Регулятор уровня верхнего бьефа в гидротехнических сооружениях

(19) (И) А 504 С 05 1 9/О ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ СРт"1 И ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 13 его открытии, и отвер нным в нижней части д напорной стенки 7. Ра ра уровня основана на ниц сил, дейстнующих тяжести О, сил данле Силами трения вращени нет) ввиду их малости с другими силами можн4 ил. стием разополнитель пр меш ота регу- уравноненои лят ы затвор ия Р и (других шивасиль Р,сил по срав пренебеч К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРУ 1084757, кл, С 05 Р 9/02, 1982,Авторское снидетельство СССР11 1291934, кл, С 05 В 9/02,29,10,85(54) РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ВЕРХНЕГО БЬЕФА В ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЯХ(57) Изобретение относится к ирригационной технике, н частности к автоматической, применяемой в водозаборных узлах на участках рек горнопредгорной эоны, Целцю изобретенияявляется снижение металлоемкости регулятора, Устройство содержит прислонный Г-образный затвор, устанЬв-,ленный на оси 2 вращения через консоли 3. Затвор выполнен в виде ковша, нижняя и центральная части которого выполнены криволинейными с вогнутостью н сторону верхнего бьефа,с центром кривизны на оси 2 вращения. Напорная стенка 4 выполненаплоской и снабжена боковыми щеками5,6, соединенными с боковыми кромками затвора и размещенными параллельно стенкам гидротехническогосооружения, Регулятор содержит дополнительную напорную стенку 7 сбоковыми щеками 8, образующими скриволинейной поверхностью центральной части ковша затвора 1 емкость 9,Емкость 9 сообщена с верхним бьефомотверстием, размещенным на дополнительной напорной стенке 7 по высотеэтой стенки в пределах хода затвора45 50 Изобретение относится к ирригации, в частности к автоматизации водозаборных узлов на участках рекгорно-предгорной эоны водосбросныхэсооружений и т,п.Целью изобретения является снижение металлоемкости регулятора,На фиг. 1 показан регулятор, продольный разрез; на фиг, 2 - то же,вид сверху; на фиг, 3, - то же, видв торец (со стороны верхнего бьефа),на фиг, 4 - аксонометрическое изображение регулятора,Устройство включает прислонцыйГ-обра нь й затвор 1, устацовленныина оси 2 вращения через консоли 3.Затвор 1 вьцолнен в виде ковша, нижняя и центральная части которого выполнены криволинейными с вогнутостьюв сторону верхнего бьефа, с центромкривизны на оси вращения 2, Напорнаястенка 4 выполнена плоской и снабженабоковыми щеками 5,6, соединенымн сбоковыми кромк аи затвора и р гзме щенными пграллел,но сгенкам гидротехническс го сооружения. Регуляторсодержит дополнительную напорнуюстенку 7 с боковыми щеками 8, Образующими с криволинейной поверхностьюцентральной части ковша затвораемкость 9, 1:мкост, 9 сообщена с верхним бьефом отверстием 10, размещенным на дополнительной апорцг 1 стенке 7 по высоте этой стенки в пределах хопа затвора 1 при его открытии,и отверстием 11, размещенным в нижней части дополнителной напорнойстенки 7,Площадь отверстия О принимается по Отношению к площади Отверстия 11 из условия обеспечения заданного уровня в екости 9 при промежуточном положении затвора 1,Плоскость дополнительной напорной стенки 7 выполнена с изломом, который принимается конструктивно из условия обеспечения заданной (определяемой расчетно) площади отверстия 11, Отверстие 1 выполняет также функцию отверстия влива при Опорожненной емкости 9 или при напоре над отверстием со стороны верхнего бьефа большем, чем со стороны емкости 9, Конструктивно отверстие 11 выголнено так, что оно размещается в вертикальной плоскости при закрытом положениизатвора 1, Такое исполнение обеспечивает свободное истечение в атмосферу из емкости 9 через отверстие 11 при максимальном открытии. В промежуточном положении затвора 1 отверстие 11 частично дросселируется набегающим потоком,Ширина плоской части затвора 1 определяется из условия обеспечения необходимого гидростатического давлеция воды на плоскую часть затвора 1 дчя создания требуемого момента трогания затвора 1 (преодоления момента силь тяжесги затвора С) в закрытом его положении при достижении расчетного уровня воды в верхнем бьефе, Ширина боковых щек 5,6 принимается из условия обезличивания влияния бокового динамического эффекта на силу Р, .Ширина дополнительной напорной стенки 7 определяется иэ условия обеспечения требуемого корректирующего момецта силы гидродинамического дав:ьония ца стенку 7 для крайнего положения затвора при о.". 30-35 . При этом емкость 9 Опорожнена, так как отверстие 10 находится выше отметки расчетного уровня воды перед затвором 1, истечение из отверстия 11свободное, в атмосферу. Дпя этогоположения затвора 1 сила давлениясо стороны емкости 9 на стенку 7РО.Тогда уравнение моментов сил, действующих на затвор 1 относительнооси вращения 2, в общем виде запишется так: где Р, и Р - силы давления воды наплоские части затвора1 (напорную стенку 4и дополнительную напорную стенку 7);1 и 1 - плечи сил Р и Р отР 1 Рг2носительно оси 2 вращения затвора;С и 1 - сила тяжести (веса затвора 1) и плечо этойсилы относительно оси2 вращения затвора, При предельном положении затвора 1 плоские его части испытывают давление воды со стороны верхнего бьефа Р, и Р на дополнительную налорную стенку 7, противодавление воды отсутствует, Если плечи сил Р, и Р равны, т.