Результат интеллектуальной деятельности: Регулятор расхода воды

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для регулирования 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 (Пат. РФ №2559680, МПК G05D 7/01; F16K 7/17, 2015 г.), содержащий 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 содержащий.

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 регулятора расхода воды повышенной надежности, при работе на воде повышенной мутности, с сохранением возможности обеспечения повышенной точности при регулировании расхода.

Технический результат достигается тем, что в регуляторе 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, которые установлены 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 имеют 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 регуляторе 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, которые 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.

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

Регулятор 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. Регулятор 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.

С целью создания жесткости часть гибкой ленты 3, расположенной над седлом 4, армирована металлическими уголками 20, которые установлены горизонтальными полками поперек ее длинной стороны, с шагом, обеспечивающим жесткость гибкой ленты 3. Между металлическими уголками 20 последовательно расположены ряды ламелей 21 с зазором между ними, концы ламелей со стороны верхнего бьефа жестко соединены с вертикальной полкой соответствующего металлического уголка 20, а противоположные их концы имеют гибкие связи 22 для соединения с вертикальной полкой последующего металлического уголка, причем концы ламели 21 последнего металлического уголка не закреплены у основания торцевой стенки водовыпускной трубы 2.

Регулятор 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 регулятора 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, наличие уголков 20 обеспечивают, не только жесткость гибкой ленты 3, но и увеличивают гидравлическое сопротивление особенно в части наиболее приближенной к ленте 3. Жесткость гибкой ленты 3, тем более 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 обеспечивает 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. При этом представленное закрепление ламелей 21 жесткое на полке первого уголка 20 и гибкое на полке последующего способствует транспорту наносов к сливному каналу 7 и удалению их из управляющей полости 6 регулятора расхода воды.