Регулятор уровня в бьефах гидротехнических сооружений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9 С 0509/02 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ щии ниж хода ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИЩТЕЛЬСТ(71) Таджикский филиал Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательского института гидротехники и мелиорации им. А. Н. Костякова и Трест Вашводстрой Главтаджикводстроя (53) 621.646 (088.8)(54) (57) 1. РЕ ФАХ ГИДРОТ НИй, содерж верхним и ниж ненный в виде с ним бьефами е новленным на ния щитом и со лочкой, закреп уровня верхнег трубопроводе с с верхним бьеф с целью расш он содержит п ГУЛЯТОР УРОВНЯ В БЬЕЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕ- ащий размещенный между ним бьефами затвор, выполообщенной с верхним и нижмкости, образованной уста- горизонтальной оси вращеединенной с ним гибкой оболенной на флютбете, датчик о бьефа, установленный на ообщения емкости затвора ом, отличающийся тем, что, ирения области применения, оплавковый датчик уровня,ЯО 116037 нижнего бьефа в виде кольцевой втулки, установленной на выходном патрубке дополнительного трубопровода сообщения емкости затвора с нижним бьефом, причем выходной патрубок выполнен в виде гофрированной емкости, один торец которой закреплен неподвижно, а другой торец соединен с корпусом кольцевой втулки, во входном патрубке . дополнительного трубопровода установлен эластйчный клапан, полость которого сообщена с полостью гофрированной емкости.2. Регулятор уровня по п. 1; отличаю"ся тем, чтЬ поплавковый датчик уровня него бьефа снабжен ограничителями 3, Регулятор уровня по п. 1, отличаю-щийся тем, что с целью увеличения пропускной способности и повышения точности путем предотвращения полости затвора от заиления, он содержит в основании ссору- С жения промывную галерею с дополнительным затвором, установленным на дополни- Я тельной горизонтальной оси вращения, эластичную камеру, размещенную в емкости .затвдра и сообщенную с камерой гидроцилиндра, корпус которого соединен с рычагом, ОЪ установленным на горизонтальной оси,вра) щения и жестко соединенным со щитом, (ф причем дополнительный затвор выполнен с возможностью его фиксации с помощью фиксирующего элемента, закрепленного на штоке гидроцилиндра.50 55 Изобретение относится к гидротехнике и может оыть использовано в качествс авторегуляторов уровня смешанного регулирования на каналах оросительных систем, бассейнов суточного регулирования, малых водоемах и т. п.Известно подпорно-перегораживаю:цее сооружение на оросительных каналах из облегченных материалов для подъема уровня воды в верхнем бьефе, оборудованное рукавом для пропуска определенного расхода воды в нижний бьеф, в котором подъем и опускание рукава осуществляется ручным или механическим способом 11.Недостатком регулятора является то, что пропуск транзитных расходов осуществляется через отверстие, оборудова нное рукавом, что затрудняет обеспечение пропуск заданного постоянного расхода потребителям и поддерживание заданного уровня в верхнем бьесре при различных расходах. Кроме того, возможное заиление верхнего бьефа из-за установки рукава на некоторой высоте относительно дна не позволяет осуществить промывку насосов, а при необходимости использовать вес объема воды верхнего бьефа.Наиболее близким к предлагаемому является регулятор уровня верхнего бьефа, содержагций полотнище с отверстием, перекрываемым донным воздействующим регулятором, камеру противодавления, которая сообщена посредством подводящего и отводящего трубопроводов с бьефами. Над подводящим трубопроводом расположен датчик уровня в виде емкости, которая сообщена с нижним бьефом посредством сливного трубопровода 2.