РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД Российский патент 2016 года по МПК E02B11/00 G05D9/02 

Изобретение относится к мелиорации и может быть использовано для автоматического регулирования уровня грунтовых вод.

Известен регулятор уровня воды в дренажной сети, включающий запорный орган, установленный на входном оголовке дренажной трубы, поплавок и шток, дренажный колодец и выпускной патрубок (Авторское свидетельство SU №496349, кл. Е02В 11/00 от 25.12.1975).

Недостатком известного регулятора является низкая эффективность регулирования водного режима почвы, а также необходимость ручной настройки для перехода на другой режим и свойство запаздывания процесса открытия запорного органа, выполненного из клапанов, соединенных между собой штоков, причем нижний клапан размещен внутри запорного органа, а верхний - снаружи, в связи с этим он недостаточно чувствителен при изменениях уровня воды в колодце, требует более высокого качества изготовления исполнительного устройства, так как вследствие двух перпендикулярных клапанов, имеющих общий шток, нижний клапан может отказать в работе при заклинивании его в корпусе вследствие коррозии или загрязнения, что ведет к резкому возрастанию сил сопротивления и погрешности поддержания уровня воды в колодце.

Известен также регулятор уровня грунтовых вод, содержащий колодец, установленный в нем на оголовке дрены запорный орган в виде клапана, связанный с рычагами шарнирного механизма, и поплавок (патент RU №2490394, кл Е02В 11/00, G05D 9/02 от 20.08.2013).

Недостатком этого устройства является наличие узлов в виде емкости-противовеса, рычажного механизма в виде соединенных между собой частей ригеля и плавающего поплавка в нем, что делает работу устройства громоздким, требует точной взаимной центровки рычажного механизма и угла между двумя ригелями и, как следствие, большая материалоемкость.

Наиболее близким по назначению к предлагаемому является регулятор уровня грунтовых вод, включающий запорный орган, установленный на входном оголовке дренажной трубы, поплавок со штоком, дренажный колодец и патрубок, запорный орган снабжен рычагом, шарнирно присоединенным одним концом к штоку (патент RU №2530527, кл. Е02В 11/00, G05D 9/02 от 25.10.2014).

Недостатком этого устройства является наличие поплавковой камеры, высотное ее расположение в колодце и трех штоков большой длины в нем, что делает работу устройства достаточно громоздкой при медленном наполнении воды и тем самым наполнении поплавковой камеры и, как следствие, большая материалоемкость.

Технический результат от использования заявляемого изобретения заключается в упрощении конструкции и уменьшении материалоемкости.

Технический результат достигается тем, что в регуляторе уровня грунтовых вод, включающем запорный орган со штоком, установленный на входном оголовке дренажной трубы, поплавок со штоком, дренажный колодец и выпускной патрубок, запорный орган на выпускном патрубке снабжен рычагом, шарнирно присоединенным к штоку поплавка, шток запорного органа дрены снабжен П-образным перевернутым стаканом с пружиной, расположенным между направляющими, причем один конец пружины соединен со штоком шарнирно-рычажного привода, а второй - со штоком запорного органа дрены с подпорным диском, выполненного в виде перевернутой тарелки с возможностью контактирования с седлом впускного патрубка, при этом к средней части штока, соединенного с пружиной в верхней ее части, шарнирно одним концом присоединен рычаг, связанный с качающейся осью, установленной на вертикальной стойке.

Кроме того, колодец снабжен дополнительно откидным затвором, шарнирно соединенным со стенкой колодца.

Кроме того, подпружиненный запорный орган с подпорным диском, выполненный в виде перевернутой тарелки, имеет форму конуса с боковыми изогнутыми стенками, обращенными в сторону плоского седла патрубка.

Кроме того, шток П-образного перевернутого стакана выполнен с регулировочной втулкой и с ограничителем хода.

Предлагаемый регулятор уровня направлен на устранение указанных недостатков за счет упрощения конструкции, числа камер и штоков, а также уменьшение материалоемкости.

Практическая работоспособность предлагаемого устройства регулятора уровня грунтовых вод очевидна и он вписывается в технологию конструирования для дренажных систем.

