Регулятор уровня верхнего бьефа Советский патент 1992 года по МПК G05D9/02 

VI

О

о го

VI

$

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано на водозаборных и подпорных сооружениях.

Известен регулятор уровня верхнего бьефа, содержащий плоский щит, подвешейный шарнирно к забральной стенке перегораживающего сооружения. По бокам с щитом жестко сое/1инены металлические консоли для подвески груза-балансира, который подвешен свободно на двух тросах к верхним концам консолей.

Недостатком данного устройства является необходимость создания больших усиЛИЙ при подъемах регулятора в случае аварийной ситуации на сооружении или при необходимости промыва сооружений.

Известен также регулятор уровня верхнего бьефа, содержащий подвешенный на горизонтальной оси вращения плоский щит, имеющий жестко соединенные с ним консоли, на которых подвешен груз-противовес, причем плоский щит установлен с обеспечением расположения его диагонали по вертикали, а ось вращения закреплена в верхней части щита.

Недостаток известной конструкции обусловлен необходимостью его оборудования мощными подъемниками, поскольку вес грузов-балансиров может достигать 16 т и более, при зтом, как правило, сооружения, расположенные вдали от населенных пунктов, не электрифицированы и оборудованы ручными подъемниками, в связи с чем процесс подъема и опускания затвора является трудоемким и длительным, а также часты поломки подъемников, что может исключить возможность подъема затвора при аварийной ситуации или при необходимости промыва сооружения. Кроме того, при подъеме регулятора теряется контроль за уровнем воды в верхнем бьефе сооружения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей регулятора.

Поставленная цель достигается тем, что регулятор содержит установленный в пролете сооружения плоский щит, имеющий ось вращения вvcтoяx сооружения, консоли, жестко прикрепленные к плоскости щита со стороны нижнего бьефа, груз-противовес, прикрепленный к консолям, кроме того, регулятор содержит водонаполняемую емкость с дроссельным элементом, прикрепленную к консоли и сообщенную с верхним бьефом вливным трубопроводом, имеющую патрубок, к которому подсоединен вакуумный трубопровод, а также насадок, прикрепленный к плоскости щита со стороны верхнего бьефа и соединенный с нижним торцом вакуумного трубопровода, и водосливной лоток, расположенный в проеме верхней части плоского щита, а по высоте емкости размещены несколько патрубков.

На фиг. 1-3 представлен регулятор в процессе работы; на фиг. 4 - регулятор, вид со стороны нижнего бьефа; на фиг. 5 - то же, вид со стороны верхнего бьефа; на фиг. б то же, общий вид; на фиг. 7-9 - регулятор с емкостью, выполненной с несколькими патрубками, в процессе работы; на фиг. 10 регуляторе несколькими патрубками, видео стороны нижнего бьефа; на фиг. 11 - то же, вид со стороны верхнего бьефа; на фиг. 12 то же, общий вид.

Регулятор уровня содержит установленный в пролете сооружения плоский щит 1, имеющий ось 2 вращения в устоях сооружения. К плоскости щита 1 со стороны верхнего бьефа прикреплен насадок 3, а со стороны нижнего бьефа - консоль в виде водонаполняемой емкости 4, причем емкость 4 имеет трубопровод 5, сообщающий полость емкости с верхним бьефом сооружения. Кроме того, устройство содержит груз-противовес 6, водосливной лоток 7 и вакуумный трубопровод 8, нижний конец которого подключен к насадку, а верхний установлен в консольной емкости 4 на отметке, соответствующей максимальному наполнению емкости. Регулятор включает в себя также дроссельный элемент 9, установленный в верхней части емкости 4, а также может содержать несколько патрубков 10 по высоте емкости.

Для обеспечения работоспособности устройства необходимо, чтобы вес конструкции регулятора, включая и вес груза-противовеса 6, при пустой емкости 4 был достаточен для создания такого момента вращения, при которрм в верхнем бьефе сооружения поддерживается некоторое минимальное постоянное наполнение Нмин (фиг. 1), при котором насадок 3 и нижний конец трубопровода 5 затоплены.

