ДРЕНАЖНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2022 года по МПК E02B11/00 

Изобретение относится к осушительной мелиорации и может быть использовано для автоматического регулирования грунтовых вод, преимущественно для дренажных систем.

Известны регуляторы уровня грунтовых вод, основанные на принципе обеспечения автоматического сброса воды из дренажной сети (Авторские свидетельства: SU №763519, Е02В 11/00, G05D 9/02 от 15.09.1980; SU №871153. G05D 9/02, Е02В 11/00 от 25.12.1975).

Однако такие устройства не могут обеспечить автоматическое резкое и полное открытие клапана при достижении уровня воды в колодце. Кроме того, запорные органы, состоящие из многочисленных элементов жесткой конструкции с расположением на нем рычажных устройств, с грузом и поплавками, недостаточно являются управляемыми, некоторые из них требуют ручной настройки для перехода на другой режим работы, а также имеют свойство запаздывания открытие клапана и его заклинивание.

Известна осушительная система, включающая дрены, коллектор, герметичную накопительную емкость с воздушным клапаном, сифоном и входным патрубком, при этом гребень сифона выполнен не выше верхней стенки накопительной емкости, а входной патрубок присоединен к накопительной емкости ниже гребня сифона на величину Δh, которая определяется по формуле (Авторское свидетельство SU №1523632, Е02В 11/00 от 23.11.1989).

Недостатком этой системы является установка накопительной емкости в местах дрен с закрепленным коллектором, что не позволяет гибкое использование дренажной сети в каскаде по длине замкнутого контура дрен. Кроме того, низкая эффективность работы и надежность из-за того, что в накопительной емкости постоянно могут накапливаться наносы, происходит кальматация их, что затрудняет промывку емкости, даже в случаях ручного открытия сливного патрубка на сброс воды, т.е. служит отстойником для наносов. При этом система не может обеспечить определенного уровня воды в колодце, даже не смотря на работу сифона в целом, так как работа сифона зависит от гидравлических параметров сооружения.

Известна мелиоративная система, содержащая коллектор, дрены и накопительные емкости, выполненные в виде двух камер, расположенных в истоках дрены, и гидравлические связанные с ними. При этом накопительные емкости выполнены герметичными, одна из камер сообщена с другой через обратный клапан с поплавковым шарнирно-рычажным приводом, размещенным во второй камере, сообщенной с дреной калиброванными отверстиями (Авторское свидетельство SU №1348447, Е02В 11/00 от 30.10.1987). Однако эта система решает задачу накопления сжатого воздуха в герметичной камере за счет накопления в ней воды, а затем при снижении уровня воды в коллекторе, производит под напором слив и промывку полости дрены с необходимой задержкой. Кроме того, работа всплытия поплавков связана с открытием впускных калиброванных отверстий освобождением упоров, закрепленных на шарнирно-рычажном приводом, связанного с обратным клапаном, для того, чтобы осуществлять промывку дрены под напором скопившегося воздуха в закрытой камере, что позволяет гибкое использование дренажной воды из-за кальматации наносов в камере, соответственно промывку дрены при сбросе воды, т.е. накопительная емкость камеры, служит отстойником для наносов при затухающих переходных процессах движения воды. При этом система не может обеспечить автоматическое резкое и точное открытие сливного отверстия через обратный клапан при достижении определенного уровня воды в камере, даже не смотря на работу поплавковое шарнирно-рычажный привод, взаимодействующий с обратным клапаном.

Известны дренажные системы по авторским свидетельствам: SU №1122779, Е02В 11/00 от 07.11.1984; SU №1528856, Е02В 11/00 от 15.12.1989; SU №1629387, Е02В 11/00 от 23.09.1991. Однако известные устройства имеют малую производительность и требующих больших напоров для того, чтобы, например, сифон не разряжался, в противном случае, произойдет поступление воздуха в коленообразный патрубок, что вызовет нарушение его работы. Другой причиной является трудность промывки наносов, так как их отложение и кальматация в сторону заглушки вызовет ее заклинивание, кроме того, отсутствует быстродействие в работе в автоматическом режиме, так как заглушки имеют ручные приводы, трудность в отслеживании накопившихся наносов и своевременного их смыва.

