Регулятор уровня верхнего бьефа в гидротехнических сооружениях

(5 5 0 9 02 РСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР ГОСУДПО Д ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ 42780/24-24 .08,85(21) 3 (22) 1 (46) 1 (71) инстит (72) Э (53) 6 яйственный оева 6) Бо арев Я.В.Гидро М.: Колос, 197 кое свидетельсткл. С 05 0 9/ в том ашин ас. 58-6 о СССР О, 1985 . ошении - Автор 117928 ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ВЕРХНЕГО БЬЕРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЯХ(57) Изобретение относится к областигидротехники и предназначено для регулирования уровня в верхнем бьефе,Регулятор уровня содержит забральнуюстенку 2, основной затвор 1, вспомогательный затвор 7 с консолью. Включение в регулятор уровня дополнительного затвора 11, корректирующей емкости 15, закрепленной на основном затворе 1, имеющей сливное отверстие иводовпускной канал 17, перекрываемыйклапаном, кинематически соединеннымс консолью вспомогательного затвора7, позволяет расширить функциональныевозможности регулятора. 4 ил.-13040Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для регулирова- ния уровня в верхнем бьефе, а также расходоч отвода водозаборных оголовков.5Цель изобретения - расширение функциональных возможностей регулятора.На фиг.1 изображен регулятор, вид в плане; на фиг,2 а - разрез А-А на фиг.1 (вид с нижнего бьефа); на 1 О фиг.26 - разрез Б-Б на фиг.1 (при закрытом регуляторе); на фиг.За - разрез Б-Б на фиг,1 (при сбросе воды через регулятор); на фиг,Зб - разрез В-В на фиг.1,(при работе вспомога тельного затвора); на фиг,4 а,б - разрезы В-В и Г-Г на фиг.1 (при работе вспомогательного затвора и сбросе воды через регулятор) .Регулятор содержит основной затвор 20 1, забральную стенку 2, на которой установлен основной затвор 1. Послед. ний образован плоским щитом 3, установленным на горизонтальной оси 4 вращения и соединенным с консолью 5, 25 на которой закреплен груз-противовес 6. Регулятор содержит вспоМогательный затвор 7, расположенный на водозаборном отверстии 8 и содержащий установленный на оси 9 вращения щит 10, а 30 также дополнительный затвор 11, расположенный над основным затвором 1 на забральной стенке 2 и.выполненный в виде сообщенной с верхним бьефом по потоку камеры, образованной установ - ленным на горизонтальной оси 12 вращения плоским щитом 13 и соединенной с ним одной кромкой гибкой оболочкой14, другая кромка которой закрепленав устоях сооружения, Регулятор содержит также корректирующую емкость 15,закрепленную на основном затворе 1,имеющую слйвное отверстие. 1 б и водо- впускной канал 17, Щит 10 вспомога -тельного затвора 7 содержит консоль 4518 с противовесом 19, На входе водовпускного канала 17 установлен клапан 20, Последний кинематически черезшарнирно-рычажную связь соединен сконсолью 18 вспомогательного затвора 7.Кинематическая связь содержит тягу 21, шарнирно связанную с рычагом22, с которым шарнирно связана тяга23 с фиксирующей гайкой 24, Тяга 23перемещается в направляющих 25, установленных на рычаге 22 с возможностьювращения, имеются также нижний 2 б иверхний 27 упоры, Корректирующая емО 1 2кость 15 содержит воздуховпускной канал 28Для нормальной работы регулятора необходимо, чтобы основной затвор 1 при наличии некоторого объема. воды в корректирующей емкости 15 (приблизительно половины его объема) и вспомогательный затвор на водозаборном отверстии 8 были настроены на поддержание одного расчетного наполнения в верхнем бьефе, т.е, чтобы выполнялось условие Н= Ь + С + ТрФгде Н - среднее расчетное наполнение, поддерживаемое основнымзатвором 1,Ь - среднее расчетное наполнение, поддерживаемое регулятором уровня на отводе,толщина бетона полки эабральной стенки 2 (фиг.2,3 и 4),Т - расстояние до дна сооружения от полки,Кроме того, объем корректирующейемкости 15 назначается так, чтобы принаполненной корректирующей емкости 15основной затвор 1 (регулятор уровня)омог работать при предельном наполнении Н соответствующем условиюоРгде Н р - строительная высота бетонных устоев сооружения (фиг,2 и 3),Данный режим работы соответствует аварийному, что может произойти в случае обрыва клапана 20 тяги 21 и т.