е, 1 г=1. 1 то уравнение моментов можР Рфно записать М =(Р, +Р )1 -С 1 =О,Обозначим для этого положениясумму Р, +Р =Р (сила Р, определяетсяпо формуле гидростатики; Р , строго говоря, определяется экспериментально, но без учета стенки,т,е, при равенстве высот стенок 4 и 7, Р тоже можно определить поформуле гидростатики и тогда можно записать 10 15М =Р 1 -С 1 =Осгде Р - по формуле гидростатикиР-р я -1(Ь,+Ь,)1 +С 1,=О,Ь 40 здесь Ъ и Ь - суммарные шины стенок 4 и 7;Ь - действующий гидростатический напор настенки 4 и 7 для25предельного положениязатвора 1 (определяется по геометрическим формулам для рассматриваемого положения затвора 1);1 - плечо силы Р, определяетсятакже известными методамидля указанного положениязатвора 1;С - сила тяжести затвора 1, определяется на основе статического расчета затвора 1;1 - плечо силы С для укаэанногогположения затвора 1; р и я - плотность воды и ускорениесилы тяжести С,Из приведенного уравнения моментов находим Ь, В промежуточных положениях Р корректируется путем регулирования противодавления Р на 45 стенку 7 со стороны корректирующей емкости 9. Коррекция обеспечивается автоматически, путем постепенного (по заданному закону) опорожнения указанной емкости 9 при повороте 50 (открытии) затвора 1, Заданный закон обеспечивается сливом из емкости через отверстие 11 и одновременным вливом воды в емкость 9 через отверстие 1 О. Форма и размер отверстия 10 определяются экспериментально, При размещении предлагаемого затвора 1 в параболических, трапециедальных лотках (каналах) и т,п, плоские напорные стенки 4 и 7 рек медусвсявыполнять в центре, а кринолин йнуючасть в поперечнике в этом случаевыполняют по очертанин. поперечногопрофиля канала (парабола, траиеш яи др,),Принцип действия регулятора уровня основан на уравновеш в ниц момеьтов сил, действующих на затвор 1:силы тяжести С, сил давления Р, и РСилами трения вращения (других силнет) ввиду их малости па сравнениюс другими силами можно пренебречь,Регулятор уровня работает следующим образом,Пока воды в верхнем бьефе нет илиуровень ее меньше расчетного, т,еЬ о с Ь , затвор 1 находится вв рЭзакрытом положении (1 иг, 1), Прнэтом уровень воды в корр.ктирующейемкости 9 находится на отметке уровня верхнего бьефа (она заполнена ч"рез отверстия 1 О и 11), следова"тельно Р =Рз, На затвор н этом слу 2 Эчае действуют силы; тяжести затвораС, гидростатического давления Р, . Си.ла давления на криволинейную частзатворадвижущего момента ие со:дает, так как вектор этой сипы проходит через ось вращения, а силы Р =Р и реэультируюяиг момент отногсительно оси вращения 2 равен О,При уровне води в верхнем бьефеменьше расчетного иР, момент от силы С больше момента силы Р а счет чего затвор 1 наход тоя в закрытом положении, По достижении 1 =Ь наступает равенство мом.нтов силРС и Р При малейшем повышнии Ь р ) и момент силы Р, становится больше момента силы С за счет чего затвор 1 начинает открываться,По мере открытия затвора 1 начинает уменьшаться давление Р и, следовательно, момент этой силы, а момент силы С, наоборот, пги открытии затвораувеличивается, Образовавшееся рассогласование в моментах силы Р, и С компенсируется (корректируется) моментом силы Р . Дело в том, что с открытием затвора 1 на". чинается истечение воды из корректирующей емкости 9 и изменени силы Р (сила Р изменяется по тому же закону, что и сила Р так как действует со стороны бьефа на стенку 7). Степень опорожнения корректируется подпиткой ее через отверстие 1 О твк, 1348786чтобы для любого положения затвора 1 сумма моментов М, = О с сохранением Ь = сопят (определяется зкспеРриментально на основе исследования истечения воды из корректирующей емкости 9 через отверстие 11 и одновременного влива ее в емкость 9 через отверстие 1 О). По достижении затвором 1 максимального открытия (на фиг, 5 кпрекращается влив воды в корректирующую емкость 9 вследствие выхода отверстия 1 О из потока и гидравлическое дросселирование отверстия 11, вследствие чего корректирующая емкость 9 опорожняется и сила Р =О, В этом положении коррекция моментов сил Р и С обеспечивается силой РФормула изобретенияРегулятор уровня верхнего бьефа в гидротехнических сооружениях, содержащий прислонный Г-образный затвор с горизонтальной осью вращения,выполненный в виде ковша у которогонижняя и центральная части выполненыкриволинейными с вогнутостью в сторону верхнего бьефа с центром кривизны на оси вращения, напорная стенкавыполнена плоской с боковыми щеками,соединенными с боковыьв кромкамизатвора и размещенными параллельностенкам гидротехнического сооружения,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью снижения металлоемкости регулятора, ковш затвора содержит дополнительную напорную стенку с боковыми щеками, образующую вместе скриволинейной поверхностью центральной части ковша затвора емкость, сообщаемую с верхним бьефом отверстиями, одно из которых размещено по 20высоте дополнительной напорной стен ки в пределах хода затвора при открытии, а другое расположено в основании нижней части дополнительнойнапорной стенки и при закрытом поло жении затвора плоскость его сеченияразмещена в вертикальной плоскости.1348786Со ставитель Т. Задворная Редактор А. Маковская Техред А.Кравчук Корректор Л, ПатайПодписное Заказ 5188/46 Тираж 862 ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4