Такая конструкция регулятора уровня грунтовых вод обеспечивает возможность задавать величину свободного хода запорного органа с укороченным штоком и с пружиной, прикрепленной одним концом к удлиненному штоку регулируемого П-образного перевернутого стакана с регулировочной втулкой (настройкой) на штоке, который в верхней своей части контактирует с ограничителем, закрепленным в колодце. Установка свободной пружины растяжения внутри П-образного перевернутого стакана и регулирование последнего по высоте, закрепленного на удлиненном штоке, шарнирно связанного в средней части с двуплечим рычагом, поплавком с грузом на качающейся оси двуплечего рычага. При этом сам запорный орган выполнен плоской пластиной, закрепленной к подпорному диску, который имеет форму конуса с боковыми изогнутыми стенками, обращенному к седлу патрубка с возможностью перекрытия выпускного отверстия седла патрубка, которое расположено соосно с открытой частью перевернутого стакана. Размещение открытой нижней части стакана с пружиной, позволяет обеспечить устойчивое положение запорного органа при закрытии седла вертикального патрубка.

Следует обратить внимание на форму седла патрубка и форму запорного органа с подпорным диском, выполненного в виде перевернутой тарелки, это смягчает удары о края направляющих, в который движется П-образный перевернутый стакан со штоком с пружиной.

За счет обтекаемости боковых стенок запорного органа в целом увеличивается выпуск воды в полость колодца без выплесков, обеспечено уменьшение величины сопротивлений (потерь) выпускаемой воды из вертикального патрубка, которое отсутствует в известных устройствах.

На чертеже показана принципиальная схема регулятора уровня грунтовых вод.

Регулятор уровня грунтовых вод включает колодец 1 с выпускным патрубком 2 коллектора, откидной затвор 3 на выпускном патрубке 2 с рычагом 4 с шарниром 5, который посредством двуплечего рычага 6, штока 7 и жестких связей через шарниры 8, 9, 10 связан с рычагом 6, один конец которого соединен шарниром 10 со средней частью удлиненного штока 11, присоединенного к пружине 12, а поплавок 13 и груз 14 переменной массы закреплены в средней части штока 7 с откидным затвором 3 выпускного патрубка 2. Двуплечий рычаг 6, поворачивающийся на оси 15, закреплен к стойке 16, которая закреплена жестко к дну 17 колодца 1. Позицией 18 обозначен ограничитель перемещения запорного органа 19 с подпорным диском 20 в виде перевернутой тарелки и установленный над плоским седлом 21 на конце впускного патрубка 22, соединенным с подводящим коллектором 23. Пружина 12 размещена в П-образном перевернутом стакане 24, который расположен между направляющими 25 с перегородкой 26. Укороченный шток 27 запорного органа 19 дрены с подпорным диском 20 закреплен к нижнему концу пружины 12 и размещен в направляющей втулке 28 в перегородке 26, при этом удлиненный шток 11 имеет регулировочную втулку 29. Элементы, связанные в колодце 1, составляют принципиальную схему с перевернутым стаканом 24 с пружиной 12, запорным органом 19 с подпорным диском 20, который выполнен в виде перевернутой тарелки, впускным патрубком 23 с плоским седлом 21, откидным затвором 3 выпускного патрубка 2, с чувствительным элементом поплавком 13 и шарнирно-рычажным приводом.

Регулятор устанавливают в дренажном колодце 1 и настраивают на определенный заранее выбранный уровень воды, для чего фиксируют длину штока 11 и стакан 24 регулировочной втулкой 29, стакан удерживается пружиной 12, связанной с укороченным штоком 27. В качестве направляющей для укороченного штока 27 служит перегородка 26 с направляющей втулкой 28.

Предлагаемый регулятор работает следующим образом.

В открытом положении запорный орган 19 дрены с подпорным диском 20 отходит от седла 21 впускного патрубка 22, соответственно, через пружину 12 перевернутый стакан 24 перемещается вверх со штоком 11, и через двуплечий рычаг 6, шток 7 с поплавком 13 с грузом 14, откидной затвор 3 закрывает выпускной патрубок 2 коллектора. Вода поступает в колодец 1 и поднимается до уровня, когда подъемная сила поплавка 13 становится равной и больше давления водяного столба на откидной затвор 3 и веса поплавка 13 с грузом 14. Выталкивающая сила воды, действующая на поплавок 13, связанный с рычагом 6, штоком 11, стаканом 24 и пружиной 12, открывает откидной затвор 3, выпускает воду через выпускной патрубок 2 коллектора, а вместе с ними постепенно опускаются запорный орган 19 дрены с подпорным диском 20, и закрывают впускное отверстие патрубка 22 с подводящим коллектором 23. При опускании запорного органа 19 дрены с подпорным диском 20 и с укороченным штоком 27 за счет сжатия пружины 12 прижимается запорный орган 19 дрены с диском 20 к плоскому седлу 21 патрубка 22, которые закрыты и готовы к следующему циклу работы.

