Устройство для регулирования уровня грунтовых вод


 


Владельцы патента RU 2556892:

Голубенко Михаил Иванович (RU)

Изобретение относится к устройствам автоматического регулирования уровня грунтовых вод, а также регулирования уровня в рисовых чеках, открытых каналах и водозаборных колодцах осушительно-увлажнительных систем при подпочвенном увлажнении. Устройство расположено на осушительно-увлажнительной коллекторно-дренажной сети. Устройство включает дренажный колодец 2 с размещенным в нем оголовком дрены 1, запорный орган, привод и камеру 10, сообщенную посредством дополнительной камеры 28 с полостью коллектора 27. Устройство снабжено установленным саморегулирующим механизмом 3 регулятора в колодце и состоит из регулятора напора, выполненного в виде мембраны 13, снабженной снизу защитным ограничителем 22 сетчатого типа перемещения мембраны 13. Мембрана 13 закреплена сверху к корпусу 4. Надмембранная полость 12 сообщена с атмосферой и связана с клапаном 14 и штоком 16 посредством двухплечего рычага 17 с выпускным клапаном 20, перекрывающим отверстие 21 на дне камеры 10. Шток 18 выпускного клапана 20 снабжен поршнем 19 для подачи воды в полость коллектора 27. Выпускной клапан 20 размещен в дополнительной камере 28, в боковой стенке которой выполнено калиброванное отверстие 29, связанное с колодцем 2. Дно камеры 10 имеет впускное отверстие 23 с клапаном 24, связанным с поплавком 25, размещенным с возможностью примыкания последнего к выступам-ограничителям 26. Повышается эффективность устройства, эксплуатационная надежность и качество регулирования воды в дренажной системе. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к управлению и регулированию, а именно к устройствам автоматического регулирования уровня грунтовых вод, а также регулирования в рисовых чеках, открытых каналах и водозаборных колодцах осушительно-увлажнительных систем при подпочвенном увлажнении.

Известен регулятор уровня грунтовых вод, устанавливаемый в смотровом колодце и содержащий тарельчатый затвор с поплавковым приводом, корпус которого установлен на оголовке дрены, камеру с установленным в ней поплавком и датчиком уровня грунтовых вод в виде трубчатого фильтра (Авторское свидетельство SU №763519, кл. E02B 11/00, 1980).

Известное устройство сложно в изготовлении, в процессе эксплуатации из-за заиления и заохривания датчика трубчатого фильтра не обеспечивается с достаточной точностью поддержание заданных напоров, при этом трубчатый фильтр расположен на 3-5 м выше колодца в характерной точке депрессионной кривой, т.е. не может работать во всем диапазоне регулирования дренажных вод в зависимости от колебания уровня воды в дренажной системе.

Кроме того, конструкция подвижного цилиндра с тарельчатым затвором, соединенных между собой с возможностью перемещения относительно друг друга в сварном корпусе, сложна в эксплуатации и приводит к необходимости создания значительных усилий для преодоления гидростатического давления в сварном корпусе, действующего на всю площадь на тарельчатый затвор при его открытии. Эти усилия снижают безотказность срабатывания устройства, а следовательно, и надежность его эксплуатации. При этом также ненадежно из-за трения стойки на вертикальном штоке и отсутствия возможности управления системой для полного уравновешивания рычажного устройства в двух взаимно противоположных направлениях, что влечет за собой и случайность выбора его положения.

Наиболее близким из аналогов, принимаемым за прототип, является устройство для регулирования уровня грунтовых вод, содержащее колодец с размещенным в нем оголовком дрены, снабженным запорным органом, поплавковый привод, установленный в камере, которая сообщена с колодцем, и трубопровод соединен с дреной (Авторское свидетельство SU №1013560, кл. E02B 11/00, 1983).

Недостатком данного устройства является то, что оно не может контролировать свой нижний бьеф, а значит не может быть использовано в каскаде таких сооружений по длине коллектора, при этом в процессе эксплуатации не представляется возможность точного и гибкого регулирования уровня грунтовых вод из-за постоянного ручного открытия или закрытия затвора в боковой стенке камеры, что негативно влияет на урожайность сельскохозяйственных культур. Кроме того, использование рычага и дроссельной заслонки непосредственно в самом колодце усложняет конструкцию и увеличивает погрешность при стабилизации заданного расхода, и необходимость настройки поплавка с работой водосливного затвора в каждом конкретном случае применения в реальных условиях. Оно также ненадежно из-за трения штока в ползуне и отсутствия возможности управления системой для полного уравновешивания привода при закрытии затвора, сложно в эксплуатации.

