Регулятор уровня верхнего бьефа в гидротехнических сооружениях

 

Изобретение относится к ирригационной технике, в частности к автоматической , ирименяемой в водозаборных узлах на у частках рек горнопредгорной зоны. Цел1}Ю изобретения является снижение металлоемкости регулятора . Устройство содержит прислонный Г-образный затвор, устанЬв- . ленный на оси 2 вращения через консоли 3. Затвор выполнен в виде ков- , ша, нижняя и центральная части которого выполнены криволинейными с вогнутостью в сторону верхнего бьефа, с центром кривизны на оси 2 вращения . Напорная стенка 4 выполнена плоской и снабжена боковыми щеками 5,6, соединенными с боковыми кромками затвора и размещенными параллельно стенкам гидротехнического сооружения. Регулятор содержит дополнительную напорную стенку 7 с боковыми щеками 8, образующими с криволинейной поверхностью центральной части ковша затвора 1 емкость 9. Емкость 9 сообщена с верхним бьефом отверстием, размещенным на дополнительной напорной стенке 7 по высоте этой стенки в пределах хода затвора при его открытии, и отверстием, размешенным в нижней части дополнительной напорной стенки 7. Работа регулятора уровня основана на уравновешивании сил, действующих на затвор: силы тяжести G, сил давления Р, и Р,. . Силами трения вращения (других О сил нет) ввиду их малости по сравнению с другими силами можно пренебречь . 4 ил. J 5 4 S J (Л со 4 эо X) 35

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (gp 4 G 05 D 9/03

ВСЕСОЯЗ И Ю

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A8TOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фц«. Ч

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4029129/24-24 (22) 27.02,86 (46) 30.10.87, Бюл, М - 40 (71) Киргизский сельскохозяйственный институт им. К. И. Скрябина (72) Я ° В. Бочкарев (53) 621.646(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

)1< 1084757, кл, G 05 D 9/02, 1982, Авторское снидетельство СССР

М - 1291934, кл, С 05 D 9/02, 29,10,85 ° (54) РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ВЕРХНЕГО БЬЕФА В ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЯХ (57) Изобретение относится к ирригационной технике, н частности к автоматической, применяемой в водозаборных узлах на участках рек горнопредгорной эоны, Целцю изобретения является снижение металлоемкости регулятора, Устройство содержит прислонный Г-образный затвор, устанЬв- . ленный на оси 2 вращения через консоли 3. Затвор выполнен в виде ковша, нижняя и центральная части которого выполнены криволинейными с вогнутостью н сторону верхнего бьефа, . с центром кривизны «а оси 2 вращения ° Напорная стенка 4 выполнена плоской и снабжена боковыми щеками

5,6, соединенными с боковыми кромками затвора и размещенными параллельно стенкам гидротехнического сооружения, Регулятор содержит дополнительную напорную стенку 7 с боковыми щеками 8, образующими с криволинейной поверхностью центральной части ковша затвора 1 емкость 9, Емкость 9 сообщена с верхним бьефом отверстием, размещенным на дополнительной напорной стенке 7 по высоте этой стенки в пределах хода затвора при его открытии, и отверстием, размещенным в нижней части дополнительной напорной стенки 7. Работа регулятора уровня основана на уравновешивании сил, дейстнующих на затвор: силы тяжести G, сил давления Р< и

Р, Силами трения вращения (других сил нет) ввиду их малости по сравнению с другими силами можно пренебречь, 4 ил.

1348786

30

«) М=Р, 1

+Р, 1 -Ы =0

) P, c 1

50

Изобретение относится к ирригации, в частности к автоматизации водозаборных узлов на участках рек горно-предгорной эоны вода сбра сных э сооружений и т, и °

Целью изобретения является снижение металлоемкасти регулятора, На фиг. I показан регулятор, продольный разрез; на фиг, 2 — то же, 10 вид сверху; на фиг, 3, — то же, вид в торец (со стороны верхнего бьефа); на фиг, 4 — аксонометрическое изображение регулятора.

Устройство включает присланный

Г-абра s??? и затвор 1, ус òàíîâ tåííûè на оси 2 вращения через консоли 3.

