(54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АВТОРЕГУЛЯТОР
1
Изобретение относится к технике автоматизации горных бесплотинных водозаборных узлов.
Известен гидравлический авторегулятор, включающий сегментные затворы, укрепленные на одной оси вращения, и поплавковый привод, размещенный в щахте, соединенной посредством трубопровода с верхним бьефом сооружения. Этим авторегулятором нельзя регулировать уровень нижнего бьефа.
Предложенный гидравлический авторегулятор для горных бесплотинных водозаборных узлов отличается от известного тем, что для обеспечения регулирования уровня нижнего бьефа он выполнен с размещенным в колодце, соединенным с нижним бьефом, поплавком-задатчиком, соединенным гибкой связью с монтированными на стенке щахты поворотным лотком.
На фиг. 1 изображен авторегулятор, продольный разрез, в случае истечения из-под полотнища затвора: на фиг. 2 - то же, в ртучае истечения через верх полотнища затвора; на фиг. 3 - то же, план.
На фиг. 1, 2 и 3 цифры без индексов обозначают детали нижнего затвора авторегулятора, цифры с индексами - верхнего затвора.
Гидравлический авторегулятор уровня нижнего бьефа для горных бесплотинных водозаборных узлов состоит из двух сдвоенных, одинаковых по высоте, полотнищ сегментных затворов - нижнего 1 и верхнего I , опорных ног 2,2, посредством которых полотнища 1,1 соединяются с общей горизонтальной осью вращения 3.
Защитные открылки 4 - это Г-образные радиальные поверхности, составляющие одно с общивкой полотнищ нижнего затвора того же очертания. Предназначены они для предохранения опорных ног 2,2 от попадения мусора и плавника при переливе воды через верх полотнища затвора 1. С внутренних сторон открылок 4 (вогнутая сторона) и по верхней кромке нижнего затвора 1, а также на боковых стенках и по дну (по периметру полотнища нижнего затвора 1) выполняются уплотнения 5.
Авторегулятор имеет общие валы с блоками 6,6, тросы 7,7, посредством которых нижнее полот1п{ще затвора 1 соединяется с противовесом - поплавком 8, верхнее -с иустотелой емкостью 8, имеющей в дне (ViiiBuoe Ka;iii5pi)naiiHoe отверст:.е 8. UiaxTa 9 1фелназна: еиа для протиБовеса(;Г1ла.;;ла 8, плахта 9для пустотелой емкости 8. Сливные трубопроводы 10,10 соединяют шахты 9,9 с пониженными участками местности {например, внизу но реке). Упор 1 нриварен на кромке нижнего полотнища затвора 1 и направлен в сторону верхнего полотнища затвора 1. Валы с блоками 12,2 тросы 13,13соединяют понлавки-задатчики 14,И , находящиеся в щахтах 15,15, смонтированные с эксцентриситетом на стенках шахт 9,9 поворотными JiOTKaM.- 15,16, насаженными па горизонтальные оси вращения. Внизу щахт 15,15, вне зоны скопления донных наносов, устраиваются входные отверстия 17,17, обеснечиваю/п1ие доступ воды из нижнего бьефа в 1нахты. Питающая труба 18, чере.з которую расход из верхнего бьефа сооружения подается в поворотный vTOTOK 16, из последнего подается или в ншхту 9 или в сливной трубопровод19, служащий для сбора излишков из новоротного лотка в поннжеРН5ые участки местности. Вход 20 в питающую трубу 8 устраивается ннже минимального горизонта воды в реке, ири котором обеспечивается максимальная водоподача в отвод канала с истечением из-под полотнища сегментного затвора 1 (ем. фиг. ). Питающая труба 18 подает воду из верхнего бьефа сооружения в поворотный лоток 16. Из последнего вода подается или в пустотелую емкость 8 или в сливной трубопровод 19. Входное отверстие 20 устраивается на плоском щитке 21, который может изменять свое положение при по.