Регулятор уровня верхнего бьефа в гидротехнических сооружениях

Регулятор уровня верхнего бьефа в гидротехнических сооружениях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для автоматического поддержания заданных уровней воды в верхнем бьефе строительных каналов. Цель изобретения - повышение надежности и точности регулятора . Регулятор уровня верхнего бьефа в гидротехнических сооружениях содержит затвор, выполненный в виде наполняемого от верхнего бьефа ковша, укрепленного на упорных штангах 9 и 10, шарнирно закрепленные на опорной балке, донная часть ковша выполнена из двух сопряженных между собой час-, тей 2 и 3, расположенных под тупым углом к потоку, низовая 3 из которых больше верховой 2 и установлена наклонно к дну канала Ц с возможностью контактирования с порогом 8 дна канала 4, центр тяжести ковша - затвора смещен относительно оси 11 крепления (Л

СООЗ С0ВЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИ)4

„„SU<»> 171

А1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗО1-РЕТЕНИЯМ И ОтНРЫТИЯМ

ОПИСАНИЕ HSGSPETEHHR

К АВТОРСКОМ У GBHPPTFJlbCTBV щ) G 05 D 9/02

26 /5 Ю, -д 1я М У Ю zs 1 (21) 4765666/24 (22) 06. 12 . 89 (46) 29.02.92, Бюл. Ю 8 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт комплексной автомати- . зации мелиоративных систем (72) М.И.Глубенко и Б.И.Асанов (53) 621.646(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 191417 i

Бочкарев Я ° В., Гидроавтоматика в орошении. И.: Колос, 1978, с. 1.55-157

l (54) РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ВЕРХНЕГО БЬЕФА

В ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЯХ (57) Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для автоматического поддержания заданных

2 уровней воды в верхнем бьефе строительных каналов. Цель изобретения повышение надежности и точности регулятора. Регулятор уровня верхнего бьефа в гидротехнических сооружениях содержит затвор, выполненный в виде наполняемого от верхнего бьефа ковша, укрепленного на упорных штангах 9 и

10, шарнирно закрепленные на опорной балке, донная часть ковша выполнена из двух сопряженных между собой час-. тей 2 и 3, расположенных под тупым углом к потоку, низовая 3 из которых больше верховой 2 и установлена наклонно к дну канала 4 с возможностью контактирования с порогом 8 дна канала 4, центр тяжести ковша - затвора смещен относительно оси 11 крепления

1716491 в сторону верхнего бьефа канала,а полость 15 ковша в низовой части соединена с нижним бьефом сливной трубой 17 снабженной клапаном 18 -и гидЭ

5 равлическим реле, выполненным в виде коромысла 20, на плечах которого шарнирно закреплены емкости - противовесы 21 и 22 со сливными отверстиями

23 и 24, размещенные соответственно под трубками на отметках максимальноИзобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для автоматического поддержания заданных уровней, воды в верхнем бьефе строительных каналов.

Известно устройство для регулирования уровня воды в верхнем бьефе гидротехнических сооружений, включающее затвор с горизонтальной осью враще- 25 ния и поплавком, который шарнирно

- прикреплен к затвору с возможностью перемещения по криволинейным направляющим, установленным в верхнем бьефе непосредственно перед затвором, затвор выполнен с противовесом, расположенным ниже его оси вращения.

Известно также автоматическое устройство гидравлического действия, содержащее затвор прислонного типа с осью вращения, снабженный емкостьюпротивовесом, наполняемой по трубке, установленной на отметке максимального уровня, снабженную водовыпускным отверстием, гидравлическое реле, содержащее клапан с гориаонтальной осью вращения.

Недостатком устройства является низкая его надежность, а также устройство подвержено большой инертности системы, что ведет к неоправданному сбросу воды в нижний бьеф сооружения °

Затвор дергается при изменении горизонта воды в верхнем бьефе,,..что свяано с уравновешиванием моментов от массы затвора и массы наливной емкости, которая находится по другую сторону от оси вращения. Момент силы гидростатического давления воды на криволинейную поверхность затвора небольшой и не создает достаточной силы на ось вращения, поэтому затвор может открываться то больше, чем необходимо, то запаздывает на закрытие, ro и минимального уровней воды верхнего бьефа. Емкость-противовес 21, сообщенная с трубкой на отметке максимального уровня, имеет больший объем, чем емкость-противовес 22, сообщенная с трубкой на отметке минимального уровня. Низовая часть 3 затвора снабжена ограничительной пластиной 7 по ширине бьефа-канала 4. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

I хотя горизонт воды ниже регулируемого уровня, Таким образом, силы гидростатического давления на обшивку затвора меняются, соответственно неустойчив движущийся момент, так как ось вращения затвора не всегда совпа-. дает с заданным горизонтом воды. Наливная емкость заливается взвешенными наносами, осевшими в ней в процессе ее заполнения, и промывка их затруднена, вследствие чего также теряется устойчивость работы затвора и точность поддержания уровня верхнего бьефа. Работа гидравлического реле регулятора вызвана трудностями вследствие того, что клапан связан с гибкой тягой, в месте крепления которой налипает сор, влияющий на регулирование выпуска воды из емкости, а сама гибкая тяга в период эксплуатации имеет свойства потерь ее прочности и имеются большие сопротивления в контакте с шарнирами. . Цель изобретения — повышение надежности и точности регулятора.

Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе уровня верхнего бьефа в гидротехнических сооружениях, содержащем затвор прислонного типа с осью вращения, снабженном емкостьюпротивовесом, наполняемой по трубке, установленной на отметке максимального уровня, снабженную водовыпускным отверстием, гидравлическое реле, содержащее клапан с горизонтальной осью

"вращения, затвор выполнен в виде наполняемого от верхнего бьефа ковша, укрепленного на опорных штангах, шарнирно закрепленных на опорной балке, донная часть ковша выполнена из двух сопряженных между собой частей, расположенных под тупым углом к потоку, низовая из которых больше верховой

1716491 и установлена с наклоном к дну канала и с возможностью контактйрования с порогом дна канала,а центр тяжести ковша-затвора смещен относительно оси крепления .е сторону верхнего бьефа, полость ковша в низовой части сооби1ена с нижним бьефом сливной трубой, снабженной клапаном с гидравлическим реле, выполненным в виде коромысла, на плечах которого шарнирно закрейлены емкости-противовесы со сливными отверстиями, размещенные соответственно под трубками на отметках максимального и минимального уровней воды верхнего бьефа. Кроме того, емкостьпротивовес, сообщенная с трубкой на отметке максимального уровня, имеет больший объем, чем емкость»противовес, сообщенная .с трубкой на отметке минимального уровня. При этом низовая часть затвора снабжена ограничитель-! ной пластиной по ширине бьефа.

На фиг. 1 изображен регулятор уровня, вид сверху; на фиг. 2 - раз- 25 . рез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел

I на фиг. 2; на фиг. 4 - вид Б на фиг. 3 °

Регулятор уровня верхнего бьефа содержит затвор прислонного типа, выполненный в виде наполняемого от верхнего бьефа ковша 1, донная часть ковша выполнена из двух сопряженнйх между собой неравных частей 2 и 3, расположенных под тупым углом к потоку, верхняя часть 2 представляет вертикальную плоскость в закрытом положении затвора, а низовая часть .3 установлена с HpKfloHQM к дну канала .

4 и с возможностью контактирования с порогом дна канаЬа 4. Боковые грани 5 затвора выполняют роль ножевых уплотнений напорной обшивки 6. Неравные части 2..и 3 выполнены так, что низовая часть 3 больше верховой час-, ти 2, причем она снабжена ограничительной пластиной 7 в коньковой ча:" сти затвора по ширине канала 4 с возможностью контактирования с порогом

8 дна канала. Центр тяжести ковша ""; 5

50 затвора смещен относительно оси креп.-: ления в сторону верхнего бьефа.

Затвор укреплен опорными штангами "

9 и 10 к осям 11 с кронштейнами 12 последние прикреплены к опорной бал" „- 55 ке 13, установленной в стенках транзитного канала 14 за пределами ковшробразного затвора 1. с

Работа регулятора уровня будет устойчивой в диапазоне углов наклона внутренней обшивки 6 затвора к нижней балке 10 под углом оптимально равным и больше 90

Камера 15 затвора 1 сообщена с верхним бьефом впускным патрубком 16, а с нижним - сливной трубой 17, выпускное отверсти которой снабжено кла" паном 18 с осью 19 вращения с гидравлическим реле. Гидравлическое реле содержит коромысло 20, на плечах которого шарнирно прикреплены емкостипротивовесы 21 и 22 с калиброванными сливными отверстиями 23 и 24, размещенные соответственно, под трубками на отметках максимального и минималького уровней воды- верхнего бьефа. Момент от веса емкости-противовеса

21 в 2-3 раза больше момента от веса емкости-противовеса 22. Через камеру 15 затвора 1 проходит сквозная водосливная трубка 25 отметки минимального уровня перед напорной частью

3, выходной конец которой размещен соосно над емкостью-противовеса 22, а водосливная трубка 26 отметки максимального уровня 27 воды верхнего бьефа пропущена через стенки подводя щего канала 4 и транзитного канала

14, выходной конец которой размещен соосно над другой емкостью-противо-. веса 21, объем емкости которой больше емкости-противовеса 22, сообщающейся с нижним бьефом. Водосливная трубка

25 расположена по высоте выше, чем впускной патрубок 16. Сечения калиброванных сливных отверстий 23 и 24 соответственно, камер-противовесов

21 и 22 значительно меньше сечений водосливных трубок 25 и 26. При этом сечение впускного патрубка 16 мень" ше сечения сливной трубы 17 затвора

1, сообщающей полость камеры 15 с нижним бьефом.

Регулятор уровня верхнего бьефа в гидротехнических сооружениях работа" ет следующим образом.

