Регулятор уровня верхнего бьефа Советский патент 1991 года по МПК G05D9/00 

Фиг.1

30

Изобретение относится к ирригации, в частности к автоматизации водозаборных узлов на участках рек- горно- предгорной зоны водосбросньЬс сооруже- г ний.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных свойств и повышение пропускной способности регулятора „ JQ

На фиг о 1 представлен регуля-тор, разрез; на фиг„ 2 - то же, вид сверху; на фиг„ 3 - то же, вид торца; на фиг. 4 - то же, аксонометрияс

Регулятор содержит эатвор 1 в виде корытообразного ковша, нижняя часть которого выполнена криволинейной с центром кривизны на оси 2 вращения, а верхняя выполнена плоской, опирающейся в закрытом положении на устои JQ сооружения 3, Корытообразный ковш обращен вогнутостью в сторону верхнего бьефа„ На плоской части затвора 1 выполнен прямоугольный вырез 4, снабженный диафрагмой 5, установлен- 25 ной на второй горизонтальной оси 6 вращения, размещенной у нижней кромки выреза 4 0 Диафрагма 5 в рабочем положении, когда в верхнем бьефе есть вода, т.е. регулятор работает в режиме регулирования, опирается на Фиксатор 7 положения, фиксирующий положение диафрагмы 5« Затвор 1 установлен на консоли 8 и снабжен противовесом 9 е Баковые грани 10 затвора 1 выполняют роль ножевых уплотнений и предназначены для предотвращения динамического эффекта в плане при открытии затвора 1-, а криволинейная часть у основания затвора 1 выполняет ту же функцию по вертикали „ Боковые грани и криволинейная часть затвора 1 обеспечивают гидростатический закон распределения давлений на плоскую часть полотнища при любом его положении. Диафрагма 5 в нижнем основании (ниже шарнира-оси) имеет выступ 11, исполненный под углом к диа- фрагме 5 и предназначенный для фиксации диафрагмы 5 путем упора в плоскую часть полотнища затвора 1 в опу- 5U щенном (нерабочем) положении авторегулятора, когда в верхнем бьеЛе нет воды. Размеры плоской части полотни-- ща (ширина и высота элементов) определяются из условия обеспечения гидро-,5 статического давления воды на полотнище затвора 1 для создания требуемого момента трогания затвора 1 (преодоление момента силы тяжести затво40

0

Q 5 U 5

0

ра) в закрытом его положении при достижении расчетного напора воды в верхнем бьефеР

Положение диафрагмы 5 при полном ее открытии (повороте вокруг оси 6) определяется из условия обеспечения сброса плавника и мусора, пропуска максимального расхода воды через верх диафрагмы 5, боковые ее пазухи и из- под затвора 1 и его боковые пазухи при расчетном напоре (напор принимается не менее напора на водосливе при данной ширине пролета сооружения, при пропуске максимального расхода). Положение диафрагмы 5 задается положением фиксатора 7, которое опреде- ляетсд - Фиксируется по положению диафрагмы 5 при полностью открытом затворе 1 (фиг, 1, пунктиром изображено открытое положение затвора). Фиксатор 7 может конструктивно пополняться различно, например на диафрагме 5 со стороны верхнего бь ефа может быть устроена рамка вдоль диафрагмы 5, через которую проходит ось-балка, защемленная в боковые устои (не показано), и др0 Здесь приведен лииь один вид фиксатора 7.

Регулятор работает следующим образом

Пока воды в верхнем бьесЬе нет или уровень меньше расчетного, т.е0 Hg6 Hp, затвор 1 находится в закрытом положении (фиг. 1)0 Диафрагма 5 при отсутствии воды под действием собственной силы тяжести находится в опущенном (открытом) состоянии о Степень опускания фиксируется выступом 11 в нижнем основании диафрагмы 5. При этом на затвор 1 действует сила тяжести затвора 1 G, сила гидростатического давления на плоскую часть затвора Р,(сила давления воды на криволинейную часть затвора 1 движущего момента не создает, так как вектор этой силы проходит через ось вращения} и сила Рл гидростатического давления воды на диафрагму 5С Силами трения в оси вращения затвора пренебречь можно ввиду их малости по сравнению с другими силами.

Затвор 1 выполнен так, что точка приложения равнодействующих всех сил находится ниже оси вращения затвора 1, что обеспечивает устойчивую работу во всем диапазоне регулирования.

