Регулятор уровня воды для трубчатых водовыпусков

 

Изобретение относится к мелиорации и устанавливается на трубчатых водовыпусках для поддержания уровня воды в rfHKHHx бьефах каналов. Цель изобретения - повышение надежности и упрощение регулятора. Регулятор уровня содержит щит 1, размещенный на горизонтальной оси 3 вращения, снабженный противовесом 8 и поплавком 5. Выполнение поплавка 5 в виде цилиндрического сектора, грани 6 и 7 которого расположены выше и ниже уровня воды нижнего бьефа, выполнение угла между гранью 7, расположенной ниже уровня воды нижнего бьефа, и щитом по определенной математической зависимости позволяет повысить надежность и упростить регулятор. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. § (Л ел 00 afj

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (t% (11) (я) 4 С 05 D 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к АВтОРскОмУ свидетельстЬУ во: рр,"-1".ЧЦ

ГОсудАРстВенный нОмитет

ПО ИЗОБРЕТЕНКЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4166048/24-24 (22) 23.1 2.86 (46) 15.03.89. Бюл. Ф 10 (71) Саратовский институт механизации сельского хозяйства им. М.И.Калинина (72) Е.Н. Ройз и Л.И. Кузмичева (53) 621.646(088.8) . (56) Авторское свидетельство СССР

9.376521, кл. Е 02 В 7/42, 1971. (54).РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ВОДЫ ДЛЯ ТРУБЧАТЫХ ВОДОВЫПУСКОВ (57) Изобретение относится к мелиорации и устанавливается на трубчатых водовыпусках для поддержания уровня воды в нижних бьефах каналов. Цель изобретения — повышение надежности и упрощение регулятора. Регулятор уровня содержит щит 1, размещенный на горизонтальной оси 3 вращения, снабженный противовесом 8 и поплавком 5. Выполнение поплавка 5 s виде цилиндрического сектора, грани б и 7 которого расположены выше и ниже уровня воды нижнего бьефа, выполнение угла между гранью 7, расположенной ниже уровня воды нижнего бьефа, и щитом по определенной математической зависимости позволяет повысить надежность и упростить регулятор.

1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1465874

Изобретение относится к мелиорации и устанавливается на трубчатых водовыпусках для поддержания уровня воды в нижних бьефах каналов.

Цель изобретения — увеличение надежности и упрощение регулятора.

На фиг. 1 изображены общий вид регулятора и его расположение относительно водовыпуска; на фиг. 2— расчетная схема регулятора в открытом положении, на фиг. 3. — то же; на фиг. 4 — расчетная схема регулятора в закрытом положении; на фиг.5то же. 15

Регулятор уровня содержит (фиг ° 1} установленный на водовыпускном отверстии щит I водовыпуска 2, закрепленный на горизонтальной оси 3 вращения, установленной на неподвижных 20 опорах 4, поплавок 5, выполненный в виде цилиндрического сектора с двумя продольными гранями 6 и 7, составляющими между собой угол в пределах от 90 до 180, установлен на оси 3 25 вращения так, что его продольная (напорная) грань 7 погружена в воду, а продольная грань 6 расположена выше уровня воды. Возможна регулировка угла поворота поплавка 5 вокруг 30 оси 3 вращения относительно щита 1.

Противовес 8 выполнен в виде емкости, заполняемой балластом, закреплен на ,, оси 3 с возможностью регулировки угла его поворота вокруг оси 3 вращения

1 относительно щита 1.

Устройство работает следующим об- . разом.

Регулятор настраивается на номинальный уровень для пропуска максимального расчетного расхода. При уменьшении расхода потребителей, уровень воды начнет понижаться, уменьшится давление на напорную грань 7, поплавка 5, щит 1 приоткроется, уве- 45 личив расход, поступающий в нижний бьеф.