Устройство работает следующим .образом.

При наполнении в сооружении, меньшем минимального расчетного, т.е.-при Н1 Ншн, где HI -текущее значение наполнения в верхнем бьзфе сооружения, регулятор закрыт. В этом случае консольная емкость 4 пуста.

При поступлении в сооружение дополнительных расходов воды наполнение в сооружении начинает возрастать и с достижением значения регулятор.начинает открываться, сбрасывая расходы в нижний бьеф сооружения (фиг. 2). Конец насадка 3 повисает над нижним бьефом, и по мере открытия щита 1 регулятора увеличивается и расход воды, протекающей в насадке 3,. при этом увеличивается также величина вакуума, создаваемого насадком 3, вследствие чего в полость насадка 3 начинает поступать воздух по вакуумному трубоп- 5 роводу 8 (т.е. происходу т отсос воздуха) из емкости 4. Вследствие этого давление в емкости 4 уменьшается и начинается поступление (всасывание) воды в емкость 4 по трубопроводу 5. с верхцего бьефа сооруже- 10 ния. Возникает дополнительный момент вращения от действия сил тяжести воды, поступающей в емкость 4, под действием которого регулятор начинает прикрывать сбросной пролет, увеличивая наполнение в 15 верхнем бьефе сооружения. При достижении наполнения в емкости 4 верхнего конца вакуумного трубопровода 8 емкость 4 полностью заполняется, а в сооружении устанавливается расчетное наполнение Нр, 20 которое в дальнейшем поддерживается постоянным, причем неизменным будет taкжe ,и наполнение емкости 4.

При дальнейшем увеличении или уменьшении расходов воды, поступающей 25 в сооружение, регулятор работает как прямодействующий регулятор уровня верхнего бьефа по известному принципу уравновешивания моментов сил, действующих на подвижные части затвора. При этом 30 объем воды в емкости будет постоянным .для заданного значения Нр в верхнем бьефе сооружения. Кроме того, по мере увеличения расходов воды регулятор наращивает свое открытие, при этом верхняя кромка 35 водосливного лотка 7 все глубже погружается подуровень воды верхнего бьефа, увеличивая сброс расходов воды в нижний бьеф сооружения вместе с плавником. Следовательно, водосливной лоток 7 обеспечивает 40 прохождение в нижний бьеф сооружения плавника вместе со сбросными расходами воды. Одновременно происходит и сброс донных наносов под плоским щитом 1 регулятора.45

Для перехода на минимальный уровень наполнения необходимо отключить

дроссельный элемент 9, сообщив полость емкости 4 с атмосферой, в результате чего в . емкость 4 начинается поступление воздуха 50 при одновременном оттоке воды из емкости 4 по трубопроводу 5, поскольку в этом случае давление в емкости 4 повышается, приближаясь к атмосферному давлению. При

полном опорожнении емкости давление в 55 ней максимально приближается к атмосферному, а в верхнем бьефе устанавливается постоянное наполнение, соответствующее . Но при этом величина давления в емкости 4 всегда меньше

атмосферного давления, поскольку происходит постоянный отсос воздуха по вакуумному трубопроводу 8 вследствие работы насадка 3. При закрытии дроссельного элемента 9 регулятор вновь заполняет емкость 4, а в верхнем бьефе устанавливается расчетное наполнение Нр.

При необходимости дискретного поддержания, различных уровней в верхнем бьефе сооружения регулятор выполняют с емкостью, имеющей несколько патрубков 10 по ее высоте (фиг. 7-12).

Для перехода на другой расчетный уровень вакуумныйтрубопровод 8 отсоединяют от предыдущего патрубка, при этом регулятор вследствие разгерметизации емкости 4 переходит в режим поддержания в сооружении мин|1мального наполнения НРмин ЮОП51.

