Регулятор уровня верхнего бьефа

 

РЕГУЛЯТОР -УРОВНЯ ВЕРХНЕГО БЬЕФА, содержащий установленный на горизонтсшьной оси вращения затвор в виде плоского щита, отличающийся тем, что, с целью увеличения пропускной способности, надежности и упрощения регулятора, затвор снабжен секторной емкостью с переменным радиусом кривизны, выполненной по ширине пропускного сечения и жестко соединенной с плоским щитом, размещенным в верхнем бьефе и имеющим по периметру зазор с устоями сооружения , причем прислонная грань затвора :Установлена под углом 35 /5 : 90° К горизонту. (О с UD 05 ОГ) ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11),:

3(51) G 05 D 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3541923/18-24 (22) 20.01,83 (46 ) 07. 06. 84. Бюл. 9 21 (72) Я.В.Бочкарев, 3.Б.Бекбоев и P.Ñ.Áåêáîåâà (71) Киргизский сельскохозяйственный институт им. К.И.Скрябина (53) 621.646(088.8) (56) 1 . Бочкарев Я .В . Гидроавтоматика в орошении. M ., Колос, 1978, с. 60-61. .2. Бочкарев Я .В . Гидроавтоматика в орошении. M., Колос, 1978, с. 58-59 (прототип) . (54) (57) РЕГУЛЯТОР .УРОВНЯ ВЕРХНЕГО

БЬЕФА, содержащий установленный на горизонтальной оси вращения затвор в виде плоского щита, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения пропускной способности, надежности и упрощения регулятора, затвор снабжен секторной емкостью с переменным радиусом кривизны, выполненной. по ширине пропускного сечения и жест ко соединенной с плоским щитом, размещенным в верхнем бьефе и имеющим по периметру зазор с устоями сооружения, причем прислонная грань затвора установлена под углом 35 < P < 90 к горизонту.

1096615

И зобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для (поддержания постоянного уровня воды в верхних .бьефах гидротехнических сооружений.

Известно устройство, содержащее плоское полотнище, шарнирно опирающееся посредине на качающуюся раму, расположенную со стороны верхнего бьефа, и на рычаги-корректоры в верхней части (1) .

Недостатками его являются наличие множества подвижных частей, шарнирно связанных между собой, а также большие линейные размеры автомата„ в связи с чем сооружения с этими автомата- 15 мн имеют значитечьную длину в плане.

Известен затвор-автомат, включаю.щий плоский щит, подвешенный шарнирно к эабральной стенке перегораживающего сооружения, по бокам щита жест" ко соединены с ним металлические консоли для подвески балансира, который изготовляется иэ армированного бетона (2) .

Недостатками его являются слож ность конструкции и невысокая надежность .

Цель изобретения — увеличение про-, пускной способности, надежности и упрощение .регулятора.

Поставленная цель достигается тем, что в регуляторе уровня верхнего бьефа, содержащем установленный на горизонтальной оси вращения затвор в видЬ плоского щита, затвор снабжен ,секторной емкостью с переменным ради-З5 сом кривизны, выполненной по ширине ропускного сечения и жестко соединенной с плоским щитом, размещенным в верхнем бьефе и имеющим по периметру зазор с устоями сооружения, причем 40 прислойная грань затвора установлена под углом 35 c. P (90 к горизонту .

На фиг. 1 показан предлагаемый регулятор, общий вид) на фиг. 2 схемы работы РегулятоРа при Разных 45 открытиях затвора; на фиг. 3 — вид со стороны верхнего бьефа.

Регулятор содержит плоский щит 1 с осью 2 вращения и секторную емкость

3.

Регулятор работает следующим образом.

Секторная емкость 3 затвора начинает свою работу с некоторого угла а начальный радиус кривизны секторной емкости В больше радиуса R< дуги, описываемой нижней кромкой плоского щита 1, начинающего свою работу с угла и с некоторого начального открытия а, причем с< f3.

При наличии воды в секторной емкости 3 и при ее открытии истечение из нее происходит как снизу, так и по бокам (фиг. 1б) .

Истечение из-под плоского щита надо рассматривать отдельно для случа- 65 ев, когда плоский щнт перемещается между устоями сооружения (фиг. 2б) и когда плоский щит выходит за пределы устоев (фиг, 25), В первом случае истечение происходит преимущественно из-под щита и частично по бокам через небольшие зазоры между плоским щитом и устоями сооружения и независимо от положения затвора .площадь зазоров остается величиной постоянной, а основной расход формируется под щитом.

Во втором случае при приближении щитового открытия к максимальному (а„ -+ а„,д „), начиная с некоторого угла поворота затвора J" плоский щит начнет выходить за пределы устоев сооружения. Данный момент характеризуется резким увеличением боковых зазоров и, как следствие, резко увеличивается его пропускная способность.

Принцип действия автомата основан па уравиовешивании моментов — момента от веса затвора М и момента от силы давления воды на элементы затвоРа МЬ. М = МЬ,.

При наполнении в сооружении, равном Н (Hp, на затвор действуют моменты от силы тяжести G и от силы давлЕния Р<, при котором {фиг. 2а)

ОЕ > Р4. f 4, при этом момент силы Р4- 0 и P1 P).

