Наносопромывное устройство авторегулятора плотинного водозаборного сооружения Советский патент 1992 года по МПК E02B8/02 E02B9/04 

Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для автоматизации водосбросных отверстий плотинных водозаборных сооружений, устраиваемых на участках рек горно-предгорной зоны.

Известен авторегулятор уровня верхнего бьефа, содержащий плоский щит, укрепленный на консолях вращающихся на оси, и уравновешенный противовесом.

Авторегулятор уровня верхнего бье- &а данной конструкции используется при автоматизации речных пролетов водозаборных сооружений0

Основным его недостатком является образование экрана при набегании потока на полотнище затвора, что препятствует движению насосов к промыв- ному отверстию и сбросу их в нижний бьеф при ограниченных сбросных расходах чводы в источнике „

Известно устройство для промывки наносов с программным управлением, включающее пустотелую призму, укрепленную на горизонтальной оси вращения, сообщающуюся с верхним бьефом типаю- щим патрубком, а с нижним - сифоном и

VJ VI

00

ю го го

работающее циклически: открыто-закрыто

Недостатком такого устройства явля ется низкая эффективность использова- ния излишков воды для промыва верхнего бьефа от наносов при прохождении паводковых расходов воды по реке и непроизводительный перерасход оросительной воды при расходах источника, не . превышающий расчетный расход отвода

При циклической работе устройства независимо от количества наносов в верхнем бьефе и изменения уровней на сооружении осуществляется сброс воды , в нижний бьеф через заданные промежутки времени При расходах воды в источнике меньше или равных расходу воды отвода происходят значительные непроизводительные сбросы дефицитной « воды в нижний бьефо

При прохождении по реке паводковых расходов воды работа устройства в режиме открыто-закрыто может привести к значительному поступлению наносов в 2 водоприемник сооружения и к снижению пропускной способности сооружения в целом, т„к„ при прохождении паводковых расходов затвор определенное время будет находиться в закрытом поло- з жении полностью перекрывая отверстие промывника0

Наиболее близким по технической сущности является авторегулятор предельного уровня, в котором расположен затвор промывного отверстия, При изменении уровней воды в верхнем бьефе от расчетного Нр до предельного Н„р сброс излишков воды и промывку наносов осуществляет промывное устрйство,, 4 При достижении предельного уровня в верхнем бьефе НПр срабатывает авторегулятор предельного уровня, одновременно поднимая и промывное устройство, обеспечивая пропуск паводковых расхо- дов по транзиту и смыв наносов в нижний бьеф сооружения

.„50

Недостатками работы такого авторегулятора предельного уровня с промывным устройством является низкая эффекс тивность использования излишков воды на промыв наносов, трудоемкость настройки промывного устройства на задач- ный уровень, поступление наносов в во-ь доприемник вместе с излишками воды, J5 неустойчивая работа промывного устройства при быстроменяющихся подход- Тных условиях потока

Q

g Q

5 о

. Пie

50

ь J5

Целью изобретения является повышение эффективности работы за счет уменьшения поступления наносов в водоприемник сооружения

На фиг 1 изображена схема одно- пролетного плотинного водозаборного сооружения, вид сверху; на фиг 2 - разрез А-А на фмг0 1 (закрытое положение авторегулятора и открытое положение наносопромывного устройства); на фиг 3 разрез Б-Б на фиг 1 (открытое положение авторегулятора и наносопромывного устройства)j на фиг 4 - наносопромывное устройство авторегулятора плотинного водозаборного сооружения

Наносопромывное устройство 1 подвешено к авторегулятору 2 и перекрывает промывное отверстие 3 Авторегулятор уровня 2 перекрывает водопропускное отверстие речного пролета плотинного водозаборного сооружения, имеющего водослив 5 для сброса излишков воды и плавающих предметов при паводковых расходах, разделительную стенку 6 и криволинейный водослив 7, образующих промывной тракт 8„ В водоприемнике 9 установлены стабилизаторы расхода 10 для подачи постоянных расходов воды в отводящий канал 11 и задатчик уровня 12 промывного устройства 1 о Сброс излишков воды и плавающих предметов осуществляется через водослив 13о