Известно дренажное устройство, включающее открытый канал и соединенную между собой коллектор и устье коллектора, коллектор сообщен с устьем посредством V-образного патрубка, установленного коленом, при этом нижняя часть патрубка снабжена расположенным под устьем коллектора и выведенным в открытый канал трубчатым отводом с запорным органом, при этом запорный орган выполнен в виде клапанного затвора с горизонтальной осью вращения и неподвижно закреплен к рычагу затвора, прикрепленному к нижнему жесткой тяги, которая верхним концом закреплена на одном из рычагов трехзвенного шарнирно-рычажного механизма, одно плечо которого закреплено на вертикальной стойке, соединенной с устьем коллектора, а на другом свободно подвешена управляющая емкость-противовес, в которой соосно размещена поплавковая камера, трубка сообщения выполнена гибкая и сообщена с коллектором перед V-образным патрубком, при этом устье коллектора содержит дополнительно клапанный затвор на горизонтальной оси вращения, закрепленный посредством шарнира со второй жесткой тягой, которая верхним концом соединена с рычагом трехзвенного шарнирно-рычажного механизма со стороны одного плеча рычага, закрепленного к стойке (Патент RU №2577069, Е02В 11/00 от 10.03.2016).

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.

Известное дренажное устройство позволяет обеспечить мелиоративное воздействие на осушаемую территорию с дренами, и создавать гидравлический подпор попеременно в автоматическом режиме работы запорных органов, но при всех положительных факторах имеет ряд недостатков, к которым относятся сложность устройства с движущимися частями и недостаточная эффективность осушения, конструктивно ограниченная глубиной заложения V- образного патрубка в канале. Кроме того, известная конструкция приводит к большому накоплению воды в управляющем устройстве выполненного в виде регулирующей емкости-противовес и закрепленной внутри цилиндрической камере, в которой поплавок закреплен на штоке с клапаном с возможностью взаимодействия его со сбросными выпускающим патрубком управляющей емкости-противовес. При этом система управления автоматического режима требует расположение управляющего устройства в канале определенного его понижения ниже дрены над уровнем воды в канале, так как работа его зависит от гидравлических параметров сооружения. Кроме того, сложность выполнения устройства в целом из-за наличия, как формы регулирующей емкости-противовеса, так и других элементов в работе. Таким образом, при длительной эксплуатации данного устройства не обеспечивается достаточная надежность в работе, а также необходимость, в реконструкции, для применения на мелиоративной сети.

Технический результат заключается повышения быстродействия и надежности в работе переходных режимах и упрощении конструкции, а также числа уменьшения гидромеханических устройств.

Технический результат достигается тем, что дренажное устройство, включающее открытый канал и соединенные между собой коллектор и устье коллектора, коллектор сообщен с устьем посредством устройства в виде клапанного затвора с горизонтальной осью вращения, рычаг с осью клапанного затвора, поплавковую камеру и накопительную емкость, согласно изобретения, накопительная емкость сопряжена с отводящим коллектором через колодец, снабженный устройством для сброса воды, выполненный в виде вододействующего затвора клапанного типа с противовесом, соединенным посредством заполняемого жидкостью регулирующего органа, состоящего из цилиндрической емкости, изолированной от потока в колодце, емкость, которая заполняется посредством трубки снизу, связанной с накопительной емкостью колодца с перекрывающей мембранной со штоком, верхний конец его соединен через рычаг с осью клапанного затвора, при этом задатчиком уровня воды в накопительной емкости колодца служит верхняя часть цилиндрической емкости с погружным в нее регулируемым полым цилиндрическим поплавком, причем колодец, выполненный из верхней накопительной емкости, содержит также отводящую емкость, пониженная часть дна глубины емкости которой примыкает к торцу оголовка отводящей трубы в сторону открытого канала, при этом в стенке пониженной части водоприемной емкости выполнено отверстие, соединенное посредством трубопровода с дренирующими водоприемниками-накопителями, причем водоприемники-накопители соединены отверстиями секций участков подводящего коллектора в местах расположения дрен, причем при установке фильтрующих водоприемников-накопителей используют засыпку из непромокаемых материалов, в частности песка, гравия.

Кроме того, связь между накопительной емкостью и регулирующим органом в виде цилиндрической емкости в нижней своей части снабжены регулировочным краном с дополнительным фильтром с цилиндрической сеткой.