д., но все возможные поломки в принципе можно исключить в процессе конструирования и они не существенны. В целом устройство не теряет своей работоспособности при аварийном режиме работы, Этим исключается возможность переполнения сооружения.Объем корректирующей емкости 15 определяется из условия воэможности введения корректировки в работу основного затвора 1 с целью уменьшения ошибки в регулировании стабилизируемого расчетного уровня Н . Масса воФды, вмещаемой корректирующей емкостью 15, должна быть достаточной, чтобы она могла влиять на величину этой ошибки (не более). Следовательно, началу работы регулятора должно соответствовать наполнение корректирующей емкости 15, приблизительно равное его половине, и в зависимости от знака1304001 3ошибки регулирования в конкретный момент времени корректирующая емкость 15 должна опорожняться или наполняться, Этим уменьшается величина ошибки.В данном регуляторе величиной вво 5 димой коррекции в работу о сновно го затвора 1 управляет вспомогательный затвор 7, имеющий ошибку в регулировании уровня, меньшую чем у основного затвора 1, Это объясняется тем, что вспомогательный затвор 7 имеет ту же конструкцию, что и основной, а следовательно, его погрешность должна лежать в тех же пределах (для прямодействующих затворов она обычно в зависимости от подходных условий лежит в пределах 5-107.), но для вспомогательного затвора 7 расчетным уровнем стабилизации является Ь , в то время как у основного - Н а следовательно, возможные отклонения уровней у обоих затворов лежат в пределах (0,05- 0,1) Ь р для вспомогательного затвора 7 и (0,05-0,1) Н для основного затвора 1, т.е. вспомогательный затвор 25 7 имеет ошибку в регулировании уровня, меньшую чем основной затвор 1. При этом наполнение в верхнем бьефе перед регуляторами в случае, если функции корректировки возложить на вспомогательный затвор 7, изменяется в пределах Н - Ьр + 1 + Г + (0,05 - 0,1) Ьр.Регулятор работает следующим образом.Вращением фиксирующей гайки 24 вводится ограничение на угол поворота вспомогательного затвора 7, а следовательно, и на величину расхода воды 40забираемого в отвод по графику офводопотребления, который должен стабилизироваться в процессе работы регулятора при избыточных расходах воды в сооружении. 45При этом расход источника (реки) Я, может быть меньше (Я с), равен (Ц = Ц,) или больше (ЯЦ ) расхода отвода, в связи с чем работу регулятора рассматривают в три этапа. 501. Я с фиг.2 а,б, Зб) - расход источника меньше расхода отвода. В данном случае основной затвор 1 закрыт; так как вода, поступая в корректирующую емкость 15 через открытый 55 клапан 20 (фиг.36) и водовпускной канал 17, полностью заполняет весь ее объем, этим дополнительно пригружая основной затвор 1, а расход, сбрасы 4ваемый из корректирующей емкости 15 через сливное отверстие 16, не может на данном этапе обеспечить опорожнение корректирующей емкости 15. В данном случае наполнение в корректирующей емкости 15 поддерживает вспомогательный затвор 7 (фиг,Зб), одновременно пропуская расход в отводящий канал и обеспечивая забор чистой воды из нижних слоев через водозаборное отверстие 8, при этом весь плавник будет оставаться в сооружении.2. Предположим теперь, что расход источника стал приближаться к расходу отвода. В этом случае вспомогательный затвор 7, поддерживая расчетное наполнение Ь над полкой забральнойрстенки 2 сооружения, увеличивает угол поворота, вследствие чего тяга 23 перемещается вверх вместе с регулятором и при некотором фиксированном угле поворота гайкой 24 упрется в направляющую 25 (4 а,б) и начнет перемещать вверх рычаг 22 с тягой 21 и клапаном 20, прикрывая вход водовпускного канала 17, Этим уменьшается расход поступления в корректирующую емкость 15, вследствие чего она начнет частично опорожняться, и с достижением расхода источника величины Я = Я основной затвор 1 прийдет в равновесное состояние, но при этом он еще будет закрыт, а корректирующая емкость 15 будет примерно на половину заполнена водой.3. Предположим теперь, что расход источника увеличился на некоторое значение, превышающее расход отвода, т.