Регулятор уровня

Авторы патента:

ШИШКИН БОРИС ИВАНОВИЧ

АМЕЛИН ВАЛЕРИЙ ПАВЛОВИЧ

G05D9E02B13/02 -

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ. 3ЬСТВУ

Союз Советскнв

Социалистических

Республик (iii662915 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл.2 (22) Заявлено0 40 17 7 (21) 24 4 37 70/18-24 с присоединением заявки ¹

G 05 U 9/00

Е 02 В 13/02! осударственный комите1

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК621. 128 (088. 8) Опубликоваио150579. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 180579 (72) Авторы изобретения

Б, И, Шишкин и В. П. Амелин (7 ) 3ая и тель f

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно, к уст-. ройствам.для регулирования уровня воды на трубчатых сооружениях, преимущественно распространенных на рисовых оросительных системах.

Известны устройства для регулированйя уровня воды на трубчатых сооружениях оросительных систем, включающие сегментный затвор с противовесом, систему .управляющих трубопроводов, поплавки гидропривода,. а также бетонные шахты для размещения элементов гидропривода (1).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является известный регулятор уровня, содержащий в нижнем бьефе вертикальный ци тиндрический оголовок с прикрепленным к нему поплавком, выполненный в виде кольцевого цилиндра (2), /

Недостатком известного устройства является незначительное истечение во25 ды в конце периода заполнения чека.

Другим недостатком описанного устройства является подв рженность входного отверсти оголовка зарастанир спирогирой,Необходимо постоянно очищать оголовки, либо подвергать их воздействию солнечных лучей, прекращая подачу воды в чеки.

Цель изобретения вЂ” устранение ука-, эанных недостатков, т.е. повышение надежности устройства.

Указанная цель достигается тем, что регулятор содержит кольцевой клапан, сифон и установленные в верхней час ги поплавка реборды, выполненные в виде замкнутых концентрическихконтуров, а емкость, образованная стенками реборды, содержит крышку с концентрической щелью, под которой размещены кольцевой клапан с отверстиями и сифон, через который емкость сообщена с нйжним бьефом, тем, что он содержит установленный на реборде одноплечий рычаг с противовесом и плоским клапаном, размещенным над зарядной щелью сифона и связанным с рычагом, тем, что верхняя часть оголовка выполнена в виде раструба с центральным углом от 9 3 . .до 12 3

На фиг. 1 изображен продольный разрез выходного отвода водовыпускной

1 трубы с размещенным на нем предлагаемым устройством, при этом сифон расположен на внешней реборде; на фиг. 2 изображен разрез предлагаемого устройства с расположением секций сифо662915 на, как вариант исполнения, на внутренней реборде, при этом секции расположены симметрично оси подвижного оголовка; на фиг. 3 изображено предФ лагаемое устройство в плане; на фиг.4 изображен разрез предлагаемого устройства со струеотбойной крышкой и кольцевым цилиндрическим клапаном в начальный момент заполнения огорожен ной ребордами емкости; на Фиг. 5 изображена та же конструкция, что и на фиг. 4, но в конечный момент заполне- 10 ния огороженной ребордами емкости; на фиг. б изображены фрОнтальная проекция и разрез предлагаемого устройства, в котором зарядная щель сифона снабжена. плоским клапаном (момент ра- t> боты водовыпуска); на фиг. 7 изображена та же конструкция, что и на фиг. б, но в момент зарядки сифона и прекращения подачи воды; на фиг. 8 изображен разрез предлагаемого уст- . ройства с раструбной выходной частью оголовка и плинтом криволинейной формы, при этом сифон расположен на внутренней реборде; на фиг. 9 изображена та же конструкция, что и на фиг. 8, но с расположением сифона на внешней реборде; на фиг. 10 изображены расходограммы прототипа и предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство установле»но в нижнем бьефе 1 (Фиг. 1), на 30 вертикальном выходном отводе 2 водовыпускной трубы 3. Верхняя часть отвода 2 снабжена замоноличенными шпиль" ками 4 и кольцевым пазом 5, B паэе 5 расположено рабочее уплотнение б иэ прорезиненной ткани, свернутой по кольцу втрое, причем верхние два слоя склЕены между собой так, что между ними и нижним слоем образован воздушный мешок 7. Рабочее уплотнение б при- 0 жато сверху фланцем 8, поверх которото расположено предохранительное уп-, лотнение 9 из прорезиненной ткани, свсунутой по кольцу вдвое так, что между слоями образован воздушный мешок 10. Уплотнение 9 прижато сверху 45 фланцем 11 посредством гаек 12.

В отводе 2 расположен подвижными цилиндрический оголовок 13 с телескопической насадкой 14, положение которой зафиксировано упорными винтами 50

l5 . Цилиндрический оголовок 13 снабжен снаружи ушками 15, к которым при помощи болтов 17 и кронштейнов 18 йрисоединен кольцевой цилиндрический поплавок 19, Верхняя плоскость поплав-55 ка 19 имеет две реборды: .внутреннюю

20 и наружную 21, так что между ними образована емкость 22, Емкость 22 сообщена с нижним бьефом 1 посредством самозаряжающегося сифона 23.