Признаки, отличающие заявленное устройство от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной смежной области техники и, следовательно, обеспечивают заявленному решению соответствие критерию «существенные отличия».

Таким образом, по сравнению с прототипом позволяет осуществить регулирование сброса воды устья дренажной дрены коллектора в автоматическом режиме с повышением быстродействия и надежности в работе, имея простую систему узлов и накопительной емкости в колодце от максимального до минимального уровня в ней при открытии автоматического клапанного затвора со стороны накопительной емкости колодца, и соответствующего открытия выпускного отверстия в наклонной перегородке под углом 40-45° в колодце для разных уровней верхнего бьефа, связанного трубкой, заполняемого жидкостью регулирующего органа, выполненного в виде цилиндрической емкости, изолированной от потока с перекрывающей мембранной и поплавком, шток который соединен через рычаг с осью вращения клапанного затвора. Кроме того, позволяет часть грунтовых вод обеспечить с осушаемой территории, именно избыточной влаги, вызывающей переувлажнение и засоление почвы, что позволяет значительно снизить сбросы, а, следовательно, и минерализацию дренажных вод в водоисточники и уменьшить опасность загрязнения. Поэтому предлагаемое устройство надежно в работе при перепадах, соответствующей критическому сбросу воды. Кроме того, устройство имеет простую клапанную конструкцию системы узлов и снижает величину управляющих усилий при работе конструкции, а значит, снизит эксплуатационные затраты на осушаемой территории.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить отсутствие технического решения в источниках, характеризующихся признаками тождественными признакам предложенного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявленном дренажном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение не вытекает для специалистов явным образом из известного уровня техники, а является результатом творческого труда авторов изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема расположения дренажного устройства на дренажной системе; на фиг. 2 показано дренажное устройство, план; на фиг. 3 представлено дренажное устройство - разрез; на фиг. 4 представлен фрагмент конструкции поплавковой цилиндрической емкости с погружаемым в ней поплавком, служащим задатчиком регулируемого уровня воды в накопительной емкости колодца; на фиг. 5 показан график зависимости расхода и коэффициента расхода от изменения напора в накопительной емкости при полностью открытом затворе; на фиг. 6 показан график изменения коэффициента расхода в зависимости от угла или величины открытия затвора; на фиг. 7 показаны графики стабилизации уровня воды в накопительной емкости после ввода возмущений; путем увеличения расхода в отвод, а также путем уменьшения расхода в отвод и интенсивность его изменения; на фиг. 8 показаны графики стабилизации уровня воды в накопительной емкости после ввода возмущений, путем увеличения расхода в отвод, а также уменьшения расхода в отвод при максимальном расходе в коллекторе.

Дренажное устройство содержит дрены 1, собирательный коллектор 2, в устье которого размещен колодец 3, разделенный наклонной стенкой 4 с выпускным отверстием 5 на накопительную емкость 6 и сбросную емкость 7, в одной из которой установлен затвор клапанного типа 8 в виде вододействующего затвора с противовесом 9, закрепленным на рычаге 10, затвор 8 которого соединен с регулирующим рабочим органом 11. Колодец 3 через сбросную трубу 12 соединен с накопляемым каналом 13 (или коллектором открытым) для возможного забора дренажной воды из него на повторное орошение, например, с помощью водозабора насосной передвижной станции (типа СНП) (не показано). Ось вращения клапанного затвора 8 соединена через рычаг 14 с регулирующим органом 11, который расположен и изолирован от потока снаружи колодца 3.

Регулирующий рабочий орган 11 состоит из цилиндрической емкости 15, установленной изолированной от потока в колодце 3, которая по высоте перегораживается закрепленной жестко мембраны 16, связанной (сочлена) со штоком 17, соединенного в верхней своей части шарнирно через рычаг 14 с осью 18 клапанного затвора 8. Нижняя часть накопительной емкости 6 соединена трубкой 19 малого сечения с регулируемым шаровым краном 20 со стандартным фильтром 21 тонкой очистки также малого размера, внутри его цилиндрической полости размещена цилиндрическая сетка (не показано), при этом трубка 19, которая также в нижней части соединена с цилиндрической емкостью 15, т.е. в нижней ее части. Верхняя часть цилиндрической емкости 15 выше над закрепленной мембраны 16 снабжена с регулируемым погружным с заполняемой жидкостью, поплавком 22, выполняющим роль чувствительного элемента регулятора. Чтобы изменить настройку работы клапанного затвора, поплавок 22 перемещают установочными направляющими стержнями 23, закрепленных к штоку 17, т.е. служит задатчиком регулируемого уровня воды для накопительной емкости 6 колодца 3. Шток 17 шарниром 24 соединен с рычагом 14 оси 18 клапанного затвора 8 с противовесом 9.

