Устройство для автоматического регулирования уровней воды в бьефах гидротехнических сооружений Советский патент 1982 года по МПК G05D9/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЕЙ ВОДЫ В БЬЕФАХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ

1 , ,- - Изобретение относится к гидротехни|ческому строительству оросительных систем, а именно к устройствам для автоматического регулирования уровней воды нижнего и верхнего бьефов на трубчатых водовыпусках, и может быть применено на водохранилищах малой емкости, бассейнах суточного регулирования, каналах.

Известно устройство для автоматического регулирования уровня воды в лотковых каналах, которое содержит расположенный на стояке подводящего трубопровода корпус с надмембранной крышкой и размещенный в нем подпрузкиненный мембранный запирающий элемент, состоящий из эластичной мембраны и жесткого центра с отверстием, сообщенного с Верхним бьефом над телескопической изогнутой трубкой с поплавковым клапаном на конце .сообщенной с нижним бьефом С13 .

Это устройство применяется при уста новке регулятора на выходе из грубчатоСООРУЖЕНИЙ

го водовьтуска работающего в напорном режиме.

К недостаткам этого устройства относится прежде всего большая зона нечувствительности (примерно 4 м водяного столба), низкая надежность вследствие заиления надмембранной полости, невозможность осуществления защиты от переполнения бассейна (применительно к бассейнам суточного регулирования БСР). Устройство не может рабоггать в режиме пропуска максимального расхода при маяьк уровнях воды в БСР (менее 4 м). Данное устройство сложное, поэтому после заиления надмембранной полости его неойсодимо ремонтировеггь и очищать от наносов.

Известно устройство для регулирования уровней воды, выполненное в виде вертикального водовыпуска с расположенным на нем затвором, выполненным в ви де эластичной мембраны с жестким ценгром, заключенной в корпус и перекрывающей отверстие водовыпуска сверху, и наАмембранной полостью, соо&ценной через огверсгие с верхним бьефом, причем надмембранная полость соойцена с нижним бьефом посредством трубопровода, на выходном конце которого установлен поплавковый клапан 121 . Недостатком этого устройства является то, что оно также не обеспечивает защиту бассейна от переполнения. Замкнутая полость, офазованная мембраной и -надме Мб ранным корпусом, способствует скапливанию наносов, что снижает надежность работы, усложняет эксплуатацию и ограничивает область применения. Цель изофетения - повышение надежности устройства, защита сооружений от переполнения , упрощение эксплуатации устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для автоматического регулирования уровней воды в бьефах гидротехнических сооружений, содержащем размещенный между верхним и ниж ним бьефами вертикальный водовыпуск с установленным на нем затвором, вьшолненным в виде емкости, состоящей из эластичной мембраны с жестким центром и соединенным с ней корпусом, в котором вьтолнено сливное отверстие с уста новленным на нем клапаном, соединенным с поплавковым датчиком уровня нижнего бьефа, содержится эластичная емкость со сливным отверстием, сообщенная через первую вертикальную труб ку с сильфоном, соединенным с второй ве тикальной трубкой, кромка которой устано лена на отметке заданного уровня верхнег бьефа, установленную в верхнем конусообразную воронку, жестко соединенную основанием меньщего диаметра со стенками водовьшуска, причем на жестком центре вьшолнено отверстие, в котором размещена эластичная емкост первая вертикальная трубка и сильфон установлены внутри конусообразной воро ки и соосно ей, а соединенная с сильфоном-кромка второй вертикальной трубки жестко закреплена на основании конусообразной воронки большего диаметра. На чертеже представлена схема- устройства для автоматического регулирования уровней воды в бьефах в совокупности с башней трубчатого водовьшуска. Устройство для автоматического регу лирования уровней воды содержит затвор, выполненный из эластичной мембра ны 1, жесткого центра 2, закрепленного к коническому корпусу 3, который пере|крывает выходное отверстие водовьшуска 4 снизу. В середине жесткого центра вьшолнено отверстие 5, которое перекрывается эластичной емкостью 6, в нижней части которой имеется сливное отверстие 7, а к верхней части ее присоединена первая вертикальная труба 8, с сильфоном 9, соединенным с второй вертикальной трубкой 10 с кромкой 11, которая устанавливается на отметке максимального . (заданноп)) уровня воды. Длина сильфона рассчитывается из условия хода жесткого центра. Для гашения воронки на входе в водовыпуск 4 установлена конусообразная воронка 12 без основатш, верщиной направленная в сторону входного отверстия насадка. В корпусе 3 выполнено сливное отверстие 13, перекрьгоазсяцееся мембранным клапаном 14, который соединен с помощью трубопровода 15 мбшого сечения с мембранным-клапаном noitлавкового датчика 16 уровня нижнего бьефа, установленного в щахте 17 трубчатого водовьтуска, и постоянно открытого отверстия 18. Для текущего осмотра или ремонта имеется стандартный паз 19. Шахта 17 водовьшуска находится в головке трубопровода 20, уложенного в тело плотины 21. Устройство для автоматического регулирования уровней воды в бьефах работает следующим образом. По мере понижения уровня воды в шахте 17 датчик 16 через трубопровод 15 дает прогиб мембранного клапана 14, и по мере вытекания воды через сливное отверстие 13 давление в корпусе 3 понижается, а со стороны водовыпус- ка под действием гидростатического давления жесткий центр 2 опускается вниз и вода проходит по кольцевой щели, образованной водовьшуском 4 и жестким центром 2, и в шахте 17 уровень поднимается, который доходит до расчетноГО, датчик-16 через трубопровод 15 мембраной клапана 14 прикрывает сливрое отверстие 13. Вода через отверстие 5 заполняет корпус 3 и за счет разности площадей водовьшуска 4 и мембраны 1 с жестким центром 2 создается дополнительное усилие, приводящее в движение жесткий центр 2, в сторону насадка площадь кольцевой щели уменьшается. Процесс перемещения затвора длится до тех пор, пока расход воды, проходящий через кольцевую щель, будет равен оттоку в нижнем бьефе.

