях и закрепленной с помощьюскользящей шпонки на валу, оснащенном полэуном, кинематически соединенным с консолью затвора, а также упорами и пружинами, размещенными с обеих сторон муфты, причемупоры снабжены катушками, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью уменьшения энергопотребленияв него введены второй и третийтрехпоэиционные переключатели, ограничивающие резисторы, исполнительные тиристоры, выпрямительные иразвяэывающие диоды, формирующиеи сглаживающие конденсаторы, причем укаэанная муфта оснащена электромагнитной защелкой, выполненнойв виде подпружиненного дополнительного штока с. размещенной на немтретьей катушкой, указанные вал имуфта выполнены соответственно с 801083 двумя кольцевыми проточками и радиальным отверстием, в качестве источника питания применен генераторпеременного тока с двумя параллельными выходными обмотками, причемпервый вывод первой выходной обмотки генератора подключен через параллельные цепочки из последовательно соединенных выпрямительного диода, ограничивающего резистора, исполнительного тиристора и катушки квторому выводу первой обмотки генератора и к обкладкам сглаживающих конденсаторов, другие обкладкикоторых связаны с точками подключения ограничивающих резисторов иисполнительных тиристоров соответственно первой, второй и третьейцепочек, первый вывод второй выходной обмотки генератора через последовательно включенные выпрямляющий диод и ограничивающий резистор связан с контактами верхнего исреднего положений первого, с конт ктами верхнего и нижнего положенийвторого и контактами среднего инижнего положений третьего трехпоэиционных переключателей, подвиж"ные контакты трехпозиционных переключателей подключены к обкладкампервого, второго и третьего формирующих конденсаторов, другие обкладки которых соединены с вторым выводом второй выходной обмотки генератора.и с входами развязывающихдиодов, выходы которых связаны соответственно с выходами первого,. второго и третьего исполнительных тиристоров, управляющие входы которыхподключены соответственно к контакту нижнего положения первого, контакту среднего положения второгои контакту верхнего положения третьего трехпозиционных переключателей, а электромагнитная защелкаразмещена в средней части муфты.10 Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано дляподдержания постоянного уровняводы в бьефах гидротехнических сооружений.Известно устройство для поддержания уровня воды в гидротехническомсооружении, включающее затвор, наоси которого закреплено зубчатоеколесо и рычаг с собачкой и поплавком 13.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для регулирования жидкости, включающее датчикуровня, затвор, установленный нагоризонтальной оси вращения, водяное колесо с зубчатой нарезкой наторцовой стороне, ползун, подвижно связанный с консолью затвора,муфту из ферромагнитного материалас зубчатой нарезкой на обеих концахи закрепленной на валу с помощью 20скользящей шпонки, трехпозиционныйпереключатель, подвижный контакткоторого связан с датчиком, источникпитания, катушки, расположенные наупорах 2,Д. 25Недостатком известного устройстваявляется высокое энергопотребление.Цель изобретения - снижение энергопотребления.Поставленная цель достигается 30тем, что в устройство, содержащеедатчик уровня, электрически связанный с подвижным контактом первоого трехпозиционного переключателя,затвор с горизонтальной осью вра- .35щения, источник питания и .водяноеколесо, выполненное с лобовой зубчатой резьбой и взаимодействующеес муфтой из ферромагнитного материала, снабженной зубцами в верхней 40и нижней частях и закрепленной спомощью скользящей шпонки на валу,оснащенном ползуном, кинематическисоединенным с консолью затвора, атакже упорами и пружинами, раэме" щенными с обеих сторон муфты, причем упоры снабжены катушками, введены второй и третий трехпозиционные переключатели, ограничивающие резисторы, исполнительные тиристоры, выпрямительные и развязывающие диоды, Формирующие и сглаживающие - конденсаторы, причем укаэанная муф" та оснащена электромагнитной за,щелкой, выполненной в виде подпружиненного дополнительного