Устройство для регулирования уровня водыв

союз Советских Социалистических Республик167049 СВИДЕТЕЛЬСТВУ ависимое от авт. свидетельствааявлено 20 Х.1963 ( 837270/29-14)присоединением заявкиПриоритет Кл, 42 е, 23 оо84 а, 7 о84 а, 13 оо ПК б 056 Е 02 ЬГосударственный комитет ло делам изобретений и открытий СССРДК 626,823,6(088.8 627.432.7 (088.8 убликовано 12.Х 11,1964,ллетень24 Да бликования описания 27.1.196 Авторизобретени. Сивак 3 аявител СТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ ВО В ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЯХ о включаетю трубу 2,4, насадоубопроводклапан 8,решетку 10. 25 одписная группа М 15 б Существующие сифонные водосбросы для регулирования уровня воды в оросительных системах регулируют только одну отметку уровня верхнего бьефа, обычно близкую к отметке водосливного порога, и при подаче воздуха в сифон современными регуляторами не обеспечивают плавность регулирования. Кроме того, сифонный водосброс работает только на максимальном расходе и при вибрациях и сотрясении, вследствие резкой смены внутреннего давления его применение как автоматического устройства ограничивается. На промежуточных расходах сифонные водосбросы не работают.Все эти моменты затрудняют применение сифонного водосброса в чистом виде для решения задач распределения воды по каналам оросительной системы, в которых уровни и расходы воды во времени должны быть различными, а точность регулирования расходов - достаточно высокой.Цель описываемого изобретения - автоматизировать процесс поддержания заданного уровня посредством изменения вакуума внутри сифонов; автоматизировать процесс зарядки; обеспечить плавность изменения давления воздуха и расходов воды в сифонах; автоматизировать процесс прекращения подачи воздуха в сифоны, в случае повышения уровня до максимально допустимого и автоматического сброса излишков воды; обеспечить при необходимости перекрытие водного потока посредством впуска воздуха вполость сифонов, а также предупредить образование гидравлической воронки в верхнем бьефе,Достигается это тем, что описываемое устройство выполнено с сильфонами, сообщающимися с воздухоподводящей трубой; инжек 10 тором, соединенным с внутреннеи полостьюсифонов. В теле водослива сифонов установ.лен резервуар для воздуха, сообщающийсяпосредством трубопровода с внутренней полостью сифонов, а на воздухоподводящей5 трубе установлен дополнительный поплавковый клапан. На гребне сифонов имеются отверстия, перекрытые клапанами. Кроме того, к сифонам шарнирно прикреплена решетка, плавающая на поверхности воды.20 На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 -инжектор.Устройств сифоны 1, воздухоподводящу поплавковый клапан3, сильфонь к 5, резервуар б длявоздуха, тр 7, дополнительный поплавковый гребень 9 водосливасифонов и Сифоны имеют отверстия 11,30 Сифон представляет собой изогнутую тру10 бу прямоугольного сечения, входная и выходная 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 уровня.Наличие водобойного колодца 12 исключа. ет случайные прорывы воздуха со стороны нижнего бьефа, а порог 13, располож нный на выходе из колодца, исключает влияние деформации отводящего канала 14 (размыв, заиление и пр.) на регулируемый уровень во. добойного колодца. Порог имеет наклон верховой грани 1; 4, что позволяет сохранять однозначную зависимость между расходом воды через него и напором над ним, как при свободном, так и при затопленном (до 800/о) истечении,Гребень 9 находится на отметке максимального уровня воды в подводящем канале (верхнем бьефе). Такое расположение греоня совершенно исключает применение затворов для перекрытия водного потока, когда возникает необходимость в полном прекращении расхода через сифон, Для этого достаточно открыть отверстие 11 в сифоне, впускающем большое количество воздуха, с целью ликвидации вакуума; уровень волы под капором в этом случае сравняется с уровнем верхнего бьефа и водослив сифона явится непреодолимой преградой для водного потока, Так называемых технических потерь (утечка воды от неплотпости затворов и пр.) здесь не будет.