Наносопромывное устройство 1 представляет собой плоский затвор, перемещающийся по горизонтальной оси вращения 1, с водоналивной емкостью 15. Псь вращения 1 и плоский затвор с наливной емкостью 15 прикреплены к тыловой грани регулятора уровня 2 Водоналивная емкость 15 выполнена с воздушной трубкой 16 и сливным отверстием 17 в нижней части, перекрываемым клапаном 18 с поплавковым приводом 19, расположенным в камере 20, снабженной сливным отверстием 21 „ Система наполнения водой емкости 15 выполнена в виде патрубка 22 с клапаном 23, установленного в водоприемнике 9 водозаборного сооружения и сооб-, щенного гибким трубопроводом 2, и привода 25 клапана 23, выполненного в виде камеры 26 с поплавком, сообщенной гибким трубопроводом 27 с верхней частью наливной емкости 15с

Задатчик уровня 12 выполнен в виде шахты 28 с установленным в ее стенке

подвижным в вертикальном направлении щитком 29 и патрубком 30, закрепленным в щитке и соединенным гибкими трубопроводами 31 и 32 с камерами 20 и 26 приводов 19 и 25 клапанов 18 и 23.

/1ля первоначального запуска в работу наносопромывного устройства промывной затвор выполнен с отверстием 33 с установленным в нем клапаном 3, перемещающимся при помощи жесткой тяги 35

Наносопромывное устройство работает следующим образом

Первоначально для обеспечения положения Закрыто емкость затвора 15 заполняют водой путем открытия отверстия 33, поворота клапана 3 и перемещения жесткой тяги 35 Минимальный уровень, при котором емкость затвора находится в положении Закрыто, определяется отметкой входного отверстия патрубка 220 После заполнения ем10

вокруг оси вращения 1 и открытия отверстия 3 промывного тракта 80

При дальнейшем повышении уровня в водоприемнике 9, т0е„ при излишках воды в источнике, вода через отверстие задатчика будет поступать в камеру 20, обеспечивая открытие отверстия 17 и опорожнение емкости 15. Таким образом, устройство для промыва наносов находится в положении Откры- то и происходит сброс излишков воды через промывной тракт 8 с промывом наносов, отложившихся у криволиней15

20

ня 12„

При расходах воды в реке Qp, не превышающих расчетный расход отводящего канала, весь расход поступает в

ного порога 7с.

При понижении уровня в водоприемнике 9 до отметки входного отверстия задатчика 12 доступ воды в камеру 20 прекратится,, а отток будет продолжаться через сливное отверстие 210 Клапан 18 при опорожненной камере 20 закроет сливное отверстие 17 емкости 15« Одновременно вода начнет поступать в емкость 15, заполняя ее„ Затвор начкости затвора 15 клапаном 3 закрыва- 25 нет прикрывать отверстие промывного ют отверстие 33, прекращая доступ во- тракта0 В равновесном состоянии, т0е„ ды в емкость При этом клапан 18 пере- положении Открыто устройство будет крывает сливное отверстие 17 емкости находиться при расчетном уровне в ка- затвора 15, TOKO в камере 20 воды нет, мере водоприемника,т0е„ на отметке При повышении уровня до отметки 30 входного отверстия задатчика уров- входного отверстия патрубка 22 вода начнет поступать в емкость 15 затвора через гибкий трубопровод 2k до полного ее заполнения„ Затем по гибкому трубопроводу 27 вода поступит в каме- 35 в°Доприемник 9 водозаборного сооруже- ру 26, где размещен поплавковый при- пия и далее в отводящий канал 11. В вод 25 клапана 23„ По мере заполне- водоприемнике 9 уровень не достигает ния камеры 26 клапан 23 прикрывает расчетного, определяемого положением патрубок 22 и доступ воды в емкость отверстия задатчика 120 Промывное уст- 15 затвора прекратится„ Стационарное 40 Р°йств° 1 и авторегулятор уровня 2 на- положение затвора Закрыто обеспечивается до тех пор, пока уровень воды не достигнет отверстия задатчика 12, т„е0 расчетного уровня в водоприемнике 9о При этом в источнике -избытков воды нет и вся вода поступает в отводящий канал 11 о

