Результат интеллектуальной деятельности: Автоматизированный водовыпуск для регулирования уровня нижнего бьефа

Изобретение относится к ирригационным системам и может быть использовано для регулирования уровня нижнего бьефа на канальных подпорных сооружениях, а также для регулирования замкнутых искусственных водоемов мелиоративных систем (рисовых чеков, рыбовыростных прудов и т.п.).

Известно изобретение (патент на изобретение, RU 2228537, кл. G05D 9/00, A01G 25/16, 2004 г.- прототип), автоматизированный чековый водовыпуск, содержащий затвор, состоящий из трех площадок, образующих замкнутое воздушное пространство, установленный на водовыпускном отверстии на горизонтальной оси вращения, управляющую камеру из эластичной оболочки, сообщенную с бьефами каналами, на одном из которых установлен клапан, связанный с датчиком уровня, выполненным в виде телескопической системы с продольными прорезями на наружной части и с ограничителями диапазона регулирования на внутренней.

Недостатком известного устройства является то, что оно имеет ограниченный диапазон регулирования величины сработки уровня воды в рисовых чеках (в пределах размера внешней части телескопической системы) и телескопическую систему сложную с точки зрения конструкции и с точки зрения изменения диапазона регулирования в период эксплуатации при затоплении.

Наиболее близким по технической сущности является автоматизированный водовыпуск для регулирования уровня нижнего бьефа (патент РФ №2492519, кл. G05D 9/00, A01G 25/16, 2013 г. - прототип), содержащий установленные на водовыпускном отверстии регулятор уровня воды с затвором на горизонтальной оси вращения, состоящим из верхней и нижней площадок жестко соединенных между собой под углом, управляющую камеру с крышкой, эластичную оболочку, сообщенную с бьефами, питающую трубку с расположенными в ее вертикальной части входным патрубком и в горизонтальной - выходным патрубком, который соединен с водопроводящим узлом с управляющем клапаном, сообщенным через шток со сквозными отверстиями с подвижным поплавковым датчиком уровня и с эластичной оболочкой управляющей камеры.

Недостатками конструкции являются:

- отсутствие возможности стабильной работы при регулировании уровня нижнего бьефа (УНБ) из-за временного вывода устройства из эксплуатации для очистки от засорений;

- отсутствие регулирования высоты подъема затвора при разных напорах воды на сооружение;

- сложность конструкции водопроводящего узла с управляющим клапаном.

Все выше указанные недостатки влияют на основные параметры характеристики работы автоматизированного водовыпуска.

Техническим результатом является повышение работоспособности устройства, за счет расширения диапазона регулирования и стабилизации работы устройства при широком диапазоне напоров на сооружении.

Технический результат достигается тем, что автоматизированный водовыпуск для регулирования уровня нижнего бьефа, содержащий подводящую трубу с водовыпускным отверстием в котором установлен корпус регулятора уровня воды состоящий из затвора на горизонтальной оси вращения с верхней площадкой на опоре, управляющей камеры с крышкой, эластичной оболочки, сообщенной с бьефами, питающей трубки с вертикальным входным патрубком и выходным патрубком с отверстиями, в одном из которых установлен управляющий клапан со штоком, имеющим сквозные отверстия и подвижный поплавковый датчик уровня, а другое отверстие выходит в эластичную оболочку управляющей камеры, согласно изобретению имеет установленный в вертикальный входной патрубок питающей трубки съемный забральный фильтр, выполненный в виде трубы, верхний конец которой расположен выше уровня верхнего бьефа, а нижний - запаян и снабжен перфорацией со стороны напора воды и расположен от дна корпуса регулятора уровня воды на расстоянии равном не менее 1/2 диаметра водовыпускного отверстия, причем съемный забральный фильтр имеет отверстие, совмещенное с входным отверстием питающей трубки, при этом в крышке управляющей камеры над краем верхней площадки затвора установлен винт для регулирования высоты подъема затвора, а управляющий клапан имеет форму конуса, вершина которого соединена со штоком, который снабжен системой регулирования высоты расположения подвижного поплавкового датчика уровня выполненной в виде направляющей трубки с отверстиями и шплинта - фиксатора.

