Регулятор уровня Советский патент 1979 года по МПК G05D9/00 E02B13/02 

(54) РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно, к уст ройствам для регулирования уровня во ды на трубчатых сооружениях, преимущественно распространенных на рисовых оросительных системах. Известны устройства для регулирования уровня воды на трубчатых соору жениях оросительных систем, включаю1я;ие сегментный затвор с противовесом систему .управляющих трубопроводов, прплавки гидропривода/ а также бетонные шахты для размещения элементов гидропривода i. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является, известный регулятор уровня, содержащий в нижнем бьефе вертикальный ци 1индрический оголовок с прикрепленным к нёму поплавком, выполненный в виде коль цевого цилиндра 2. Недостатком известного устройства является незначительное истечение воды в конце периода заполнения чека. Другим недостатком описанного устройства является подв-5рженность входного отверстит оголовка зарастанию спирогирой. Необходимо постоянно очищать оголовки,либо подвергать их воздёйстВИЮ солнечных лучей,прекращая подачу воды в чеки. Цель изобретения - устранение ука-, занных .недостатков, т.е. повышение надежности устройства. Указанная цель достигается тем, что регулятор содержит кольцевой клапан, сифон и установленные в верхней часуи поплавка реборды, выполненные в виде замкнутыхКонцентрическихконтуров, а емкость, образованная стенками реборды, содержит крышку с концентрической щелью, под которой размещены кольцевой клапан с отверстиями и сифон, через который емкость сообщена с нижним бьефом; тем, что он содержит установленный на реборде одноплечий рычаг с противовесом и плоским клапаном, размещенным над Зарядной щелью сифона и связанным с рычагом, тем, что верхняя часть оголовка выполнена в виде раструба с центральным углом от 93 до 123° . На фиг. 1 изображен продольный разрез выходного отвода водовьтускной трубы с размещенным на нем предлагаемым устройством, при этом сифон расположен на внешней реборде; на фиг.2 изображен разрез предлагаемого устройства с расположением секций сифо662915на, как вариант исполнения, на внутренней реборде, при этом, секции расп;олЬжены симметрично оси подвижного оголовка; на фиг. 3 изображено предлагаемое устройство в плане; на фиг. изображен разрез предлагаемого устройства со струеотбойной крышкой и кольцевьм цилиндрическим клапаном в начальный момент заполненияогоррженной peбopдa й емкости; на фиг. 5 изображена та же конструкция, что и .на фиг, 4, но в конечный момент заполнения огороженной ребордами емкости; на фиг. 6 изображены фронтальная проекция и разрез предлагаемого устройства, в котором зарядная щель сифона снабжена.плоским клапаном (момент работы водовыпуска); на фиг. 7 изображена та же конструкция, что и на фиг. 6, но в момент зарядки сифона и прекращения подачи воды; на фиг. 8 изображен разрез предлагаемого устройства с раструбной выходной частью оголовка и плинтом криволинейной формы, при этом сифонрасположен на внут ренней реборде; на фиг. 9 изображена та же конструкция, что и на фиг 8, но с расположением сифона на внешней реборде; на фиг. 10 изображены расходограммы прототипаи предлагаемого устройства. Предлагаемое устройство установлено в нижнем бьефе 1 (фиг. 1), на вертикальном выходном отводе 2 водовыпускной трубы 3. Верхняя часть отвода 2 снабжена замоноличенными шпил ками 4 и кольцевым пазом 5. В naise 5 расположено рабочее уплотнение б из прорезиненной ткани, свернутой по кольцу втрое, причем верхние два сло склеены между собой так, что между . ними и нижним слоем образован мешок 7. Рабочее уплотнение б при жато сверху фланцем 8, поверх которого расположено предохранительное уп- лотнение 9 из прорезиненной ткани, свернутой по кольцу вдвое тЪк, что между слоями образован воздушный мешок 10. Уплотнение 9 прижато сверху фланцем 11 посредством гаек 12. В отводе 2 расположён подвижными цилиндрический оголовок ГЗ с телеско пической насадкой 14, положение кото рой зафиксировано упорными винтами 15 Цилиндрический оголовок 13 снабжен снаружи ушками 15, к которым при цомощи болтов 17 и кронштейнов 18 Присоединен кольцевой цилиндрический Йоплавок 19. Верхняя плоскость попла ка 19 имеет две реборды: .внутреннюю 20 и наружную 21, так что между ними образована емкость 22. Емкость 22 со ойцена с нижним бьефом 1 посредством Самозаряжающегося сифона 23. Сифон 23 может быть размещен как на наружной реборде 21 (фиг. 1), так и на внутренней реборде 20 (. 2). Конструктивно сифон может быть выпол нен КаК единое целое или разделен на секции. На фиг. 2 показаны две сек