При наполнении в сооружении, большем расчетного Н (Н4 > Нр), над верхней ограничивающей гранью секторной емкости возникнет напор gh, под действием которого моменты от сил давления воды Р4 на верхнюю грань секторной емкости и от силы Р4, действующей на криволинейную часть затвора, станут больше момента от силы тяжести затвора G, и затвор повернется на некоторый угол /,, в связи с чем начнется сброс воды из секторной емкости, при этом величина силы Р будет уменьшаться с одновременным увеличе-, нием разницы

Г

Р2 где Р - величина силы давления воды и со стороны верхнего бьефа на полотнище плоского щитау

P — величина силы давления воды

3 изнутри секторной емкости на полотнище плоского щита.

При полном закрытии затвора силы

Р и Р равны по величине (Р = Р ), но с момента открытия затвора наполнение {напор) в секторной емкости начнет падать, следовательно, величина силы Р> уменьшится при Р =сопя .

Уравнение моментов s этоМ случае имеет вид

Это уравнение при увеличении угла поворота f имеет следующие граничные- о условия:

1096615 при 0(g f иg f<, Р -+ О, где у — угол поворота, при котором верхняя ограничивающая грань затвора перестает соприкасаться с поверхностью воды в секторную емкость; при 0 < )(й о и ) - /О величины сил P> - О и Р - О, причем Уо мах 10 где о - угол поворота, при котором секторная емкость затвора полностью опорожнится, следовательно, и сила Р> будет равна нулю. 35

Рассмотрев момент поворота затвора на некоторый угол /,при котором начинается сброс воды в нижний бьеф и устанавливается. наполнение Н Н, а также выражая данное положение зат- 20 вора через уравнение моментов (1) относительно оси вращения, предположим, что наполнение в сооружении увеличилось до некоторой величины Н, следовательно, увеличится величйна силы

Р, а также разница Р = Р2 -РА,, т.е. нарушится установившееся равенство моментов в уравнении (1), и затвор под действием возникшего неравества будет стремиться в равновесное состояние и в результате повернется еще на некоторый дополнительный угол 62t а полный угол поворота составит /

О 1 +,В) °

Данное малое изменение угла поворота оказывает значительное влияние на величину силы Р, так как при относительно малом угле поворота затвора секторной емкости 3 затвор получает более значительное приращение площади, чем отверстие под плоским 40 щитом затвора, следовательно, с каждым увеличением угла поворота секторная емкость будет все больше опорожняться и сила Р, действующая на плоскость затвора изнутри емкости, 45 будет уменьшаться в прямой зависимости от наполнения, а с достижением

Угла о ),-ила Р> и Р), а также наполне. ние в емкости, равное h (фиг. 20), Ьудут Равны нулю. Тогда затвор, начиная с этого момента, работает только плоским щитом, а секторная емкость вы. полн яет роль противеса (фиг. 26 ) .

Рассмотрена работа регулятора в случае, когда плоский щит перемещался между устоями сооружения.

Предположим, что с увеличением дей ствующего напора со стороны верхнего бьефа затвор, проворачиваясь, выходит эа устои сооружения (фиг. 26). Этот момент характеризуется началом реэ- 60 кого увеличения пропускной способности затвора, причем при всех равных геометрических параметрах пролетов, перекрываемых существующими клапанными затворами и данным затвором, предлагаемый регулятор обладает большей пропускной способностью.

Во всех существующих клапанных затворах, а также и в донном регуляторе расход является функцией от величины М, w, ЬР, т е, Q = f(w,НР) .

Предположим, что при максимальных ,открытиях сущеотвующие затворы и дан. ный имеют равные коэффициенты расхода и расчетные наполнения, т.е. так max иН и гце,тсюк и еак — коэффициенты расхода существующих клапанных затворов и предлагаемого регулятора; и Нр„а - расчетные наполнения в сооружениях с существующими клапанными затворами и с предлагаемым регулятором.

Данное условное равенство вполне обосновано тем,что затвор предлагаемого регулятора имеет такой же мак— симальный угол поворота У, как и д max существующие прислонные затворы, т .е.

1 f (2t ), величина же Н р задается в анном случае произвольно, следовательно, при равных максимальных углах поворота затворов вполне предполагается Равенство коэффициентов расхода и расчетного наполнения. Если

Q = f(j3, w, Hp), то рассмотрим и площадь истечения из-под затвора. В пред. лагаемом регуляторе пролет сооружения перекрывается секторной емкостью затвора, которая при достижении затвором угла 1 уже не определяет открытия затвора. С этого момента площадь истечения полностью определяется положением плоского затвора, который имеет высоту меньшую, чем высота перекрываемого пролета на величину начального открытия (фиг. 2а), кроме того, имеет зазор с устоями сооружения, величина которого определяется из условия пропуска плавающих предметов (плавника) и т,д. Этот зазор, в зависимости от размеров самого затвора, имеет свои допуски на Максимум и минимум.

Плоский щит предлагаемого регулятора имеет меньшую ширину, длину и площадь затвора, а следовательно, площадь истечения из-поц затвора предла-, гаемого регулятора больше площади истечения из-под известных прислонных затворов, т.е, предлагаемый регулятор проще, надежнее и имеет большую пропусную способность, чем известные.

1096615

Составитель Т. Задворная

Редактор А.Козориз Техред C.дегеза Корректор М.láapam

Заказ .3824/35 Тирам 842 .. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

О

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

Филиал ППП Патент, г. Уагород, Ул. Проектная, 4