Устройство для регулирования уровня жидкости Советский патент 1984 года по МПК G05D9/02 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для поддержания постоянного уррвня воды в бьефах гидротехнических сооружений.

Известно устройство для поддержания уровня воды в гидротехническо сооружении, включающее затвор, на оси которого закреплено зубчатое колесо и рычаг с собачкой и поплавком Cl3.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для регулирования жидкости, включающее датчик уровня, затвор, установленный на горизонтальной оси вращения, водяное колесо с зубчатой нарезкой на торцовой стороне, ползун, подвижно связанный с консолью затвора, муфту из ферромагнитного материала с зубчатой нарезкой на обеих концах и закрепленной на валу с помощью скользящей шпонки, трехпозиционный переключатель, подвижный контакт которого связан с датчиком, источни питания, катушки, расположенные на упорах 2..

Недостатком известного устройств является высокое энергопотребление.

Цель изобретения - снижение энергопотребления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик уровня, электрически связанный с подвижным контактом первоого трехпозиционного переключателя, затвор с горизонтальной осью вращения, источник питания и -водяное колесо, выполненное с лобовой зубчатой резьбой и взаимодействующее с муфтой из ферромагнитного материала, снабженной зубцами в верхней и нижней частях и закрепленной с помощью скользящей шпонки на валу, оснащенном ползуном, кинематически соединенным с консолью затвора, а также упорами и пружинами, размещенными с обеих сторон муфты, причем упоры снабжены катушками, введены второй и третий трехпозиционные переключатели, ограничивающие резисторы, исполнительные тиристоры выпрямительные и развязывающие диода, формирующие и сглаживающие конденсаторы, причем указанная муфта оснащена электромагнитной защелкой , выполненной в виде подпружиненного дополнительного штока с размещенной на нем третьей катушкой указанные вал и муфта выполнены соответственно с двумя кольцевыми проточками и радиальным отверстием, в качестве источника питания примейен генератор переменного тока с двумя параллельными выходными обмофками, размещенный на одной оси. с водяным ко лессом, причем первый вывод первой выходной обмотгки генератора подключен через параллельные цепочки из последовательно соединенных выпрямительного диода,, ограничивающего резистора, исполнительного тиристора и катушки к второму выводу первой обмотки генератора и к обкладкам сглгикивающих конденсаторов, другие обкладки которых связаны с точками подключения ограничивающих резисторов и исполнительных тиристоров соответственно первой, второй и третьей цепочек, первы вывод второй выходной обмотки генератора через последовательно включенные выпрямляющий диод и ограничивающий резистор связан с контактами верхнего и среднего, положений первого, с контактами верхнего и нижнего положений второго и контактами среднего и нижнего положений третьего трехпозиционных переключателей подвижные контакты трехпозиционных переключателей подключены к об ладкам первого, второго и третьего формирующих конденсаторов, другие обкладки которых соединены с вторым выводом второй выходной обмотки -Генератора и с входами развязывающих диодов, выходы которых связаны соответственно с выходами первого, второго и третьего исполнительных тиристоров, управляющие входы которых подключены соответственно к контакту нижнего положения первого, контакту среднего положения второго и контакту верхнего положения третьего трехпозиционных переключателей, а электромагнитная защелка размещена в средней части 4yфты.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из датчика 1, затвора 2, связанного с телескопической консолью 3 шарниром 4 с ползуном 5, вала 6 с резьбой в верхней части с двумя кольцевыми выточками 7 и шпонкой 8, из дцух упоров 9 на которых нанесены.обмотки 10 и 11, горизонтальной оси 12, муфты 13 из мягкого ферромагнитного материала с зубцами в верхней и нижней частях, двух пружин 14, электромагнитной ращелки 15, состоящей из пружины 16, штока 17 и электромагнитной катушки 18, водяного колеса 19 с зубчатой нарезкой на торцовой стороне и с лопастями 20, трех трехпозиционных переключателей 21-23, двух выходных обмоток 24 и 25 генератора переменного тока, размещенного на одной оси с водяным колесом 19, выпрямительных диодов 26-29, развязывающих диодов 30-32, трех исполнительных тиристоров 33-35, сглёшивающих конденсаторов 36-38, формирующих конденсаторов 39-41, ограничительных резисторов 42-45. Электромагнитная защелка 15 расп ложена