Расчет регулятора производится для двух крайних положений; максимапьного открытия щита 1 при пропуске максимального расхода и в закрытом положении, когда расход потребителей ра" вен нулю. При максимальном открытии щита 1 (фиг. 2, 3) на подвижные час" ти регулятора деиствуют силы: Р гидродинамического давления струи на щит 1 со стороны верхнего бьефа;

P — гидростатического давления на

h напорную грань 7 поплавка 5 со сто" роны нижнего бьефа; Gp — результирующая от сил веса щита I поплавка

5 и противовеса 8. Сила Р определяется по формуле:

Р =- II — Q cosX; (1) где — удельный вес воды;

g - ускорение свободного падения;

Я -. расход воды, вытекающей из водовыпуска 2;

V — - скорость воды, вытекающей из водовыпуска 2; е -. угол между плоскостью щита

1 и вертикалью 10.

Учитывая, что Q=Vu, гдеQ — площадь отверстия в водовыпуске 2, следует:

P = — Я Ч cos<, (2)

3 g

Скорость V определяется по формуле:

V= 2gZ, (3) где 1ц — коэффициент расхода;

Z - перепад уровней между верхним и нижним бьефом.

При подстановке значения Ч из (3) в формулу (2), следует

Р Яор Z созе, (4)

Сила давления Р„определяется по формуле

Рз, Р„, G создают вращательнты, определяемые по форму-.

Силы ные моме лам

Рф1я э где 1

11„=Р„1„, lfp=Gp 1p, sing (6) расстояние от оси 3 вращения до точки приложения силы P расстояние от оси 3 вращения до точки приложения си—

JIbI PII расстояние от оси 3 вращения до точки приложения силы С"; угол между вертикалью 10 и отрезком 9, соединяющим ось

3 вращения с точкой приложения силы G (1 соя (оС +9)-1.) Ь (5)

2 cos (oL+fb) где 1 — длина напорной грани 7 поплавка 5;

Ь вЂ” ширина напорной грани 7 по-i.. плавка 5;

L — расстояние от оси 3 вращения до уровня воды при максимальном расходе;

P — угол между щитом 1 и напорной гранью 7 поплавка 5.

1465874 (I 1) (12) P -уа(г-dL)

1 (leos (f3-о +Ц. Ь

P ta

II 2 cosP (15) f l>u(Z-3 L)+Gp lp sin(f+ot)

2 1)Яр Z cosK- " + Gplpsinf а 1„(1 cos (e3,+P)-Ь) b

fl (l coslk-Ь+ВЬ) b д 1 M 5L 2 cosP (18) 2 сов (<+P) (1 cos P-L+

2 cosP (19) При значительных перепадах между уровнем воды в верхнем и нижним бьефах (,". 0,5 м) точку приложения силы

G располагают выше оси врацения (фиг. 2). Условие неподвижности щита

1 в этом случае имеет вид

М = ",» ++M 3» (7)

С учетом выражений (4), (5), (6) соотношение (7) преобразуется к виду

1 „(1 cos (î + 3)-1.) b — (p) +

+Ср11е п f (8)

При небольших перепадах (Z<0,5 м) точку приложения силы G < располагают ниже оси 3 вращения (фиг. 3). Условие неподвижности щита 1 в этом случае имеет вид

М +M =M„ (9)

С учетом выражений (4), (5), (6) соотношение (9) примет вид

21 Я ц 2 соеф +С . 1psIn)=

1 f(1 cos (oL+f3)-L) Ь

2 cos (ol+P)

Так как вращательные моменты И и М„ от сил давления воды на щит 3 и поплавок 5 противоположны друг другу, то они препятствуют возникновению раскачки регулятора от действия случайных внешних возмущений. Регулятор работает устойчиво без демпфирующих устройств.

При полном отключении потребителей уровень воды в канале увеличится на некоторую величину ЬЬ,при которой произойдет закрытие щита

При закрытом положении щита k на подвижные части регулятора действуют силы (фиг. 4, 5).: Р— гидростатического давления на цит 1 со стороны

I верхнего бьефа; Р„ — гидростатического давления на напорную грань 7 поплавка 5 со стороны нижнего бьефа;

С вЂ” результирующая от сил веса щиP та 1, поплавка 5 и противовеса 8. Си лы Р и Р„ определяются по формулам

При Еа0,5 м расчет регулятора

2 1 1И 0 Z соеф +С 1< sing р

1»» Q (Z-3!L ) +Gp 1 р s in (+ ф») где Q — площадь отверстия водовыпуска 2;

Z — величина перепада между уровнем в верхнем и нижнем бье10 фах;

QL — величина изменения уровня в канале при отключении потребителей.

