Результат интеллектуальной деятельности: Стабилизатор расхода воды

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для стабилизации и регулирования подачи расхода воды на трубчатых и диафрагмовых водовыпусках.

Известен регулятор расхода воды (см. Пат .РФ №2519508, М. кл. - G05D 7/01, 2014 г.), содержащий водовыпускную трубу прямоугольного сечения, формируемую гранями с седлом на нижней грани. Внутри водовыпускной трубы размещен запорный орган, выполненный в виде гибкой ленты, закрепленной одним концом к верхней грани водовыпускной трубы, а другим - к основанию седла на нижней грани. Гибкая лента образует с корпусом водовыпускной трубы управляющую полость с профилированным вырезом на задней грани. Регулятор также содержит мембранный корпус, полость которого соединена трубопроводом с верхним бьефом. Мембрана мембранного корпуса посредством штока с винтом уставки и пружиной соединена с гибкой лентой, закрепленной у верхней кромки профилированного выреза, используемого в качестве управляющего элемента слива из управляющей полости.

Однако известный регулятор расхода воды обладает невысокой надежностью в работе, особенно при воде повышенной мутности и не обеспечивает качественное регулирование расхода воды при широком диапазоне изменения уровня воды в верхнем бьефе.

Наиболее близким к изобретению является стабилизатор расхода воды (см. Пат. РФ №2559680, МПК G05D 7/01; F16K 7/17, 2015 г.), содержащий плоский щит агрегатированный с водовыпускной трубой прямоугольного сечения с седлом, перекрываемым запорным органом, выполненным в виде гибкой ленты, образующей с корпусом водовыпускной трубы управляющую полость, сообщенную с верхним бьефом и снабженную устройством для слива, на котором установлен клапан, соединенный штоком с мембраной мембранного корпуса, полость которого сообщена с верхним бьефом, запорный орган в виде гибкой ленты на участке ее примыкания к грани проходного сечения водовыпускной трубы, со стороны верхнего бьефа, снабжен консольно закрепленной гибкой вставкой шириной большей ширины щели при полностью закрытом запорном органе.

Недостатком рассмотренного технического решения является то, что при работе на воде повышенной мутности в управляющей полости происходит выпадение наносов, утяжеляющие запорный орган, что снижает надежность его работы и не обеспечивает качественные показатели регулирования.

Техническим результатом является создание стабилизатора расхода воды повышенной надежности, даже при работе на воде повышенной мутности, с сохранением возможности обеспечения повышенной точности при регулировании расхода.

Технический результат достигается тем, что в стабилизаторе расхода воды, содержащем водовыпускную трубу прямоугольного сечения с седлом, перекрываемым запорным органом, выполненным в виде гибкой ленты закрепленной одним концом к верхней стенке водовыпускной трубы, а другим - к седлу в основании торцевой стенки водовыпускной трубы и образующей с корпусом водовыпускной трубы управляющую полость, сообщенную с верхним бьефом и снабженную устройством для слива, на котором установлен клапан, соединенный штоком с мембраной мембранного корпуса, полость которого сообщена с верхним бьефом, порог расположенный на грани седла со стороны верхнего бьефа, выполненный в виде водослива с вакуумным криволинейным профилем и повернутым в сторону контакта с гибкой лентой и с высотой тем больше, чем больше жесткость гибкой ленты согласно изобретению, часть гибкой ленты расположенной над седлом армирована металлическими уголками, установленные горизонтальными полками поперек ее длинной стороны, с шагом, обеспечивающим жесткость гибкой ленты, при этом между металлическими уголками последовательно расположены ряды ламелей с зазором между ними, концы ламелей со стороны верхнего бьефа жестко соединены с вертикальной полкой соответствующего металлического уголка, а противоположные их концы для обеспечения плавучести имеют поплавки, установленные поперек ламелей и гибкие связи для соединения с вертикальной полкой последующего металлического уголка, причем концы ламели последнего металлического уголка не закреплены у основания торцевой стенки водовыпускной трубы.