4 дни сифона, расположенные симметрично оголовка 13. Самозаряжаюигийся сифон 23 состоит из поднимающей ветви 24 и спускающей ветви 25. .На ветви 24 размещен карман 26, сообщенный с. . емкостью 22 зарядным отверстием 27, выполненным в форме щели, и с верхней частью внутренней полости сифона отверстием 28. Емкость 22 может быть йакрыта сверху струеотбойной крышкой 29, имеющей концентрическую щель 30. Под щелью 30 расположен кольцевой цилиндрический клапан 31 с вертикальными калиброванными отверстиями 32. Клапан 31 , фиксируется в плоскости поплавка 19 йескслькими направляющими 33, проходящими через отверстия 32 (фиг. 4). В другой конструкции устройства зарядная щель 27 сифона 23 снабжена плоским клапаном 34, прикрепленным к рычагу 35. Один конец рычага 35 шарнирно закреп.лен на сифоне 23, а на втором конце расположен управляющий поплавок 36. Сверху непосредственно на рьтчаге закреплен плинт, выполненный в виде гориэонт-альной площадки (плинт 37). Геометрическая середина плинта 37 удалена от оголовка на рас,стояние, пропорциональное напору его водослива. Это расстояние определяется расчетом при проектировании. Плинт 37 может располагаться на некоторой высоте от рычага 35 на величину стойки 38 (фиг. 7) или располагаться надпоплавком 36 (фиг. 8), В таком исполнении снизу к площадке 37 винтами 39 крепится криволинейная поверхность 40, вогнутая сторона которой направлена вверх. Телескопическая насадка 14 .выполнена с раструбом 41 в верхней свое.й части. Центральный угол раструба в оптимальном случае составляе,т . Глубина раструба не регламентируется, она определяется расчетом при проектировании с учетом изменения центрального угла в. пределах . Предлагаемое устройство работает следующим образом. Верх телескопической насадки 14 (перемещением вдоль цилиндрического оголовка) устанавливают перед заливсм чека на отметке минимального уровня в верхнем бьефе, располагая ватерлинию поплавка 19 на отметке плоскости чека, и закрепляют в этом положении винтами 15, Если уровень в верхнем бьефе минимальный, гидростатическое давление в вертикальном отводе воздействует на рабочее уплотнение б со стороны однослойной его части (снизу) и прижимает воздушный мешок 7 к подвижному оголовку 13,. и вода в нижний бьеф не поступает ни через насадку 14, ни через зазор между оголовком 13 .и вертикальным отводом .2 трубы 3, В случае повышения уровня в верхнем бьефе вода по трубе 3, вертикальному отводу2, подвижному оголовку 3 поступает к верхней кромке насадки 14 и изливается в емкость 22f огороженную ребордами 20 и 21. Это способствует увеличению массы системы (емкость 22 и поплавок 19 С увеличением указанной массы умень шается выталкивающая сила поплавка 19, последний притапливается, увлека вниз оголовок 13 с зафиксированной на нем насадкой 14, Понижение водосливного порога насадки 14 увеличива ет действующий напор изливгиощейся во ды, и заполнение емкости 22 ускоряет ся. Вместе с этим происходит заполне ние подн|1ма1вщей ветви 24 сифона 23. Через некоторое время начинается перелив воды через гребень внутри по.лости сифона 23 и заполнение изогнутой нижней части спускающей ветви 25 чем разобщается полость сифона с наружным воздухом снизу. Одновременно с этим происходит подкос атмосферного воздуха сверху через отверстие 27 за.счет захвата воздуха в полости си фона при переливе через гребень. Под нимающийся уровень в емкости 22 закрывает отверстие 27 и разобщает полость сифона с наружным воздухом све ху. Вода, сливаясь через гребень, пр должает по инерции захватывать возду и, вследствие разрежения, расход, через сифон увеличивается. Постепенно нарастающий вакуум в полости сифо на 23 достигает величины, вмазывающей внезапное включение (зарядку) сифона в работу полным сечением. . Однако,1 несмотря на работу зарядившегося сифона- приток воды, изливающейся через кромку насадки 15, ице достаточно велик, чтобы емкость 22, могла опорожниться, более того, избыточные объемы воды переливаются-через реборды 20 и 21 в нижний бьеф. При этом конструкция устройства с располо жением секции сифона па внутренней реборде 20 (фиг. 2) оказывается более предпочтительной, так как увеличенный расход, направленный вниз вдоль цилиндрического оголовка 13, создает циркуляцию под поплавком 19, способствуюадую взмучиванию наносов на фланце 11 и воздушном мешке 10 ц транспортированию их за пределы подпоплавкового пространства, С наполнением нижнего бьефа 1 притопленный поплавок 19 начинает выплывать, вызывая уменьшение действующего напора на насадке 14 и соответственное уменьшение расхода. Когда расход через насадку 14 станет равным производительности сифона, наступает момент, характеризующийся сбрасыванием сифоном объема воjffii, находящегося в емкости 22, Освободившись от массы находившейся над, ним ВОДЫ; поплавок 19 всплывает, еще больше уменьшая действующий на насадке 14 напор и вытекающий через нее расход. Через некоторое время ем.кость 22 снова наполнится, сифон 23 зарядится и опорожнит ее. Поплавок 19 всплывет ужеболее резко, так 15 6 что водосливная кромка насадки 14 станет доступной солнечньз лучам, В дальнейшем процесс повторится с затуханием по оси времени. Графически ход этогр процесса изображен кривой на фиг.10.Если устройство снабжено струеотбойной крышкой 29 и коЛьцевьм цилиндрическим клапаном 31, то график. его работы изобразится кривой43,. приведенной на фиг. 9. Следует отметить здесь, что ординаты кривой 43 уменьшены в целях наглядности, в действительности же всплески кривой 43 будут происходить относительно некоторой базовой кривой, каковой является кривая 42..Кривая 43 показывает, что в начале работы верх насадки 14 незначительно погружен под постоянный уровень 44 в верхнем бьефе (фиг 3). В это время происходит заполнение емкости 22 до тех пор, пока клапан 31 перекроет концентрическую щель 30 и дальнейшее заполнение емкости 22 будет возможным только через свободные (не занятые направляющими 33) калиброванные отверстия 23. Вэтом случае кромка насадки 14 находится на большей глубине под постоянным уровнем 44 в верхнем бьефе (фиг. 4)j и в нижний бьеф со струеотбойной крышки 29 скйтывается больший объем воды. Через некоторое время уровень в емкости 22 , закроет зарядное отверстие 27 сифона 23, и последний зарядится. Последует опорожнение емкости и снова запсшнение ее. В дальнейшем процесс повторится. Здесь, .в отличие от предыдущей конструкции, дискретное функционирование сифона (зарядки и разрядки его) начинается в начале работы устройства, что способствует сокращению общего времени наполнения нижнего бьефа до заданного уровня. Если, устройство снабжено плоским клапаном 34,. перекрывающим зарядное отверстие 27 сифона 23, то работа устройства полным сечением будет обеспечена до тех пор, пока падающая стрела йе сойдет с плинта 37 и поплавком 36, всплывая, не поднимет клапан 34, освобождая отверстие 27. Графически работа такой конструкции изображена кривой 45 на фиг.l6.Следует заметить, что наличие раструба 41 на насадке 14 обеспечивает этой конструкции наивысшую производительность по сравнению с другими. Другим преимуществом той конструкции является наличие криволинейной приставки 40. Нормальая составляющая на фиг. 7 больше, ем аналогичная на фиг. 5 составляюая силы свободно падающей струи. аким образом, перемещением пристави 40 относительно плинта 37 можно реулировать момент зарядки сифона 23, тем самым и точность регулирования аданного уровня. Расчеты показывают, что у предлааемого устройства производительность