в средней части муфты 13, в которой выполнено отверстие, на валу 6 между первым и вторьлм упорами, на равном расстоянии соответственно выполнены кольцевые выточки 7. Устройство работает следующим образом. - Заданный ypoBt..b воды поддержива ется затвором 2, работа которого осуществляется от энергии движущегося потока воды, передаваемой через водяное колесо 19, муфта 13, вал 6, ползун 5, шарнир .4, телескопическую консоль 3. Уровень воды контролируется с помощью датчика 1 который перемещает подвижные контак ты трех трехпозиционных переключателей 2 1-23. Движущийся поток вода посредством давления на лопасти 20 вращает водяное колесо 19 и ротор генератора переменного тока, закрепленные нг горизонтальной оси 12 Вращение водяного колеса 19 передается валу б при помощи муфты 13. Вал 6 относительно.своей оси может враща ься в противоположные стороны в зависимости от точки зацепле.ния муфты 13 и водяного колеса 19. В точках зацепления муфта 13 фиксируется с помощью электромагнитной защелки 15, шток 17 которой под воздействием пружины 16 входит в ни нюю или верхнюю кольцевую выточку 7 вала 6. Муфта 13 закреплена на валу 6с помощью скользящей шпонки 8 и имеет возможность перемещаться вдоль . При вращении вал 6 обес печивает перемещение ползуна 5. При нахоиздении уровня воды в бьефе в защанном положении подвижHibae контакты трех трехпозиционных переключателей 21-23 находятся в среднем положении. В этом случае осуществляется заряд формирующих конденсаторов 39 и 41 от В1ахс дной обмотки 24 генератора переменного тока через згилкнутые контакты трекпозиционных переключателей 23 и 21 ограничительный резистор 42 и выпрямительный сглаживающий диод 29 Конденсаторы 36-38 заряжаются отдельно от выходной обмотки 25 того же генератора через выпрямительные диоды 26-28 и ограничительные рези торы 45, 44 и 43. Исполнительные ти ристоры 33-35 находятся в закрытом состоянии. При этом муфта 13 с по. мощькг пружин 14, расположенных меж ду упорами 9 и торцовыми частями м ты 13, находится в несцепленном по жении / вал 6 не вращается, а водяное колесо 19 совершает холостые обороты. В случае повышения уровня воды выше расчетного да-гчик 1 переводит подвижные контакты трехпозиционных переключателей 21-23 в верхнее по ложение. Формирукяций конденсатор 4 заряжается от выходной обмотки 25, а формирующий конденсатор 39 раз-ряжается на управляющие входы тиристора 33 через замкнутые контакты трехпозиционного переключателя 23, и исполнительный тиристор 33 открывается. При этом по катушке 10, размещенной на верхнем упоре 9, протекает ток от сглаживающего конденсатора 36. Возникщие электромагнитные силы, преодолевая противодействующие силы пружин 14, притягивают муфту 13 к верхнему упору 9 и вводят ее в зацепление с зубчатой нарезкой водяного колеса 19. В этом положении муфта 13 фиксируется штоком 17 электромагнитной Зсццелки 15, выталкиваемым пружиной 16 и входящим в нижнюю кольцевую выточку 7 вала 6. По окончании разряда формирующего конденсатора 39 исполнительный тиристор 33 закрывается и сглаживающий конденсатор 36 вновь заряжается. Повторного открытия исполнительного тиристора 33 не происходит, так как формирующий конденса-fop 39 разряжен. Вращаясь, водяное колесо 19 воздействует через муфту 13, вал 6, ползун 5 на затвор 2 и открывает его.. После того, как уровень воды в бьефе понизится до расчетного значения, датчик 1 переводит подвижные контакты трехпозиционных переключателей 21-23 вновь в нейтральное положение. В этом случае формирующий конденсатор 40 подключается с помощью трехпозиционного переключателя 22 к управляющемувходу; тиристора 34 и последний открывается. Ка-тушка 18 электромагнитной защелки 15 обтекается током разряда сглаживающего конденсатора 37. Электромагнитные силы извлекают, шток 17 из нижней кольцевой выточки 7 и муфта 13 под действием пружин 14 выходит из зацепления Вал 6 пере стает вращаться в затвор 2 более не открывается. По окончании разряда сглаживающего конденсатора 37 исполнительный тиристор 34 закрывается и сглаживающий конденсатор 37 вновь заряжается от выходной обмотки 25 генератора переменного тока. Если уровень воды стал ниже заданного, подвижные контакты трехпозиционных переключателей 21-23 датчик 1 переводит в нижнее положение. При этом фор1«ирующий конденсатор 41 открывает исполнительный тиристор 35, а формирующий конденсатор 40 заряжается и катушка 11 обтекается током разряда сглаживающего конденсатора 38. Муфта 13 переходит из нейтрального положени а в нижнее и фиксируется. Вращающееся водяное колесо 19 опускает затвор 2, уменьшая сток воды. По окончании