Предлагаемое устройство направлено на устранение указанных недостатков за счет конструкции, которая позволяет уменьшить величину гидростатического давления при открытии и закрытии саморегулирующего механизма в виде мембраны со штоком, связанной посредством двухплечего рычага с поршнем и клапаном, последний размещен в дополнительной камере, сообщенной с полостью коллектора, а также за счет самой конструкции в целом, что повышает эффективность устройства, эксплуатационную надежность и качество регулирования воды в дренажной системе.

Задачей данного решения является повышение эффективности устройства путем обеспечения постоянной работы дрены по всей ее длине.

Технический результат достигается тем, что устройство для регулирования уровня грунтовых вод, включающее дренажный колодец с размещенным в нем оголовком дрены, запорный орган, привод и камеру, сообщенную с полостью коллектора, отличается тем, что оно снабжено установленным саморегулирующим механизмом регулятора в колодце и состоит из регулятора напора, выполненного в виде мембраны, снабженной снизу защитным ограничителем сетчатого типа перемещения мембраны, закрепленная мембрана сверху в корпусе, надмембранная полость которой сообщена с атмосферой и связана с клапаном и штоком посредством двухплечего рычага с выпускным клапаном, перекрывающего отверстие на дне камеры, причем шток выпускного клапана снабжен поршнем для подачи воды в полость коллектора, при этом выпускной клапан размещен в дополнительной камере, в боковой стенке которой выполнено калиброванное отверстие, связанное с колодцем, кроме того, дно камеры имеет впускное отверстие с клапаном, связанного с поплавком, размещенным с возможностью примыкания последнего к выступам-ограничителям.

Кроме того, шток с клапаном саморегулирующего механизма снабжен пружиной, подпирающей клапан, закрепленный к мембране.

При этом мембрана и поршень имеют разную эффективную площадь, которые связаны посредством двухплечего рычага.

На чертеже схематически изображено устройство для регулирования уровня грунтовых вод.

Устройство для регулирования уровня грунтовых вод включает подводящую дрену 1, накопительный колодец 2 в котором установлен саморегулирующий механизм 3. Саморегулирующий механизм 3 состоит из корпуса 4, который крепится к трубчатой дрене 1 и к перегородке 5, разделяющей колодец 2 на верхнюю 6 и нижнюю 7 части посредством выпускного отверстия 8, кроме того, верхняя 6 часть колодца 2 дополнительно перекрыта плитой 9, на которой закреплена камера 10. Настройка саморегулирующего механизма 3 включает трубопровод 11 для соединения надмембранного пространства 12 с атмосферой мембраны 13, с клапаном 14, сжатой пружины 15 и привода штока 16 двухплечего рычага 17, штока 18, поршня 19, выпускного клапана 20, перекрывающего отверстие 21 в камере 10, защитного ограничителя 22 сетчатого типа (куполообразной формы) перемещения мембраны 13, причем защитный ограничитель 22 закреплен в сторону дна колодца 2.

Камера 22 сообщена с колодцем 2 посредством впускного отверстия 23, перекрываемого клапаном 24, связанного с поплавком 25, контактирующего с выступами-ограничителями 26. Камера 10 сообщается с полостью коллектора 27 посредством дополнительной камеры 28, в которой размещен выпускной клапан 20, боковая стенка камеры 28 через калиброванное отверстие 29 сообщается с верхней 6 частью колодца 2.

Устройство для регулирования уровня грунтовых вод работает следующим образом.

Поступающая в дрену 1 вода, стекая по уклону, попадает в накопительный колодец 2. Накопительный колодец принимает воду до тех пор, пока вода в нем не поднимется до уровня поплавка 25 и наполнения камеры 10, а следовательно, до тех пор, пока вода в камере не поднимется до поршня 19. Давление в колодце 2, то есть в интервале перепада, происходит деформация мембраны 13, изменяющей ее форму, т.е. стенки которой прогибаются, перемещая вверх шток 16, сжатие пружины 15, а через двухплечий рычаг 17 шток 18 перемещает поршень 19 в камере 10. Перемещаясь вниз, поршень 19 нагнетает воду из камеры 10 через открывшийся выпускной клапан 20 в дополнительную камеру 28, которая связана с полостью коллектора 27. Одновременно вода из верхней 6 части колодца 2 вытекает через калиброванное отверстие 29 в боковой стенке камеры 28.