мопш ручного или телемеханического управления. Отметка входного отверстия 20 в питающий трубопровод 18изменяется от отметки верха кромок полотнищ затворов 1,1, когда последние находятся в закрытом состоянии, до более повыщенных горизонтов в реке, обеспечивающих максимальную водоподачу с истечением через верх полотнища затвора (см. фиг. 2). Гидравлический авторегулятор уровня нижнего бьефа для горных бесплотинных водозаборных узлов работает в трех режимах. Первый режим - по схеме истечения из-под полотнища сегментного затвора 1. В этом режиме полотнища сегментных затворов нижнего 1 и верхнего 1 находятся в сложенном состоянии (см. фиг. 1). Нижняя кромка полотнища верхнего сегментного затвора 1 находится на упоре 1 под действием разницы моментов сил натяжения тросов 7 верхнего затвора и пустотелой емкосги 8. Нижние кромки полотнищ сегментных затворов 1 находятся на отметке минимального горизонта воды в реке, при котором обеспечивается максимальная водоподача в отвод капала. При этом противовес-поплавок 8 и пустотелая емкость 8займут самое нижнее положение в шахтах 9,9 . В этом случае момент от веса противовесапоплавка 8 уравновешен моментом от силы натяжения тросов 7 нижнего затвора. Через питаюн1ий трубопровод 18 поступает расход в поворотный лоток 16, а из последнего выливается в сливной трубопровод 19. В отвод канала осугцествляется постоянная водонодача, следовательно, через входное отверстие 17 вода поступит в щахту 15 и но закону сообщающихся сосудов займет заданную отметку горизонта воды, как и в отводе капала. Поплавок - зад-атчик 14 погружен в воду, ватерлиния которого находится наотметке.горизонта отвода (выталкивающая сила, действуюшая на поплавок-задатчик 14, уравновешена весом последнего с учетом силы натяжения троса 13, соединенного посредством блоков 12 с поворотным лотком 16). По мере повышения уровня воды в реке выше .минимального горизонта водоподача в отвод канала увеличится. Поплавок-задатчик 14 всплывает в шахте 15, сила натяжения троса 13 уменьшится и новоротный лоток 16 ввиду его эксцентричности повернется в сторону шахты 9. Расход питающей трубы 18, поступаюпдий в поворотный лоток 16, будет стиваться в HiaxTy 9. Но расход истечения из шахты 9 в сливной трубопровод 10 меньше, чем поступление в нее, что нриведет к подъему воды в пей. В результате наполнения шахты 9 противовес-поплавок 8 погрузится в воду, облегчившись з весе вследствие возникновения выталкивающей сил. Как только момент от веса противовеса-поплавка 8 станет меньше момента от силы натяжения тросов 7 нижнего затвора 1, противовес-поплавок поднимается вверх, а полотнища затворов опустятся вниз. По мере закрытия затворов уровень воды в отводе капала понизится, поплавок-задатчик опустится, создав тем самы.м силу натяжения троса 13, которая поднимет поворотный лоток 16, и часть расхода начнет сбрасываться в сливной трубопровод 19. Расход истечения из ша.хты 9 в сливной трубопровод 10 стапет больше, чем поступление, следовательно, уровень в шахте упадет, что обусловит движение противовеса-поплавка вниз, а затворов - па открытие. Равновесие системы будет при равенстве расхода истечения из шахты 9 в сливной трубопровод 10 и поступления из поворотного лотка 16, что будет лишь при заданном уровне воды в нижнем бьефе (с учетом зоны нечувствительности задаваемой в расчете и принимаемой в пределах 1-2 см). Второй режим - переходной. Это происходит когда отметка уровня воды в реке превышает кромку верха полотнищ сегментных затворов 1,Г, но еще нижний затвор не закрывается. В этом случае истечение происходит по схеме из-под и через верх полотнищ затворов.
В этих режимах затворы управляются противовесом-поплавком 8 , а корректор положения (пустотелая емкость 8) верхнего затвора находится в нерабочем положении.
