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

&tl

317164

в сторону верхнего бьефа канала,а полость 15 ковша в низовой части соединена с нижним бьефом сливной трубой 17, снабженной клапаном 18 и гидравлическим реле, выполненным в виде коромысла 20, на плечах которого шар- нирно закреплены емкости - противовесы 21 и 22 со сливными отверстиями 23 и 2k, размещенные соответственно под трубками на отметках максимально10

го и минимального уровней воды верхнего бьефа. Емкость-противовес 21, сообщенная с трубкой на отметке максимального уровня, имеет больший объем, чем емкость- противовес 22, сообщенная с трубкой на отметке минимального уровня. Низовая часть 3 затвора снабжена ограничительной пластиной 7 по ширине бьефа-канала k. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для автоматического поддержания заданных уровней воды в верхнем бьефе строительных каналов. Цель изобретения - повышение надежности и точности регулятора . Регулятор уровня верхнего бьефа в гидротехнических сооружениях содержит затвор, выполненный в виде наполняемого от верхнего бьефа ковша, укрепленного на упорных штангах 9 и 10, шарнирно закрепленные на опорной балке, донная часть ковша выполнена из двух сопряженных между собой час-, тей 2 и 3, расположенных под тупым углом к потоку, низовая 3 из которых больше верховой 2 и установлена наклонно к дну канала Ц с возможностью контактирования с порогом 8 дна канала 4, центр тяжести ковша - затвора смещен относительно оси 11 крепления (Л

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для автоматического поддержания заданных уровней.воды в верхнем бьефе строи- . тельных каналов.

Известно устройство для регулирования уровня воды в верхнем бьефе гидротехнических сооружений, включающее затвор с горизонтальной осью враще- ния и поплавком, который шарнирно прикреплен к затвору с возможностью перемещения гю криволинейным направляющим, установленным в верхнем бьефе непосредственно перед затвором, затвор выполнен с противовесом, расположенным ниже его оси вращения.

Известно также автоматическое устройство гидравлического действия, содержащее затвор прислонного типа с осью вращения, снабженный емкостью- противовесом, наполняемой по трубке, установленной на отметке максимального уровня, снабженную водовыпускным отверстием, гидравлическое реле, со- держащее клапан с горизонтальной осью вращения.

Недостатком устройства является низкая его надежность, а также устройство подвержено большой инертности системы, что ведет к неоправданному сбросу воды в нижний бьеф сооружения. Затвор дергается при изменении горизонта воды в верхнем бьефе, что свя- ано с уравновешиванием моментов от массы затвора и массы наливной емкости , которая находится по другую сторону от оси вращения. Момент силы гидростатического давления воды на криволинейную поверхность затвора небольшой и не создает достаточной силы на ось вращения, поэтому затвор может открываться то больше, чем необходимо, то запаздывает на закрытие

, 0

0

5

хотя горизонт воды ниже регулируемого уровня. Таким образом, силы гидростатического давления на обшивку затвора меняются, соответственно неустойчив движущийся момент, так как ось вращения затвора не всегда совпа-, дает с заданным горизонтом воды. Наливная емкость заливается взвешенными наносами, осевшими в ней в процессе ее заполнения, и промывка их затруднена, вследствие чего также теряется устойчивость работы затвора и точность поддержания уровня верхнего бьефа. Работа гидравлического реле регулятора вызвана трудностями вследствие того, что клапан связан с гибкой тягой, в месте крепления которой налипает сор, влияющий на регулирование выпуска воды из емкости, а сама гибкая тяга в период эксплуатации имеет свойства потерь ее прочности и имеются большие сопротивления в контакте с шарнирами.

, Цель изобретения - повышение надежности и точности регулятора.

Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе уровня верхнего бьефа в гидротехнических сооружениях, содержащем затвор прислонного типа с осью вращения, снабженном емкостью- противовесом, наполняемой по трубке, установленной на отметке максимального уровня, снабженную водовыпускным отверстием, гидравлическое реле, содержащее клапан с горизонтальной осью вращения, затвбр выполнен в виде наполняемого от верхнего бьефа ковша, укрепленного на опорных штангах, шарнирно закрепленных на опорной балке, , донная часть ковша выполнена из двух сопряженных между собой частей, расположенных под тупым углом к потоку, низовая из которых больше верховой

и установлена с наклоном к дну канала и с возможностью контактирования с порогом дна канала,а центр тяжести ковша-затвора смещен относительно оси крепления в сторону верхнего бьефа, полость ковша в низовой части сообщена с нижним бьефом сливной трубой снабженной клапаном с гидравлическим реле, выполненным в виде коромысла, на плечах которого шарнирно закреплены емкости-противовесы со сливными отверстиями, размещенные соответственно под трубками на отметках максимального и минимального уровней воды верхнего бьефа. Кроме того, емкость- противовес, сообщенная с трубкой яа отметке максимального уровня, имеет больший объем, чем емкость-противовес сообщенная-с рубкой на отметке минимального уровня. При этом низовая часть затвора снабжена ограничительной пластиной по ширине бьефа.

На фиг. 1 изображен регулятор уровня, вид сверху; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 2; на фиг. 4 - вид Б на фиг. 3.

Регулятор уровня верхнего бьефа содержит затвор прислонного типа, выполненный в виде наполняемого от верхнего бьефа ковша 1, донная часть ковша выполнена из двух сопряженных между собой неравных частей 2 и 3, расположенных под тупым углом к пр- току, верхняя часть 2 представляет вертикальную плоскость в закрытом положении затвора, а низовая часть 3 установлена с наклоном к дну канала 4 и с возможностью контактирования , с порогом дна канала 4. Боковые грани 5 затвора выполняют роль ножевых уплотнений напорной обшивки 6. Неравные части 2, и 3 выполнены так, что низовая часть 3 больше верховой час-, ти 2, причем она снабжена ограничительной пластиной 7 в коньковой части затвора по ширине канала 4 с возможностью контактирования с порогом

8дна канала о Центр тяжести ковша г. затвора смещен относительно оси крепления в сторону верхнего бьефа.