При недостаточном уровне воды в верхнем бьефе затвор 1 расположен в крайнем нижнем положении и опирается нижней частью ограничительной пласти ны 7 на пороговую часть 8 сооружения, а боковые грани 5 обшивки 6 затворана наклонные полки стенки сооружения, Через водосливную трубку 25 начинает поступать вода и заполнять емкость-. противовес 22. Вес емкости 22 увели1716491 чивается и через ось 19 автоматичес- ки клапан 18 закрывает выпускное отверстие сливной трубы 17. Одновременно через впускной патрубок 16 начинает вода из верхнего бьефа поступать в полость камеры 15, которая заполняется и удерживает своим весом С затвор 1 в крайнем нижнем положении, опираясь торцом ограничительной пла- :1p стины 7 по ширине бьефа на порог 8.

При наполнении емкости-противовеса

22 жидкостью слив идет медленнее через калиброванное сливное отверстие

:24, так как площадь сечения его мень- 15 ше площади сечения водосливной трубки 25.

При превышении уровня воды в верх- нем бьефе над расчетным, т.е. Н >НР и s момент достижения отметки макси- 2О мального уровня 27 через водосливную трубку 26 вода поступает в емкость-противовес 21 с отверстием 23 и производится наполнение емкости 21 водой. Объем емкости 21 равен максимальному 25 по отношению к объему емкости 22 и емкость-противовес 21 начинает .опускаться, а емкость 22 - подниматься . ! Это в свою очередь приводит ось 19

:,в движение и автоматически клапан 18 3р открывает выпускное отверстие сливной трубы 17. Вода таким образом из полости камеры 15 прямотоком поступает в нижний бьеф, уровень воды умень" шается и достигает определенной отметки, при этом одновременно происходит смыв осевших, взвешенных наносов в воде в нижний бьеф, а момент вытал. кивающей силы гидростатического давления воды, действующий на наклонную 4О поверхность нижней части 3 (крыла), становится больше момента от веса затвора 1 и веса оставшейся воды в камере. 15 (Р, А l,> С 3 1), что приво" дит к открытию затвора 1. Вместе с 45 тем при открытии затвора 1 увеличивается расход воды, сбрасываемый под затвором 1, а также подходные скорости перед затвором 1. Это в свою очередь увеличивает величину гидро- 5 ) динамической силы давления воды, действующей прежде всего на наклонную ломанную часть 3 затвора 1, увеличивая тем самым подъемную силу, приво" дящую к открытию затвора. Положитель -55 ную роль играет также вертикальная пластина, закрепленная в месте изгиба ломанной части 3, способствующая дополнительному завихрению потока на выходе, далее уровень верхнего бьефа снижается. Затвор 1 плавно возвращается в исходное положение вместе с емкостью-противовесом 21,после закрытия клапаном 18 выпускного отверстия трубы 17 и заполнения полости камеры

15 водой, так как момент от веса затвора в целом превышает .момент от силы давления воды ВБ на напорную плоскость наклонной части 3 затвора, что ,цвет возможность плотно запирать проходное сечение канала 4. Герметичность перекрытия обеспечивается силой тяжести самого затвора l и весом воды в камере 15 .со стороны верхнего бьефа (G 1 > Р,с. ° 1 ). Момент силы также зависит от расположения оси вращения затвора 1 в стенках канала 14 ° При повторном максимальном ВБ цикл повто" ряется.

Формула изобретения

1. Регулятор уровня верхнего бьефа в гидротехнических сооружениях, содержащий затвор прислонного типа с оСью вращения, снабженный емкостьюпротивовесом, наполняемой по трубке, установленной.на отметке максимального уровня, снабженную водовыпускным отверстием, гидравлическое реле, содержащее клапан с горизонтальной осью вращения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения на" дежности и точности регулятора, затвор выполнен в виде наполняемого от верхнего бьефа ковша, укрепленного на опорных штангах, шарнирно закрепленных на опорной балке, донная часть ковша выполнена из двух сопряженных между собой частей, расположенных под тупым углом к потоку, низовая из которых больше верховой и установлена с,наклоном к дну канала и с возмож". ностью контактирования с порогом дна канала, центр тяжести ковша затвора смещен относительно оси крепления в сторону верхнего бьефа, полость ковша в низовой части сообщена с нижним бьефом сливной трубой, снабженной клапаном с гидравлическим реле, выполненным в виде коромысла, на плечах которого шарнирно закреплены емкости-противовесы со сливными отверстиями, размещенные соответственно под трубками на отметках максимального и минимального уровней воды верхнего бьефа.

9 1716491 10

2. Регулятор уровня по. и, 1, о т- вес, сообщенная с трубкой на отметке л и ч а ю шийся тем,,что емкость- минимального уровня. противовес, сообщенная с трубкой на 3. Регулятор уровня по и. 1, о тотметке максимального уровня, имеет л и ч а ю шийся тем, что низовая больший объем, чем емкость-противо- - часть затвора снабжена ограничитель"

- 5 ной пластиной по ширине бьефа.

1716491

Составитель.И.Голубенко

Техред А.Кравчук: Корректор С. Шекмар

Редактор К.Горват

Заказ 612 . Тираж Подписное

ВНИИИИ Государственного к,мнтета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, И сквп, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", и. Ужгород, ул. Гагарина, 101