Параметры затвора рассчитаны так, что при Нр момент от силы тяжести (веса) затвора 1 больше момент силы гидростатического давления воды относительно оси вращения затвора 1 и фиксатора (на фиг0 1 показан пример опоры скольжения),

При достижении Hg B Нр наступае равенство моментов сил, действующих на затвор 1.

При Н р Н & е момент сил от гидростатического давления воды на плоскую часть затвора 1 Р и на диафрагму 5 Рл становится больше момента силы веса затвора 1, и последний начинает открываться.

При открытии затвора 1 диафрагма

5поворачивается вокруг второй оси

6вращения в сторону верхнего бьефа, вследствие чего по мере открытия затвора 1, а следовательно, открытия диафрагмы 5 на нее начинает действовать сила РЗ (на фиг. 1 показана пунктиром для открытого положения затвора 1), что еще более уменьшает момент силы Р.

В результате происходит рассогласование моментов сил.,

При движении затвора 1 противовес 9, перемещаясь влево от оси вращения создает дополнительный момент, корректирующий изменение моментов сил от давления на затвор 1 и от веса затвора 10

Затвор 1, занимая промежуточное положение, находится в равновесии, сбрасывая излишки воды в нижний бьеф стабилизируя расчетный напор с определенной ошибкой0

Учитывая, что в регуляторе исключено влияние гидродинамического эффекта на величину сил давления на затвор 1 Р и Pg при сохранении тем самым гидростатического закона распределения, последнее обеспечивает достаточную для практики точность регулирования, устойчивую и надежную работу„

Применение предлагаемого регулятора позволяет улучшить его эксплуатационные свойства за счет повышения пропускной способности, промыва насосов со сбросом плавника, мусора, гашения энергии, обеспечения оптимальной структуры потока на подходе к затвору. Таким образом, образуются два контура истечения: из-под затвора 1 и его боковых пазух и второй контур - через верх диафрагмы 5.v

ее боковые, пазухи. Такое истечение обеспечивает увеличение пропускной способности затвора 1, промыв наносов, плавника и мусора, гашение энергии потока в нижнем бьефе соударением струй, а также оптимальную структуру потока в верхнем бьеЛе за счет равномерного распределения поля скорос0 тей по всему сечению, что особенно важно, например, для водозаборных узлов на горных реках в силу особенностей работы водозаборных узлов (борьба с наносами на принципах попе5 речной циркуляции и др.)о

При Нв Нр, а следовательно, подъеме затвора 1 происходит изменение величин моментов о Момент силы веса затвора 1 (U Q э Увепичивается за

0 счет увеличения плеча силы веса л Заметим, что с открытием затвора 1 и, следовательно, с поворотом диаЛ- рагмы 5 в сторону верхнего бьесЬа точка приложения результирующей силы

5 тяжести диафрагмы 5 и непосредственно затвора 1 изменяет свое положение, смещаясь в сторону верхнего бьефа0 Но поскольку все подчиняется законам геометрии, т.е. каждому значению уг0 ла поворота затвора 1 соответствует строго определенное положение диафрагмы 5, а следовательно, точки приложения силы тяжести Г $ и ее плеча 1 q, моменты сил Р и Гг уменьшаются.

Формула изобретения

Регулятор уровня верхнего бьейа, содержащий консольно установленный на оси вращения затвор с противовеQ сом в виде корытообразного ковша, опирающегося в закрытом положении на устой сооружения и обращенного выпуклостью в сторону верхнего бъесЬа, нижняя часть ковша выполнена криволи- нейной с центром кривизны на первой оси вращения, а верхняя часть выполнена плоской и снабжена вырезом, перекрываемым диагЬрагмой, отличающийся тем, что, с целью

о улучшения эксплуатационных свойств и повышения пропускной способности устройства, диафрагма установлена на второй горизонтальной оси вращения, размещенной на плоской части затвора

е у нижней кромки выреза и с возможностью опоры в закрытом положении на фиксатор положения, размещенный со стороны нижнего бьефа.

Фиг.2

У.

1

4

м

Фиг

Изобретение относится к ирригации, в частности к автоматизации водозаборных узлов на участках рек горно-предгорной зоны. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных свойств и повышение пропускной способности устройства 0 Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе уровня верхнего бьефа, содержащем затвор 1 на первой оси 2 с противовесом 9 и вырезом 4 на его плоской части, перекрываемъм диаЛраг- мой 5, диафрагма 5 установлена на второй оси 6 вращения и с возможностью опоры на Фиксатор 70 4 ил.