Третий режим - по схеме истечения через полотнище верхнего затвора ,1.
Нижнее и верхнее полотнище сегментных затворов находятся в опущенном состоянии и одновременно являются порогом водослива с острым ребром и преградой для поступления донных наносов в отвод канала, противовес-поплавок 8 и емкость 8 - в самом верхнем положении. Момент от веса противовеса 8 и выталкивающей силы, действующей на последний, уравновещен только моментом от силы натяжения тросов нижнего затвора, а момент от веса пустотелой емкости 8 уравновещен силой натяжения тросов верхнего затвора.
При уровне воды в реке, не превышающего нормального, в отвод канала осуществляется подача постоянного расхода за счет поддержания постоянного слоя воды, переливающегося через кромку верхнего полотнища 1 (см. фиг. 2).
Через питающий трубопровод 18поступает расход в поворотный лоток 16, а из последней выливается в сливной трубопровод 19. Работа поплавка-задатчика 14, устанавливаемого в щахте 15, внизу которой имеется входное отверстие 17, соединяюшее шахту 15с нижним бьефом, аналогична описанной выще работе поплавказадатчика 14.
По мере повыщения уровня воды в реке нормального расход воды в отвод канала увеличится. Поплавок-задатчик всплывает в щахте 15, сила натяжения троса 13 уменьщится и поворотный лоток 16 повернется в сторону пустотелой емкости 8. Тогда лотка 1б ход поступающей из поворотного будет сливаться в пустотелую емкость 8, при этом расход истечения из сливного калиброванного отверстия 8 меньше, чем поступление, что приведет к наполнению емкости 8. В результате наполнения пустотелой емкости вес ее увеличится. Момент от веса пустотелой емкости и веса воды н ней станет больше момента от силы натяжения, тросов 7 верхнего затвора, поэтому емкость 8, наполненная водой, опустится вниз, а верхнее полотнище затвора l сойдет с упора 11. По мере подъема верхнего полотнища затвора уровень воды Б отво.ю
понизится, поплавок-задатчик 14 опустится, создав тем самым силу натяжения троса 13, которая поднимет поворотный лото 16 и часть расхода начнет сбрасываться в C.IHBной трубопровод 19
Следовательно, пустотелая емкость бу5дет опорожняться ввиду истечения из сливного калиброванного отверстия 8, что обусловит продвижение пустотелой емкости 8 вверх, а верхнего полотнища - вниз. Равновесие системы будет при равенстве расход;
O истечения из сливного калиброванного отверстия 8 и поступления из новоротного лотка 16, что будет лишь при заданном уровне воды в отводе канала.
Перестройка авторегулятора на
J расход, осуществляется путем изменения длины тросов 13,13, соединяющих поп.швки задатчика 14,14 с поворотными лотками 16,16.
Формула изобретения
Гидравлический авторегулятор для горных бесплотинных водозаборных сооружснш. включающий сегментные затворы. ,iiMiные на одной оси вращения, и iioiin;iBKonni;i привод, размещенный в шахте. сое;и пенньп посредством трубопровода с верхним б1,еф( сооружения, отличающийся тем. что, с uo.iMo обеспечения регулирования уровня нижнего бьефа, гидравлический авторегулятор выно.нен с размещенным в колодце. сосд11ненн1 1
расс нижним бьефом, понлавком-задатчиком. соединенным гибкой связью с монтированным на стенке ншхты новоротным .чотком. .,.-. -- - ...., b oj of-rrr -T---- - -гЧоко)-|3 SJ3rt{E7.%A::72Ki7: 41 ЧХ.. .ffli lktfi s-hKti iTN 1 I 4i. 4H-4-4 № -ТГi Ш H i i irVi l li4|ц--4Ш- Y-p-T, (v-ffjsgp -rtieSSSS I {-f- :-JzT 1l ITI-T---. fs / b / „ ,/ 7 eiz13ISIS il/