Сифон 23 может быть размещен как на наружной реборде 21 (фиг. 1), так и на внутренней реборде 20 (фиг. 2).

Конструктивно сифон может быть выпол-. - нен как единое целое илн разделен на секции ° На фиг, 2 показаны две секции сифона, рас положенные симметрично оголовка 13. Самозаряжающийся сифон 23 состоит из поднимающей ветви

24 и спускающей ветви 25. На ветви

24 размещен карман 26, сообщенный с. емкостью 22 зарядным отверстием 27, выполненным в форме щели, и с верхней частью внутренней полости сифона отверстием 28.

Емкость 22 может быть йакрыта сверху струеотбойной крышкой 29, имеющей концентрическую щель 30. Под щелью

30 расположен кольцевой цилиндрический клапан 31 с вертикальными калиброванными отверстиями 32. Клапан 31 фиксируется в. плоскости поплавка 19 несколькими направляющими 33, проходящими через отверстия 32 (фиг. 4)».

В другой конструкции устройства зарядная щель 27 сифона 23 снабжена плоским клапаном 34, прикрепленным к рычагу 35. Один конец рычага 35 шарнирно закреплен на сифоне 23, а на втором конце расположен управляющий поплавок 36. Сверху непосредственно на рычаге закреплен плинт, выполнен ный в виде горизонтальной площадки (плинт 37). Геометрическая середина плинта 37 удалена от оголовка íà расстояние, пропорциональное напору его водослива. Это расстояние определяется расчетом при проектировании.

Плинт 37 может располагаться на некоторой высоте от рычага 35 на величину стойки 38 (фиг. 7) или располагаться над поплавком 36 (фиг. 8). В таком исполнении снизу к площадке 37 винтами 39 крепится криволинейная поверхность 40, вогнутая сторона которой направлена вверх. Телескопическая насадка 14 выполнена с раструбом 41 в верхней своей части.

Центральный угол раструба в оптимальном случае составляЕт 108, Глубина раструба не регламентируется, она определяется расчетом при проектировании с учетом изменения центрального угла в пределах - 15

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Верх телескопической насадки 14 (перемещением вдоль цилиндрического оголовка) устанавливают перед заливом чека на отметке минимального уровня в верхнем бьефе, располагая ватерлинию поплавка 19 на отметке плоскости чека, и закрепляют в этом положении винтами 15. Если уровень в верхнем бьефе минимальный, гидростатическое давление в вертикальном отводе воздействует на рабочее уплотнение б со стороны однослойной его части (снизу) и прижимает воздушный мешок 7 к подвижному оголовку 13 и вода в нижний бьеф не поступает ни через насадку 14, ни через зазор между оголовком 13 .и вертикальным отводом 2 трубы 3. В случае повышения уровня в верхнем бьефе вода по трубе

3, вертикальному отводу 2, йодвижному оголовку 3 поступает к верхней

Расчеты показывают, что у предлагаемого устройства производительность

6629 кромке насадки 14 и изливается н емкость 22, огороженную ребордами 20 и

21. Это способствует увеличению массы системы {емкость 22 и поплавок 19) .

С увеличением укаэанной массы уменьшается выталкивающая сила попланка

19, последний притапливается, увлекая 5 вниз оголонок 13 с зафиксированной на нем насадкой 14. Понижение водосливного порога насадки 14 увеличивает действующий напор изливающейся воды, и заполнение емкости 22 ускоряет- 10 ся, Вместе с этим происходит заполнение поднимающей ветви 24 сифона 23 °

Через некоторое время начинается перелив воды через гребень внутри по.лости сифона 23 и заполнение изогнутой нижней части спускающей ветви 25, чем разобщается полость сифона с наружным воздухом снизу. Одновременно с этим происходит подкос атмосферного воздуха сверху через отверстие 27 эа счет захвата воздуха н полости сифона при переливе через гребень. Поднимающийся уровень н емкости 22 закрывает отверстие 27 и разобщает полость сифона с наружным воздухом сверху. Вода, сливаясь через гребень, про-25 должает по инерции захватывать воздух, и, вол едстви е разрежени я, расход через сифон увеличивается. Постепен" но нарастающий вакуум н полости сифона 23 достигает величины, вызывающей 30 внезапное включение (зарядку) сифона в работу полным сечением.

Однако несмотря на работу зарядившегося сифона- приток воды, изливающейся через кромку насадки 15, еще 35 достаточно велик, чтобы емкость 22, могла опорожниться, более того, избыточные объемы воды переливаются через ребопды 20 и 21 в нижний бьеф. При этом конструкция устройства с расположением секции сифона на внутренней

40 реборде 20 (фиг. 2) оказывается более предпочтительной, так как увеличенный расход, направленный вниз вдоль цилиндрического оголовка 13, создает циркуляцию под поплавком 19, способ- 45 ствующую взмучиванию наносов на фланце 11 и воздушном мешке 10 и транспортированию их за пределы подпопланкового пространства. С наполнением нижнего бьефа 1 притопленный поплавок 50