штока с 55 размещенной на нем третьей катушкой, указанные вал и муфта выполнены соответственно с двумя кольцевыми проточками и радиальным отверстием, в качестве источника питания приме нен генератор переменного тока с двумя параллельными выходными обмотками, размещенный на одной оси. с водяным колесом, причем первый вывод первой выходной обмотки генера-. тоРа подключен через параллельные цепочки из последовательно соединенных выпрямительного диода,. ограничивающего резистора, исполнитель" ного тиристора и катушки к второму выводу первой обмотки генератора и к обкладкам сглаживающих конденсаторов, другие обкладки которых связаны с точками подключения ограничивающих резисторов и исполнительных тиристоров соответственно первой, второй и третьей цепочек, первый вывод второй выходной обмотки генератора через последовательно включенные выпрямняющий диод и ограничивающий резистор связан с контак" тами верхнего и среднего. положений первого, с контактами верхнего и нижнего положений второго и контактами среднего и нижнего положений третьего трехпозиционных переключателей, подвижные контакты трехпозиционних переключателей подключены к обкладкам первого, второго и третьего формирующих конденсаторов, другие обкладки которых соединены с вторим выводом второй выходной обмотки .генератора и с входами развязывающих диодов, выходы которых связаны соответственно с выходами первого, второго и третьего исполнительных тиристоров, управляющие входы которых подключены соответственно к контакту нижнего положения первого, контакту среднего положения второго и контакту верхнего положения третьего трехпоэиционных переключателей, а электромагнитная защелка размещена в средней части муфты.На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.Устройство состоит из датчика 1, затвора 2, связанного с телескопической консолью 3 шарниром 4 с ползуном 5, вала 6 с резьбой в верхней части с двумя кольцевыми выточками 7 и шпонкой 8, из двух упоров 9, на которых нанесены. обмотки 10 и 11, горизонтальной оси 12, муфты 13 иэ мягкого ферромагнитного материала с зубцами в верхней.и нижней частях, двух пружин 14 электромагнит" ной защелки 15, состоящей из пружины 16, штока 17 и электромагнитной катушки 18, водяного колеса 19 с зубчатой нарезкой на торцовой сто" роне и с лопастями 20, трех трехпозиционных переключателей 21-23, двух выходных обмоток 24 и 25 генератора переменного тока, размещенного на одной оси с водяным колесом 19, выпрямительных диодов 26-29, развязывающих диодов 30-32, трех исполнительных тиристоров 33-35, сглаживающих конденсаторов 36-38, формирующих конденсаторов 39"41, ограничительных резисторов 42-45. Электромагнитная защелка 15 распложена в средней части муфты 13, вкоторой выполнено отверстие, на ва-: лу б между первым и вторым упорами,на равном расстоянии соответствен- .но выполнены кольцевые выточки 7.Устройство работает следующим , 5образом.Заданный уров ь воды поддерживается затвором 2, работа которогоосуществляется от энергии движущегося потока воды, передаваемой10через водяное колесо 19, муфта 13,вал 6, ползун 5, шарнир .4, телсскопическую консоль 3. Уровень водыконтролируется с помощью датчика 1,который перемещает подвижные контакты трех трехпозиционных переключа"телей 21-23.Движущийся поток водыпосредством давления на лопасти 20вращает водяное колесо 19 и роторгенератора переменного тока, за"крепленные нг горизонтальной оси 12.Вращение водяного колеса 19 передается валу б при помощи муфты 13.Вал б относительно своей оси можетвращаться в противоположные стороныв зависимости от точки зацепле,ния муфты 13 и водяного колеса 19.В точках зацепления муфта 13 фикси"руется с помощью электромагнитнойзащелки 15, шток 17 которой подвоздействием пружины 16 входит в ниж-ЭОнюю или верхнюю кольцевую выточку 7вала 6. Муфта 13 закреплена на ва" лу 6 с помощью скользящей шпонки 8и имеет воэможность перемещатьсявдоль вала. При вращении вал б обеспечивает перемещение ползуна 5.