Регулятор уровня верхнего бьефа Советский патент 1992 года по МПК G05D9/00 

Изобретение относится к гидротех-; нике и может быть использовано для автоматического регулирования уровня верхнего бьефа на перегораживающих сооружениях.

Известно устройство для регулиро- вания уровня в бьефах гидротехнических сооружений, содержащее установленный над водовыпуском цилиндричес- ,кий затвор, соединенный через коромысло с грузом-противовесом, и поплавковый клапан, цилиндрический затвор , ;

разделен диафрагмой с центральным отверстием на две полости, наддиафраг- менная полость затвора снабжена сливной трубой, на которой размещен диа- фрагменный клапан, а поддиафрагменная полость затвора сообщена через над- диафрагменную полость клапана с нижним бьефом, на котором установлен поплавковый клапан. При этом поплавковый клапан выполнен в виде установленной на выходном патрубке трубопровода втулки, жестко соединенной с поО4

СХ

31716 89

причем на выходном патрубке

I по п с в

выполнены сливные отверстия.

Известно также устройство для поддержания уровня воды, содержащее подпорное сооружение, в котором закреплен водовыпуск с установленным на нем затвором, связанный с шарнирно- рычажным механизмом, управляющую емкость, сообщенную с верхним бьефом впускной трубкой и с нижним бьефом сбросным отверстием, снабженным клапаном с поплавковым приводом, встроеным в поплавковую камеру, сообщенную с верхним бьефом трубкой, а с нижним - сливным патрубком.

Однако в таком устройстве наполнение оросительного канала затягивается из-за широкого его русла и движения воды по уклону, что недопустимо ведет к сработке верхнего бьефа на сброс (т.е. большая инерционность привода камеры), а также невозможно задавать заданное время обработки поплавковой камеры. Кроме того, связь поплавковой камеры, камеры управления затвором с уровнем нижнего в канале неустойчива и длительна, так как неустойчив момент движения затвора - он при закрытии вынужден производить удары о трубу и вызывает ее разрушение. Перетекание из камеры управления в поплавковую камеру, связанную с уровнем нижнего бьефа, также медленное, а значит имеет сбро воды, теряется чувствительность затвора к изменению уровня верхнего бьефа. Затвор работает для малых измнений напоров в верхнем бьефе, но камера имеет значительные размеры. Камера управления заиливается выпадающими на ее дно наносами - это снижет надежность работы регулятора, причем отсутствует возможность очистки камеры..

Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности работы в переходных режимах.

Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе уровня верхне- го бьефа, содержащем, подпорное соору жение, в котором закреплен водовыпус с установленным на нем затвором, связанный е шарнирно-рычажным механизмом, управляющую емкость, сообщённую с верхним бьефом впускной трубкой и с нижним бьефом сбросным отверстием, снабженным клапаном с поплавковым приводом, встроенным в поплавковую

0

5

0

5

0

п0

камеру, сообщенную с верхним бьефом трубкой, а с нижним - сливным патрубком, затвор установлен на горизонтальной оси вращения и неподвижно укреплен на одном из рычагов трехзвен- ного шарнирно-рычажного механизма, включающего тягу, одним концом соединенную с рычагом затвора, а другим - со свободным рычагом, одно плечо которого закреплено на подпорном сооружении, а на другом свободно подвешена управляющая емкость-противовес, в которой соосно размещена поплавковая камера, трубка сообщения с верх- ним бьефом выполнена гибкой, а вход ее размещен на заданной отметке верхнего бьефа. I Кроме того, поплавковый привод выполнен в виде поплавка, жестко закрепленного на штоке, пропущенном через крышку и дно поплавковой камеры, на нижнем конце которого закреплен клапан с возможностью контактирования со сбросным отверстием управляющей емкости-противовеса, при этом поплавок соединен с дном поплавковой камеры посредством сильфона.

В дне управляющей емкости выполнено сли.вное отверстие.

На фиг. 1 изображен регулятор уровня верхнего бьефа; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1.

Регулятор уровня верхнего бьефа содержит в подпорном сооружении 1 водовыпускную трубу 2, в конце которой установлен клапанный затвор Зс рычагом 4,прикрепленный к трубе 2 посредством шарнира 5.о Выше трубы 2 с внешней стороны подпорного сооружения 1 закреплена опора 6, к которой посредством шарнира 7 закреплен трех- звенный шарнирно-рычажный механизм, 45 включающий поворотный/рычаг 8 и рычаг k клапанного затвора 3, которые связаны между собой при помощи тяги 9 и шарниров 10 и 11. Емкость-противовес 12 подвешена через шарнир 13 к консольной части рычага 8.