При достижении мембраны 13 верхнего положения прекратится сжатие пружины 15, а следовательно, прекратится и дальнейшее перемещение поршня 19. Клапан 24 закроется. Давление воды в колодце 2 уменьшается в интервале слива из камеры 10 через выпускное отверстие 21 с клапаном 20 и снижается. Мембрана 13 под воздействием пружины 15 начнет перемещаться в сторону защитного ограничителя 26, а шток 18 перемещать поршень 16 и клапан 20. Клапан 20 перекроет выпускное отверстие 21. Вода из подводящей дрены 1 вновь начнет поступать в колодец 2 и увеличивать давление воды в колодце 2. С этого момента подача воды в коллектор 27 начнет повторяться аналогично вышеизложенному.

При превышении уровня воды в колодце 2 возрастает пьезометрический напор в дренах-увлажнителях, что приводит к повышению уровня грунтовых вод. Таким образом, благодаря наличию саморегулирующего механизма и гидравлической связи с камерой 22 с поршнем 19, и запорным клапаном 25 представляет собой регулятор напора, ограничиваются пьезометрический напор в дренах-увлажнителях (на чертеже не показано для упрощения) посредством поддержания заданного уровня в колодце 2 и зависящий от него уровень грунтовых вод. При достижении грунтовыми водами заданного уровня этот уровень будет поддерживаться, пока влажность почвы не достигнет заданной капиллярного подпитывания, т.е. пока влажность не снизится.

Уровень воды в подмембранной полости со стороны защитного ограничителя 22 повышается пропорционально изменению уровня в регулируемом объекте и вызывает открытие клапана 20. Площадь мембраны 13 выбирается такой, чтобы величина напора воды в колодце 2 обеспечила открытие клапана 20 за счет передвижения поршня 19 на штоке 18 вниз, в результате чего вода поступает в дополнительную камеру 28, связанную с полостью коллектора 27. Колодец 2 постепенно может быть разгружен до определенного уровня через выпускное калиброванное отверстие 29 боковой стенки дополнительной камеры 28, тем самым в колодце может накапливаться заданный расход воды до уровня поплавка 25, и, в конечном счете, количество воды в колодце 2 также ограничивает поддержание пьезометрического напора в дренах-увлажнителях.

Таким образом, установка саморегулирующего механизма в колодце, защита от повреждения мембраны и других элементов замкнутого механизма, находящегося в постоянном контакте с атмосферой, позволяют полностью устранить недостатки, присущие известным регуляторам уровня грунтовых вод, и тем самым повысить эффективность устройства.

1. Устройство для регулирования уровня грунтовых вод, включающее дренажный колодец с размещенным в нем оголовком дрены, запорный орган, привод и камеру, сообщенную с полостью коллектора, отличающееся тем, что оно снабжено установленным саморегулирующим механизмом регулятора в колодце и состоит из регулятора напора, выполненного в виде мембраны, снабженной снизу защитным ограничителем сетчатого типа перемещения мембраны, мембрана закреплена сверху к корпусу, надмембранная полость сообщена с атмосферой и связана с клапаном и штоком посредством двухплечего рычага с выпускным клапаном, перекрывающим отверстие на дне камеры, причем шток выпускного клапана снабжен поршнем для подачи воды в полость коллектора, при этом выпускной клапан размещен в дополнительной камере, в боковой стенке которой выполнено калиброванное отверстие, связанное с колодцем, кроме того, дно камеры имеет впускное отверстие с клапаном, связанным с поплавком, размещенным с возможностью примыкания последнего к выступам-ограничителям.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что шток с клапаном саморегулирующего механизма снабжен пружиной, подпирающей клапан, закрепленный к мембране.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что мембрана и поршень имеют разную эффективную площадь и связаны посредством двухплечего рычага.



 

Похожие патенты:

Изобретение предназначено для регулирования водного режима на гидромелиоративных системах, позволяющих дифференцированно управлять уровнем грунтовых вод на осушительно-увлажнительных мелиоративных массивах.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к мелиорации, и может быть применено для автоматического регулирования уровня грунтовых вод на закрытых осушительно-увлажнительных системах, а также при регулировании уровня воды в верхних бьефах перегораживающих сооружений на оросительных и осушительно-увлажнительных каналах.

Изобретение относится к мелиорации и может быть использовано для автоматического регулирования уровня грунтовых вод. Цель изобретения - повышение надежности и точности в работе путем поддержания уровня воды в колодце.

Изобретение относится к гидротехнической мелиорации и может быть использовано для автоматизации дренажных систем, а именно для перекрытия трубопроводов закрытой дренажной сети.

Изобретение относится к мелиорации, в частности к гидротехническим сооружениям на осушительно-увлажнительных системах, и предназначено для автоматического регулирования уровня воды в открытой и закрытой сети.

Изобретение относится к автоматическим системам регулирования и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности, в установках подготовки и переработки нефти и газа.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано, в первую очередь, на рисовых системах для автоматизации орошения риса. .

