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

Изобретение относится к гидротехнике, точнее к устройствам для автоматического регулирования уровня нижнего или верхнего бьефов на трубчатых водовыпусках, и может быть применено на трубчатых водовыпусках водохранилищ с резким колебанием уровней, бассейнах суточного регулирования (БСР), каналах и рисовых системах. Известно устройство для автоматического регулирования уровня воды в лотковых каналах, которое содержит расположенный на стояке провЪдящего трубопровода корпус с надмембранной крышкой и размещенный в нем подпружиненный запирающий элемент, состоящий из эластичной мембраны и жесткого центра с отверстием, сообщенного с верхним бьефом, а телескопической трубкой с поплавковым клапаном на конце с нижним 1. Недостатком устройства является низкая надежность работы при малых перепадах, так как часть напора непроизводительно расходуется на преодоление усилия пружины мембранного запирающего элемента, чем ограничивается его область применения. Кроме того, мембранный запирающий элемент воспринимает давление со стороны верхнего бьефа по всей рабочей площади и чтобы запирающий элемент закрывался, необходимо ббльщая площадь со стороны надмембранной крыщки, чем со стороны стояка, а следовательно, это приводит к увеличению размеров устройства. У устройства имеется замкнутая полость, образованная мембраной и надмембранной крыщкой, в которой скапливаются насосы; поэтому для возобновления работы устройства, необходимо демонтировать и очищать его от насосов. Также к недостаткам этого устройства следует отнести низкое быстродействие. Известно устройство для регулирования уровня воды у гидротехнинеского сооружения, содержащее затвор, в который помещены сифон и плавающая камера, частично заполненная жидкостью, нижняя часть которой соединена трубопроводом с мембранным клапаном, а верхняя часть соединена с пневмотрубопроводом, с сифоном и датчиком уровня 2. Недостатком такого устройства является то, что оно может работать только при малых колебаниях уровней верхнего бьефа, т. е. в пределах высотного габарита затвора так как плавающая камера заключена в затвор и поэтому устройство не может работать при больщих колебаниях верхнего бьефа (например, до 10 м), что приводит к увеличению размеров затвора, которые должны быть соизмеримы с колебаниями уровней. Цель изобретения - повыщение надежности, быстродействия устройства и расширение области применения. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для автоматического регулирования уровня воды, содержащем установленный на водовыпуске затвор, воздухопровод и поплавковый клапан, затвор выполнен в виде сильфона, один торец которого закреплен на водовыпуске, а другой снабжен упорным кольцом, укрепленным на трубе, установленной с возможностью перемещения вдоль водовыпуска, на боковой стенке сильфона размещена кольцевая полость, один из торцов которой укреплен на водовыпуске, а другой торец выполнен в виде кольцевой мембраны, укрепленной на упругом кольце, причем кольцевая полость сообщена одним из воздухопроводов с источником вакуума, на другом воздухопроводе установлен поплавковый клапан, а со стороны трубы установлен закрепленный на водовыпуске струеотражатель. На чертеже изображена схема устройства для автоматического регулирования уровня воды. Устройство для автоматического регулирования уровня воды содержит водовыпуск 1, на котором установлен конический корпус затвора 2, выполненного в виде сильфона 3, один торец которого закреплен на водовыпуске, а другой снабжен удорным кольцом 4, укрепленным на трубе 5. На боковой стенке сильфона 3 размещена кольцевая полость 6, один из торцов которой закреплен на водовыпуске, а другой выполнен в виде кольцевой мембраны 7, укрепленной на упорном кольце 4. Направляющие щтанги 8 соединяют струеотражатель 9 и водовыпуск 1. Кольцевая полость 6 имеет отверстие 10, соединенное с воздухопроводами 11 и 12. Воздухопровод 11 соединен с источником 13 вакуума, а воздухопровод 12 - с поплавковым клапаном 14, который перекрывает отверстие 15 воздухопровода 12. Клапан 14 устанавливается в нижнем бьефе 16. Устройство работает следующим образомъ Вода перетекает через источник 13 из верхнего бьефа в нижний, создает вакуум в нем, равный Нвак. (0.7-0,8) Z, где Z - перепад уровней верхнего и нижнего бьефов. По мере понижения уровня воды в нижнем бьефе 16 клапан 14 перекрывает отверстие 15 и в воздухопровод 12 прекращается поступление воздуха из атмосферы, а источник 13 откачивает воздух из кольцевой полости 6 затвора 2, в которой создается зона пониженного давления, действующего на кольцевую мембрану 7, тем самым приводится в движение упорное кольцо 4 с короткой трубой 5. Следовательно, между краем трубы 5 и струеотражателем 9 образуется кольцевое отверстие, через которое протекает вода по всему периметру.

Открытие происходит потому, что усилие, равное произведению рабочей площади кольцевой мембраны 7 на вакуумометрическое давление, будет больше усилия, равного произведению площади упорного кольца 4 на гидростатическое давление.

Так как уровень воды в бьефе 16 поднимается выще заданного, клапан 14 откроет отверстие 15 и воздух из атмосферы по воздухопроводу 12 попадает в кольцевую полость 6 затвора 2, в которой произойдет срыв вакуума. На упорное кольцо 4 со стороны трубопровода водовыпуска 1 действует гидростатическое давление, которое передвигает упорное кольцо 4 с трубой 5 в сторону струеотражателя 9, и тем самым площадь живого сечения кольцевого отверстия уменьщается, а соответственно и расход воды и уровень в нижнем бьефе 16. Цикл работы устройства повторяется.

Преимущество предлагаемого устройства в том, что оно надежно в работе как при минимальных, так и при максимальных уровнях верхнего бьефа независимо от уровня воды нижнего бьефа.

Минимальные осевые нагрузки, воспринимаемые кольцом, позволяют уменьшить габариты затвора и соответственно- уменьщить полость затвора, а следовательно, повысить быстродействие.

Так как в устройстве нет наполняемой полости, полностью исключается возможность заиления, поэтому его можно использовать при любых мутностях потока и уменьщить эксплуатационные затраты не менее чем в 2-3 раза по сравнению с устройством автоматического регулирования уровня воды в лотковых каналах.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ ВОДЫ, содержащее установленный на водовыпуске затвор, воздухопроводы и поплавковый клапан, отличающееся тем, что, с : целью повышения надежности и расширения области применения устройства, затвор выполнен в виде сильфона, один торец которого закреплен на водовыпуске, а другой снабжен упорным кольцом, укрепленным на трубе, установленной с возможностью перемещения вдоль водовыпуска, на боковой стенке сильфона размещена кольцевая полость, один из торцов которой укреплен на водовыпуске, а другой торец выполнен в виде кольцевой мембраны, укрепленной на упорном кольце, причем кольцевая полость сообщена одним из воздухопроводов с источником вакуума, на другом воздухопроводе установлен поплавковый клапан, а со стороны трубы установлен закрепленный на водовыпуске струеотражатель. (Л со со 7f ( 7.f