Регулятор уровня верхнего бьефа Советский патент 1985 года по МПК G05D9/02 

11 Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано в качестве регулировочного и водоподпорного сооружения на каналах и реках, -подверженных влиянию приливов и отли Известен Вододействующий затвор клапанного типа для одностороннего пропуска приливно-отливных течений в открытых руслах, вклочающий жесткий решетчатый каркас и шарнирно под вешенные к нему в несколько рядов с изогнутыми нижними кромками разъемные заслонки. Недостатком данного устройства яв-5

ляется невозможность автоматического регулирования уровня воды в верхнем бьефе

Наиболее близким к данному изобретению по конструктивным признакам является регулятор уровня верхнего бьефа, включающий два подвижных напоных щита, кинематически соединенных между собой, а один из них снабжен криволинейной консолью, загнутой в сторону нижнего бьефа 2 .

Недостатком данного регулятора является невозможность его применения в условиях приливно-отливных воздействий со стороны нижнего бьефа и тем более тогда, когда уровень воды в нижнем бьефе (со стороны прилива) больше максимально возможного уровня в верхнем бьефе. Кроме того, так . как вращение нижнего щита происходит навстречу наносам, то это может вызвать завал и заклинивание последнего.

Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей регулятора.

Поставленная цель достигается тем что в регуляторе уровня верхнего бьефа, содержащем верхний щит, верхняя кромка которого установлена на горизонтальной оси вращения, установленный на горизонтальной оси вращения и кинематически соединенный с ним нижний щит, кинематическое соеди нение верхнего и нижнего щитов выполнено в виде укрепленного в нижней части щита консольного элемента связанного посредством щарнирно-рычажного соединения с нижней частью нижнего щита, причем нижняя часть верхнего щита в закрытом положении опирается на нижний щит.

вращения 4. В нижней части верхнего щита 1 укреплен консольный элемент 5 соединенный с помощью шарнирно-рычажного механизма 6 с нижней частью нижнего щита 2.

Регулятор работает следующим образом.

При нормальном уровне воды в канале регулятор используется как водоподпорное.сооружение. В этом случае возможны два варианта: первый - когда в нижнем бьефе отлив; второй когда в нижнем бьефе прилив.

По первому варианту на щит 1 действуют удерживающие моменты М( и Mj, препятствующие повороту щита 2 и открытию регулятора. М - движущий момент, старающийся открыть затвор. Кроме того,повороту щита 2 в сторону нижнего бьефа препятствует сила веса Р щита 1 и шарнирно-рычажная связь между щитом 2 и консольным элементом 5, а повороту в сторону верхнего бьефа - сила веса Р верхне.го щита 1, так как сумма удерживающих моментов , в некоторой степени уравновешивается движущим моментом Mg. Регулятор в закрытом положении.

По второму варианту уровень нижнего бьефа значительно вьшге уровня в верхнем бьефе, т.е. к силе веса верхнего щита 1 добавляется сила от гидростатического давления воды со стороны нижнего бьефа. Поэтому поворот нижнего щита 2 исключен. Устройство и в этом случае в закрытом положении, и соленая морская вода не проникает в верхний бьеф.

На фиг. 3 изображен случай, когда в верхнем бьефе паводок, а в нижнем - отлив (это единственный случай когда затвор открыт). Здесь к дви3На фиг. 1 схематически показан регулятор как водоподпорное сооружение в момент прилива или отлива; на фиг. 2 - регулятор в закрытом положении в момент прилива; на фиг. 3 при пропуске паводка или поддержании уровня в верхнем бьефе в момент отлива. Регулятор уровня верхнего бьефа состоит из верхнего щита 1 и нижнего щита 2. Верхняя кромка верхнего щита 1 установлена на горизонтальной оси вращения 3. В закрытом положении регулятора щит 1 опирается на щит 2, установленный на горизонтальной оси жущему моменту М добавляется сила, действующая на щит 1 от гидростатического давления воды в верхнем ье фе. Под действием этих сил щит 1 поворачивается в шарнире 3, поворачивая при этом щит 2 вокруг оси 4 (так как оба щита соединены шарнирн рычажным механизмом 6). Происходит сброс воды в нижний бьеф. При этом соленая морская вода не может прони нуть в верхний бьеф, так как со сто роны верхнего бьефа преобладает избыточное давление. При повышении уровня воды в нижнем бьефе (при наступлении прилива) затвор приходит сначала в равновесное состояние, а затем закрывается (фиг. 2). Закрытие происходит даже при равных уровнях в бьефах вследствие разной плотности речной и морской воды. Предлагаемый регулятор уровня дозволяет эффективно и надежно защищать канал от поступления соленой морской воды, осуществлять пропуск паводка только во время отлива. Так как нижний щит по кинематической схеме вращается от наносов, то это повышает надежность работы регулятора. Кроме того, в маловодные пери ды устройство служит в качестве водопрдпорного сооружения, что позволяет экономить пресную воду. Расположение нижнего щита под углом 90° с рычагом- шарнирно-рычажного механизма 6 является оптимальным с точк зрения экономии металла и позволяет максимально снизить вес.верхнего щита. Для подтверждения сказанного составим для каждого из щитов уравнения равновесия, после решения которых получим .л е« приведенного выражения понятно, что для уменьшения G необходимо уменьшать /р и увеличивать л. В расчете рассматривается только умень шение Ve Все вычисления приведены Z в таблице (зависимость металлоемкост затвора от угла об). ./. 5,25 4,6 3,8 3,6 3,3 30 27,6 22,8 21,6 19,8 В таблице и выражении приведены следующие, обозначения: od - угол между рычагом щарнирио-рычажного механизма 6 и вторым щитом 2; 1, - плечо силы, действующей по направлению к рычагу механизма 6 от оси 3; Ц„ - плечо силы, действующей по направлению к уычагу механизма 6 от оси 4; G вес верхнего щита; Р - суммарная сила давления воды, действующая на нижний щит; IP - плечо силы Р от оси 4; tr - плечо силы веса верхнего щита от оси 3. Как следует из расчетов и таблицы, при вес верхнего щита 1 наименьший. Преимущество предлагаемого регуятора по сравнению с прототипом заключается в особенностях функциональной схемы работы, позволяющей предотвратить попадание соленой морской воды в верхний бьеф и осуществлять пропуск паводка только во время отлиа, устройство не подвержено воздейстию наносов, т.е. более надежно в работе. Изобретение позволяет снизить , еталлоемкость устройства. Экономический эффект от внедрения редлагаемого устройства может состаить до двух тысяч рублей на одно ооружение.

РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ВЕРХНЕГО БЬЕФА, содержащий верхний щит, верхняя кромка которого установлена ga 13 .13 T : ;i;/:i.-;. БИБЛИОТЕКА. У горизонтальной оси вращения, установленный на горизонтальной оси вращения и кинематически соединенный с ним нижний щит, о тличающийс я тем, что, с целью повышения точности регулятора и расширения функциональных возможностей регулятора, кинематическое соединение верхнего и нижнего щитов выполнено в виде укрепленного в нижней части верхнего щита консольного элемента, связанного посредством шарнирно-рычажного соединения с нижней частью нижнего щита, нижняя часть верхнего щита в зак1штом положении опирается на нижний вшт. ffflU uS 0 1C 09 /7/ Фи9.1