Регулятор уровня верхнего бьефа в гидротехнических сооружениях

 

Изобретение относится к области градротехники и предназначено для регулирования уровня в верхнем бьефе. Регулятор уровня содержит забральную стенку 2, основной затвор 1, вспомогательный затвор 7 с консолью. Включение в регулятор уровня дополнительного затвора 11, корректирующей емкости 15, закрепленной на основном затворе 1, имеющей сливное отверстие и водовпускной канал 17, перекрываемый клапаном, кинематически соединенн1ям с консолью вспомогательного затвора , 7, позволяет расширить функцисйальные возможности регулятора. 4 ил. / |- (Л со о 4; ./

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 05 D 9 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ Р

CO

CO

С) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3942780/24-24 (22) 19.08,85 (46) 15.04,87. Бюл. Р 14 (71) Киргизский сельскохозяйственный институт им. К.И.Скрябина (72) Э.Б.Бекбоев и Р.С.Бекбоева (53) 621.646(088.8) (56) Бочкарев Я.В. Гидроавтомашина в орошении, М.: Колос, 1978, с. 58-60.

- Авторское свидетельство СССР

У 1179281, кл. G 05 D 9/00, 1985 . (54) РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ВЕРХНЕГО БЬЕФА

В ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЯХ

„„SU„„1 04001 А1 (57) Изобретение относится к области гидротехники и предназначено для регулирования уровня в верхнем бьефе.

Регулятор уровня содержит забральную стенку 2, основной затвор 1, вспомогательный затвор 7 с консолью. Включение в регулятор уровня дополнительного затвора 11, корректирующей емкости 15, закрепленной на основном затворе 1, имеющей сливное отверстие и водовпускной канал 17, перекрываемый клапаном, кинематически соединенным с консолью вспомогательного затвора

7, позволяет расширить функциональные возможности регулятора. 4 ил.

Изобретение относится к гидротехнике и предназначено для регулирова-! ния уровня в верхнем бьефе, а также расходо отвода водозаборных оголовков.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей регулятора. °

На фиг. 1 изображен ре гуля тор, вид в плане; на фиг.2а — разрез А-А на фиг.1 (вид с нижнего бьефа); на Щ фиг.26 — разрез Б-Б на фиг.1 (при закрытом регуляторе); на фиг.3a — разрез Б-Б на фиг.1 (при сбросе воды через регулятор); на фиг.3б — разрез

В-В на фиг.1,(при работе вспомога- 15 тельного затвора); на фиг.4а,б — разрезы В-В и Г-Г на фиг.1 (при работе вспомогательного затвора и сбросе воды через регулятор) .

Регулятор содержит основной затвор 20

1, забральную стенку 2, на которой установлен основной затвор 1. Послед. ний образован плоским щитом 3, установленным на горизонтальной оси 4 вращения и соединенным с консолью 5, 25 на которой закреплен груз-противовес

6. Регулятор содержит вспоМогательный затвор 7, расположенный на водозаборном отверстии 8 и содержащий установленный на оси 9 вращения щит 10, а 30 также дополнительный затвор 11, расJ положенный над основным затвором 1 на забральной стенке 2 и.выполненный в виде сообщенной с верхним бьефом по потоку камеры, образованной установ— ленным на горизонтальной оси 12 вращения плоским щитом 13 и соединенной с ним одной кромкой гибкой оболочкой

14, другая кромка которой закреплена в устоях сооружения, Регулятор содер- щ жит также корректирующую емкость 15, закрепленную на основном затворе 1, имеющую слйвное отверстие. 16 и водовпускной канал 17. Щит 10 вспомоra— тельного затвора 7 содержит консоль

18 с противовесом 19, На входе водовпускного канала 17 установлен клапан 20. Последний кинематически через шарнирно-рычажную связь соединен с консолью 18 вспомогательного затвора 7.

Кинематическая связь содержит тягу 21, шарнирно связанную с рычагом

22, с которым шарнирно связана тяга

23 с фиксирующей гайкой 24 . Тяга 23 перемещается в направляющих 25, установленных на рычаге 22 с возможностью вращения, имеются также нижний 2б и верхний 27 упоры. Корректирующая ем01 2 кость 15 содержит воздуховпускной канал 28 °

Для нормальной работы регулятора необходимо, чтобы основной затвор 1 при наличии некоторого объема. воды в корректирующей емкости 15 (приблизительно половины его объема) и вспомогательный затвор на водозаборном отверстии 8 были настроены на поддержание одного расчетного наполнения в верхнем бьефе, т.е. чтобы выполнялось условие

Н =h+ t+T

Р р

У где Н вЂ” среднее расчетное наполнеР ние, поддерживаемое основным затвором 1, h — среднее расчетное наполнеР н ие, поддерживаемое ре гулятором уровня на отводе, толщина бетона полки эабральной стенки 2 (фиг.2, 3 и 4), Т вЂ” расстояние до дна сооружения от полки.