Недостатком известного регулятора является нестабильность поддержания постоянного уровня воды в верхнем бьефе из-за наличия надмем бранной ем кости, расположенной над питающим трубопроводом камеры протйводавления, так как переходный процесс при регулировании зависит от времени наполнения надмембранной емкости и опорожнения последней через сливной трубопровод. Следовательно, переходный процесс имеет колебательный незатухающий характер, Кроме того, промывку отложившихся наносов можно осуществить только при полном открытии отверстия в мембрану, что в процессе эксплуатации не всегда возможно. Это приводит к заилению внутренней полости камеры противодавления, вследствие которого уменьшается угол открытия донного регулятора, приводящий к уменьшению его пропускной способности в целом, и в связи с этим регулятор имеет ограниченную область применения, Кроме того, регулятор осуществляет одностороннее регулирование, т.е. осуществляет регулирование талька по верхнему бьефу. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Целью изобретения является расширение области применения, увеличение пропускной способности и повышение точности путем предотвращения полости затвора от заиления.Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе уровня в бьефах гидротехнических сооружений, содержашем размещенный между верхним и нижним бьефами затвор, выполненный в виде сообщенной с верхним и нижним бьефами емкости, образованной установленным на горизонтальной оси врагцения щитом и соединенной с ним гибкой оболочкой, закрепленнбй на флютбете, датчик уровня верхнего бьефа, установленный на трубопроводе сообщения емкости затвора с верхним бьефом, дополнительно содержится поплавковый датчик уровня нижнего бьефа в виде кольцевой втулки, установленной на выходном патрубке дополнительного трубопровода сообщения емкости затвора с нижним бьефом, причем выходной патрубок выполнен в ви е гофрированной емкости, один торец которой закреплен неподвижно, и другой торец соединен с корпусом кольцевой втулки, во входном патрубке дополнительного трубопровода установлен эластичный клапан, полость которого сообщена с полостью гофрированной емкости,Поплавковый датчик уровня никнего бьефа снабжен ограничителями хода.Рсгулятор содержит в основанисооружения промывную галерею с дополнительным . затвором, установленными на дополнительной горизонтальной оси вращения, эластичную камеруразмещенную в емкости затвора и сообщенную с камерой гидроцилиндра, корпус которого соединен с рычагом, установленным на горизонтальной аси вращения и жестко соединенным са щитом, причем дополнительный затвор выполнен с возможностью его фиксации с помощью фиксирующего элемента, закрепленного на штоке гидроцилиндра.На фиг. 1 показан регулятор уровня,вид в плане; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - диафрагма-мембрана; на фиг. 4 - разрез Б - Б на фиг. 3; на фиг. 5 - датчик нижнего бьефа, разрез. Регулятор уровня состоит из диафрагмы(жесткая диафрагма может быть заменена мембранами), отверстия 2 в диафрагме 1, затвора 3, установленного в отверстии 2 между верхним и нижним бьефами. Затвор 3 выполнен в виде сообщенной с верхним и нижним бьефами емкости, образованной установленным на горизонтальной оси 4 вращения щитом 5 и соединенной с ним гибкой оболочкой 6. которая закреплена на флютбете. Регулятор уровня содержит также датчик уровня верхнего бьефа, выполненный в виде поплавка 7, закреп160376 10 13ленного на штоке 8 с клапаном. Датчик уровня верхнего бьефа установлен на трубопроводе сообщения емкости затвора 3 с верхним бьефом, Емкость затвора 3 сообщена с нижним бьефом. нерегулируемым сливным трубопроводом 10. Регулятор содержит дополнительный трубопровод 11 сообшения емкости затвора с нижним бьефом. На выходном патрубке дополнительного трубопровода 11 установлен поплавковый датчик уровня нижнего бьефа в виде кольцевой втулки 12, выходной патрубок дополнительного трубопровода 11 выполнен в виде гофрированной емкости 3, один торец которой закреплен неподвижно, а другой торец соединен с корпусом кольцевой втулки 12. Во входном патрубке дополнительного трубопровода установлен эластичный клапан 14, полость которого сообщена с полостью гофрированной емкости 13. Поплавковый датчик уровня нижнего бьефа снабжен ограничителями хода в виде катушки 15.