Регулятор уровня воды в бьефах гидротехнических сооружений Советский патент 1983 года по МПК G05D9/02 

2. Регулятор по п. 1, отличающий с я тем, что первый и второй штоки соединены с первым плечом короis« icna посредством жестко соединенного с ним ригетю, шарнирно связанного со штоками.

1. РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ВОДЫ В БЬЕФАХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ, содержащий установпенные на горизонтальной оси вращения секторный затвор, полость которого сообщена с нижним бьефом первым питающим трубопроводом, и емкость-противовес, размещенную в камере, поплавковые датчики уровня верхнего и нижнего бьефов, установленные на первой и второй «СЕСОЮШЛЯ 1 ATElfT-fO- ., I 1й .,..-..,I i 3 lis I ЛйеТЕаА1 «ataAev штангах, связанных с первым и вторым . плечами коромысла, первое из которых связано с первым штоком, на котором размещены и второй клапаны, установленные между верхним и нижним бье(|нми и первым питающим трубопроводом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности регулятора, он содержит второй питающий трубопровод, через который камера сообщена с нижним бьефом, связанный с первым плечом коромысла второй шток, на котором размещены третий и четвертый клапаны, установленные между верхним и нижним бьефами и вторым питаюi щим трубопроводом, первый и второй толкатели, неподвижно установленные со(Л ответственно выше максимального и ниже минимального уровней верхнего бьефа на первой штанге, причем поплавковый датчик уровня верхнего бьефа выполнен с возможностью свободного, перемещения .. по штанге между толкателями.

Изобретение относится к гидравпичеокой автоматизации мелиоративных, в особенности осушительных систем, гидротехнические сооружения которых должны обеспечить высокую точность стабилвзацин уровней воды в каналах во время

увлажнении в обоих бьефах и беспрепятственный пропуск паводков, возможных во время вегетационного периода.

Известно устройство, включающее

секторный затвор, внутренняя полость которого сообщена с верхЕШМ и нижним бьефами посредством отверстий в его корпусе, причем одно из отверстий дросселируется мембранным клапаном, связанным с тгоплавковыми датчиками уровня верхнего и нижнего бьефов. Поппавковый датчик уровня верхнего бьефа, закрепленный на штанге, входит в зацеплента с рычагом мембраны этого датчика

только при уровне воды в. верхнем бьефе выше, максимального или ниже мишшаль ного. Данное устройство позволяет с высокой точностью стабилизировать уровни воды в нижнем бьефе и ограничивать максимальные и минимальные уровни воды в верхнем бьефе Щ .

Сушественными недостатками указанно го устройства являются быстрое заиление полости затвора взвешенными наносами, сложная и ненадежная система мембранных клапанов и создание гид- . равпических перепадов между бьефами порядка 0,2-0,3 м .для обеспечения подъема затвора.

. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, включающее секторный затвор, тггающий трубопровод, два клапана, устап новленные на штоке и расположенные

между верхним в нижним бьефами и пигаюздим трубопроводом, причеи шток связан с корс лыслом, плечи которого, в свою очередь, связаны с тюплавкошлмк датчиками верхнего и нижнего бьефов, емкость-противовес, установленную ЕВ обшей с затвором оси вращения и размеШенн5то в камере, сообщающейся с верхним бьефом посредством подвижного водослива и с нижним бьефом посредством; калиброванного отверстия. Данное устройство не создает гидравлического перепада между бьефами, имеет простую и надежную кпапанную систему и характеризуется незначительным заилением П(лости затвора 2 .

Существенными недостатками известного устройства явтшются невозможность ограничения минимального уровня воды верхнего бьефа, проточность камеры емкости-противовеса, что влечет ее заиление и С1гажение надежности устройства, а также необхрдимость при изменении уставки маневрировать как подвижным щитом, так и поплавковым датчиком уровня верхнего бьефа, что затрудняет централизованное управление затворомавтоматом.

Цель изобретения - повышение точности и надежности регулятора.

Указанная цель достигается тем, что в регуляторе уровня воды в бье4нх гидротехнических сооружений, содержащем установленные на горизонтальной оси враще ния секторный затвор, полость которого сообщена с нижним бьефом первым питаю щим трубопроводом, и емкость-противовес, размещенную в камере, поплавковые датчшш уровня верхнего и нижнего бьефов, установленные на первой и второй штангах, связанных с первым и вторым плечами коромысла, первое из которых связано с первым штоком, на котором размещены первый и второй клапаны, установленные между верхним и нижним бьефами и первым питающим трубопроводом, содержится второй питающий трубопро р вод, через который камера сообщена с бьефом, связанный с первым гшечом коромысла второй шток, на кото ром размешены- третий и четвертый клапаны, установленные между верхним и ННЖНШУ бье4ами и вторым питающим трубопроводом, первый и второй топкагепи, неподвижно установленные соответственно выше. максимального и ниже минимального уровней верхнего бье4в на первой штанг« причем поплавковый датчик уровня верхнего бьефа выполнен с возможностью свободного перемещения по штанге между толкателями.