При достижении расчетного уровня в камере водоприемника 9, определяв- мого положением входного отверстия патрубка 30 задатчика 12, вода поступает через гибкий трубопровод 31 в

камеру 20 поплавкового-привода 199 расход отводящего канала GJ, появляются излишки воды, которые в первую 55 очередь используются для промыва наносов, отложившихся у криволинейного по- рога 7 и в промывном тракте 80 Так как Qp, (Ц к весь расход источника поступает в водоприемник 9,где устаходятся в закрытом положении и верхний бьеА выполняет роль отстойника. Период, когда весь расход реки Qp забирается в канал, т0е0 Qp ц

45 является не продолжительным и характерен для меженных расходов источника с малой концентрацией наносов в по токе, которые из-за малых подходных скоростей откладываются перед соору5Q жением в верхнем бьефе0

С увеличением расходов воды в ис

наполняя ее, Поплавковый привод под действием гидростатического давления

воды всплывает, поворачивая клапан

18, открывая сливное отверстие 17 и опорожняя емкость 15„ Этим обеспечивается поворот затвора и емкости 15

0

вокруг оси вращения 1 и открытия отверстия 3 промывного тракта 80

При дальнейшем повышении уровня в водоприемнике 9, т0е„ при излишках воды в источнике, вода через отверстие задатчика будет поступать в камеру 20, обеспечивая открытие отверстия 17 и опорожнение емкости 15. Таким образом, устройство для промыва наносов находится в положении Откры- то и происходит сброс излишков воды через промывной тракт 8 с промывом наносов, отложившихся у криволинейня 12„

При расходах воды в реке Qp, не превышающих расчетный расход отводящего канала, весь расход поступает в

нет прикрывать отверстие промывного тракта0 В равновесном состоянии, т0е„ положении Открыто устройство будет находиться при расчетном уровне в ка- мере водоприемника,т0е„ на отметке входного отверстия задатчика уров- в°Доприемник 9 водозаборного сооруже- пия и далее в отводящий канал 11. В водоприемнике 9 уровень не достигает расчетного, определяемого положением отверстия задатчика 120 Промывное уст Р°йств° 1 и авторегулятор уровня 2 на

нет прикрывать отверстие промывного тракта0 В равновесном состоянии, т0е„ положении Открыто устройство будет находиться при расчетном уровне в ка- мере водоприемника,т0е„ на отметке входного отверстия задатчика уров- в°Доприемник 9 водозаборного сооруже- пия и далее в отводящий канал 11. В водоприемнике 9 уровень не достигает расчетного, определяемого положением отверстия задатчика 120 Промывное уст- Р°йств° 1 и авторегулятор уровня 2 на-

ходятся в закрытом положении и верхний бьеА выполняет роль отстойника. Период, когда весь расход реки Qp забирается в канал, т0е0 Qp ц

является не продолжительным и характерен для меженных расходов источника с малой концентрацией наносов в по токе, которые из-за малых подходных скоростей откладываются перед сооружением в верхнем бьефе0

С увеличением расходов воды в ис

новлены стабилизаторы расхода 10, обеспечивающие подачу практически постоянного расхода в отводящий канал, то в водоприемнике уровень воды повы- сится, достигнет отверстия задатчика 12, что приведет к срабатыванию промывного устройства 1 и открытию промывного тракта 8 (фиг. 2). Криволинейный порог 7 в совокупности с раздели- тельной стенкой 6 обеспечивают устойчивое циркуляционное течение, обладающее значительной транспортирующей способностью вдоль промывного тракта 8 и обеспечивающее сброс наносов в . нижний бьеф сооружения„

