Стабилизатор расхода воды Советский патент 1993 года по МПК G05D9/02 

Изобретение относится к области гидротехники и может быть использовано для стабилизации расходов воды, подаваемых в отводящие каналы.

Известен стабилизатор расходов воды (Я.В. Бочкарев. Гидроавтоматика в орошении. М.: Колос, 1978, с.124-125), содержащий плоский щит, к нижней части которого прикреплен двойной наклонный козырек.

Цель изобретения - увеличение пропускной способности устройства.

Работа устройства поясняется следующими схемами: на фиг. 1а показан план участка сооружения, включающего стабилизатор расхода; на фиг, 1 б, в - разрезы по стабилизатору расхода; на фиг. 1г - общий вид стабилизатора расхода; на фиг. 2а,б-общий вид стабилизатора расхода для широкопролетных сооружений; на фиг. 3-7 показаны прочие., поясняющие схемы для пояснения работы устройства.

Стабилизатор расхода содержит вертикальный щит 1, имеющий вертикальный излом в сторону нижнего (или верхнего) бьефа,

к нижней части щита жестко прикреплен козырек, выполненный в виде наклонного щита 2 в форме двугранного клина (или многогранного щита), выступающего в сторону верхнего бьефа.

Работа устройства основана на известном принципе, основанном на поддержании постоянного расхода воды в отводящий канал независимо от изменения расхода и уровня воды а верхнем бьефе сооружения (в определенных пределах) за счет изменения сопротивления и коэффициента вертикального сжатия струи при выходе из отверстия под стабилизатором расхода, а следовательно, и изменения коэффициента расхода, .при изменении действующего напора при постоянной площади рабочего отверстия отвода (см. прототип).

В приведенной конструкции стабилизатора расхода истечение в нижний бьеф происходит на участке ABC наклонного щита 2 (фиг. 1а), что позволяет увеличить площадь сбросного отверстия (О за счет выполнения его ломанного сечения, вследствие чего плоел

с

с

4 О CS СЬ

щадь его будет определяться суммой площадей:

Р PeccV + PCAAV где Рвсс1в площадь отверстия согласно схемы, приведенной на фиг. 16;

площадь отверстия согласно схемы, приведенной на фиг. 1в.

Но поскольку величина расхода находится в функциональной зависимости от ве- личины отверстия, то следовательно, происходит и увеличение расхода воды, подаваемого в отводящий канал.

При необходимости применения стабилизатора расхода на широких пролетах сооружений наклонный щит 2 может быть выполнен в виде многогранного щита, имеющего три и более граней (см. фиг. 2а), или же в виде двугранного щита, но с изломом вертикального щита 1 в сторону верхнего бьефа (см. фиг. 26). Выбор формы стабилизатора обосновывается конкретными условиями и параметрами проектируемого сооружения.

На фиг. 26 вертикальный щит 1 изогнут в сторону верхнего бьефа. Изогнутость вертикального щита 1 в сторону верхнего бьефа объясняется тем, что в этом случае мы имеем надежное крепление вертикального щита 1 в направляющих, что видно из схемы, приведенной на фиг. 5а: при приложении силы Р давления воды щит ЛВС, деформируясь, глубже уходит в направляющие пазы затвора. В случае, если изгиб щита ABC выполнить в сторону нижнего бьефа, то при приложении силы Р давления воды,(см. фиг 56) щит ABC, наоборот, начнет выходить из направляющих пазов затвора.

Следовательно, при изгибе щита 1 в сторону верхнего бьефа и при воздействии на него силы давления воды Р обеспечивается надежное крепление вертикального щита в устоях сооружения за счет деформации та 1, направленной на увеличение общей ширины затвора от В до В1 (см. фиг. 5а), что особенно важно при применении стабилизатора расхода на широких пролетах сооружения. При изгибе же вертикального щита 1 в сторону нижнего бьефа и при воздействии силы Р давления воды, щит 1, деформируясь, уменьшаетсвою ширину от В до В11, что может привести при широком пролете сооружения к выходу вертикального щита 1 из направляющих пазов.

