Стабилизатор уровня жидкости в верхнем бьефе Советский патент 1979 года по МПК G05D9/02 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для регулирования уровня жидкости в верхнем 6t.eфе в резервуарах, водоемах, каналах или других подобных сооружениях с устройствами, позволяющими спивать жидкость в нижний бъеф. . Известны устройства для регулирования уровня жидкости в гидротехнических сооружениях, содержащие сифон, соединенный с емкостью для воздуха 1 . Наиболее близкш к изобретению по технической сущности является стабилизатор уровня жидкости в верхнем бъефе, содержащий сифонную трубку, соединенную с верхним и нижним бъефами, и импульсную трубку, один конец которой соединен с верхним коленом сифонной трубки, а другой конец установлен в верхнем бъефе на высоте стабилизируемого Тровня 27 . Известный стабилизатор уровня жидкости в верхнем бъефе имеет недостаточно плав -ную регулирующую характеристику, а точнее - ярко вьфаженную релейную характеристику. Если это не проявляется в достаточной мере при регулировании уровня жидкости в больших объемах регулирования (водохранилища, резервуары с большим объемом и т.д.), то при стабилизации уровня в небольших резервуарах, на участках каналов с небольшими расходами, к, особенно, при работе известного автоматического стабилизатора поблизости от других автоматических устройств регулирования, как, например, регулируемые водозаборы, проявляет себя в виде явления пере| егулирования или раскачки систолы авторегулирования, когда регулируемый горизонт жидкости непрерывно изменяется, то поднимаясь, то вновь опускаясь, что не позволяет прои:жодить поддержание значений регулируемык параметров в необходимых пределах. Кроме того, необходимо укреплять нижний бъеф известного устройЪтва против его размьша пульсирующими

673992 расходами жидкости, имеющими всегда максимальные значения. Целью изобретегтя является улучшение динамических характеристик в предлагаемом стабилизаторе. Это достигается тем, что он содержит дополнительные.трубки, а сифонная трубка вьшолнена в виде рас.. поверженных последовательно с понижением колен, верхняя часть каждого из которых соединена соответствующей импульсной трубкой с верхним бъефом, причем второй кснец каждой последующей импульсной трубки установлен вьгае предыдущей. На фиг. 1 показан предлагаемый стабилизатор уровня при установлй1ии в верхнем бъефе нормального уровня жидкости, разрез; на фиг. 2 двухколе нньй автоматический стабилизатор уровня в работе, при небольщом повьппении уровня жидкости верхнего бъефа. вьпне нормально- го значения (входное отверстие воздушной трубки первого колена не подтоплено) раз|рёз;-на фиг. 3 - то же, при закрытом отверстии трубки для впуска, воздуха nepiBbio колена, разрез; на фиг. 4 - то же, при закрытом жидкостью впускном отверс тии трубки для воздуха второго колена, разрез; на фиг. 5 - характеристики работы известного устройства, предлагаемого стабилизатора (двух- и трехколенного) и устройства регулирования с Плавной характеристикой регулирования при стабили- зацйи возрастающего уровня верхнего бъефа при пропуске небольшого расхода; на фиг. 6- то же, при пропуске большого расхода. Стабилизатор уровня жидкости в верхнем бъе(Ье содержит сифонную трубку 1 соединяющую верхний бъеф 2 с бъефом 3 и выполненную в виде колеи 4 и 5, имеющих соответственно импульсные трубки 6 и 7 для воздуха, соедия5яющие cooffeelfcfByTuiiiHe внутренние полости 8 и 9 через впускные отверстия 10 и 11 . с атмосферой, причем порог 12 водослива колена 4 установлен на отметке нормального уровня 13, впускное отверстие 10 устано:влено на отметке уровня 14 ёШ1У Ь 1СГё кйми нормального уровня 13 и максимального уровня 15, а впускное отверстие 11 устанбвпёно на отмёйе / максимального уровня 15. При повышении уровня жидкости в верхнем бъефе 2 выше отметки нормапьног о уровня 13 стабилизатор работает ка обычный водосливной порог, обеспечивая свободный перелив в нижний бъеф 3 расчетного расхода жидкости, величина коТо- poix) зависит от сущее тву1«ц его напора Н над порогом. 12 колена 4. Если переливающийся через порог 12 водослива расход жидкости не обеспечивает стабилизации уровня верхнего бъефа и последний продолжает расти, то при достижении им отметки 14 установки впускного отверстия 10 указанное отверстие подтапливается, в результате чего подток воздуха из атмосферы во внутреннюю полость 8 прекращается. Расход жидкости через колено 4 резко возрастает и соответствует величине перепада 2 . -i N где 2 - перепад горизонтов верхнего 2 и нижнего 3 бьефов; И - число колен трубки 1 .(в данном случае - два). При этом необходимр учесть, что пороги водосливов колея, следуюп х за п эвым (в двухколенном - второго в трехколенном - второго и третьего; в четырехколенном - второго, третьего и четвертого и т.д.) устанавливаются на отмеярках. обеспечивакедих на каждом из колен равные перепады бъефов, суммарная величина KOTopbix равна общему перепаду меж-ду верхним 2 и нижним 3 бъефами. Переливающаяся по колену 4 жидкость прохйдит в дальнейшем по колену 5, Однако, вследствие того, что впускное 11 не подтоплено жидкостью, через него из аи осферы происходит подсос воздуха во внутреннюю попреть 9. Это препятстауетг ааряду колена 5, а следоваTambHOj, и увеличению расхода через последнее. Если увеличенный расход жидкости, равный расходу заряженного колена 4, не обестечиваёт стабилизацию уровня верхнего бъефа 2 и последний продолжает расти, то при достижетсии им отметки максимальийГо уровня 15 подтапливается впускное отверстие 11. При этом впуск воздуха из атмосферы в полость 9 прекращается и колено 3 заряжается, в результате чего расход жидкости через сифонную трубку вновь резко возрастает и соответствует общему перепаду Z бъефов. При понижении уровня в хМего бъефа 2 (по мере его понижения) поочередно приоткрываются впускные отверстия (сначала отвёрстие 11, а потом отверстие 10). При впуске воздуха во внутрёншою полость 9, а затем полость 8 происходит срьШ вакуума в них, в результате чего

