Устройство для регулирования уровня воды в верхнем бьефе гидротехнического сооружения Советский патент 1990 года по МПК G05D9/02 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для регулирования уровня воды в верхнем бьефе гидротехнического сооружения. Цель изобретения - повышение надежности и пропускной способности устройства.

На фиг,1 показано устройство, общий вид и вид со стороны верхнего бьефа{ на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - то же, в процессе работы регулятора; на фиг.4 - разрез Б-Б на фигil.

Устройство содержит водонаполняе- мый затвор 1, имеющий воздухоподво- дящее отверстие 2 и выпуск 3 на напорной грани, над которым установлен струеотражатель 4. Затвор 1 установлен на горизонтальной оси 5 вращения. На напорной грани затвора 1 выполнен также впуск в ввде нескольких закрепленных на напорной грани затвора 1 вертикальных трубопроводов 6, 7 и 8, верхние и нижние концы которых размещены на разной высоте, причем нижние концы установлены на нижней кромке затвора 1 со скосом.

На чертежах приняты следукяцие обозначения: / ,. .

Нр - наполнение в верхнем бьефе;

q расход воды выпуска 3;

4g расход трубопровода 6;

q - расход трубопровода 7;

Яд - расход трубопровода 8;

Q расход, протекающий через

сооружение (расход, сбрасы- ваемьй через устройство).

сл о: а

В закрытом положении устройство сообщается с верхним бьефом через рьтуск 3 и трубопроводы 6 и.8. ; Устройство работает следующим об азом.

При поступлении в сооружение из быточных расходов воды водонаполняе- мый затвор 1 под действием возникаю цего избыточного давления начинает открываться, С открытием затвора 1 вьшуск 3 повисает над нижним бьефом, вследствие чего из емкости затвора 1 начинается отток воды q. Поток воды стекающий с верхней плоскости струе отражателя 4, направлен навстречу основному потоку воды, и вследствие взаимодействия этих потоков кривая свободной поверхности (фиг,4) в зоне струеотражателя 4 не касается нижней кромки затвора 1, вследствие чего из выпуска 3 происходит свободное истечение воды.

На данном этапе работы затвора 1 величина сбросного расхода из его емкости определяется расходом через вьшуск 3,:т;е. qj. В это же время происходит влив в емкость через тру ббпроводы 6-8, которым соответствуют расходы qg Чд при стаби- пизации величины расхода сооружения регулятор принимает некоторое устой- чивое положение, при котором устанав

:

квается равенство между 1влива и слива из емкости

V-P

.:Т«с

I Яз Чб+ qj + qg.

I с открытием (с работой) регулято- :ра между наполнением в верхнем бьефе сооружения и наполнением в емкости затвора 1 возникает перепад Uh (фигоЗ и 4), величина которого растет по.мере опорожнения емкости затвора 1, что происходит в связи с уве личением открытия затвора 1 под действием увеличивающейся силы давления воды со стороны верхнего бьефа. При этом в сооружении поддерживается постоянное наполнение Нр.

В это же время с открытием затвора 1 конец трубопровода 6, наиболее близко расположенного к образовавшемуся отверстию (фиг,1 и 2), начинает эжектироваться высокоскоростным потоком воды, сбрасываемым в нижний бьеф сооружения, вследствие чего по- ступление воды в емкость затвора 1 п этому трубопроводу полностью или час

Q 5 0

5 0

5

..

тично прекращается, а при дальнейшем увеличении открытия затвора 1 с увеличением избыточных расходов воды Q, поступающих в сооружение, и увеличением скоростей потока воды в концевой части трубопровода 6 увеличивается и эжектирующая способность потока, вследствие чего по трубопроводу 6 начинается уже сброс (отсос) воды из емкости затвора 1 некоторым расходом q,. Вследствие этого затвор 1, облегчаясь, и далее наращивает свое открытие в соответствии с увеличением расхода сооружения Q, при этом в сооружении поддерживается постоянное расчетное наполнение Но, Следовательно, на данном этапе работы устройства сброс расходов воды из полости затвора 1 происходит через сбросное отверстие 3 и трубопровод 6, а поступ ление расходов - через трубопроводы 7 и 8, При фиксации затвора 1 на некотором постоянном открытии, в слу чае стабилизации величины расхода сооружения Q, расходы сброса и поступ ления в полость затвора 1 выравниваются. Tie,