Новизна заявляемого предложения заключается в том, что в результате использования новой совокупности конструктивных признаков, включающей забральный фильтр на входе в питающую трубку со стороны нижнего бьефа и винт-регулятор для ограничения степени открытия затвора обеспечивается повышение работоспособности устройства, расширение диапазона регулирования и стабилизация работы устройства при широком диапазоне напоров на сооружении.

По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружено аналогичное техническое предложение, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.

Заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость», т.к. может быть использован для регулирования уровня нижнего бьефа на канальных подпорных сооружениях, а также для регулирования замкнутых искусственных водоемов мелиоративных систем (рисовых чеков, рыбовыростных прудов и т.п.).

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фигуре 1 представлена конструкция автоматизированного водовыпуска для регулирования уровня нижнего бьефа, на фигуре 2 показано состояние автоматизированного чекового водовыпуска и его конструктивных элементов в режиме сработки уровня воды в нижнем бьефе, на фигуре 3 показано состояние автоматизированного чекового водовыпуска в режиме наполнения нижнего бьефа; на фигуре 4 - вид А.

На графических материалах для большей ясности представлены только те детали, которые необходимы для понимания сущности изобретения, а сопутствующие элементы, хорошо известные специалистам в данной области, не представлены.

Автоматизированный водовыпуск для регулирования уровня нижнего бьефа, содержит подводящую трубу 1 с водовыпускным отверстием 2 в котором установлен корпус 3 регулятора уровня воды состоящий из затвора 4 на горизонтальной оси вращения 5 с верхней площадкой 6 на опоре 7, управляющей камеры 8 с крышкой 9, эластичной оболочки 10, сообщенной с бьефами, питающей трубкой 11 с вертикальным входным патрубком 12 и выходным патрубком 13 с отверстиями 14 и 15. В отверстии 14 установлен управляющий клапан 16 выполненный по форме конуса и соединенный вершиной со штоком 17, на котором расположен подвижный поплавковый датчик уровня 18, а отверстие 15 выходит в эластичную оболочку 10 управляющей камеры 8. Автоматизированный водовыпуск имеет установленный в вертикальный входной патрубок 12 питающей трубки 11 съемный забральный фильтр 19 выполненный в виде трубы, верхний конец, которой расположен выше уровня верхнего бьефа, а нижний - запаян и снабжен перфорацией 20 со стороны напора воды и расположен от дна корпуса 3 регулятора уровня воды на расстоянии равном не менее 1/2 диаметра водовыпускного отверстия 2. Съемный забральный фильтр 18 имеет отверстие 21, совмещенное с входным отверстием питающей трубки 11. В крышке 9 управляющей камеры 8 над краем верхней площадки 6 затвора 4 установлен винт 22 для регулирования высоты подъема затвора 4. Шток 17 имеет сквозные отверстия 23 с шагом 7-5 мм и снабжен системой регулирования высоты расположения подвижного поплавкового датчика уровня 18 выполненной (фиг. 4) в виде направляющей трубки 24 со сквозными отверстиями 25 и шплинта - фиксатора 26.

Автоматизированный водовыпуск для регулирования уровня нижнего бьефа работает следующим образом.