Следует описать конструкцию цилиндрического фильтра 21 тонкой очистки, так как его работа важна и влияет на поступление чистой воды из накопительной емкости 6 в сторону заполнения нижней части цилиндрической емкости 15 и от попадания в нее мелких и крупных наносов, а также отсутствия засорения ее полости в нижней части (это что-то похожее на установку фильтров на трубах в жилых помещениях). Фильтр 21 тонкой очистки изготавливают в заводских условиях сборным из полиэтиленового материала (литым корпусом) высокой прочности и стойкого к коррозии в заводских условиях готовым к эксплуатации, т.е. в виде штамповки из разогретой полиэтиленовой крошки, как одного из основного звена перед установкой и наполнением водой цилиндрической емкости 15 с регулирующим рабочим органом 11. Устройство фильтра 21 для подсоединения с отверстием в боковой стенке накопительной емкости 6, включает в себя элементы узлов переходников с уплотнениями (не показано), внутри цилиндрического фильтра устанавливают свободно сетчатый фильтр обтекаемой цилиндрической формы, имеющий диаметр - 50 мм, длиной 100 мм в виде наружного патрубка-выступа. Диаметр цилиндрического самого сетчатого фильтра - 30 мм, а длина внутри круглого сетчатого фильтра - 100 мм, соответственно, сам корпус фильтра 21 имеет место проходного водовыпускного отверстия с гнездом, выполненным с фиксирующими внутренними приливами. Верх дополнительного патрубка фильтра 21 сопрягают резьбой с глухой гайкой, которая поджимает вертикальный сетчатый фильтр к гнезду, перекрывая отверстие в форме трубчатого сетчатого фильтра. Диаметром 30 мм и длиной 100 мм. Крышку самого фильтра 21 выполняют съемной в виде пустотелого цилиндра диаметром 50 мм с внутренней резьбой закрывающей сверху дополнительный патрубок в виде наружного выступа с сетчатым фильтром (не показан) с глухой гайкой, т.е. сетчатый фильтр легко можно очистить в любое время работы устройства, провести промывку фильтра или заменить его, даже во время длительной эксплуатации устройства в целом, предварительно закрыв регулируемый шаровой кран 20 на трубке 19 перед цилиндрической емкостью 15.

Верх гайки ограничивает ход сетчатого фильтра обтекаемой цилиндрической формы, вставленного нижним концом в гнездо трубки с устройством фильтра 21 до крайнего нижнего его положения за счет прижатия при завертывании гайки, что при стопорении сетчатого фильтра в корпусе, расход воды поступает через малое сечение, связывающего нижнюю часть цилиндрической емкости 15 с закрепленной в средней части мембраны 16. Мембрана 16 сочлена со штоком 17, погружного поплавка 22 в жидкость сверху над мембраной 16 и, поплавок выполняет роль чувствительного элемента регулятора в виде связи с клапаном затвора 8, а чтобы изменить настройку стабилизации уровня автоматического клапана затвора 8, перемещают установочными стержнями 23 и настраивают при этом одновременно и противовес 9, закрепленный на рычаге 10 затвора 8.

В стенке накопительной емкости 6 колодца 3 сделано отверстие 25 для впускной трубы 26, посредством которой она соединена с фильтрующими водоприемниками-накопителями 27, в которые фильтруется грунтовая вода из отверстий 28 между секциями подводящего коллектора 2 в период отвода грунтовых вод через слой непромокаемых материалов 29, в частности песка, гравия, шлака или синтетических отходов легкой промышленности. Дно накопительной емкости 6 и дно отводящей емкости 7 колодца 3 выполнены в закругленной форме.