Кроме того, первый и второй штоки соединены с первым плечом коромысла посредством жестко соединенного с ним ригв71Я, шарнирно связанного со штоками.

На фиг. 1 представлен разрез А-А на фиг. 4 (продольный разрез по затвору); на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 4 (продольный разрез по успокоительным коподцам и камере); на фиг. 3 - разрез В-В на фиг. 4 (поперечный разрез колод- ца датчика уровня нижнего бьефа);, на фиг. 4 - предлагаемый регулятор в плане

Регулятор состоит из секторного затвора 1, емкости-противовеса 2, размещенной в камере 3 и выполненной в виде части цилиндра, плоская грань которого обращена в сторону- верхнего бьефа. Затвор и емкостЕггпротивовес закреплены на горизонтальной оси 4 вращения.

Поплавковый датчик 5 уровня верхнего бьефа размещен в колодце 6, сообщенном с указанным бьефом трубопроводом 7, причем поплавковый датчик 5 установлен Hia первой штанге 8 с возможностью свободного перемещения вдоль последней и пригружен балластом. На штанге 8 посредством фиксаторов 9 установлены первый 10 и второй 11 толкатели, причем толкатель 1Q расположен выше максимального уровня 12 воды верхнего бьефа на величину расстояния от верха датчика 5 до его ватерлинии, а толкатель 11 - ниже минимального уровня 13 воды верхнего бьефа на величину расстояния от ватертгании датчика 5 до днища последнего.

На шарнирной опоре 14 установлено коромысло 15, первое плечо которого посредством резьбового соединения (нб показано) связано с первой штангой 8, а второе плечо второй штангой 16 и ползуном 17 связано с третьей штангой 18. На штанге 16 установлен поплавковый датчик 19 уровня нижнего бьефа, причем этот датчик размещен в колодце 2О, сообщенном с указанным бьефом отверстием 21. В колодце 20 размещены клапанные : коробки 22 и 23, сообщенные патрубками 24 и 25 и трубопроводом 7 с верхним бьефом. Кроме этого, клапанная

коробка 22 сообщена первым питающим трубопроводом 26, имеющим гибкий гофрированный участок 27, с полостью затвора 1, и отверстием 28 с колодцем 20. Выходное отверстие 29 патрубка и отверстие 28 дросселируют первый 30 и второй 31 клапаны, установ- пенные на первом штоке 32. Клапанная коробка 23 разделена диафрагмой с отверстием 33, сообщающим верхнюю яолость коробки с .нижней. Верхняя полость клапашюй коробки 23 сообщена с камерой 3 втортм питающим трубопроводом 34 и отверстием 35 с колодцем 20. Отверстия 33 и 35 дросселируют третий 36 и четвертый 37 клапаны, установленные нэ вторсы штоке 38. Штоки 32 и 38 шарнирно связаны с ригелем 39, жестко связанным со штангой 18.

Регулятор работает следующим образом.

Под действием разности моментов сил гвдродинамического давления, действующих на напорную грань затвора 1 со стороны верхнего бьефа и внутренней полости затвора, а также момента силы гидростатического давления, действующего «а плоскую грань емкости-противовеса 2, затвор, вращаясь на оси 4, пропускает некоторый расход. Величины этих моментов при фиксированном уровне верхнего бьефа зависят от уровней воды в полости затвора 1 и камере 3.

При уровне воды в верхнем бьефе ниже максимального 12 и минимального 13 поплавковый датчик 5 не касается толкателей 10 и 11 и положение штанги 18 зависит только, от положения поплавкового датчика 19, т.е. от уровня нижнего бьефа.

