Регулятор уровня верхнего бьефа Советский патент 1984 года по МПК G05D9/02 

Изобретение относится к гидроавтоматическим устройствам гидротехни ческих сооружений и насосных станци И предназначено для выпуска воды из напорного трубопровода в бассейне или канале при необходимости стабил задии уровня воды в них. Известны водовыпускные устройств для регулирования уровня воды, в ко торых при достижении уровнем воды заданной высоты поплавок для автоматического регулирования уровня водыВ лотковом канале перемещается вверх и перекрывает верхнее переходное отверстие полости над мемб раной, что вызывает повышение давле ния на ней из-за притока воды через нижнее отверстие из трубопровода. Давление в полости над мембраной возрастает и так как рабочая часть площади мембраны сверху больше, чем снизу, становится возможным перекры .тие трубопровода и поступление воды в лоток прекращается iill. Поплавок связан с клапаном системой концентрически расположенных труб, причем внутренняя выполнена изогнутой, установлена с возможностью перемещения и имеет на свободном конце проходное отверстие, перекрыв емое поплавком. При понижении уровня воды поплавок опускается и становится возмо:(сным выпуск воды из полос ти над мембраной, что приводит к выходу воды из основного трубопровода При отсутствии давления в труббпроводе мембрана прижимается к подающему Трубопроводу пружиной. Наличие пружины в значительной мере снижает пропускную способностью устройства, которое не может применяться при больших давлениях в подводящем трубопроводе . Наиболее близким к предлагаемому является автоматический регулятор, содержащий водовыпуск с размещенной над ним и отделенной от него камерой противодавления, снабженной выходным отверстием с установленным на нем запорным органом, связанным с поплавковым датчиком уровня верхнего бьефа 21. Недостатком известной конструкции является то, что в водовыпуске имеются значительные потери напора, возможен обратный ток воды в напорный трубопровод и опорожнение бас- сейна при уменьшении напора в подводящем патрубке водовыпуска по сравнению с напором в бассейне. С увеличением расчетного напора в водовыпус ке выталкивающая сила, а следовательно, и размеры поплавка значительно увеличиваются и наблюдается продолжительное по времени явление резонанса. Это вызвано тем, что выталкивающая сила поплавка, связанная с затвором, предназначенным для перекрытия выходного отверстия отводной трубы, сообщающейся наддиафрагменной камерой, направлена против увеличивающегося противодавления со стороны надциафрагменной камеры, т.е. против движения потока воды из отверстия отводной трубы, в процессе закрытия водовыпуска. Известную конструкцию нельзя принять в качестве. водовыпус4 ов оросительных массовых станций, где Напоры в конце закрытия достигают значительных величин. Цель изобретения - повышение надежности регулятора. Поставленная цель достигается тем, что Врегуляторе уровня верхнего бьефа, содержащем водовыпуск с размещенной над ним и отделенной от водовыпуска камерой противодавления, снабженной выходнь1м отверстием в установленным на нем запорным органом, связанным с поплавковым датчиком уровня верхнего бьефа, и соединенной трубкой с йодовыпуском, запорный орган установлен в камере противодавления и выполнен в виде эластичной диафрагмы с центральным отверстием, снабженным клапаном, связанным через шток с поплавковым датчиком уровня, и периферийными отверстиями, размещенными от центра диафрагмы на расстоянии, превышающем радиус выходного отверстия камеры противодавления, а на трубке установлен обратный клапан. Кроме того/ шток в нижней части снабжен упором с прорезями. , На фиг. 1 представлен регулятор уровня, продольный разрез; на фиг.27 устройство, в плане/ на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 запорный орган камеры противодавления,- на фиг. б - разрез В-В на фиг. 5. Регулятор уровня состоит их водовыпуска 1 с продолговатым отверстием 2 в верхней его части, над которым установлена камера 3. противодавления. Продолговатое отверстие 2 снабжено седлом 4 для эластичной диафрагмы 5 камеры 3 противодавления. Диафрагма 5 по периметру крепится к корпусу 6 камеры 3. Камера 3 противодавления установлена на опорах 7, жестко закрепленных на водовыпуске 1, который сообщается с камерой 3 противодавления посредством импульсной трубы 8 с обратным клапаном 9. В верхней части камеры 3 противодавления выполнено отверстие 10, снабженное седлом 11 которое перекрывается запорным органом камеры 3 противодавления. Запорный орган камеры противодавления состоит из эластичной диафрагмы 12 с центральным 13 и периферийны.ми 14 отверстиями, конусного клапана 15, соединенного посредством стержня 16, проходящего через центральное отверстие 13 со штоком 17 на котором закреплен поплавковый .датчик 18 уровня, клапан 15 которого установлен в седле 19. Периферийные отверстия 14 выполнены от центра диафрагмы 12 на расстоянии, превышаю «нем радиус выходного отверстия 10 камеры .3 противодавления. Диафрагма 12 является одновременно и нижним направляющим элементом поплавкового датчика уровня со штоком 17. Шток 17 в нижней части имеет упор 20 с прорезями, через которые осуществляется переток воды и расположен в трубе 21 которая снабжена отверстиями 22 в нижней части и направляющей 23 в вер ней части. К трубе 21 в верхней част укреплен корпус 24 поплавкового датчика 18 уровня. Труба 21 присоединена к корпусу б через фланцы 25 и 26, соединяемые болтами 27.

