Регулятор уровня верхнего бьефа

(19) (11) я)5 005 О ОП НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К нсБЬЕхнике орных бретеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ВЕРХНЕГОФА(57) Изобретение относится к гидротеи может быть использовано в водозаби подпорных сооружениях. Целью изо ния является расширение диапазона регулирования. Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе уровня верхнего бьефа, содержащем размещенный на горизонтальной оси 2 вращения затвор в виде плоского щита 1, имеющего жестко соединенные с ним консоли 3, на которых подвешен груз-противовес 4, в проеме плоского щита 1 со стороны нижнего бьефа закреплен лоток 5, напорные элементы которого расположены с возможностью обеспечения прохождения равнодействующей силы давления воды через ось 2 вращения затвора (плоского щита 1), а верхняя кромка. лотка 5 установлена на отметке заданного уровня верхнего бьефа. 2 ил,Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано в водозаборных и подпорных сооружениях.Известен регулятор уровня верхнего бьефа, содержащий плоский щит, подвешенный к забральной стенке перегораживающего сооружения. По бокам жестко соединены с ним металлические консоли для подвески груза-балансира, который подвешен свободно на двух тросах к верхним концам консолей.Недостатком является ограничение диапазона применимости малыми пролетами сооружений ввиду большой массы (веса) груза-противовеса, возникающей уже при малых пролетах сооружений.Известен регулятор уровня верхнего бьефа, содержащий подвешенный на горизонтальной оси вращения плоский щит, имеющий жестко соединенные с ним консоли, на которых подвешен груз-противовес, причем плоский щит установлен с обеспечением расположения его диагонали по вертикали, а его ось вращения закреплена в верхней части щита.Недостатком данной конструкции является большая масса груза-противовеса, что усложняет монтажные и пусконаладочные работы. Кроме того, к существенным недостаткам следует отнести необходимость применения в комплексе с устройством подъемников с большой грузоподъемностью, имеющих малую скорость подъема, а при отсутствии на сооружении электроэнергии (что имеет место в большинстве случаев) подъем затвора представляет собой весьма трудоемкий процесс, поскольку на водозаборных сооружениях, где как правило применяются затворы одного типа (прямо- действующие затворы), затворы речного пролета приходится поднимать для промыва сооружения по несколько раз в сутки, когда регулятор работает при малом открытии (при малых расходах) и транспортирующая способность потока недостаточна для перемещения откладывающихся наносов через речной пролет сооружения. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования,Цель достигается тем, что в регуляторе уровня, содержащем размещенный на горизонтальной оси вращения затвор в виде плоского щита, имеющего консоли, жестко прикрепленные к плоскому щиту(или к лотку), на которых подвешен груз-противовес, в проеме плоского щита со стороны нижнего бьефа жестко закреплен лоток, верхняя кромка которого установлена на уровне расчетного наполнения в сооружении, 35 где М(Р) - момент от силы давления воды Р 40 45 50 55 5 10 15 20 25 30 В проеме плоского щита со стороны нижнего бьефа жестко установлен лоток, верхняя кромка которого установлена на уровне расчетного наполнения и напорные элементы которого расположены с возможностью обеспечения прохожденияя равнодействующей силы давления воды через ось вращения, затвора,На фиг. 1 а, б показаны схемы, поясняющие работу регулятора; на фиг. 2 - регулятор, общий вид.Устройство содержит затвор в виде плоского щита 1, подвешенного на горизонтальной оси 2 вращения, консоли 3, жестко соединенные с плоским щитом 1, груз-противовес 4, подвешенный на консолях 3. Кроме того, устройство содержит лоток 5, жестко установленный в проеме плоского щита 1 со стороны нижнего бьефа, причем лоток 5 установлен на условии обеспечения прохождения равнодействующей силы гидростатического давления воды Р через ось 2 вращения на напорные элементы лотка 5 затвора при расчетном наполнении Нр (фиг.1 а), величина которого может колебаться в пределах некоторого малого отклонения б,Работа регулятора основана на известном принципе уравновешивания моментов сил, действующих на подвижные элементы затвора, и может быть описана следующим уравнением моментов (фиг. 1 а, б): М(Р)+М(Рл)=М(6)+ М(6 з), (1) на плоскость щита 1 по высоте щита и; М(Рл) - момент от силы давления воды Рна лоток 5 регулятора; М(6 з) - момент вращения от веса затвора 6 з регулятора (включающего вес плоского щита 1, консолей 3 и вес лотка 5);М(6) - момент вращения от веса груза- противовеса 6.Причем в уравнении (1) М(Р,)=0, поскольку сила Рл, как ранее было сказано, проходит через ось вращения регулятора при расчетном наполнении Нг в сооружении, Следовательно, уравнение (1) можно привести к следующему виду: М(Р)=М(6) М(6 з) (2) Данное уравнение моментов соответствует закрытому положению регулятора и является исходной зависимостью для определения веса 6 груза-противовеса 4. Причем массу груза-противовеса 4 будет определять величина силы Р, которая зависит от площади плоского щита 1, которая при фиксированной ширине перекрываемого(3) п=Нр-г,06 (6 мс,пролета в основном зависит от высоты Ьщита 1, определяемой из уравнения где г- высота лотка 5,из которого следует, что при заданной величине Нр высоту плоского щита 1 й, а следовательно, и силу Р можно изменять, задаваясь величиной г лотка 5.