В установившемся режиме при уровне воды Б нижнем бьефе ниже максимального и выше минимального (г.е. регулятор находится в зоне статического режима (работы) поплавковый датчик 19 посредством штанг 16 и 18, коромысла 15 и штока 32 держит приоткрытыми отверстия 28,29,33 и 35 в клапанных коробках 22 и 23. При этом вода из верхнего бьефа через трубопровод 7 и патрубки 24 и 25 псютупает в указанные клапа ые коробки и сбрасывается в нижний бьеф уровень воды в полости затвора 1 и камере , 3 устанавливается выше уровня нижнего бьефа на величину потерь нагюра, выз нных постоянным током воды через отверс тин 28 и 35. Повышение уровня воды в нижнем бьефе влечет поворот коромысла

15 против часовой стрепки и подъем штанги 18 и штоков 32 и 38, уменьшение открытия отверстий 28 и 33 и увеличение открытия отверстий 29 и 35, в свою очередь, впечет повышение давления в клапанной коробке 22 и приток воды в тюлость затвора 1 из верхнего бьефа, а также понижение давления в клапанной коробке 23 и отток воды из камеры 3 через трубопровод 34 и отверстие 35 в нижний бьеф. Вследствие этого взвешивающие моменты, действующие на затвор 1 и емкость-противовес 2, уменьшаются, уменьшается также открытие затвора и величина пропускаемого расхода воды в нижний бьеф. Аналогично предыдущему понижение уровня воды в бьефе ведет к понижению уровня волы в полости затвора 1 и повышению уровня в камере 3, yвeли ieнию взвешивающих момен тов открытии затвора и пропускаемого в нижний бьеф расхода.

При подъеме уровня верхнего бьефа

выше максимального уровня 12 поплавковый датчик 5 входит в зацепление с Первым толкателем 10, поворачивает коромысло 15 по часовой стрелке (поплавковый датчик 5 создает значительно больший момент, чем поплавковый датчик

19 при соответствующем выборе диаметров поплавковых датчиков и плеч коромысла), давление в клапанных коробках 22 И 23 соответственно понижается и повышается, уровень воды в полости затвора понижается, а в камере 3 повыша ется, затвор 1 открывается. При полном

закрытии отверстий 29 и 35 в полости затвора 1 устанавливается уровень воды нижнего бье({н, а камере 3 - верхнего бьефа. С увеличением открытия затвора уровень воды в нижнем бьефе повышается и взвешивающей момент, действующий

на его напорную грань вследствие этого, а также вследствие уменьшения погружения затвора под уровень верхнего бьефа, уменьшается. Однако одновременно увеличивается момент, действующий на емкость-противовес 2 вследствие увеличени ее погружения при повороте оси 4 вращеш-ш. Размеры емкости-противовеса выбраны , что момент, действутоший на нее при нахождении ее напорной грани в вертикальном положении и подъеме уровня в BepxiieM бьефе до заданного уравновешивает момент силы собственного веса затвора и емкости. При этом затвор открывается на максимальный угол открытия, при котором он не создает потоку гидравлических сопротивлений и перепад между бьефами отсутствует.

При понижении уровня воды в верхнем бьефе ниже заданного момент, действутоший на емкость-противовес 2, уменьшае-рся и затвор частично прикрываетет создает потоку некоторое гидравлическое сопротивление и, как следствие, перепад уровней между бьефами. При понижении до уровня 12 поплавковый датчик 5 выходит из зацепления с толкателем 10 и не влияет на положение штанги 18. Таким образом, регулятор переключается на стабилизацию уровня в нижнем бьефе.

При понижении уровня в верхнем до уровня 13 поплавковый датчик 5 входит в зацепление с вторым толкателем 11 и под действием силы веса этого поплавкового датчика коромысло 15 поворачивается против часовой стрелки, штанга 18 поднимает штоки 32 и 3,8, что вленет приток воды в .полость затвора 1, отток воды из камеры 3 и закрытие затвора.

При достижении только одним из штоков (вследствие неточной установки или смещения клапанов) крайнего верхнего ил нижнего положения образуется момент относительно шарнира, соединяющего указанный шток с ригелем 39. Дальнейшее перемещение штайги 18 влечет перемещение другого штока в необходимое крайнее положение, чем обеспечивается надежное перекрытие отверстий обеих клапанных коробок.

Предлагаемый регулятор обеспечивает реатгазацупо схемы смешанного регулирования с высокой точностью и возмож ностью ограничения как максимального, так и минимального уровня воды в верхнем бьефе, имеет простую и шдежную клапанную систему и пониженную чувствительность к наносам благодаря тому, что вода в полость затвора поступает только. при его закрытии, а в камеру емкостипротивовеса - только при необходимости в увеличении открытия затвора. Кроме того, изобретение обеспечивает простоту изменения уставки задания и возможность полного открытия отверстия сооружешю при пропуске максимального расхода.

(pus.Z

в-в