43 qg q7+ qg- (О

При дальнейшем увеличении избыточных расходов Q, поступающих в сооружение, растет и эжектирующая способность потока воды. Вследствие этого зона эжекции достигает и трубопровода 7, который, под действием эжек- тирующей способности потока воды, начинает уменьшать поступление расхода q- в емкость затвора 1, в связи с чем происходит дальнейшее уменьшение наполнения в емкости затвора 1, и с понижением уровня воды в емкости ниже верхнего конца трубопровода 6 (фиг,26) происходит отключение этого трубопровода. Следовательно, на данном этапе работы устройства сливной расход из емкости затвора 1 уже определяется расходом q выпуска 3, а вливные расходы - расходами слива q-jr и qg трубопроводов 7 и 8, При этом по мере увеличения данных скоростей потока воды, а следовательно, и эжек- тирующей способности потока воды, расход трубопровода 7 стремится к нулю ()

При дальнейшем увеличении сбросного расхода, а соответственно и эжектирующей способности потока воды, трубопровод 7 начинает уже работать

5161

на сбор расходов из емкости затвора 1, т.е.

qj q qg.

(2)

При дальнейшем увеличении расхода воды, поступающей в сооружение, зона эжекции потока воды достигает конца трубопровода 8, который начинает под воздействием понижающего давления уменьщать, как и предыдущие трубопро - воды 6 и 7, расход нлива в емкость затвора 1. Вследствие этого наполне ние в емкости снижается, и с пони же.нием его ниже верхнего отверстия трубопровода 7 происходит отключение этого трубопровода. На данном этапе работы устройства сбросной расход ем кости затвора 1 определяется расходом выпуска 3, а вливной расход расхо дом трубопровода 8, величина которо го по мере увеличения эжекции стре мится к нулю (), что соответствует полному опорожнению емкости затвора 1 При стабилизации расхода, поступающего в сооружение, устанавли вается равенство между расходами вли ва и слива, что соо -ветствует условию

q 4g.(3)

Таким образом, в процессе работы устройства происходит последовательное регулирование посредством эжек ции расходов в трубопроводах 6-8 с последующим их ступенчатым отключением, что видно из сопоставления уравнений (1), (2) и (3). Причем,

H-SI

36

регулирование расходов влива и слива устанавливается из условия поддержания постоянного наполнения Нр в верхнем бьефе сооружения.

При уменьшении расходов воды, поступающих в сооружение, работа регулятора повторяется в обратном порядке.

Для плавного воздействия эжекции на трубопроводы 6-8 рекомендуется концы трубопроводов выполнять со скосом (фиг.1).

Формула изобретения

:1 Устройство для регулирования уровня воды в верхнем бьефе гидротехнического сооружения, содержащее установленный на горизонтальной оси вращения водонаполняемый затвор, на напорной грани которого выполнены впуск и выпуск со струеотражателем, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и пропускной способности устройства,впуск вьшолнеи в виде нескольких закрепленных на напорной грани затвора вер- тикальных трубопроводов, верхние и нижние концы которых размещены на разной высоте, причем нижние концы трубопроводов установлены у нижней затвора.

0

5

0

35

2. Устройство no.n.i, отличающееся тем, что нижние концы трубопроводов выполнены со скосом.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для регулирования уровня воды. Целью изобретения является повышение надежности и пропускной способности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования уровня, содержащем водозаполняемый затвор, установленный на оси вращения, с впуском и выпуском, который выполнен в виде трубопроводов, верхние и нижние концы которых установлены на разной высоте. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

V////////////////////

A-A У///////////А

-59и,г.г

1

у//////////////////,

6:± /////7/777,

2,.

Ши2.Ч