Дренажное устройство работает следующим образом.

При уровне грунтовых вод выше нормы вода, поступающая, из почвы в дрены 1 движется к коллектору 2 и далее через отверстия в секциях коллектора 2 доходит до фильтрующих водоприемников-накопителей 27, и пртивофильтровавшийся через слой непромокаемых материалов 29 (например, песка) в последних, расположенных ниже коллектора 2, вода поступает в трубопровод 26, затем через отверстие 25 в накопительную емкость 6 колодца 3.

С увеличением наполнения воды в накопительной емкости 6 колодца 3 до расчетного уровня и поступления воды через трубку 19 малого сечения с регулируемым краном 20 и стандартный фильтр 21 тонкой очистки малого размера, соответственно, поступает в нижнюю часть цилиндрической емкости 15. По мере изменения уровня воды в накопительной емкости 6 меняется и гидростатическое давление на нижнюю поверхность мембраны 16, что влечет за собой нарушения равновесия положения клапанного затвора 8, так как шток 17 соединен шарнирно с рычагом 14 м, ось й8 клапанного затвора 8, меняет свое положение, далее открывается выпускное отверстие 5 в наклонной стенке 4, а также осуществляют настройку противовеса 9 на рычаге 10. Наступает процесс стабилизации уровня, при этом одновременно поплавок 22 поднимается со штоком 17 на заданную отметку вверх, увлекая за собой дополнительно мембрану 16. В результате этого мембрана 16 выгибается вверх, соответственно, увеличивается степень открытия клапанного затвора 8 и обеспечивает полным сечением на сброс воды через выпускное отверстие 5 в сторону сбросной емкости 7 колодца 3. В результате этого, при наличии закругленного дна в сбросной емкости 7, сброс воды вместе с взвешенными наносами будет постоянно промывать наносы в сбросную трубу 12, соединенную с наполняемым каналом 13 (открытого коллектора) дренажной воды и, возможность ее повторного использования на орошение дождевальной машиной за счет работы, например, передвижной насосной станции (СНП), что обеспечить и надежность работы осушительной системы. Движение отводящей воды в этом случае в сбросной емкости 7 имеет напорный характер.

После сброса воды из накопительной емкости 6 происходит опускание также в цилиндрической емкости 15 (сообщающие сосуды) за счет оттока воды одновременно в емкость 6 колодца 3, происходит изгибание вниз мембраны 16, соответственно, на нее сверху давит столб воды с погруженным поплавком 22 со штоком 17, тем самым дополнительно к весу клапанного затвора 8 под собственным весом в целом с другими устройствами связи, последний закрывает вновь выпускное отверстие 5 в наклонной стенке 4, угол которой составляет 40-45° к вертикальной оси вращения клапанного затвора 8, соответственно, расход воды через выпускное отверстие 5 в наклонной стенке 4 уменьшится, накопительная емкость 6 заполняется водой и затвор опускается, препятствуя оттоку воды из накопительной емкости 6.

В нашем случае, принцип действия автоматического устройства обеспечивает постоянно сброс воды и промывку накопительной емкости 6 колодца 3 с передачей регулируемых усилий, через элементы, размещенные в цилиндрической емкости 15 и при наличии регулируемого противовеса 9, закрепленного на рычаге 10 на оси клапанного затвора 8 до тех пор, пока не наступит равновесие стабилизации уровня воды в накопительной емкости 6 после ввода возмущений, тем самым в устройстве ограничиваются ударные давления, которые могут возникнуть при поступлении воды из дрен 1 в коллектор 2. Благодаря возможности уравновешивания клапанного затвора 8 с регулирующим органом 11 достигнута простота устройств и высокая надежность работы клапанного затвора данного типа. Таким образом, при критической глубине залегания грунтовых вод понимается такое его положение, при котором не происходит засоление почвогрунтов в зоне аэрации и обеспечивается поступление некоторого количества грунтовых вод в корнеобитаемую зону (см. Харченко С.И. Гидрология орошаемых земель. Л., 1975, с. 169; Маслов Б.С., Минаев И.В., Губер К.В. Справочник по мелиорации. М. Росагропромиздат, 1989, с. 14).