Новизна заявленного технического решения заключается в том, что в стабилизаторе расхода воды внутри управляющей полости, к полке первого уголка, со стороны верхнего бьефа, расположенной перпендикулярно плоскости гибкой ленты, закреплены ламели, одним концом жестко, а другие концы имеют гибкие связи, с такой же полкой последующего уголка, за которую, в свою очередь, крепится также жестко, но уже следующая серия ламелей и так до последнего уголка ламели которого имеют один не закрепленный конец, у торцовой стенки водовыпускной трубы, причем установлены ламели на полке уголка с шагом равным собственной ширине и зазором между каждой, а длина ламели равна расстоянию между уголками, при этом на конце каждой ламели поперек закреплены поплавки, обеспечивающие плавучесть ламелей, и как следствие, большее их влияние на турбулизацию потока в управляющей полости регулятора.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен разрез общего вида стабилизатора расхода при закрытом седле; на фиг. 2 -изображен разрез общего вида стабилизатора расхода при частично открытом седле; на фиг. 3 - изображен фрагмент из общего вида стабилизатора расхода из фиг. 1; а на фиг. 4 - план по разрезу А - А.

Стабилизатор расхода воды содержит плоский щит 1 с закрепленной на нем водовыпускной трубой 2 прямоугольного сечения. Внутри водовыпускной трубы 2 размещен запорный орган, выполненный в виде гибкой ленты 3, закрепленной одним концом к верхней стенке водовыпускной трубы 2, а другим - к седлу 4 в основании водовыпускной трубы 2. Седло 4 со стороны верхнего бьефа на грани имеет порог 5. Гибкая лента 3 образует с корпусом водовыпускной трубы 2 управляющую полость 6 со сливным каналом 7. Стабилизатор расхода воды содержит первый 8 и второй 9 мембранные корпуса. Полость первого мембранного корпуса 8 соединена трубопроводом 10 с верхним бьефом. Мембрана 11 первого мембранного корпуса 8 посредством штока 12 с винтом уставки 13 и пружиной 14 соединена с жестким центром 15, закрепленным на мембране 16 второго мембранного корпуса 9, сообщенного трубопроводом 17 с управляющей полостью 6. Внутри выходного патрубка сливного канала 7 установлен клапан, выполненный в виде втулки 18 с профилированными вырезами 19. Нижнее основание втулки 18 закреплено на мембране 16 второго мембранного корпуса 9. Для создания жесткости, расположенной над седлом 4 гибкой ленты 3, последняя армируется по седлу 4, поперек длинной стороны, металлическим уголком 20, с шагом, обеспечивающим жесткость ленты 3. К полке первого уголка 20, со стороны верхнего бьефа, расположенной перпендикулярно плоскости гибкой ленты 3, закреплены ламели 21, одним концом жестко, а другие концы ламелей 21 имеют гибкие связи 22, с такой же полкой последующего уголка, за которую, в свою очередь, крепится также жестко, но уже следующая серия ламелей 21 и так до последнего уголка ламели 21 которого имеют один не закрепленный конец, у торцовой стенки водовыпускной трубы 2, причем установлены ламели 21 на полке уголка 20 с шагом равным собственной ширине и зазором между каждой, а длина ламели 21 равна расстоянию между уголками, при этом на конце каждой ламели 21 поперек закреплены поплавки 23, обеспечивающие плавучесть ламелей 21, и как следствие, большее их влияние на турбулизацию потока в управляющей полости регулятора.