Кроме тоro объем корректирующей емкости 15 назначается так, чтобы при наполненной корректирующей емкости 15 основной затвор 1 (регулятор уровня) о мог работать при предельном наполнении Н,, соответствующем условию

nЕ где Н „р — строительная высота бетонных устоев сооружения (фиг.2 и 3), Данный режим работы соответствует аварийному, что может произойти в случае обрыва клапана 20 тяги 21 и т.д., но все возможные поломки в принципе можно исключить в процессе конструирования H они не существенны.

В целом устройство не теряет своей работоспособности при аварийном режиме работы. Этим исключается возможность переполнения сооружения.

Объем корректирующей емкости 15 определяется из условия воэможности введения корректировки в работу основного затвора 1 с целью уменьшения ошибки в регулировании стабилизируемого расчетного уровня Н . Масса воФ ды, вмещаемой корректирующей емкостью

15, должна быть достаточной, чтобы она могла влиять на величину этой ошибки (не более). Следовательно, началу работы регулятора должно соответствовать наполнение корректирующей емкости 15, приблизительно равное его половине, и в зависимости от знака

1304001

3 ошибки регулирования в конкретный момент времени корректирующая емкость

15 должна опорожняться или наполняться. Этим уменьшается величина ошибки.

В данном регуляторе величиной вво5 димой коррекции в работу о сновно го затвора 1 управляет вспомогательный затвор 7, имеющий ошибку в регулировании уровня, меньшую чем у основного затвора 1. Это объясняется тем, что вспомогательный затвор 7 имеет ту же конструкцию, что и основной, а следовательно, его погрешность должна лежать в тех же пределах (для прямодействующих затворов она обычно в зависимости от подходных условий лежит в пределах 5-107)» но для вспомогательного затвора 7 расчетным уровнем стабилизации является Ь » в то время как у основного — Н,, а следователь-20 но, возможные отклонения уровней у обоих затворов лежат в пределах (0,050,1) h р для вспомогательного затвора

7 и (0,05-0,1) Н для основного затвора 1, т.е. вспомогательный затвор

7 имеет ошибку в регулировании уровня, меньшую чем основной затвор 1.

При этом наполнение в верхнем бьефе перед регуляторами в случае, если функции корректировки возложить на вспомогательный затвор 7, изменяется в пределах

Н.=h,+ t +7+(0,05-0»1)Ьре

Регулятор работает следующим образом.

Вращением фиксирующей гайки 24 вводится ограничение на угол поворота вспомогательного затвора 7, а следовательно, и на величину расхода воды 40 забираемого в отвод по графику о» водопотребления, который должен стабилизироваться в процессе работы регулятора при избыточных расходах воды в сооружении. 45

При этом расход источника (реки)

Q может быть меньше (Q (Q ), равен (Q„ = Q,) или больше (Q > Ц ) расхода отвода, в связи с чем работу регулятора рассматривают в три этапа. S0

1. Я < ((фиг. 2а, б, 36) — расход источника меньше расхода отвода. В данном случае основной затвор 1 закрыт; так как вода, поступая в корректирующую емкость 15 через открытый55 клапан 20 (фиг. 36) и водовпускной канал 17, полностью заполняет весь ее объем, этим дополнительно пригружая основной затвор 1, а расход, сбрасы4 ваемый из корректирующей емкости 15 через сливное отверстие 16, не может на данном этапе обеспечить опорожнение корректирующей емкости 15. В данном случае наполнение в корректирующей емкости 15 поддерживает вспомогательный затвор 7 (фиг. 36), одновременно пропуская расход в отводящий канал и обеспечивая забор чистой воды из нижних слоев через водозаборное отверстие 8, при этом весь плавник будет оставаться в сооружении.