..:.. о(жшй припускаемый сифонной трубкой 1 расход жидкости ступенчато уменьшается, Иэ указанного следует, что чем больше количество ступеней, на которые делится общий нропускаемый трубкой 1 расход, тем выше точность стабилизации верхнего бьефа. Исследуя характеристики работы устройств при стабилизации медленно изменяющегося уровня в водоеме видим, что известное устройство (кривая 17) работает, часто включаясь и выключаясь, пропуская через себя расхой-максимальный, и поддерживая в водоеме также максимальный уровень 15, а предлагаемый стабилизатор (двухколенный) включается реже (кривая 18), расход через нетхэ в два раза меньше расхода через известное устрой ство, а поддерживаи 1ый уровень 14 лежит ниже максимального уровня 15 водоема и обеспечивается работой только одного первого колена; трехколенный стабилизатор включается в работу еще реже (кривая 19), расход через него в три раза меньше расхода через известное устройство, а стабилизируемый уровень еще ниже уровня 13 и обеспечиБа€Ргся работой одного лишь только переого колена. Исследуя характеристики работы устройств при: стабилизации быстро изменяющегося уровня водоетла видим, что известное устройство (кривая 17) часто включается й- выключается, пропуская через себя максимальный расход и под- держивая всегда максимальный уровень 15 в бодоеме, а предлагаемый стабилизатор (двухколенный) работает с постоян но включеннь№1 первыь коленом к периодически включающимся и выклйчающим-т ся вторым KorteHOM (кривая 18), при этом .г . .л. ., . ,- частота включения и выключения вторЬ го колена в два раза ниже частоты включения и выключения известного устройства, стабилизируемый уровень в водоеме максимальный, и пропускаемый расход также, максимальный, а трехколенный стабилизатор работает с постоянно включенньвл первым коленом и периодически чающимся и выключающимся вторЬ1М коленом (кривая 19), при этом частота включений и выключений второго колена значительно ниже частоты включений и выключений;известного устройства и второго 1солён1а предлагаемого двухколенного стабилизатора; стабилизируемый уровень в водоеме ниже максимального уровня 15, а пропускаемый расход - меньше максимального и соответствует работе лишь двух из трех колен. При сравнении приведенных характеристик видно, что работу известного устройства в обоих случаях характеризует высокая частота включений и выключений, причем стабилизируемый уровень н пропускаемый известным устройством расход при этом всегда максимальные, в отличие от работы предлагает юго стабилизатора, у которого с увеличением числа колрн характеристика улучшается и приближается к характеристике устройства с плавным (пропорциональным) регулировании (кривая 20). Применение предлагаемого многоколенного стабилизатора позволяет отказаться от дополнительного укрепления нижнего бъефа, подвергакяцегося при пропуске всегда максимального расхода через известное устройство. Кроме того этим облегчается работа самого водоема, так как стабилизируемый уровень в водоеме лежит ниже максимально допустимого уровня 15. Вместе с т предлгагаемый стабилизатор сохраняет быстродойствие качество, присущее сифонным водовыпусам, так в предлага юм трехколенном стабилизаторе остаётся резерв - готовое к включению третье колено; при очень бьютром (катастрофическом) росте уровня жидкости в водоеме и подтоплении впускных отверстий трубок для воздуха всех трех колен - стабилизатор пропу;скает максимальный расход и быстро стабилизирует уровень в водоеме до необходимых пределов. Формула изобретения Стабилизатор уровня жидкости в верхнем бъефе, содержащий сифонную трубку,, соединенную с верхним и нижним бъефами, и импульсную трубку, один конец которой соединен с веэрхним коленохл сифонной трубки, а другой конец установлен в верхнем бъефе на высоте стабилизируемого уровня отличающийС Я тем, что, с цепью улучигекия дрйа лических характеристик стабилизатора, он содержит дополнительные импульсные трубки, а сифонная трубка выполнена в виде расположенных последовательно с понижением колен, верхняя часть каждо- го из которых соединена соответствукяНей импульсной трубкой с верхним бъефом, причем второй конец каждой последующей т.пульсной трубки установлен выше предыдущей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 673 2 1. Авторское свидетельство СССР № 194345, кл.а 05D 9/02,19бб. 2ГПатент США № 27622О2, кл. G 05 D 9У02, 1956; .5 //f/ / /y 7 / /M,

15

13

л л /ч ч Л

/ V V V V v V

.X VV