3aтвар 1 вьи алнен в виде ковша, нижняя и центральная части которого выполнены криволинейным? с вагнутостью в сторону верхнего бьефа, с центром кривизны на оси вращения 2, Напорная стенка 4 выполнена плоской и снабжена боковыми щеками 5,6, соединеннымн с боковыми кромка??и затвора и разме- 25 щенными пар вплел?,на с генкам гидратехническс го сооружения. Регулятор содержит дополнительную напорную стенку 7 с боковыми щеками 8, образующими с кривалипейнай поверхностью центральной части ковша затвора емкость 9, lмкость 9 сообщена с верхним бьефом атвер ткем 10, размещенным на дапалнител?,ной ? апарнгь . стенке 7 па высоте этой стенки в пределах хана затвора 1 при ега открытии, и отверстием 11, размещенным в нижней части дополнительной напорной стенки 7, Площадь отверстия 10 принимается по Отнаш(нию к площади отверстия

11 из условия обеспечения заданного уровня в емкости 9 при промежуточном положении з атвара 1 °

Плоскость дополнительной напорной стенки 7 выполнена с элам м, который принимается конструктивно из условия обеспечения заданной (апределяеMoH расчетно) плс щади отверстия

ll. Отверстие II выполняет также функцию отверстия влива при опорожненной емкости 9 или при напоре над отверстием со стороны верхнего бьефа большем, чем со стороны емкости 9, Конструктивно отверстие 1I выголнено так, что она размещается в вертикальной плоскости при закрытом положении затвора 1, Такое исполнение обеспечивает свободное истечение в атмосферу из емкости 9 через отверстие 11 при максимальном открытии. В промежуточном полажении затвора 1 отверстие 11

Ф частично драсселируется набегающим потоком.

Ширина плоской части затвора 1 определяется из условия обеспечения необходимого гидрастатического давления воды на плоскую часть затвора

1 для создания требуемого момента трогания затвора 1 (преодаления момента силы тяжесги затвора G) в закрытом его положении при достижении расчетнага уровня воды в верхнем бьефе ° Ширина боковых щек 5 ° 6 принимается из условия обезличивания влияния бокового динамического эффекта на силу Р

Ширина дополнительной напорной стенки 7 определяется иэ условия обеспечения требуемого корректирующего момент а силы гидродинамического дав:ьония на стенку 7 для крайнего поло жения затвора при о „, „,-". 30-35 . При этом емкость 9 опорожнена, так как отверстие 10 HBxpIIHTcR выше отметки ра четнога уровня воды перед затворам 1, истечение из ат верстия 11 св бодное, в атмосферу. Для этого положения затвора 1 сила давления со стороны емкости 9 на стенку 7

Р„-=0. !

Тогда уравнение моментов сил, действующих на затвор 1 относительно аси вращения 2, в общем виде запишется так: где Р, и Р— силы давления воды на плоские части затвора

1 (напорную стенку 4 и дополнительную напорную стенку 7);

1 и 1 — плечи сил P P атР Рг 2 носительна оси 2 вращения затвора;

G и 1 — сила тяжести (веса затGj вора 1) и плеча этой силы относительно оси

2 вращения затвора, При предельном положении затвора 1 плоские ега части испытывают давление воды со Р, и Р на дополнительную налорную стенку 7, противадавление воды отсутствует, Если плечи сил Р, и Р равны, т. е, 1 р

Р

134878б

=1- 1 то уравнение моментов можР P но записать М (Р +Р )1 Gl О

Обозначим для этого положения сумму Р, +Р =Р (сила Р определяется по формуле гидростатики; Р, строго говоря, определяется экспериментально, но без учета стенки, т,е, при равенстве высот стенок 4 и 7, P тоже можно определить по r формуле гидростатики и тогда можно записать

1О

15 М =Pl -Gl =О о р с, где P — по формуле гидростатики

Р= р ° g -1(Ъ, +b ) 1 +Сl =О, h

40 здесь Ъ| и Ь вЂ” суммарные шины стенок 4 и 7;

h — - действующий гидростатический напор на стенки 4 и 7 для

25 предельного положения затвора 1 (определяется по геометрическим формулам для рассматриваемого положения затвора 1);

1 — плечо силы Р, определяется также известными методами для указанного положения затвора 1;

G — сила тяжести затвора 1, определяется на основе статического расчета затвора 1;

1 — плечо силы G для укаэанного

G положения затвора 1; р и g — - плотность воды и ускорение силы тяжести G.