Пример. Опытное исследование выполнялось в следующей последовательности. В первой серии опытов для полностью открытого клапанного затвора по формулам гидравлики определялась пропускная способность Q и коэффициент расхода μ клапанного затвора для различных наполнений в накопительной емкости 6 (фиг. 5), т.е. графики зависимости расхода и коэффициента расхода от изменения напора при полностью открытом затворе.

Во второй серии опытов определялись изменение коэффициента расхода клапанного затвора в зависимости от напора воды в накопительной емкости и величина открытия затвора (угол поворота оси его) (фиг. 6), т.е. изменение коэффициента расхода μ в зависимости от угла α° для величины открытия затвора для напоров (модель) H₁=105 мм, Н₂=76 мм, Н₃=55 мм.

В третьей серии опытов вводились возмущения уровня воды в накопительной емкости путем уменьшения отвода воды, и определялся период стабилизации (фиг. 7), на котором показаны графики стабилизации (1, 2, 3 для соответствующих напоров воды) уровня воды в накопительной емкости после возмущающих:

а) ведено возмущение путем увеличения расхода для отвода;

б) введено возмущение путем уменьшения расхода для отвода.

Чувствительность авторегулятора клапанного вида и периода перерегулирования сбрасываемых расходов, заканчивающегося стабилизацией заданного уровня воды, в накопительной емкости колодца показан для Н=55 мм. При этом сбрасываемый расход для данного опыта изменялся Q_сбр=Q_кол до Q_сбр=0,40Q_кол, где Q_кол - расход воды в подводящем коллекторе до ввода возмущения. Максимальная пропускная способность авторегулятора клапанного типа Q_max=3,77 л/сек. Интенсивность изменения воды в отвод равна 0,1 л/сек². Таким образом, из графиков видно, что величина забора воды в отвод (величина изменения сбрасываемого расхода) практически не влияет на диапазон перерегулирования и стабилизации уровня воды после ввода возмущения.

Результаты исследований (фиг. 8) отличаются от описанного выше опыта тем, что вначале поступал в накопительную емкость Q_max. В этом случае чувствительность автоматического клапанного затвора уменьшается, а диапазон стабилизации уровня увеличивается. При этом величины открытия затвора для кривых составило напоры уровней: 1=105 мм, 2=76 мм, 3=55 мм, соответственно: а) введено возмущение путем увеличения расхода, забираемого в отвод из накопительной емкости; б) введено возмущение путем уменьшения расхода, забираемого в отвод из накопительной емкости.

На основании анализа выполненных опытов, основные результаты были сведены в таблицу (не показана), однако из которой можно сделать вывод, что стабилизация уровня воды в накопительной емкости зависит от соотношения величины расхода поступающего из подводящего коллектора в накопительную емкость колодца и максимально возможной пропускной способности клапанного затвора. Диапазон стабилизации времени уменьшается, а чувствительность автоматического устройства (клапанного затвора) повышается, когда Q_кол ≤ 0,8Q_max. Кроме того, величина времени зависит от величины возмущения со стороны подачи воды из коллектора в сторону накопительной емкости, а также от хода (перемещения) и диаметра диафрагмы и диаметра соединительной трубки малого размера между накопительной емкости и управляющей цилиндрической емкости, размещенных друг от друга отдельно в стороны.

Следует отметить, что конструктивное оформление погружного поплавка 22 обладает подъемной дополнительной силой для перемещения штока 17, где подъемная сила может определяться как где 2/3 - величина примерного погружения поплавка в жидкость; D_n и - соответственно, диаметр и длина поплавка; γ - объемный вес жидкости. Кроме того, также учитывают и вес поплавка G с учетом крепления к штоку 17, связанного через рычаг с осью вращения клапанного затвора. При этом в силу сложности явления гидродинамического взаимодействия клапанного затвора с регулирующим органом и потоком, нами использован экспериментальный метод. Для натуры обычно пересчет может производиться с модели на натуру по формулам моделирования.