Затем вакуумный трубопровод 8 подключaюt к другому патрубку 10, с которого предварительно снимают закрывающую его заглушку (пробка), а предыдущий патрубок плотнб закрывают заглушкой. Вследствие этого под действием работы насадка 3 начинается y aлeниe воздуха из герметично закрытой емкости 4 по вакуумному трубопг роводу 8, в результате Давление в емкости

4понижается и по вливному трубопроводу

5начинается поступление (всасывание) расходов воды в полость емкости. По мере ее заполнения регулятор приближает наполнение вверхнем бьефе к новому расчетному наполнению. При наполнении в емкости нижнего конца патрубка 10, к которому подключен вакуумный трубопровод 8, дальнейшее наполнение емкости 4 прекращается, а

в верхнем бьефе устанавливается требуемое наполнение Hp const.

Дл перехода на другое значение расчетного наполнения в верхнем бьефе сооружения необходимо, как и в предыдущем случае, подключить вакуумный трубопровод 8 к такому патрубку 10, который обеспечивает требуер-ioe наполнение в емкости 4, при котором возникающий момент вращения, в том числе и от веса регулятора, оказывается достаточным для поддержания расчетного наполнения.

Таким образом, введение в конструкцию регулятора патрубков позволяет дискретно изменять наполнения в верхнем бьефе сооружения, для чего достаточно подключения к нужному патрубку 10 для поддёржан гя в емкости 4 соответствующего постоянного наполнения. При этом во всех случаях регулятор работает как прямодействунзщий регулятор уровня верхнего бьефа. Количество патрубков 10 устанавливается в зависимости от количества-расчетных наполнений и определяется технологическим режимом эксплуатации сооружения.

Эффективность предлагаемой конструкции в сравнении с известной заключается в том, что устройство может поддерживать два расчетных наполнения и Нр, что особенно важно при использовании регулятора на сооружениях, работающих в условиях поступления в них донных наносов, при которых требуется проведение периодических промывок сооружения. При этом для промыва сооружения необходимо создание в верхнем бьефе высоких скоростей потока воды, что может быть достигнуто (при наличии в сооружении небольших расходов воды) только путем уменьшения наполнения в сооружении, т.е. переходом от Нр к . вследствие чего уменьшается живое сечение потока воды и возрастают скорости его в верхнем бьефе. Это обеспечивает достаточную транспортирующую способность потока воды для промыва сооружения от донных наносов, что и позволяет расширить функциональные возможности регулятора, так как устройство при переходе от Нр к создает высокие скорости в верхнем бьефе сооружения, необходимые для промывки сооружения. При этом переход регулятора от Нр к не требует больших усилий, поскольку в качестве дроссельного элемента может быть использован обычный кран (задвижка) или какое-либо другое устройство.

Применение в конструкции регулятора патрубков позволяет дискретно изменять

наполнения в верхнем бьефе сооружения. Кроме того, введение водосливного лотка дополнительно расширяет функциональные возможности регулятора, так как обеспечивает прохождение в нижний бьеф сооружения плавника вместе со сбросны.ми расходами воды.

Формула изобретения

1.Регулятор уровня верхнего бьефа, содержащий установленный в сооружения плоский щит, имеющий ось вращения в устоях сооружения, консоли, жестко прикрепленные к плоскости со стороны нижнего бьефа, груз-противовес, прикрепленный к консолям, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения слива наносов, регулятор содержит водонаполняемую емкость, являющуюся

консолью и сообщенную с верхним бьефом вливным трубопроводом, имеющую патрубок, к которому подсоединен вакуумный трубопровод, а также насадок, прикрепленный к плоскости щита со стороны верхнего

бьефа и соединенный с нижним торцом вакуумного трубопровода.

2.Регулятор ПОП.1, отличающийся тем, что, с целью дискретного изменения расчетных уровней, емкость имеет несколько патрубков, размещенных по высоте емкости.

3.Регуляторпоп. 1,отличающийся тем, что он содержит водосливной лоток, расположенный в проеме верхней части

плоскости щита.

Щ

Фиг. 2

А-А

$Щ

Фиг.З

фиг. В 77/7//) Фиг. 8 Фиг9