Из приведенного уравнения моментов находим Ь, В промежуточных положениях Р корректируется путем регулирования противодавления Р> Hà 45 стенку 7 со стороны корректирующей емкости 9. Коррекция обеспечивается автоматически, путем постепенного (по заданному закону) опорожнения указанной емкости 9 при повороте 50 (открытии) затвора 1, Заданный закон обеспечивается сливом из емкости через отверстие 11 и одновременным вливом воды в емкость 9 через отверстие 10. Форма и размер отверстия 10 определяются экспериментально, При размещении предлагаемого затвора 1 в параболических, трапециедальных лотках (каналах) и т,п. плоские напорные стенки 4 и 7 рек меидус: 1 ся выполнять в центре, а кринолин йиую часть в поперечнике в этом случ;.:е выполняют по очертанию поперечного профиля канала (парабола, траиегн я и др,), Принцип действия регулятора уровня основан на уравновешив=ниц момеьтов сил, действующих на затвор 1: силы тяжести G, сил давления Р, и P

Силами трения вращения (других сил нет) ввиду их малости па сравнению с другими силами можно пренебречь, Регулятор уровня работает следующим образом, Пока воды в верхнем бьефе нет или уровень ее меньше расчетного, т.е °

Ь с Ь, затвор находится в в рЭ закрытом положении (фиг ° 1). При этом уровень воды в корр<.ктирующей емкости 9 находится на отметке уровня верхнего бьефа (она заполнена ч"рез отверстия 10 и 11), следова-тельно P =P>, Ha затвор н этом слуz ъ чае действуют силы: тяжести затвора

G, гидростатическогo давления Р,, Сила давления на кри: олинейную частг затвора I движущего момента ие содает, так как вектор ",òoé сипы про.ходит через ось вращения, а силы

Р =Р и резуль-,èðóþùèé момент отноz сительно оси вращения 2 равен О, При уровне в",ды в верхнем бьефе

h < меньше расчетного h, асиент от силы С болье момента силы Р,, а счет чего затвор 1 наход тгя в элкрытом положении, По достижении h„>

=h наступает равенство мом .нтов сил

G и Р,, При малейшем повышении

h > ) h момент силы Р, становится больше момента силы G, за счет чего затвор 1 начинает открываться, По мере открытия затвора 1 начинает уменьшаться давление Р< и, следовательно, момент этой силы, а момент силы С, наоборот, lI H oTK! ûтии затвора увеличивается, Образовавшееся рассогласование в моментах силы Р, и С компенсируется (корректируется) моментом силы Р . Дело в том, что с открытием затвора 1 на"чинается истечение воды из корректирующей емкости 9 и изменени сизы

Р> (сила Р изменяется по тому же закону, что и сила Р, так как действует со стороны бьефа на стенку 7).

Степень опорожнения корректируется подпиткой ее через отв рстие 10 твк, 1348786 чтобы для любого положения затвора

1 сумма моментов 2 М, = 0 с сохранением h = const (определяется зкспеP риментально на основе исследования истечения воды из корректирующей емкости 9 через отверстие 11 и одновременного влива ее в емкость 9 через отверстие 10). По достижении затвором 1 максимального открытия (на фиг, 5 к „ прекращается влив воды в корректирующую емкость 9 вследствие выхода отверстия 10 из потока и гидравлическое дросселирование отверстия ll вследствие чего корректирующая емкость 9 опорожняется и сила P =О. В этом положении кор3 рекция моментов сил P u G обеспечивается силой P

Формула изобретения

Регулятор уровня верхнего бьефа в гидротехнических сооружениях, содержащий прислонный Г-образный затвор с горизонтальной осью вращения, выполненный в виде ковша> у которого нижняя и центральная части выполнены криволинейными с вогнутостью в сторо5 ну верхнего бьефа с центром кривизны на оси вращения, напорная стенка выполнена плоской с боковыми щеками, соединенными с боковыьж кромками затвора и размещенными параллельно стенкам гидротехнического сооружения, отличающийся тем, что, с целью снижения металлоемкости регулятора, ковш затвора содержит дополнительную напорную стенку с боковыми щеками, образующую вместе с криволинейной поверхностью центральной части ковша затвора емкость, сообщаемую с верхним бьефом отверстиями, одно из которых размещено по

20 высоте дополнительной напорной стенки в пределах хода затвора при открытии, а другое расположено в основании нижней части дополнительной напорной стенки и при закрытом поло2 жении затвора плоскость его сечения размещена в вертикальной плоскости.

1348786

5 4

Фие. 2

Со ставитель Т. Задворная

Редактор А. Маковская Техред А.Кравчук Корректор Л, Патай

Заказ 5188/46 Тираж 862

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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