е. ((, . В этом случае вспомогательный затвор 7 провернется дополнительно еще на некоторый малый угол и, воздействуя на клапан 20 через тягу 23 с гайкой 2, рычаг 22 и тягу 21, будет и дальше прикрывать вход водовпускного канала 17, уменьшая расход поступления. Вследствие этого корректирующая емкость 15 дополнительно опорожняется и основной затвор 1 под воздействием потока воды начнет приоткрывать сбросное отверстие сооружения, сбрасывая излишки воды в нижний бьеф сооружения, С этого момента основню роль в поддержании уровня в вер:.нем бьефе берет на себя основной затвор 1, а вспомогательный з атвор 7 в з ав исимо сти от возникающего в данный момент отклонения уровня от расчетного вводит корректировку в работу основного затвора 1,1304001 5как бы следя эа тем, чтобы ошибка врегулировании уровня у основного затвора 1 не превышала ее собственную,обеспечивая при этом стабилизациюрасхода в отводящий канал, т.е, обеспечивает стабильный расход с заданной точностью, так как подбором отно1щения плеч рычага 22 - = К (где 1й 10расстояние от оси вращения рычага 22до оси вращения направляющей 25; 1расстояние от оси вращения рычага 22до оси крепления тяги 21) можно всегда добиться необходимой точности врегулировании, а также можно маневрировать и размерами клапана 20,При дальнейшем увеличении расходаисточника (реки) основной затвор 1будет увеличивать свое открытие(фиг.За), уменьшая этим давление поддополнительным затвором 11, так какмасса основного потока воды, сбрасываемого в нижний бьеф, устремляясь в .образующееся отверстие, увлекает засобой объем воды, заключенный в камере дополнительного затвора. Вследствие возникшей разницы давления нагибкую оболочку 14 дополнительныйзатвор 11 начнет опускаться, сбрасывая дополнительно излишки воды вместес плавником над собой, при этом чембольше будет открываться основнойзатвор 1, тем ниже будет ложиться дополнительный затвор 11, приходя в некоторое равновесное состояние толькотогда, когда стабилизируется положение основного затвораПри максимальных расходах на сооружении основной затвор 1 будет нахо 40диться в своем крайнем верхнем положении, дополнительный - в крайнем нижнем (фиг.йб), а вспомогательный затвор 7 переместит рычаг 22 в крайнее верхнее положение, при котором он упрется в упор 27, а клапан 20 при этомполностью перекроет входное отверстиеводовпускного канала 17, вследствиечего прекратится подача расхода водыв корректирующую емкость 15 и онаопорожнится, облегчая основной затвор 1. Формула изобретения Регулятор уровня верхнего бьефа в гидротехнических сооружениях, содержащий забральную стенку, на которой смонтирован основной затвор, образованный плоским щитом, установленным на горизонтальной оси вращения, соединенным с консолью, на которой закреплен противовес, вспомогательный затвор, расположенный на водозаборном отверстии и содержащий установленный на оси вращения цит, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей регулятора, он содержит дополнительный затвор, расположенный над основным затвором на забральной стенке и выполненный в виде сообщенной с верхним бьефом по потоку камеры, образованной установленным на горизонтальной оси вращения плоским щитом и соеди-. ненной с ним одной кромкой гибкой оболочкой, другая кромка которого закреплена в устоях сооружения, корректирующую емкость, закрепленную на основном затворе, имеющую сливное отверстие и водовпускной канал, щит вспомогательного затвора содержит консоль с противовесом, на входе водо- впускного канала установлен клапан, кинематически соединенный через шарнирно-рычажную связь с консолью вспомогательного затвора.13 О 4 ОО 1 Составитель Т.ЗадворнаРедактор И.Петрова Техред И.Попович Шекмар оррек аказ 1310 Тираж 864арственного кизобретений и Ж, Раушс Подписи ИИПИ Госу по делам 35 э Москв тета ССС ткрытю наб д,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4