2. Предположим теперь, что расход источника стал приближаться к расходу отвода. В этом случае вспомогательный затвор 7, поддерживая расчетное наполнение h над полкой забральной о стенки 2 сооружения, увеличивает угол поворота, вследствие чего тяга 23 перемещается вверх вместе с регулятором и при некотором фиксированном угле поворота гайкой 24 упрется в направляющую 25 (4а,б) и начнет перемещать вверх рычаг 22 с тягой 21 и клапаном

20, прикрывая вход водовпускного канала 17. Этим уменьшается расход поступления в корректирующую емкость

15, вследствие чего она начнет частично опорожняться, и с достижением расхода -источника величины Q = Q основной затвор 1 прийдет в равновесное состояние, но при этом он еще будет закрыт, а корректирующая емкость

15 будет примерно на половину заполнена водой.

3. Предположим теперь, что расход источника увеличился на некоторое значение, превышающее расход отвода, т.е. Q „ > Q . В этом случае вспомогательный затвор 7 провернется дополнительно еще на некоторый малый угол и, воздействуя на клапан 20 через тягу 23 с гайкой 2ч» рычаг 22 и тягу

21, будет и дальше прикрывать вход водовпускного канала 17, уменьшая расход поступления. Вследствие этого корректирующая емкость 15 дополнительно опорожняется и основной затвор 1 под воздействием потока воды начнет приоткрывать сбросное отверстие сооружения, сбрасывая излишки воды в нижний бьеф сооружения. С этого момента основн ю роль в поддержании уровня в вер:.нем бьефе берет на себя основной затвор 1, а вспомогательный з атвор 7 в зависимости от возникающего в данный момент отклонения уровня от расчетного вводит корректировку в работу основного затвора 1, 1304001

5 как бы следя эа тем, чтобы ошибка в регулировании уровня у основного заI твора 1 не превышала ее собственную, обеспечивая при этом стабилизацию расхода в отводящий канал, т.е, обес- 5 печивает стабильный расход с заданной точностью, так как подбором отно-!

1 шения плеч рычага 22 - = К (где 1„

2 10 расстояние от оси вращения рычага 22 до оси вращения направляющей 25; 1 расстояние от оси вращения рычага 22 до оси крепления тяги 21) можно всегда добиться необходимой точности в регулировании, а также можно маневрировать и размерами клапана 20, При дальнейшем увеличении расхода источника (реки) основной затвор 1 будет увеличивать свое открытие (фиг.За), уменьшая этим давление под дополнительным затвором 11, так как масса основного потока воды, сбрасываемого в нижний бьеф, устремляясь в . образующееся отверстие, увлекает за собой объем воды, заключенный в камере дополнительного затвора. Вследствие возникшей разницы давления на гибкую оболочку 14 дополнительный затвор 11 начнет опускаться, сбрасывая дополнительно излишки воды вместе с плавником над собой, при этом чем больше будет открываться основной затвор 1, тем ниже будет ложиться до.полнительный затвор 11, приходя в некоторое равновесное состояние только тогда, когда стабилизируется положение основного затвора

При максимальных расходах на сооружении основной затвор 1 будет нахо40 диться в своем крайнем верхнем положении, дополнительный — в крайнем нижнем (фиг.Еб), а вспомогательный затвор 7 переместит рычаг 22 в крайнее верхнее положение, при котором он упрется в упор 27, а клапан 20 при этом полностью перекроет входное отверстие водовпускного канала 17, вследствие чего прекратится подача расхода воды в корректирующую емкость 15 и она опорожнится, облегчая основной затвор 1.

Формула изобретения.

Регулятор уровня верхнего бьефа в гидротехнических сооружениях, содержащий забральную стенку, на которой смонтирован основной затвор, образованный плоским щитом, установленным на горизонтальной оси вращения, соединенным с консолью, на которой закреплен противовес, вспомогательный затвор, расположенный на водозаборном отверстии и содержащий установленный на оси вращения цит, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей регулятора, он содержит дополнительный затвор, расположенный над основным затвором на забральной стенке и выполненный в виде сообщенной с верхним бьефом по потоку камеры, образованной установленным на горизонтальной оси вращения плоским щитом и соеди-ненной с ним одной кромкой гибкой оболочкой, другая кромка которого закреплена в устоях сооружения, корректирующую емкость, закрепленную на основном затворе, имеющую сливное отверстие и водовпускной канал, щит вспомогательного затвора содержит консоль с противовесом, на входе водовпускного канала установлен клапан, кинематически соединенный через шарнирно-рычажную связь с консолью вспомогательного затвора.

1304001

1304001

Составитель Т.Задворная

Техред И.Попович Корректор С.Шекмар

Редактор M. Петрова

Заказ 1310/48 Тираж 864 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4