Регулятор уровня работает следунющм образом.

При отсутствии воды в водовыпуске 1 насосной станции и наличии воды в бассейне ниже максимально допус тимого УРОВНЯ камера 3 противодавления сообщается с бассейном и диафрагма 5, воспринимающая давления воды со стороны камеры 3 противодавления на большей площади, перекрывает выходное отверстие 2 водовыпуска 1, не допуская ток воды из бассейна в водовыпуск I. этодостигается тем, что на импульсной трубе 8 установлен обратный клапан9, не допуска ощий пёребок воды из камеры 3 проти водавления в водовыпуск 1. При пуске насосного агрегата и подаче воды в ВОДОВЫПУСК 1 поток воды воздействует на эластичную диафрагму 5, приподнимает ее и вода поступает через импульсную трубу 8 в камеру 3 противодавления и далее в бассейн через отверстия 10, 13, 14 и 22 при прогнутой вниз диафрагме 12 (фиг. 5). Для обеспечения свободного выхода воды из камеры 3 противодавления, отверстия 22, 10 и 14 запорного органа выполнены такими, чтобы суммарные гидравлические сопротивления потоков воды, протекающих через открытый запорный орган, были меньute суммарных гидравлических сопротивлений потока в импульсной трубе с обратным клапаном. Шющадь поперечного сечения импульсной трубы 8 принимается из расчета необходимого времени безопасного перекрытия водовыпуска. После заполнения бассейна и достижения максимально допустимо. го уровня выталкивающая сила воздей

ствует на поплавковый датчик 18 уровня и связанный с ним конусный клапан 15, который прогибает эластичную диафрагму 12 вверх к ее седлу 11 Сообщение камеры 3 противодавления с бассейном прекращается. Вода, поступакндая из водовыпуска 1 в камеру 3 противодавления при закрытом отверстии 10, вызывает в ней повышение давления, которое воздействует на диафра гму 5-, на большей площади со стороны камеры 3, чем со стороны выходного отвестия 2.Возникающие за счет этой разницы дополнительные силы со стороны камеры 3 приводит к прогибу диафрамы 5 вниз и к перекрьггию выходного продолговатого отверстия 2 водовыпуска 1. .Вода не поступает в бассейн.В водовыпу; ке повышается давление, которое фиксируется на специальных приборах, установленных у соосных агрегатах, например, на электроконтактных манометрах, с помощью которых насос автоматически отключается. При понижении уровня воды в бассейне поплавок 18 своим весом аоздействует на конусный клапан 15, который опускается и открывает меньшее центргшьное отверстие 13, выполненное в эластичной диафрагме 12. Вода через центральное отверстие 13 сбрасывается из камеры 3 противодавления в бассейн, что приводит к снижению давления в кшлере 3, и вес поплавкового датчика 18 уровня становится достаточным для прогиба эластичной диафграмы 12 вниз через упор 20 штока 17. и вновь образуется сообщение камеры 3 прбтиводавления с бассейном. Снятие давления в камере 3 позволяет потоку воды со стороны водовыпуска 1 вновь приподнять диафрагму 5 над выходным отверстием 2, посредством которого водовыпуск 1 сообщается с бассейном. Корпус 24 предназначен для предотвращения волнового, атмосферного и других возможных воздействий на поплавковый датчик 18 уровня.

Как показывают исследования, предлагаемый регулятор уровня может применяться при больших перепадах давлений в водовыпуске. и в бассейне, не допускает обратного тока воды из бассейна в подающую трубу, обладает высокой точностью поддержания заданного уровня, имеет незначительные потери напора на выходе по сравнению с известными конструкциями. Применение предлагаемого регулятора в бассейнах позволяет избежать строи.тельства водосбросных сооружений, стоимость которых.достигает 20 -, 40 тыс. рублей. Стоимость регулято.ра при установке на водовыпуске диаметром 500 мм составляет около 1 тис руб.

1. РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ВЕРХНЕ ГО БЬЕФА, содержащий водовыпуск с paз 4eщeннoй над ним и отделенной от водовыпуска камерой противодавления снабженной выходным отверстием с установленным на нем запорным органом, связанным с поплавковым датчиI 5 S5 : NS;§ S -т) фиг f ком уровня верхнего бьефа, и соединенной трубкой с водовыпуском, о тличающийся тем, что, с целью повышения надежности регулятора, запорный орган установлен в камере противодавления и выполнен в виде эластичной диафрагмы с центральным отверстием, снабженным клапаном, связанным через шток с поплавковым датчиком уровня, и периферийными отверстиями, размещенными от центра диафрагмы на расстоянии, превышающем радиус выходного отверстия камеры противодавления, а на трубке установлен обратный клапан. 2. Регулятор по п. 1, отличающийся тем, что в нижней части шток снабжен упором с прорезями .