Управляющее приспособление выполнено в виде регулирующей емкости-противовеса 12 и закрепленной внутри цилиндрической камеры 14, в которой поплавок 15 закреплен на штоке 16 с клапаном 17 с возможностью взаимодействия его со сбросным (водовыпускным) отверстием 18 управляющей емкости- противовеса 12. Поплавковая камера

5

40

5

15

20

25

14 снабжена в нижней части дна сливным патрубком 19с вентилем 20, а емкость-противовес - патрубком 21с вентилем 22. Кроме того поплавковая камера 14 в своей верхней части имеет направляющие 23, закрепленные ребрами 24 жесткости и оборудованные конуг сообразным насадком 25, а в нижней части имеет направляющие 26 и сильфон ю 27 для изолирования полости поплавковой камеры 14 от полости емкости- противовеса и для свободного постулат тельного движения штока 16.

ЕМкость-противовес 12 сообщена с верхним бьефом через.отверстие 28 с гибкой трубкой 29, подсоединенной к впускному патрубку 30 с вентилем 31. патрубок 30 в стенке сооружения 1 расположен ниже заданного уровня 32.

Над воронкообразным насадком 25 на коромысле 8 закреплена трубка 33, подсоединенная к паз-рубку 34 с вентилем 35 через гибкую трубку 36. Патрубок 34 расположен в стенке сооружения 1 на заданном уровне 32 верхнего бьефа сооружения. Площади поперечных сечений патрубков 30 и 34, соответственно, к сливным патрубкам 19 и.21 различны и могут регулироваться вентилями 20, 22, 31 и 35.

Регулятор работает следующим образом .

Вода из верхнего бьефа сооружения через патрубок 30, гибкую трубку 29 и выпускное отверстие 28 постоянно поступает в управляющую емкость- противовес 12. Сливной патрубок 21 перекрыт вентилем 22. Вследствие того, что под действием усилий от ве- до са поплавка 15 и штока 16 оголовок водовыпускного, отверстия 18 перекрывается клапаном 17, то вода заполняет емкость-противовес 12. Вес емкости 12 увеличивается, и через трех- звенный шарнирно-рычажный механизм , автоматический затвор 3 закрывает выходное отверстие в трубке 2, т.е. . момент. 6т веса емкости-противовеса 12

ку 36 и трубку 33, поступает в воронкообразный насадок 25 и далее в поплавковую камеру 14. Камера 14 за полняется водой, которая, достигнув поплавка 15, начинает его поднимать в результате чего шток 16 поднимает ся, и клапан 17 открывает водовыпус ное (сливное) отверстие 18. Вода, т ким образом из полости емкости-прот вовеса 12 поступает в нижний бьеф. Одновременно через сливной патрубок 19 идет отток воды из камеры 14. В связи с тем, что поступающий расход больше оттока воды, поплавковая кам ра 14 быстро .наполняется водой. Момент сил от веса емкости-противовес 12 и части в ней воды относительно оси 5 вращения затвора 3 становится меньше момента от силы гидростатиче кого давления воды верхнего бьефа н плоскость затвора 3, и последний от крывается.

При прекращении поступления воды в поплавковую камеру.14 одновременно идет ее опорожнение через трубку 19 и под действием веса поплавка 15 штока 16 закрывается водовыпускное отверстие 18 клапаном 17, емкость- противовес 12 заполняется водой, «огда момент силы от веса ее относ тельно оси 5 вращения на затвор 3, передающийся через трехзвенный шарнирно-рычажный механизм, становится больше момента от силы гидростатиче кого давления из верхнего бьефа, за твор 3 закрывает отверстие трубы 2.

При регулировании имеющихся вентилей в устройстве задают время наполнения и выпуск воды, соответственно регулируется и время сработки уровня верхнего бьефа. В связи с не большой разностью объемов поплавко- Bqrt камеры 14 и самого поплавка 15 45 наполнение камеры 14, необходимое ,. для всплытия поплавка 15, требует незначительного времени.

Расположение конструкции трехзвен ного шарнирно-рычажного механизма,

30

35

веса воды, находящейся в ней, боль- 50 связанного с затвором 3 и емкостьюше момента силы гидростатического давления воды на клапанный затвор 3. v Затвор 3 находится в закрытом положении. .Одновременно в поплавковой камере 14 вода отсутствует, а сам поплавок 15 расположен в нижнем положении.

При превышении уровня 32 воды в верхнем бьефе над расчетным вода проходит через патрубок 34, гибкую труб55

противовесом 12, сохраняет требуемый момент, необходимый для закрытия или открытия затвора, одновременно за счет удлинения плеча коромысла 8 уменьшает размеры емкости-противовеса, т.е. снижает материалоемкость.

Эффективность устройства заключа ется в том, что оно просто по конструкции, повышает точность регули15

20

25

до ч 6

ку 36 и трубку 33, поступает в воронкообразный насадок 25 и далее в поплавковую камеру 14. Камера 14 за-| полняется водой, которая, достигнув поплавка 15, начинает его поднимать, в результате чего шток 16 поднимается, и клапан 17 открывает водовыпускное (сливное) отверстие 18. Вода, таким образом из полости емкости-противовеса 12 поступает в нижний бьеф. Одновременно через сливной патрубок 19 идет отток воды из камеры 14. В связи с тем, что поступающий расход больше оттока воды, поплавковая камера 14 быстро .наполняется водой. Момент сил от веса емкости-противовеса 12 и части в ней воды относительно оси 5 вращения затвора 3 становится меньше момента от силы гидростатического давления воды верхнего бьефа на плоскость затвора 3, и последний открывается.