Противовороночное приспособление 15 необходимо для предотвращения образования гидравлической воронки в верхнем бьефе и случайного попадания воздуха, увлекаемого ею во внутреннюю полость сифона, Оно со. стоит из свободноплавающей па поверхности воды решетки, поддерживаемой жесткими тяжами 1 б, Присоединение тяжей к решетке и сифону шарнирное.Действие остальных частей предлагаемого устройства можно проследить на примере регулирования уровня водобойного колодца. Как только питающий канал начинает наполняться водой, она по насадку 17 идет в водобойный колодец и затопляет его, Входное и выходное отверстия оказываются изолированными от доступа атмосферного воздуха. При дальнейшем наполнении канала воздух, находящийся 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 выдавливается из сифона в инжектор. Когда напор пад насадком достигает двух скоростных напоров, в сжатой зоне начинает образовываться вакуум. Действие его через отверстия 19, просверленные по периметру насадка, и воздушное пространство 20, образуемое П-образным кольцом 21, окаймляю 5 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 щим насадок и трубку, распространяется на внутреннюю полость сифона. Уровень воды в восходящем (и нисходящем) колене поднимается вверх, достигает гребня водослива и начинает переливаться через него тонким слоем, Воздух под действием, вакуума инжектора в этот момент всасывается в насадок. Для улучшения образования вакуума по входному периметру насадка сделаны небольшие выступы 22. На случай полного отключения устройства от питающей среды на входе в инжектор имеется хлопушка 23, управляемая тягой 24. Когда толщина переливающегося слоя достигает некоторой определенной величины, водный поток, идущий через сифон, уже сам начинает создавать вакуум и сифон заряжается на полную производительность.Отличие такой принудительной зарядки от самозарядки (которая наблюдается в сифонных водосбросах) состоит в том, что уровень верхнего бьефа может быть значительно. ниже порога водослива. Это, в свою очередь, избавляет от необходимости привязывать регулируемый уровень верхнего бьефа к отметке порога водослива, что очень важно для условий оросительных систем, в которых в различные периоды поливной кампании требование к уровню не может быть постоянным.После зарядки сифона уровень воды в водобойном колодце повышается. Вместе с ним перемещается вверх и рабочий поплавок 25. Поплавковый клапаншарнирно укрепленный на торце воздухоподводящей трубки рычагом 2 б и опорой 27, открывается. Воздух через трубу 2 устремляется в сильфоны, затем - в сифон. Производительность сифона уменьшается, уровень воды от этого в водобойном колодце, а с ним и поплавок опускаются вниз, и поплавковый клапан 3 закрывает вход в воздухоподводящую трубку. Сифон снова заряжается. Поплавок, таким образом, совершая колебательные движения, поддерживает заданную отметку уровня в водобой. ном колодце; расход воды, идущей через сифон, становится постоянным. Вес поплавка противостоит присасывающему действию вакуума на поплавковый клапан, Путем подбора длины плеч рычага 2 б и веса поплавка уточняют регулируемый параметр. Чем меньше плечо, примыкающее к поплавку, тем меньше отклонение от регулируемого параметра.Поднимая или опуская поплавок с помощью винта 28, гайки 29 и рукоятки 30, устройство настраивают на другой уровень.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.К упругим стенкам 33 и 34 указанных сильфонов с помощью стержней 35 и 3 б прикреплены плашки 37 и 38 с треугольными вырезами в них 39 и 40. Упругие стенкисильфонов, воспринимая давление от вакуума и напора, перемещают плашки 87 и 88 вверх или вниз, Ромбики, образуемые их треугольными вырезами, при таких перемещениях изменяются в размерах.Имея кривую зависимости деформации стенок сильфона от нагрузок и данные о площадях воздушных отверстий, при которых устанавливается тот или,иной уровень воды в верхнем бьефе и соответствующий ему вакуум в сифоне, нетрудно определить горизонтальную ось ромбиков для нескольких случаев, а значит, и характер вырезов в плашках 87 и 88.