Само устройство работы затвора клапанного типа позволяет до минимума сократить ход (перемещение) диафрагмы, не уменьшая диапазона регулируемых расходов из коллектора, и тем самым уменьшить влияние величины возмущения на период стабилизации уровня воды в накопительной емкости, а значит, успешное функционирование двух отдельных, но связанных между собой устройств совместно в работе всех элементов крепления (соединения) друг с другом и, обеспечивает правильный выбор одного из них на открытие отверстия в наклонной стенке под углом 40-45° к оси вращения затвора клапанного типа на дренажной осушительной системе устойчиво и имеет малое время переходного процесса. Кроме того, в этом случае предполагаемая скорости течения воды и объема накопившегося в накопительной емкости 6, сообщенной со сбросной емкостью 7, в сторону канала (открытого коллектора), может подбираться без подпора в зависимости от диаметра сбросной трубы 12 в наполняемый канал 13.

Таким образом, в режиме осушения система автоматически поддерживает заданный уровень в подводящем коллекторе 2 при настройке затвора 8 клапанного типа с помощью регулирующего органа 11 с его всеми элементами. При этом следует, что движение воды имеет напорный характер, что улучшает водоприемную и водопропускную способность дренажа, так как отсутствует защемление воздуха, оказывающего противодавление поступающей в коллектор воды.

Дренажное устройство на осушительной системе позволяет полностью автоматизировать процесс сброса дренажных вод при эксплуатации мелиоративных систем и позволит снизить поступление минерализованных коллекторно-дренажных вод в водоисточники, что улучшит экологическую обстановку, и использовать некоторую часть грунтовых вод для увеличения влагообеспеченности сельскохозяйственных культур, что дает несколько снизить расход поливной воды, т.е. обеспечить необходимый режим увлажнения и аэрацию почвы в результате создания оптимальных периодов в различной фазе вегетации растений, снизить эксплуатационные затраты путем исключения затрат ручного труда при проведении сброса дренажных вод и экономии поливной воды, а также позволит поддерживать правильный баланс влажности в почве. Кроме того, это позволяет провести очистку от взвешенных наносов дренирующего колодца, что повышает надежность его работы во взаимной связи затвора клапанного типа и управляющего органа вынесенного за пределы колодца, при этом на наклонной стенке закреплен затвор с разделенной накопительной емкостью и сбросной емкостью, причем сам поток струей размывает наносы при наличии закругленного дна в них в сторону отводящей трубы 12 с наполняемым каналом 13. Таким образом, строительство дренажных устройств по предлагаемому изобретению позволит достичь необходимого технического результата вследствие взаимной гидравлической связи накопительной и цилиндрической емкостей с управляющими элементами и приводом через рычаг с осью клапанного затвора, перекрывающего выпускное отверстие в наклонной перегородке (стенке) с креплением на ней самого затвора с регулируемым противовесом, соответственно, соединения накопительной емкости через трубку малого размера, снабженную регулируемым шаровым краном и фильтром тонкой очистки с наполняемой жидкостью цилиндрической емкости и сократить до минимума ход (перемещение) диафрагмы с закрепленным штоком, а также связи с фильтрующими водоприемниками-накопителями их засыпки, достаточно обеспечена работоспособность сооружения; уменьшить материалоемкость.

Учитывая, что диаметр диафрагмы подбирается в соответствии с необходимыми усилиями, позволяющими выполнять открытие или закрытие затвора, инерционность затвора в основном следует регулировать за счет изменения сечения соединительной трубки между нижней частью цилиндра и накопительной емкостью. Возможность регулирования инерционности (периода стабилизации уровня) затвора позволяет применять его для дренажных устройств на осушительной системы, обеспечивающих постоянный сброс расхода воды в сторону сбросной емкости, далее в сбросную трубу в канал (коллектор открытый). Следует отметить, что положительной особенностью клапанного затвора является также отсутствие синусоидальных колебаний уровня воды в накопительной емкости колодца, после создания возмущения (уменьшения или увеличения расходов, сбрасываемых через выпускное отверстие в наклонной стенке, и перекрываемое клапанным затвором).