По мере понижения уровня воды в вервснем бьефе образуется воронка, для гашения ее установлена конусообразная воронка 12, жестко соединенная основанием меньшего диаметра со стенками водовьшуска, а соединенная с сильфоном кромка второй вертикальной трубки жеско закреплена на основании конусообразной воронки большего диамет| а.

Для защиты бассейна от переполне ния при повышении уровня вьпие максимального горизрнта вода пс(ступает через вторую вертикальную трубку 10, заполняет эластичную емкость 6, которая увеличивается и перекрывает отверстие 5. Вода из корпуса 3 выходит через сливное отверстие 13 до тех пор, пока клапан 14 не перекроет его, давление в нем понижается и мембрана 1 с жестким центром 2 опустится вниз,

примет положение дЯя пропуска максимального расхода. Как только уровень понизится до максимального уровня воды, поступление Воды в эластичную емкость 6 прекратится, вода через ели кое отверстие 7 перетечет в корпус 3, и регуля гор начинает регулировать по нижнему бьефу. Величина отверстия 18 в несколько раз больше сливного отверстия 7, которое служит для выноса наносов из корпуса 3.

Преимущественно предлагаемого устройства заключается в том, что оно надежно работает как при максимальных, так и при минимальных уровнях воды верхнего бьефа, позволяет более рационально и полно использовать заключенный объем воды В бассейне суточного регулирования, что позволит оросить допогаштельные подвешенные площади за счет установки на входе в насадок воронкогасящего устройства.

Устройство позволяет защитить бассейн суточного регулирования от возможных разрушений в результате переполнения его. Устройство на входе в трбопровод водовьтуска работает в безнапорном режиме, что более рационально

как с гидравлической, так и с экономической стороны.

Подмембранный корпус, направленный вершиной корпуса вниз, позволяет выносить попавшие в него наносы, что уаро- шает эксплуатацию.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования уровней воды в &ефах гидротехнических сооружений, содержащее размещенный между верхним и нижним бьефами вертикальный водовыпуск с устанрЁленным на нем затвором, выполненным в виде емкости, состоящей из эластичной мембраны с жестклм центром и соединенным с ней корпусом, в котором выполнено сливное отверстие с установленным на нем клапаном, соединенным с псжлавковым датчиком уровня нижнего €ьефа отличающееся тем, что, с целью-повьпиения надежности устройства, оно содержит эластичную емкость со сливньпл отверстием, сообщенную через первую вертикальную трубку с сильфоном, соединенным с второй Вертикальной трубкой, кромка которой установлена на отметке заданного уровня верхнего бьефа, установленную в верхнем бьефе конусообразную воронку, жестко соединенную основанием меньшего диаметра со стенками водовьщуска, причем на жестком центре вьшолнено отверстие, в котором размещена эластичная емкость, первая вертикальная трубка и сильфрн установлены внутри конусообразной во ронки и соосно ей, а соединенная с сйльфоном кромка второй вертикальной трубки жестко закреплена на основании конусообразной воронки больигвгодиамётреи

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 334329, кл. Е 02 В 13/00, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР № 638666, кл. Е 02 В 13/ОО, 1978 (прототип).