766

по крайней мере на 30% выше, чем у fipoTOTHna, график работы которог.о изображен кривой 46 на фиг.10.Это означает сокращение срока залива чеков на 1 сутки и, следовательно, более четкую работу всей оросительной сети. Полезность предлагаемого устройства проявляется даже в том случае когда в оросительном канале вода отсутствует, вовсе. Гидростатическое давление воды в нижнем бьефе 1 прижимает в этом случае воздушный мешок 10 предохранительного уплотнения 9 к бголовку 13 и.из нижнего бьефа не происходит обратного налива воды в оросител15ный канал.

Формула изобретения

1, Регулятор уровня, содержащий расположенный в нижнем бьефе вертикальный цилиндрический оголовок с прикрепленным к нему поплавком, выполненным в виде.кольцевого цилиндра, о тличающийся тем, что, с целью повышения надежности регулятора, он содержит кольцевой клапан, сифон и

. }7

20

58

установленные в верхней части поплавка pe6opiTU, выполненные в виде замкнутых концентрических контуров, причем емкость, образованная стенками реборды, содержит крышку с концентрической щелью, под которой размещены кольцевой клапан с отверстиями и сифон, через который емкость сообщена с нижним бьефом,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

301690, кл. G05 1)7/00, 1970.

- 3 w rj