На зимний период достаточно затвор клапанного типа 8 поднять вверх и закрепить известными методами (не показано), при этом противовес 9 закрепить на конце закрепленного рычага к оси клапана 8. При таком положении выпускное отверстие 5 в наклонной стенке 4 будет постоянно открыто, что предохраняет затвор 8 от замерзания в накопительной емкости 6 колодца 3. Кроме того, изолированную от потока воды снаружи колодца, цилиндрическую емкость 15 (регулирующий орган 11) также на зимний период освобождают от воды, путем слива ее через боковые в стенке нижние выпускные патрубки с кранами ниже и выше закрепленной мембраны 16 (на фиг. 4 условно они показаны без обозначения цифр), при этом закрывают шаровой кран, 20 и, соответственно, фильтр 21 освобождают от воды, так как он является разборным конструктивно, что в целом обеспечивает в весенний теплый период осуществить работу дренажного устройства с одновременным процессом автоматического регулирования при освобождении верхнего слоя почвы от гравитационной влаги в критический момент для условий нечерноземной зоны раньше, чем наступить момент полива дождевальными машинами для данного объекта, а это в свою очередь способствует созданию необходимых условий и проведения весенних полевых работ в более ранние сроки, которые являются предпосылкой для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

Таким образом, по сравнению с прототипом устройство также позволяет осуществить автоматическое регулирование устья дренажного подводящего коллектора для сброса воды, связанное с прямолинейным его участком устья при наполнении коллектора.

Устройство позволяет упростить конструкцию за счет исключения сложных узлов, надежно в работе при перепадах выше минимального до максимального уровня в накопительной емкости колодца и обеспечивает реализацию технологических схем дренажной системы, имея простую конструкцию затвора и управляющего органа в системе узлов при работе конструкции.

Изобретение относится к мелиорации, в частности к осушению переувлажненных почв. Дренажное устройство включает открытый канал (13) и соединенные между собой коллектор (2) и устье коллектора. Накопительная емкость (6) сопряжена с отводящим коллектором через колодец, снабженный устройством для сброса воды, выполненный в виде вододействующего затвора клапанного типа (8) с противовесом (9). Задатчиком уровня воды в накопительной емкости колодца служит верхняя часть цилиндрической емкости с погружным в нее регулируемым полым цилиндрическим поплавком. Колодец содержит также отводящую емкость, пониженная часть дна которой примыкает к торцу оголовка отводящей трубы (12) в сторону открытого канала. В стенке пониженной части водоприемной емкости выполнено отверстие (25), соединенное посредством трубопровода (26) с дренирующими водоприемниками-накопителями (27). Водоприемники-накопители соединены с отверстиями (28) секций участков подводящего коллектора в местах расположения дрен (1). При установке фильтрующих водоприемников-накопителей использована засыпка из непромокаемых материалов (29). Повышается быстродействие и надежность в работе, упрощается конструкция дренажного устройства. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Дренажное устройство, включающее открытый канал и соединенные между собой коллектор и устье коллектора, коллектор сообщен с устьем посредством устройства в виде клапанного затвора с горизонтальной осью вращения, рычаг с осью клапанного затвора, поплавковую камеру и накопительную емкость, отличающееся тем, что накопительная емкость сопряжена с отводящим коллектором через колодец, снабженный устройством для сброса воды, выполненный в виде вододействующего затвора клапанного типа с противовесом, соединенным посредством заполняемого жидкостью регулирующего органа, состоящего из цилиндрической емкости, изолированной от потока в колодце, емкость, которая заполняется посредством трубки снизу, связанной с накопительной емкостью колодца с перекрывающей мембраной со штоком, верхний конец его соединен через рычаг с осью клапанного затвора, при этом задатчиком уровня воды в накопительной емкости колодца служит верхняя часть цилиндрической емкости с погружным в нее регулируемым полым цилиндрическим поплавком, причем колодец, выполненный из верхней накопительной емкости, содержит также отводящую емкость, пониженная часть дна глубины емкости которой примыкает к торцу оголовка отводящей трубы в сторону открытого канала, при этом в стенке пониженной части водоприемной емкости выполнено отверстие, соединенное посредством трубопровода с дренирующими водоприемниками-накопителями, причем водоприемники накопители соединены с отверстиями секций участков подводящего коллектора в местах расположения дрен, причем при установке фильтрующих водоприемников-накопителей использована засыпка из непромокаемых материалов, в частности песка, гравия.

2. Дренажное устройство по п. 1, отличающееся тем, что связь между накопительной емкостью и регулирующим органом в виде цилиндрической емкости в нижней своей части выполнена соединительной трубкой, которая снабжена регулировочным шаровым краном с дополнительным фильтром с цилиндрической сеткой.