При нахождении уровня воды вбьефе в заданном положении подвижные контакты трех трехпоэиционныхпереключателей .21-23 находятся в40среднем положении. В этом случаеосуществляется заряд формирующихконденсаторов 39 и 41 от выходной обмотки 24 генератора переменноготока через замкнутые контакты трех- позиционных переключателей 23 и 21, ограничительный резистор 42 и вы"прямительный сглаживающий диод 29, Конденсаторы 36-38 заряжаются отдельно от выходйой обмотки 25 того же генератора через выпрямительные диоды 26-28 и ограничительные резисторы 45, 44 и 43. Исполнительные ти. ристоры 33-35 находятся в закрытом состоянии. При этом муфта 13 с помощью пружин 14, расположенных между упорами 9 и торцовыми частямк муф-.ты 13, находится в несцепленном поло"женин, вал 6 не вращается, а водяное колесо 19 совершает холостые обороты, 60В случае повышения уровня воды выше расчетного датчик 1 переводит подвижные контакты трехпозиционных переключателей 21-23 в верхнее положение. Формирующий конденсатор 40 65 заряжается от выходной обмотки 25, а Формирующий конденсатор 39 разряжается на управляющие входы тиристора 33 через замкнутые контакты трехпозиционного переключателя 23, и исполнительный тиристор 33 открываетсяПри этом по катушке 10, размещенной на верхнем упоре 9, протекает ток от сглаживающего конденсатора Зб. Возникшие электромагнитные силы, преодолевая противодействующие силы пружин 14, притягивают муфту 13 к верхнему упору 9 и вводят ее в зацепление с зубчатой нарезкой водяного колеса 19. В этом положении муФта 13 фиксируется штоком 17 электромагнитной защелки 15, выталкиваемым пружиной 16 и входящим в нижнюю кольцевую выточку 7 вала б. По окончании разряда формирующего конденсатора 39 исполнительный тиристор ЗЗ закрывается и сглаживающий конденсатор 36 вновь заряжается. Повторного открытия исполнительного ти" ристора 33 не происходит, так как формирующий конденсатор 39 разряжен. Вращаясь, водяное колесо 19 воздействует через муфту 13, вал б, ползун 5 на затвор 2 и открывает его.После того, как уровень воды в бьефе понизится до расчетного значения, датчик 1 переводит подвижные контакты трехпозиционных переключателей. 21-23 вновь в нейтральное положение. В этом случае формирующий конденсатор 40 подключается с помощью трехпозиционного переключателя 22 к управляющему входу. тиристора 34 и последнйй открывается. Катушка 18 электромагнитной защелки .15 обтекается током разряда сглаживающего конденсатора 37. Электромагнитные силы извлекают шток 17 из нижней кольцевой выточки 7 и муфта 13 под действием пружин 14 выходит из зацепления Вал б перестает вращаться в затвор 2 более не открывается. По окончании разряда сглаживающего конденсатора 37 исполнительный тиристор 34 закры-. вается и сглаживающий конденсатор 37 вновь заряжается от выходной обмотки 25 генератора переменного тока.Если уровень воды стал ниже заданного, подвижные контакты трех- позиционных переключателей 21-23 датчик 1 переводит в нижнее положение. При этом формирующий конденсатор 41 открывает исполнительный тиристор 35, а формирующий конденсатор 40 заряжается и катушка 11 обтекается током разряда сглаживающего конденсатора 38. Муфта 13 переходит из нейтрального положения внижнее и фиксируется. Вращающееся водяное колесо 19 опускает затвор 2, уменьшая сток воды. По окончании, 13.3 илиал ППП 1 Патентф", г. Ужгород, ул. Проектная разряда сглаживающего конденсатора 38 исполнительный тиристор 35 закрывается и 33 сглаживающий конденсатор начинает вновь заряжаться.После восстановления уровня датчик 1 вновь переводит подвижные контакты трехпозиционных переключателей 21-23 в среднее положение ы выше описанный процесс повторя,ется.В устройстве применен генератор переменного тока сравнительно малой мощности,так как процесс заряда сглаживающих конденсаторов 36-38 осуществляется по однополупернодной схеме за ограниченный отрезоквремениЕмкость конденсаторов 36-38выбрана таким образом, чтобы исклю-чался колебательный процесс приподключении к катушкам 10 и 11 икатушке 18 электромагнитной защелки 15. ДиодЫ 30-32 предназначаются для исключения взаимных влияний 10силовых цепей и цепей управления.Применение предлагаемого устройства позволит снизить энергопотребление и использовать устройство вавтономном режиме".