Увеличивая высоту г, а следовательно, уменьшая высоту й(площадь) плоского щита 1, можно достичь узкого значения силы Р, при которой отпадает необходимость в грузе-противовесе 4, т,е. 6=0.Уравнение (2) примет вид М(Р)=М(6 з) (4) В этом случае регулятор имеет минимальный вес (минимальную массу), но в то же время лоток 5 имеет максимальные размеры, а следовательно, и регулятор имеет максимальную металлоемкость.В случае же уменьшения высоты г лотка 5 увеличивается значение и, а следовательно, растет величина силы Р, действующей на плоский щит 1, которая может достичь своего максимального значения при г=О, что приведет уравнение (3) к виду В этом случае вес груза-противовеса 6 ,имеет свое наибольшее значение, а конструкция регулятора представляет собою прототип и имеет минимальную металлоемкость и максимальный вес за счет веса (массы) груза-противовеса,Следовательно, вес 6 груза-противовеса 4 достигает своего максимального значения бмакс при г=О (что соответствует конструкции прототипа), а с увеличением высоты г лотка 5 можно свести вес 6 груза- противовеса 4 к нулю (6=0), чему соответствует уравнение моментов (4), Введение в конструкцию регулятора водосливного лотка 5 позволяет регулировать вес груза-противовеса 4 в пределах где бараке - вес груза-противовеса 4 при г=О, что соответствует конструкции прототипа.Консоли регулятора могут крепиться как к плоскости щита, так и к боковым кромкам лотка 5. В случае же, если отпадет необходимость в применении груза-противовеса 4, то следовательно, должны отсутствовать и консоли 3, Груз-противовес 4 может отсут 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ствовать в том случае, если по условию технического задания на разработку требуется получить наиболее легкую конструкцию регулятора, что требует исключения груза-противовеса 4. Но при этом лоток 5 регулятора имеет наибольшие размеры, а следовательно и конструкция регулятора обладает максимальной металлоемкостью.Рассмотренный случай возникает при больших пролетах сооружений, во всех остальных случаях необходимо выбирать между минимумом металлоем кости и возникающим при этом весом груза-противовеса 4.Кроме того, изложенное справедливо для плоского щита 1 регулятора и в случае выполнения его любой другой формы (фиг.2, пунктирные линии).Эффективность предлагаемой конструкции заключается в том, что применение в конструкции регулятора лотка 5, установленного со стороны нижнего бьефа при условии обеспечения прохождения равнодействующей силы гидростатического давления воды, действующей на лоток 5 через ось вращения регулятора или же с некоторым малым отклонением, позволяет существенно снизить вес (массу) груза-противовеса 4, или же полностью исключить его, Важной особенностью регулятора является то, что его конструкция позволяет, задавшись предельным весом всего устройства (6 з+6), рассчитать все параметры регулятора применительно к известным параметрам перекрываемого пролета, не ограничиваясь при этом размерами перекрываемого пролета сооружения. На сегодня же применение регуляторов, имеющих в комплексе устройства грузы-противовесы, ограничено малыми пролетами сооружений (не более 4 м) ввиду большого веса (массы) последних,К примеру, при применении конструкции прототипа при ширине перекрываемого пролета 4 м и расчетном наполнении Нр=2,5 м вес груза-противовеса превышает 11 т, вес затвора достигает 1 т, Следовательно, принимая 6 з =1 т, 6 =11 т, вес регулятора составит 6 з+6 =1+11=12 т. А в случае применения прототипа на ширине пролета в 8 м вес регулятора будет превышать 24 т, что в конечном итоге делает конструкцию неприменимой, проектировщики в ущерб качества и надежности ищут другие более легкие конструкции затворов.В предложенной же конструкции этот вопрос решается введением наклонного лотка 5, что расширяет диапазон регулирования регулятора. К примеру, задавшись ве1735816 оставитель Э.Бекбоехред М.Моргентал Редактор А.Мотыл Корректор Л. Бескид каз 1815 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 сом груза-противовеса 4 6=10 т и весом затвора Оз=2,5 т и считая их сумму (6+Оз=10+2,5=12,5 т) предельно допустимой, можно путем последовательного приближения рассчитать регулятор на пролет 8 5 м или же другой больший пролет сооружения. Следовательно, предлагаемая конструкция регулятора имеет больший диапазон регулирования,10Ф о р мул а изобретен ияРегулятор уровня верхнего бьефа, содержащий размещенный на горизонтальной оси вращения затвор в виде плоского щита, имеющий жестко соединенные с ним консоли, на которых йодвешен груз-противовес, отличающийся тем,что,сцелью расширения диапазона регулирования, в проеме плоского щита со стороны нижнего бьефа закреплен лоток, напорные элементы которого расположены с возможностью обеспечения прохождения равнодействующей силы давления воды через ось вращения затвора, причем верхняя кромка лотка установлена на отметке заданного уровня верхнего бьефа.