Регулятор уровня содержит в основании сооружения промывную галерею 16 с дополнительным затвором 17, установленным на дополнительной горизонтальной оси 18 вращения, эластичную камеру 19, размещенную в емкости затвора 3 и сообщенную с камерой гидроцилиндра 20, выполненного из правого и левого цилиндров, которые сообшены трубопроводом 21. Гидроцилиндр снабжен- поршнем 22 с вилкообразным фиксируюшим элементом 23.Корпус гидроцилиндра 20 соединен с рычагом 24, установленным на горизонтальной оси 4 вращения и жестко соединен со щитом 5. Дополнительный затвор 17 фиксируется фиксирующим элементом 23 с помощью пальца 25, закрепленного на дополнительном затворе 17.Поршень гидроцили ядра 20 снабжен возвратным механизмом 26. Полость эластичной камеры 19 сообщена с камерой гидроцилиндра 20 гибким трубопроводом 27.Поплавок 7 датчика уровня верхнего бьефа размещен в шахте 28,адатчик уровня нижнего бьефа установлен в шахте 29.Гофрированная емкость 13 укреплена на стакане 30. Для герметизации пространства между корпусом кольцевой втулки 12 и стаканом 30 установлена эластичная оболочка 31 уровня нижнего бьефа, в шахте 29 установлен подъемник 32, зак-. репленный на штоке-вставке 33, соединенном с кольцевой втулкой 12.. Регулятор уровня в бьефах гидротехнических сооружении работает следующим образом.При отсутствии воды в канале (фиг. 3) затвор 3 находится в нижнем положении, а отверстие 2 диафрагмы 1 открыто. При этом отсутствует давление со стороны емкости затвора на, эластичную камеру 1.9. 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Следовательно, отсутствует давление на поршень 22 гидроцилиндра 20 и он под давлением возвратного механизма 26 находится в крайнем положении, тем самым фиксирующий элемент 23 освобожден от пальца 25 дополнительного затвора 17 промывной галереи 16, и затвор 17 под собственным весом находится в нижнем положении. Вход в промывную галерею 16 закрыт. Клапан датчика уровня верхнего бьефа под весом поплавка 7 упирается на выступ входного оголовка трубопровода 9 сообщения емкости затвора 3 с верхним бьефом камеры 5 противодавления, а входное отверстие в корпусе трубопровода 9 открыто. Свободно передвигающаяся по катушке 15 кольцевая втулка 12 под собственным весом упирается на стакан 30 и перемещает находящуюся в гофрированной емкости 13 жидкость, которая поступает в полость эластичного клапана 14, а последний закрывает выходное отверстие дополнительного трубопровода 11 емкости затвора 3.При подаче воды в канал уровень воды поднимается, так как промывная галерея 16 закрыта затвором 17. По достижении горизонтом воды входного отверстия трубопровода 9 сообщения емкости затвора с верхним бьефом вода начинает посту-пать в емкость затвора 3 Благодаря тому, что расход, поступающий в емкость затвора 3, больше, чем расход, сливающийся из нее через сливной нерегулируемый трубопровод 10, емкость затвора 3 наполняется и он под действием гидростатического давления воды на щит 5 врашается вокруг оси 4, отверстие 2 диафрагмы-мембраны 1 закрывается и пропуск расходов в нижний бьеф отсутствует. По мере повышения горизонта воды в верхнем бьефе гидростатическое давление в емкости затвора 3 увеличивается, соответственно увеличивается гидро- статическое давление на эластичную камеру 19 и на эластичный клапан4, который перекрывает выходное сечение дополнительного трубопровода 11 из емкости затвора 3. При этом камера 19 сжимается и давление воды через гибкий трубопровод 27 передается на поршень 22, расположенный внутри гидроцилиндра 20. Поршень 22 под действием гидростатического давления сжимает возвратный механизм 26, и шток с фиксирующим элементом 23 фиксируется в палец 25 промывного дополнительного затвора,17, в результате чего образуется коромысло, вращающееся вокруг горизонтальной оси 4 вращения. Когда гидростатическое давление воды со стороны емкости затвопа 3 на эластичный клапан 14 превысит вес кольцевой втулки 12, эластичный клапан 14 сжимается и происходит пропуск расходов из емкости затвора 3, давлениеводы на затвор 2 уменьшается, так как суммарный расход, сливающийся из емкости затвора 3 через трубопроводы 1 О и 11, станет больше, чем поступающий в емкость затвора 3 через трубопровод 9 из верхнего бьефа. При этом затвор 3 под собственным весом и гидростатическим давлением со стороны верхнего бьефа, вращаясь вокруг оси 4, опускается и открывает отверстие 2 диафрагмы мембраны 1 для пропуска расходов в нижний бьеф, При этом одновременно происходит пропуск расходов в нижний бьеф через промывную галерею, так как в период опускания затвора 3 затвор 17 промывной галереи 16 поднимается. при помощи рычага 24. Рычаг 24 жестко связан 15 со щитом 5 затвора 3 и при помощи фиксирующего элемента 23 шарнирно связан с пальцем 25 затвора 17промывной галереи 16.