Стабилизатор расхода воды работает следующим образом. Первоначальной установкой плоского щита 1 задается степень открытия водовыпускного отверстия гидротехнического сооружения. При повышении уровня воды в верхнем бьефе, благодаря наличию трубопровода 10, давление в первом мембранном корпусе 8 возрастает, мембрана 11 прогибается, сжимая пружину 14 и перемещая шток 12. Вместе со штоком 12 перемещается жесткий центр 15, закрепленный на мембране 16 второго мембранного корпуса 9, сообщенного трубопроводом 17 с управляющей полостью 6. В свою очередь втулка 18, имеющая профилированные вырезы 19, также перемещается. Данное действие приведет к уменьшению степени открытия сливного канала 7 и, как следствие, к уменьшению расхода воды, сбрасываемой из управляющей полости 6. Давление в последней начинает возрастать, равенство между расходом воды, поступающим в управляющую полость 6 через зазоры между корпусом водовыпускной трубы 2 и незакрепленными краями гибкой ленты 3, и сбрасываемым расходом нарушится, гибкая лента 3 приходит в движение и начинает перекрывать проходное отверстие в седле 4 в основании водовыпускной трубы 2. После окончания переходного процесса равенство между поступающим и сбрасываемым расходами восстанавливается, и гибкая лента 3 занимает новое положение. При этом по мере перемещения жесткого центра 15, благодаря наличию втулки 18 с профилированными вырезами 19, площадь проходного сечения сливного канала 7 изменяется по закону, обеспечивающему такую расходную характеристику из управляющей полости 6, при которой новому положению гибкой ленты 3 соответствует степень открытия проходного сечения в седле 4 в основании водовыпускной трубы 2, позволяющая компенсировать увеличение расхода при повышении уровня воды в верхнем бьефе. При понижении уровня воды в верхнем бьефе цикл работы повторяется в обратном порядке. Настройка регулятора расхода воды на другой режим осуществляется винтом уставки 13.

При необходимости полностью перекрыть проходное отверстие в седле 4 в основании водовыпускной трубы 2 винт уставки 13 устанавливают в положение, обеспечивающее закрытие сливного канала 7 и, как следствие, к исключению расхода воды, сбрасываемой из управляющей полости 6. Давление в последней начинает возрастать, гибкая лента 3 приходит в движение и начинает перекрывать проходное отверстие в седле 4. Однако на момент самого закрытия проходного отверстия в седле 4, в основании водовыпускной трубы 2, давления со стороны верхнего бьефа перед лентой и за лентой, в управляющей полости 6, уравновешиваются и лента находится в безразличном состоянии. При этом жесткость самой ленты, необходимая при герметизации проходного отверстия в седле 4 по бокам, в данном случае будет препятствовать герметизации проходного отверстия, именно со стороны верхнего бьефа. Наличие порога 5, установленного со стороны верхнего бьефа, на грани седла, т.е. в месте, где лента 3, при закрытом положении, находится в безразличном состоянии, обеспечит герметичное перекрытие отверстия в седле 4 и исключит нерегулируемые протечки.

При работе стабилизатора на особо мутной воде в управляющей полости 6 оседают наносы, что приводит к увеличению веса гибкой ленты 3, особенно в ее части расположенной над седлом 4. Этому способствуют небольшие скорости в управляющей полости 6, а также наличие уголков 20 обеспечивающих, не только жесткость гибкой ленты 3, но и увеличение гидравлического сопротивления особенно в части наиболее приближенной к ленте 3. Жесткость гибкой ленты 3, армированной уголком 20 не позволяет ей реагировать на скорость потока внутри управляющей полости 6, что и обеспечивает выпадение наносов. Закрепление к полке первого уголка 20, со стороны верхнего бьефа, расположенной перпендикулярно плоскости гибкой ленты 3 ламелей 21, одних концов жестко, а другие концы имеют гибкие связи 22, с такой же полкой последующего уголка 20, при этом на конце каждой ламели 21 поперек закреплены поплавки 23, обеспечивающие плавучесть ламелей 21, обеспечивая их практически непрерывное движение в потоке, что в свою очередь турбулизирует поток, в ее части расположенной над седлом 4, не позволяя оседать наносам на ленте 3 и способствует транспорту наносов к сливному каналу 7 и удалению их из управляющей полости 6 регулятора расхода воды.