Следовательно, автоматическое изменение площади воздушного отверстия зависит от состояния уровня верхнего бьефа и величины вакуума в сифоне. Нежелательные срывы вакуума предотвращаются, и расход воздуха становится соответствующим выносной способности сифона.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 размещаются в камере 48, сообщающейся с верхним бьефом.Дополнительный поплавковый клапан 8 состоит из поплавка 44, штока 45 и собственно клапана. Как только по каким-либо непредвиденным причинам уровень верхнего бьефа превысит максимальный и приблизится к предельно допустимому (катастрофическому), поплавок 44 поднимается вверх и закрывает дополнительный поплавковый клапан 8. Доступ воздуха в сифон прекращается, сифон заряжается на полную пропускную способность, и вся система переключается на сброс излишков воды в нижний бьеф, Этот процесс продолжается до тех пор, пока уровень верхнего бьефа не снизится до отметки порога водослива.Наличие дополнительного поплавкового клапана позволяет применять устройство и на прудах-водоемах, используемых для орошения, без какого-либо дополнительного сооружения для сброса излишков. При этом труба 2 соединяется с сифонами в наивысшей точке капора.Наблюдения за работой сифона показали, что резкая смена внутреннего давления в нем нарушает плавность изменения расхода воздуха, идущего через него. Подключенная же к сифону дополнительная воздушная емкость восстанавливает вышеуказанную плавность. С учетом этого в устройство введен резервуар б, представляющий собой воздушную емкость, расположенную в теле водослива и сообщающуюся с сифоном трубопроводом 7, Назначение резервуара 6 в плав изменять 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 градиент давлений в сифоне при впуске атмосферного воздуха.В устройстве основным элементом является сифон, который с небольшими дополнениями к нему может выполнять многообразные задачи на оросительных системах, Размеры сифона зависят от габаритов каналов (ширины по дну и глубины наполнения).Необходимая пропускная способность устройства обеспечивается механическим присоединением друг к другу сифонов одинаковой высоты, но разной ширины.Органы управления в устройстве малы по размерам и легки по весу. Работой их можно управлять на расстоянии по обычным линиям связи, по которым осуществляется теле- сигнализация и телеизмерение. Предмет изобретения 1. Устройство для регулирования уровняводы в гидротехнических сооружениях, преимущественно оросительных каналах, включающее сифоны с воздухоподводящей трубойс прикрепленным к ней поплавковым клапаном, отличающееся тем, что, с целью автоматизации процесса поддержания заданногоуровня посредством изменения вакуумавнутри сифонов, оно снабжено сильфонами,сообщающимися с воздухо подводящей трубой.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что, с целью автоматизации процесса зарядки, оно снабжено инжектором, соединеннымс внутренней полостью сифонов.3. Устройство по п, 1, отлигающееся тем,что, с целью обеспечения плавности изменения давления воздуха и расходов воды в сифонах, в теле водослива последних установлен резервуар для воздуха, сообщающийсяпосредством трубопровода с внутренней полостью сифонов.4, Устройство по и. 1, отличающееся тем,что, с целью автоматизации процесса прекращения подачи воздуха в сифоны, в случаеповышения уровня до максимально допустимого и автоматического сброса излишков воды, на воздухоподводящей трубе установлендополнительный поплавковый клапан,5. Устройство по п, 1, отличающееся тем,что, с целью обеспечения при необходимостиперекрытия водного потока посредством впуска воздуха в полость сифонов, на гребнепоследних имеются отверстия, перекрытыеклапанами.6 Устройство по п, 1, отличающееся тем,что, с целью предупреждения образованиягидравлической воронки в верхнем бьефе, ксифонам шарнирно прикреплена решетка,плавающая на поверхности воды,167049 .-Ь5 23 ггпу ф. гСосгавитель И. Рудакова Редактор Г, М. Пеиоров Текред Ю. В. Баранов Корректор О. И. Попова Заказ 3 б 79(3 Тираж 925 Формат бум. бОХ 90 г/в Объем 0,38 изд, л Цена 5 коп, ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР Москва, Центр, пр, Серова, д, 4Типография, пр, Сапунова, 2