Учитывая, что расстояния 1 и 1„

I 1

15 от точек приложения сил Р> и Р„до оси 3 вращения мало отличаются от

I расстояний 1> и 1„, принимаем 1>

=1 и 1 =1„. Так как расстояние 1р н я от точки приложения силы Gp po оси

3 вращения не изменяется при вращении регулятора вокруг оси, то вращаI тельные моменты от .снл Р>, Р„, Ср определяются по формулам

И Р 1» M„ =P„l„, Mp Gp 1 sin(g+<) (13)

Дпя перепадов 2>0,5 м условие закрытия щита 1 примет вид:

М, =М, +31„ (14)

С учетом формул (13), (32), (13), получим

51 Q(Z-6") =Ср lp sin(g+g)+

33 1„(l совР-Ь+ЬЬ) Ь

2cos Р

Для перепадов Z 0,5 м условие закрытия щита 1 примет вид м +м =м„ (36)

С учетом формул (11), (12), (33)

40 следует:

2cos Р (17)

При Е>0,5 м расчет регулятора производится по системе уравнений для двух крайних положений щита 1:

» производится по системе уравнений:

5 14

Величины Е, 5L и я, входящие в формулы (18) и (19), характеризуют оросительную сеть и являются заданными. Величины 1з, 1,„, Ь, L,, К у характеризующие параметры регулятора и его расположение в канале, определяются конструктивно, ис>:одя из га баритов канала и водовыпускного отверстия. Величины р и С1,1 определяются аналитически из формул (18) или (19).

Исключая из систем уравнений (18) и (19) aerta С 1, wo mo получить соотношение для определения величины угла Ь, которое в обоих случаях имеет вид:

l „(l ccoos st)-1. Д1,) Ь)

2 cos f3

siп(+Ы) (21у(д 1((-Е соз ) (,((e os у+В -(.) ь (>

2 cos(d+p) формула изобретения

I. Регулятор уровня воды для трубчатых водовыпусков, содержащий установленный на водовыпускном отверстии щит, закрепленный на горизонтальной оси вращения, снабженный противовесом и поплавком, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что„ с целью повьппения надежности и упрощения регулятора, поплавок выполнен в виде закрепленного на одной оси вращения со щитом цилиндрического сектора с двумя продольны( ми гранями, одна из которых расположена выше, а другая, напорная, ниже уровня воды нижнего бьефа„ причем угол между последней гранью и щитом удовлетворяет соотношению

sing(l И(я-Ьи

1(((1 cos -1.+111.) Ь)

2 cos )3

65874 6 з 1 п ((+ Ы ) Г 2 1 > 43 I((Z co s IL 1 „(l cos (oL+P)-Т.) Ь )

2 cos (oLtp)

5 где — угол между вертикалью и отрезком, соединяющим ось вращения с точкой приложения равнодействующей сил веса щита, противовеса и поплав10 ка;

31 — расстояние от осн до точки приложения силы гидродинамического давления на щит со стороны верхнего бьефа;

И - площадь водовыпускного отверстия;

L — расстояние от оси вращения до уровня воды в нижнем бьефе;

2p — расстояние от оси вращения

Н до точки приложения силы гидростатического давления воды на напорную грань поплавка;

25 1 — длина напорной грани поплавка;

Ь вЂ” ширина напорной грани; (х . — угол между вертикалью и щитом;

30 P — коэффициент расхода;

Z - перепад уровней между верхним и нижним бьефом; — угол между щитом и напорной гранью поплавка;

З5 5L величина изменения расстоя ния от оси вращения до уровня воды в нижнем бьефе, 2. Регулятор по и. I о т л и— ч а ю шийся тем, что противовес

40 расположен по оси вращения с возможностью регулировки угла поворота вокруг оси вращения относительно щита, !

465874

1465874

Составитель Т. Задворная

Техред Jl. Олийнык Корректор M. Самборская

Редактор И. Сегляник

Заказ 946/49 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретенияи и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Ю

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