Затвор укреплен опорными штангами

9и 10 к осям И с кронштейнами 12, последние прикреплены к опорной балке 13, установленной в стенках транзитного канала 1 4 за пределами ковше- образного затвора 1.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Работа регулятора уровня будет устойчивой в диапазоне углов наклона внутренней обшивки 6 затвора к нижней балке 10 под углом оптимально равным и больше 90°.

Камера 15 затвора 1 сообщена с верхним бьефом впускным патрубком 1.6, а с нижним - сливной трубой 17, выпускное отверсти которой снабжено клапаном 18 с осью 19 вращения с гидравлическим реле. Гидравлическое реле содержит коромысло 20, на плечах которого шарнирно прикреплены емкости- противовесы 21 и 22 с калиброванными сливными отверстиями 23 и 24, размещенные соответственно, под трубками на отметках максимального и минимального уровней воды верхнего бьефа. Момент от веса емкости-противовеса 21 в 2-3 раза больше момента от веса емкости-противовеса 22. Через камеру 15 затвора 1 проходит сквозная водосливная трубка 25 отметки минимального уровня перед напорной частью 3, выходной конец которой размещен соосно над емкостыо-противовеса 22, а водосливная трубка 26 отметки максимального уровня 27 веды верхнего бьефа пропущена через стенки подводя щего канала 4 и транзитного канала 14, выходной конец которой размещен соосно над другой емкостью-противо- в еса 2 , объем емкости которой больше емкости-противовеса 22, сообщающейся с нижним бьефом. Водосливная трубка 25 расположена по высоте выше, чем впускной патрубок 16. Сечения калиброванных сливных отверстий 23 и 24 соответственно, камер-противовесов 21 и 22 значительно меньше сечений водосливных трубок 25 и 26. При этом , сечение впускного патрубка 16 меньше сечения сливной трубы 17 затвора 1, сообщающей полость камеры 15 с нижним бьефом.

Регулятор уровня верхнего бьефа в гидротехнических сооружениях работает следующим образом.

При недостаточном уровне воды в верхнем бьефе затвор 1 расположен в крайнем нижнем положении и опирается нижней частью ограничительной пласти ны 7 на пороговую часть 8 сооружения, а боковые грани 5 обшивки 6 затвора - на наклонные полки стенки сооружения. Через водосливную трубку 25 начинает поступать, вода и заполнять емкость- противовес 22. Вес емкости 22 увели

чивается и через ось 19 автоматйчес- ки клапан 18 закрывает выпускное отверстие сливной трубы 17. Одновременно через впускной патрубок 16 начина- ет вода из верхнего бьефа поступать в полость камеры 15, которая заполняется и удерживает своим весом G затвор 1 в крайнем нижнем положении, опираясь торцом ограничительной пластины 7 по ширине бьефа на порог 8.

При наполнении емкости-противовеса 22 жидкостью слив идет медленнее через калиброванное сливное отверстие 2k, так как площадь сечения его мень- ше площади сечения водосливной трубки 25;,

При превышении уровня воды в верхнем бьефе над расчетным, т.е. и в момент достижения отметки макси- мального уровня 27 через водосливную трубку 26 вода поступает в емкост противовес 21 с отверстием 23 и производится наполнение емкости 21 водой : Объем емкости 21 равен максимальному по отношению к объему емкости 22 и емкость-противовес 21 начинает .опускаться, а емкость 22 - подниматься . |Это в свою очередь приводит ось 19 ;в движение и автоматически клапан 18 открывает выпускное отверстие сливной трубы 17. Вода таким образом из полости камеры 15 прямотоком поступает в нижний бьеф, уровень воды уменьшается и достигает определенной от- метки, при этом одновременно происходит смыв осевшиxvвзвешенных наносов в воде в нижний бьеф, а момент выталкивающей силы гидростатического дав- ления воды, действующий на наклонную поверхность нижней части 3 (крыла), становится больше момента от веса затвора 1 и веса оставшейся воды в камере 15 (P«r« ), что приводит к открытию затвора 1. Вместе с тем при открытии затвора 1 увеличивается расход воды, сбрасываемый под затвором 1, а также подходные скорости перед затвором 1. Это в свою очередь увеличивает величину гидродинамическойсилй давления воды, действующей прежде всего на наклонную ломанную часть 3 затвора 1, увеличивая тем самым подъемную силу, приводящую к открытию затвора. Положительную роль играет также вертикальная пластина, закрепленная в месте изгиба ломанной части 3, способствующая дополнительному завихрению потока на

0 5 0

0

5

0

5

выходе, Далее уровень верхнего бьефа снижается. Затвор 1 плавно- возвращается в исходное положение вместе с емкостью-противовесом 21 после закрытия клапаном 18 выпускного отверстия трубы 17 и заполнения полости камеры 15 водой, так как момент от веса затвора в целом превышает момент от силы давления воды ВБ на напорную плоскость наклонной части 3 затвора, что дает возможность плотно запирать проходное сечение канала 4. Герметичность перекрытия обеспечивается силой тяжести самого затвора 1 и весом воды в камере 15 со стороны верхнего бьефа (С 1з P ). Момент силы также зависит от расположения оси вращения затвора 1 в стенках канала 1. При повторном максимальном ВБ цикл повторяется.

Формула изобретения

EZ

-IF

вес, сообщенная с трубкой на отметке минимального уровня. .

Vt

Фие.З

Фи&Ь

24