19 начинает выплывать, вызывая yMeíüшение действующего напора на насадке

14 и соответственное уменьшение расхода. Когда расход через насадку 14 станет равным производительности сифона, наступает момент, характеризующийся сбрасыванием сифоном объема воды, находящегося в емкости 22. Освободившись от массы находившейся над ним воды, поплавок 19 всплывает, еще больше уменьшая действующий на насадке 14 напор и вытекающий через нее расход. Через некоторое время ем- .кость 22 снова наполнится, сифон 23 зарядится и опорожнит ее. Поплавок

19 всплывет уже более резко, так 65

15 5 что водосливная кромка насадки 14 станет доступной солнечным лучам. В дальнейшем процесс повторится с затуханием по оси времени. Графически ход этогО процесса изображен кривой на фиг.10.Если устройство снабжено струеотбойной крышкой 29 и коЛьцевым цилиндрическим клапаном 31, то график . его работы изобразится кривой 43, приведенной на фиг. 9. Следует отметить здесь, что ординаты кривой 43 уменьшены в целях наглядности, в действительности же всплески кривой 43 будут происходить относительно неКоторой базовой кривой, каковой является кривая 42, Кривая 43 показывает, что в начале работы верх насадки 14 незначительно погружен под постоянный уровень 44 в верхнем бьефе (фиг. 3) .

В это время происходит заполнение емкости 22 до тех пор, пока клапан 31 перекроет концентрическую цель 30 и дальнейшее заполнение емкости 22 будет возможным только через свободные (не занятые направляющими 33) калиброванные отверстия 23. В этом случае кромка насадки 14 находится на большей глубине под постоянным уровнем

44 в верхнем бьефе (фиг. 4), и в нижний бьеф со струеотбойной крйшки 29 скатывается больший объем воды. Через некоторое время уровень в емкости 22 закроет зарядное отверстие 27 сифона

23, и последний нарядится. Последует опорожнение емкости и снова заполнение ее. В дальнейшем процесс повторится„ Здесь, н отличие от предыдущей конструкции, дискретное функционирование сифона (зарядки и разрядки его) начинается в начале работы устройства, что способствует сокращению общего времени наполнения нижнего бьефа до заданного уровня °

Если устройство снабжено плоским клапаном 34, перекрывающим зарядное отверстие 27 сифона 23, то работа устройства полным сечением будет обеспечена до тех пор, пока падающая стрела йе сойдет с плинта 37 и поплавком

36, всплывая, не поднимет клапан 34, освобождая отверстие 27. Графически работа такой конструкции изображена кривой 45 на фиг.1().Следует заметить, что наличие раструба 41 на насадке

14 обеспечивает этой конструкции наивысшую производительность по сравнению с другими. Другим преимуществом этой конструкции является наличие криволинейной приставки 40. Нормальная составляющая на фиг. 7 больше, чем аналогичная на фиг. 5 составляющая силы свободно падакщей струи °

Таким образом, перемещением приставки 40 относительно плинта 37 можно регулиронаTb момент зарядки сифона 23, а тем самым и точность регулирования заданного уровня.

6629 ) ") 8 по крайней мере на ЗОВ выше чем у a

) прототипа) график работы которог.о изображен кривой 46 на фиг.10.Это означает сокращение срока залива чеков на 1 сутки и, следовательно, более четкую работу всей оросительной сети. Полезность предлагаемого устройства проявляется даже в том случае, когда в оросйтельном канале вода отсутствует. вовсе. Гидростатическое давление воды в нижнем бьефе 1 прижимает в этом случае воздушный мешок 10 р предохранительного уплотнения 9 к оголовку 13 и.из нижнего бьефа не происходит обратного налива воды в оросительный канал.

Формула изобретения

1, РегУлятор уроВня, содержащий расположенный в нижнем бьефе вертикальный цилиндрический оголовок с прикрепленным к нему поплавком, выполненным в виде кольцевого цилиндра, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности регулятора, он содержит кольцевой клапан, сифон и установленные э верхней части поплавка реборды, выполненные в виде замкнутых концентрических контуров, причем емкость, образованна я стен ками реборды, содержит крышку с концентрической щелью, под которой размещены кольцевой клапан с отверстиями и сифон, через который емкость сообщена с нижним бьефом.

2. Регулятор уровня по и. 1, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что,он со держит установленный на реборде одноплечкй рычаг с противовесом и плоским клапаном,. размещенным над зарядной щелью сифона и связанным с рычагом.

3. Регулятор уровня по пп.1,2 о тл и ч а ю шийся тем, что верхняя часть оголовка выполнена в виде раструба с центральным углом от 93 до

123 .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Бочкарев Я. В. Гидравлический регулятор расхода. Фрунзе, ™ Чекмен, Вып. 16, т.4. 1971, с. 90-94.

2. Авторское свидетельство

9 301690, кл. 605 .?7 7/00) 1970, 662915 яг

Прототип

-- вЂ” Предлагае юе уггпромстйо с

8 Ю

Составитель Л. Корсакова

Ре анто Б. Ге цен Тех е Л. Алфе ова Корректор A.Ãðèöåíêî

Эакаэ 2694/48 Тираж 1014 Подписное