разряда сглаживающего конденсатора 38 исполните ль HMtJ тиристор 35 закрывается и 33 сглаживающий конденсатор начинает вновь заряжатся.

После восстановления уровня датчик 1 вновь переводит подвижные контакты трёхпозиционных переключателей 21-23 в среднее положение и выше описанный процесс повторя.ется.

В устройстве применен генератор переменного тока сравнительно мало мощности/ так как процесс заряда сглаживающих конденсаторов 36-38 кГ. I-

,

ос5ааествляется по однополупериодной схеме за ограниченный отрезок времени. Емкость конденсаторов 36-38 выбрана таким образом, чтобы исключался колебательный процесс при подключении к катушкам 10 и 11 и катушке 18 электромагнитной защелки 15. Диоды 30-32 предназначаются длЛ исключения взаимных влияний силовых цепей и цепей управления.

Применение предлагаемого устройства позволит снизить энергопотребление и использовать устройство в автономном режимё7 мг

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ, содержащее датчик уровня/ электрически связанный с подвижным контактом первого трехпоз-иционного переключателя, затвор с горизонтальной осью вращения, источник питания и водяное колесо, выполненное с лобовой резьбой и взаимодействующее с муфтой из ферромагнитного материала, снабженной зубцами в верхней и нижней частях и закрепленной с помощью скользящей шпонки на валу, орнащенном ползуном, кинематически соединенным с консолью затвора, а также упорами и пружинами, размещенными с обеих сторон муфты, причем упоры снабжены катушками, о т лич. ающееся тем, что/ с целью уменьшения энергопотребления в него введены второй и третий трехпозиционные переключатели, ограничивающие резисторы, исполнитё льные тиристоры, выпрямительные и , развязывающие диоды, формирующие и сглаживающие конденсаторы, при-. чём указанная муфта оснащена электромагнитной защелкой, выполненной в виде подпружиненного дополнительного штока с. размещенной на дем третьей катушкой, указанные вал и; : муфта выполнены.сйответственно с двумя кольцевыми проточками и радиальным отверстием, в качестве источника питания применен генератор переменного тока с двумя параллельными выходными обмотками, причем первый вывод первой выходной обмотки генератора подключен через па- j раллельные цепочки из последовательно соединенных выпрямительного диода, ограничивающего резистора, исполнительного тиристора и катушки к второму выводу первой обмотки гене-. ратора и к обкладкам сглаживающих конденсаторов, другие обкладки которых связаны с точками подключения ограничивающих резисторов и € исполнительных тирирторов соответственно первой, второйи третьей (Л цепочек, первый вывод второй выходной обмотки генератора через пос: следовательно включенные выпрямляющий диод и ограничивающий резистор связан с контактами верхнего и среднего положений первого,- с контак тами верхнего и нижнего положений второго и контактами среднего и нижнего положений третьего трехпо00 зиционных переключателей, подвижсо ные контакты трехпозиционных переключателей подключены к обкладкам первого, второго и третьего формиО5 РУЮЩР1Х конденсаторов, другие обклгщки которых соединены с вторым вывоОО дом второй выходной обмотки генератора, и с входами развязывающих диодов, выходы которых связаны соответственно с выходами первого,, второго и третьего исполнительных тиристоров, управляющие входы которых подключены соответственно к контакту нижнего положения первого, контакту среднего положения второго и контакту верхнего положения третьего трехпозиционных переключателей, а электромагнитная защелка размещена в средней части муфты.