Перед криволинейным порогом по всей длине его вследствие работы местной поперечной циркуляции образуется зона,свободная от наносов, в ре- зультате чего в водоприемник поступает вода, очищенная от наносов0 В таком режиме сооружение работает при расходах в источнике

Qp Фк + ЭПр

где $}к - расчетный расход отводящего

канала;

0„р расход промывникао Дальнейшее увеличение расходов воды а источнике вызывает повышение уровня воды в верхнем бьефе и когда он достигнет расчетного, в работу вступает авторегулятор уровня 2 с од- повременным подъемом промывного устройства 1 о Промыв наносов осуществляется по всему фронту сооружения с их удалением через отверстия центральног пролета и промывника0 Такой режим ра- боты сооружения сохранится при сред- нелетних расходах в источнике, когда

V к + Япр+ Чр.л

где Qpn расход воды центрального

пролета 0

Паводковый период работы сооружения характеризуется повышенными расхо0 5

0

0

5 40

45

дами в реке,когда часть его сбрасывается через водосливы 5 и 13 и полностью очищается верхний бьеф от наносов „

С понижением расходов воды в источнике режимы работы сооружения аналогичны описанным,,

Формула изобретения

1 о Накосопромывное устройство авторегулятора плотинного водозаборного сооружения, включающее подвешенный в промывном отверстии подпорного затвора на горизонтальной оси плоский про- мывной затвор с водоналивной емкостью на тыловой его грани, задатчик уровня, установленный в водоприемнике сооружения, и систему наполнения емкости водой, причем емкость выполнена с воздушной трубкой и сливным отверстием в нижней части, отличающееся тем, что,с целью повышения эффективности работы за счет уменьшения поступления наносов в водоприемник сооружения, оно снабжено установленным в сливном отверстии емкости клапаном с приводом, выполненным в виде камеры с поплавком и выходным отверстием, а система наполнения емкости водой выполнена в виде патрубка с клапаном, установленного в водоприемнике сооружения и сообщенного гибким трубопроводом с верхней частью емкости, и камеры с поплавком для привода клапана, сообщенной гибким трубопроводом с верхней частью емкости, причем задатчик уровня выполнен в виде шахты с установленным в ее стенке подвижным в вертикальном направлении щитком и патрубка, закрепленного в щитке и соединенного гибкими трубопроводами с камерами приводов клапанов

2. Устройство по п„ отличающееся тем, что промывной затвор выполнен с отверстием и запорным клапаном, установленным в отверстии.

ф

.t г

/ ////// ///////// ///////

- и U 9U

I

му w

и U 9U

му w

Использование: для промывки верхних бьефов плотинных водозаборных со оружений от наносов. Сущность изобретения: в отверстии затвора 2 авторегулятора на оси 14 подвешен плоский затвор с емкостью 15, в сливном отверстии 17 которой установлен клапан 18 с приводом в виде емкости 19, установленной в камере 20 с выходным отверстием 21 „ Система наполнения емкости 15 выполнена в виде патрубка 22 с клапаном 23, установленного в водоприемнике 8 сооружения и привода клапана 23 в виде камеры 26 с поплавком 25 Имеется задатчик уровня, выполненный в виде шахты 28 со щитком 29 и патрубка 309 закрепленного в щитке 29 Патрубок 22 и камера 26 сообщены гибки ми трубопроводами 2k и 27 с верхней частью емкости 15, а патрубок 30 - с камерой 20„ При превышении уровня воды в водоприемнике 8 выше расчетного вода из емкости 15 сливается через отверстие 17 и затвор, поворачиваясь на оси 14„ открывает отверстие для со с промывки верхнего бьефа, 4 ил„ 1 ЗоП. ф-ЛЫ, С

&

L. iJL

гу i

чГ

.IZQlLl

ФигЗ

Ъ- W/1

4L г

0