Высота подъема запорного органа 19 с диском 20 ограничивается высотой штока 11 при наличии ограничителя перемещения 18, при котором прекращается слив воды из колодца 1. По мере наполнения воды в колодце 1 до поплавка 13 в поднятом состоянии вместе с ним происходит постепенное поднятие вверх откидного затвора 3 с рычагом 4.

В дальнейшем процесс повторяется. Период повторения зависит от скорости заполнения водой колодца 1.

Таким образом, принцип действия регулятора уровня грунтовых вод следующий. Когда уровень воды в колодце увеличивается, поплавок начинает подниматься вверх. Поплавок со штоком связан с откидным затвором, открывающим выпускной патрубок, а запорный орган дрены с диском закрывает впускной патрубок, через которые регулируется уровень грунтовых вод, пока соответственно не уменьшится слив воды из дренажного колодца.

Емкость описанного дренажного колодца в каждом конкретном случае принимают в зависимости от эксплуатационных условий, принятой схемы регулирования подачи воды и длины коллектора.

Таким образом, горизонт воды в колодце с поплавковым шарнирно-рычажным механизмом управления регулируется выпуском расхода воды из дренажного колодца в автоматическом режиме.

Предлагаемый регулятор уровня грунтовых вод позволяет упростить конструкцию и уменьшить материалоемкость в целом.

Изобретение относится к мелиорации и может быть использовано для автоматического регулирования уровня грунтовых вод. Регулятор включает дренажный колодец 1, откидной затвор 3 с шарниром 5, установленный на выпускном патрубке 2 коллектора, поплавок 13 с грузом 14 переменной массы, размещенные в средней части штока 7, связанного через шарнир 8 с рычагом 4 затвора 3 и через шарнир 9 с двуплечим рычагом 6. Регулятор также содержит запорный орган 19 дрены с подпорным диском 20 в виде перевернутой тарелки, установленные над плоским седлом 21 впускного патрубка 22. Шток 27 запорного органа 19 дрены снабжен П-образным перевернутым стаканом 24 с размещенной внутри него пружиной 12, который расположен между направляющими 25 с перегородкой 26. Пружина 12 верхним концом закреплена к удлиненному штоку 11, а нижним концом соединена с укороченным штоком 27 запорного органа 19 дрены с подпорным диском 20. Удлиненный шток 11 в средней части шарнирно подсоединен к двуплечему рычагу 6 поплавкового привода. Двуплечий рычаг 6 связан с качающейся осью 15, установленной на вертикальной стойке 16, которая жестко закреплена к дну 17 колодца 1. Технический результат заключается в упрощении конструкции и уменьшении материалоемкости. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Регулятор уровня грунтовых вод, включающий запорный орган со штоком, установленный на входном оголовке дренажной трубы, поплавок со штоком, дренажный колодец и выпускной патрубок, запорный орган на выпускном патрубке снабжен рычагом, шарнирно присоединенным к штоку поплавка, отличающийся тем, что шток запорного органа дрены снабжен П-образным перевернутым стаканом с пружиной, расположенным между направляющими, причем один конец пружины соединен со штоком шарнирно-рычажного привода, а второй - со штоком запорного органа дрены с подпорным диском, выполненного в виде перевернутой тарелки с возможностью контактирования с седлом впускного патрубка, при этом к средней части штока, соединенного с пружиной в верхней ее части, шарнирно одним концом присоединен рычаг, связанный с качающейся осью, установленной на вертикальной стойке.

2. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что колодец снабжен дополнительно откидным затвором, шарнирно соединенным со стенкой колодца.

3. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что подпружиненный запорный орган с подпорным диском, выполненный в виде перевернутой тарелки, имеет форму конуса с боковыми изогнутыми стенками, обращенными в сторону плоского седла патрубка.

4. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что шток П-образного перевернутого стакана выполнен с регулировочной втулкой и с ограничителем хода.