При прекращении поступления воды в поплавковую камеру.14 одновременно идет ее опорожнение через трубку 19 и под действием веса поплавка 15, штока 16 закрывается водовыпускное отверстие 18 клапаном 17, емкость- противовес 12 заполняется водой, «огда момент силы от веса ее относительно оси 5 вращения на затвор 3, передающийся через трехзвенный шарнирно-рычажный механизм, становится больше момента от силы гидростатического давления из верхнего бьефа, затвор 3 закрывает отверстие трубы 2.

При регулировании имеющихся вентилей в устройстве задают время наполнения и выпуск воды, соответственно регулируется и время сработки уровня верхнего бьефа. В связи с небольшой разностью объемов поплавко- Bqrt камеры 14 и самого поплавка 15 45 наполнение камеры 14, необходимое ,. для всплытия поплавка 15, требует незначительного времени.

Расположение конструкции трехзвен- ного шарнирно-рычажного механизма,

30

35

связанного с затвором 3 и емкостью

противовесом 12, сохраняет требуемый момент, необходимый для закрытия или открытия затвора, одновременно за счет удлинения плеча коромысла 8, уменьшает размеры емкости-противовеса, т.е. снижает материалоемкость.

Эффективность устройства заключается в том, что оно просто по конструкции, повышает точность регулирования и быстродействие в работе, при этом камеры свободно промываются от взвешенных наносов в воде за счет статического напора в них. Кроме того, устройство характеризуется надежностью обеспечения за счет устойчивого момента закрывания и отсутствия заиления камер.

о р м у л а

изобретения

1. Регулятор уровня верхнего бьефа, содержащий подпорное сооружение, в котором закреплен водовыпуск с установленным на нем затвором, связанный с шарнирно-рычажным механизмом, управляющую емкость, сообщенную с верхним бьефом впускной, трубкой и с нижним бьефом сбросным отверстием, снабженным клапаном с поплавковым приводом, встроенным в поплавковую камеру, сообщенную с верхним бьефом трубкой, а с нижним - Сливным патрубком .отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности работы в переходных режимах, затвор установлен на горизонтальной оси вращения и неподвижно укреплен на одном из рычагов трехзвен- ного шарнирно-рычажного механизма, включающего тягу, одним концом соединенную с рычагом затвора, а другим - со свободным рычагом, одно плечо которого закреплено на подпорном сооружении, а на другом свободно подвешена управляющая емкость-противовес,

Q в которой соосно размещена поплавковая камера, трубка сообщения с верхним бьефом выполнена гибкой, а вход ее размещен на заданной отметке верхнего бьефа.

5 2. Регулятор по п. отличающийся тем, что поплавковый привод выполнен в виде поплавка, жестко закрепленного на штоке, пропущенном через крышку и дно поплавко0 вой камеры, на нижнем конце которого закреплен клапан с возможностью контактирования со сбросным отверстием управляющей емкости-противовеса, при этом поплавок соединен с дном по5 плавковой камеры посредством сильфона,

3. Регулятор по п. 1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что в дне управляющей емкости выполнено сливное отверстие.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано : для1автоматического регулирования уровня верхнего бьефа на перегораживающих сооружениях. Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности работы в переходных режимах. Регулятор уровня содержит затвор 3, установленный на горизонтальной оси 5 вращения, и неподвижно укреп- . лен на одном из рычагов 8 трехзвен-. ного шарнирно-рычажного механизма, включакмцего тягу 9, одним концом соединенную с рычагом 4 затвора 3, а другим со свободным рычагом 8, одно плечо которого закреплено на подпорном сооружении 1, а на другом свободно подвешена управляющая емкость - противовес 12, в которой соосно размеще...на поплавковая камера 1, трубка 36 сообщения с верхним бьефом выполнена гибкой, а ввод ее размещен на заданно отметке верхнего бьефа. При этом поплавковый привод выполнен в виде поплавка 15, жестко закрепленного на штоке 16, пропущенном через крышку с направляющими 23 и дно поплавковой камеры 1 f, на нижнем конце которого закреплен клапан 17с возможностью контактирования со сбросным отвер ти: ем 18 управляющей емкости-противове- qa 12, при этом поплавок 15 соединен С дном поплавковой камеры посредством сильфома 27. В дне управляющей емкости 12 выполнено сливное отверстие с патрубком 21. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. V)

/)

г / / Л

/ / / / , s f J

Ч

Фиг

кжж« vv« ivwi

W. Л

23

№2.2

Фи2. 3