При широких пролетах сооружения для уменьшения длины козырька необходимо его выполнять в виде многогранного щита, что значительно сокращает также его металлоемкость. На фиг. 7а показан стабилизатор расхода в плане, где АВСР - нижняя кромка козырька стабилизатора расхода, на фиг. 76

показан общий вид стабилизатора расхода, где АВСРР С А - контур донного отверстия стабилизатора расхода относительно горизонтальной плоскости дна; АНМР - козырек стабилизатора, принятого нами в качестве прототипа (см. пунктирные линии, фиг. 7а, б); АРР1А1 - контур отверстия стабилизатора - прототипа (см. пунктирные линии фиг. 76),

Из приведенных схем (см..фиг. 7а, б) видно, что отверстие АВСРР1С1В1А предложенного стабилизатора расхода больше отверстия АРР1А1 стабилизатора - прототипа, что достигается за счет выполнения козырька в форме многогранного щита, вследствие чего донное отверстие стабилизатора приобретает ломанное очертание, повторяющее очертание кромки многогранного щита. Кроме того, как отмечалось выше, при выполнении козырька в виде многогранного щита уменьшается длина козырька (см. фиг. 7а), з следовательно, уменьшаются и нагрузки, воздействующие на козырек, и его масса, кроме того, в значительной степени увеличивается его пропускная способность (расход). Для наглядности на фиг. 7а пунктирными линиями показана возможная длина козырька 3 в случае исполнения его в виде двугранного

клина.

Рекомендуемый диапазон углов должен находиться в пределах 60° а 180°, при этом, если а будет стремиться к 180°, то в пределе мы можем получить конструкцию

прототипа, В этом случае клин выродится (перейдет) в плоскость (см. фиг. ба, б, в).

В случае, если угол а будет стремиться ,к СО0, томы в пределе получим конструк- цию. показанную на фиг. 1а, б, в.

В случае же, если угол а меньше 60°

(а 60°), возникают большие моменты вращения относительно места крепления наклонного щита 2, при этом наклонный щит 2 начнет вытягиваться в сторону верхнего бьефа, приобретая форму острого клина, что способствует налипаниго на него мусора. В связи с этим мы ограничиваем этот угол из конструктивных соображений, но в принципе, этот угол может быть равен

59°, 58°, ... и т.д.

Что касается такого признака, как наличие клина, выступающего в сторону верхнего бьефа (см. формулу изобретения), то это условие является обязательным, т.к. предлагаемый стабилизатор расхода работает на известном принципе, при установке одиночного козырька, выступающего в сторону верхнего бьефа (см. Я.В.Бочкарев, Гидроавтомэтика в орошении. М., Колос, 1978. с. 124-125).

Эффективность предлагаемой конструкции в сравнении с прототипом заключается в том, что благодаря выполнению козырька в виде выдвинутого в верхний бьеф двугранного клина увеличивается смоченный периметр сбросного отверстия под стабилизатором расхода, вследствие чего увеличивается также площадь сбросного отверстия, что в конечном итоге способствует увеличению пропускной способности стабилизатора расхода.

Кроме того, выполнение вертикального щита с изломом в сторону нижнего бьефа, а также выполнение козырька в виде двугранного клина позволяет обеспечить конструкции большую жесткость, а следовательно, увеличивается и надежность работы устройства при постоянно меняющихся нагрузках, действующих на конструкцию, вследствие колебаний напоров воды со стороны верхнего бьефа.

Формула изобретения Стабилизатор расхода воды, содержащий установленный на входе в отводящий канал вертикальный щит, к нижней части которого прикреплен козырек, отличающийся тем, что козырек выполнен в виде выступающего в сторону верхнего бьефа клина.

фиг. 4

фяг. 6

а)

At

верхний

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для стабилизации расходов воды, подаваемой в отводящие каналы. Цель изобретения состоит 6 увеличении пропускной способности устройства за счет того, что устройство содержит вертикальный щит 1, к нижней части которого прикреплен козырек 2, выполненный в виде выступающего в сторону верхнего бьефа двугранного клина (для широких пролетов - в виде многогранного щита), а вертикальный щит 1 выполнен с вертикальным изломом в сторону нижнего бьефа (для широких пролетов в сторону верхнего бьефа). 7 ил.

r --