При достижении уровнем воды в нижнем бьефе заданного горизонта кольцевая втулка 12 всплывает и упирается в верхнюю часть катушки 15, после чего поднимается стакан 30 совместно с гофрированной емкостью 13. При дальнейшем повышении уровня давление на гофрированную ем кость 13 увеличивается и гидростатическое давление жидкости из емкости 13 передается на эластичный клапан 4 через гибкий трубопровод, и эластичный клапан 14 прикрывает выходное отверстие сливного30 трубопровода 11 из емкости затвора 3. При этом расход, поступающий в емкость затвора 3 через трубопровод 2 из верхнего бьефа, больше, чем суммарный расход, сливающийся из емкости затвора 3 через сливные трубопроводы 10 и 11.35При этом поддерживается постоянный уровень в нижнем бьефе и одновременно происходит наполнение верхнего бьефа. При превышении уровня воды в верхнем бьефе относительно заданного горизонта (независимо от горизонта воды в нижнем бьефе)40 поплавок 7 всплывает и тянет за собой шток 8. При этом клапан перекрывает входное отверстие трубопровода 9, что приводит к уменьшению доступа воды в емкость затвора 3, Емкость затвора 3 посте пенно опорожняется через сливной нерегулирующий трубопровод 10, и гидростатическое давление воды на затвор 3 уменьшается. Это приводит к тому, что затвор 3 под действием давления воды со стороны верхнего бьефа и собственного веса, вращаясь вокруг оси 4, увеличивает степень открытия донного отверстия 2 в диафрагме- мембране 1, независимо от горизонта воды в нижнем бьефе. При этом одновременно увеличивается степень открытия промывной галереи 16, так как при работе затвора 3 фиксирующий элемент 23 связан с затвором 14 промывной галереи 16. Следовательно, увеличивается пропускная способность регулятора уровня и одновременно осуществляется промывка отложившихся наносов в нижний бьеф.При уменьшении транзитных расходов . в канал, независимо от горизонта воды в верхнем бьефе, поддерживается постоянный уровень в нижнем бьефе, так как при понижении уровня в нижнем бьефе относительно заданного, гидростатическое давление на стакан 30 и гофрированную емкость 13 уменьшается, а также уменьшается давление на эластичный клапан 14. При этом увеличивается пропускной расход из емкости затвора 3 через регулируемый дополнительный трубопровод 11. Суммарный расход, сливающийся из емкости затвора 3 через сливные трубопроводы 10 и 11, больше,чем расход, поступающий в емкость затвора 3 из верхнего бьефа. В результате этого гидростатическое давление воды на затвор 3 уменьшается, и затвор 3 под давлением воды со стороны верхнего бьефа опускается, тем самым увеличивается степень открытия 2 диафрагмы-мембраны 1 и промывной галереи 16. Этим обеспечивается пропуск расчетных расходов в нижний бьеф и постоянно осуществляется промывка наносов через промывную галерею 16. Предлагаемый регулятор для смешанного регулирования позволяет: обеспечить поддержание заданного уровня в нижнем бьефе независимо от горизонта-уровня воды в верхнем бьефе; осуществлять постоянную промывку наносов; увеличить пропускную способность регулятора; расширить область применения мембранных-диафрагмированных регуляторов; предотвращать заиление камеры противодавления и верхнего бьефа наносами; накапливать излишние запасы воды в верхнем бьефе и использовать их при необходимости, следовательно, рационально использовать оросиеьню водуТ. Задворнес Соста вител Р Техред И. В Тираж 419 ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 113035, Москва, Ж - 35,Филиал ППП Патент, г.ого комите ний и откр Раушская н ж город, ул. Редактор Л. Ш андоЗаказ 3775/45 орректор О. ЛуговадписноеСССРийд. 4/5Проектная, 4