Автоматизированный водовыпуск осуществляет поддержание уровня нижнего бьефа на установленной отметке (УНБ_рег). Установленная отметка контролируется подвижным поплавковым датчиком уровня 18 и может изменяться путем закрепления на разных позициях по высоте штока 17 шплинтом-фиксатором 26. Вода поступает в нижний бьеф через подводящую трубу 1, истекая из под затвора 4. При наполнении нижнего бьефа до установленной отметки (УНБр_ег) затвор 4 закрывается, поворачиваясь вокруг оси вращения затвора 5. Поворот и закрытие затвора 4 происходит за счет давления на верхнюю площадку 6 затвора 4, которое производится эластичной оболочкой 10, наполняемой водой, текущей в нее под давлением со стороны верхнего бьефа через питающую трубку 11. Наполнение эластичной емкости 10 происходит из-за того, что подвижный поплавковый датчик уровня 18 при достижении регулируемого уровня поднимает скрепленный с ним шток 17 и управляющий клапан 16 перекрывает отверстие 14 выходного патрубка 13, питающей трубки 11. При этом, вода из верхнего бьефа под действием гидравлического перепада Z между уровнем верхнего бьефа (УВБ) и уровнем нижнего бьефа (УНБ) через отверстие 21 в съемном забральном фильтре 19 движется по питающей трубке 11 через отверстие 15 в нижней части выходного патрубка 13 в эластичную оболочку 10, раздувает ее и через площадку 6 воздействует на затвор 4, который перекрывает поток воды в нижний бьеф.

При незначительном понижении уровня в нижнем бьефе (Фигура 2) подвижный поплавковый датчик уровня со штоком 17 и управляющим клапаном 16 опускаются, отверстие 14 частично открывается для пропуска воды, давление в эластичной оболочке 10 снижается, затвор 4 частично открывается и вода из верхнего бьефа поступает в нижний бьеф, пополняя его до заданной отметки. При этом уровень в нижнем бьефе поднимается, вызывая затем подъем подвижного поплавкового датчика уровня 18 и закрытие затвора 4.

При пиковых максимальных расходах и значительном понижении уровня воды в нижнем бьефе подвижный поплавковый датчик уровня 18 опускается со штоком 17 и управляющим клапаном 16, вызывая открытие отверстия 14 (открытие отверстия 14 происходит практически полностью, за исключением площади сечения штока 17). При этом давление в эластичной емкости 10 снижается до минимума. Через питающую трубку 11 и отверстие 14 происходит истечение потока, создававшего давление в эластичной емкости 10, в нижний бьеф. Вода из эластичной емкости 10 выдавливается затвором 4 также в нижний бьеф (фигура 3). Расход воды, текущей по трубе водопропускного сооружения из верхнего бьефа в нижний бьеф увеличивается до максимального значения. Степень открытия затвора 4 при максимальных расходах регулируется винтом 22. При полном открытии затвора 4 горизонтальная площадка 6 упирается в нижний конец винта 22-регулирующий подъем затвора 4. Степень открытия затвора 4 регулируется в зависимости от действующего перепада Z путем смены положения (подъема или опускания) нижнего конца винта 22, за счет его вращения с дальнейшей фиксацией контргайками (на фигуре не показано). Значительный подъем затвора при отсутствии или неправильной регулировке винта 22 при наличии на сооружении перепада Z более 0,5 м может приводить к понижению давления воды в точке входа в съемный забральный фильтр 19 через перфорацию 20. В этом случае эластичная емкость 10 наполняется медленно (а при перепадах Z более 1,0 м не наполняется), что приводит к продолжительному открытию затвора 4 и переполнению нижнего бьефа.

Повышению работоспособности автоматизированного водовыпуска способствует использование съемного забрального фильтра 19. В ходе эксплуатации забральный фильтр 19 периодически очищается от засорения путем изъятия фильтра 19 и промывки перфораций 20. После очистки забральный фильтр 19 вставляется в входной патрубок 12 питающей трубки 11 и фиксируется в устройстве в рабочем положении гайками (на фигуре не показано). Следует отметить, что конструкция забрального фильтра 19 помимо механического засорения питающей трубки 11, также исключает образование в ней воздушных пробок, так как мелкие пузырьки воздуха, присутствующие в потоке уходят через верхний открытый конец забрального фильтра 19 в атмосферу. Таким образом, повышается работоспособность устройства, расширяется диапазон регулирования и достигается стабилизация работы устройства при широком диапазоне напоров на сооружении.