Изобретение относится к ирригационным системам и может быть использовано на открытых водотоках при наличии источника энергии в виде гидравлического перепада уровней на подпорном сооружении.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для перекрытия водосбросных отверстий в теле плотин и дамб и регулирования уровня воды в водохранилище.

Изобретение относится к области гидротехники и может быть использовано для дистанционного управления работой гидравлических регуляторов уровней воды в водораспределительных сооружениях.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и комплексной мелиорации агроландшафтов и может быть применено в Нечерноземной зоне как при проектировании, строительстве, реконструкции, ремонте и эксплуатации дренажных систем, так и при использовании дренируемых среднесуглинистых почвогрунтов с высоким плодородием и атмосферным водным питанием почвы.

Изобретение относится к технологиям осушения сельскохозяйственных земель закрытыми собирателями и технологиям использования этих земель при реализации точного земледелия.

Изобретение предназначено для регулирования водного режима на гидромелиоративных системах, позволяющих дифференцированно управлять уровнем грунтовых вод на осушительно-увлажнительных мелиоративных массивах.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для удаления осадка из прудов-накопителей, используемых для транспортировки ила в животноводческих стоках на поля орошения, в водоохранных мероприятиях, для распределения сточных и животноводческих стоков в системе дождевания из распределительных трубопроводов.
Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано преимущественно в условиях неполивного земледелия на дерново-подзолистых супесчаных почвах с близким залеганием грунтовых вод.

Изобретение относится к области мелиорации и может быть использовано при промывке от наносов в закрытых дренажных системах. Дренажная система включает коллектор 1, соединенный с впадающими в него дренами 2, вертикальные патрубки 3 и устройство для промывки от наносов.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к мелиорации, и может быть применено для автоматического регулирования уровня грунтовых вод на закрытых осушительно-увлажнительных системах, а также при регулировании уровня воды в верхних бьефах перегораживающих сооружений на оросительных и осушительно-увлажнительных каналах.

Корпус водоотводной канавы содержит два, по существу, идентично сформированных поверхностных блока, а именно: блок-днище и, по существу, идентично сформированный блок-крышку, которые с помощью распорных элементов соединены друг с другом на установочном расстоянии.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ включает закручивание в грунт или почву на требуемую глубину устройство для формирования дрены.

Способ горизонтального дренажа подтопленных сооружений на свайных основаниях относится к области строительства, в частности к строительству дренажных систем для защиты сооружений на свайных основаниях от подтопления грунтовыми водами.

Изобретение относится к мелиоративному строительству и может быть использовано при строительстве закрытых собирателей в Нечерноземной зоне, предназначенных для осушения средне- и тяжелосуглинистых и глинистых почвогрунтов как с атмосферным, так и с намывным типами водного питания. Способ строительства закрытых собирателей, содержащих водоприемный элемент в виде единого блока из n-ого количества (n>2) вертикальных продольных фильтрующих призм, включает рытье траншеи экскаватором-дреноукладчиком, укладку в нее дренажной трубы, обернутой защитно-фильтрующим материалом, и засыпку траншеи посредством присыпателя, движущегося синхронно с дреноукладчиком и оборудованного бункером для фильтрующего материала со спускным лотком. Укладку дренажной трубы, обернутой защитно-фильтрующим материалом, и засыпку траншеи осуществляют одновременно. Дренажную трубу, обернутую защитно-фильтрующим материалом, присыпают по всей ширине траншеи на 15 см над ее шелыгой из короба, в который по спускному лотку поступает фильтрующий материал из бункера. Короб представляет собой прямоугольный параллелепипед, имеющий ширину, равную ширине траншеи, а высоту, несколько большую, чем глубина траншеи. Низ короба не доходит до дна траншеи на толщину слоя присыпки дренажной трубы относительно дна траншеи. Передней стенкой 7 короб жестко присоединен к корпусу 8 экскаватора-дреноукладчика. На задней 9 стенке короба с внешней стороны установлены (n-1) вертикальные, параллельные между собой и стенками 1 траншеи с возможностью изменения расстояния между ними в соответствии с толщиной призм перегородки 10. Высота каждой из перегородок 10 равна высоте короба. Бункер для фильтрующего материала разделен на секции посредством перегородок с возможностью изменения расстояния между ними и их количества таким образом, чтобы количество секций бункера было на одну больше количества вертикальных продольных фильтрующих призм закрытого собирателя. Каждая секция бункера снабжена своим спускным лотком, из которого каждую смежную вертикальную продольную призму заполняют разнородным фильтрующим материалом. Обеспечивается возможность выполнения фильтрующей засыпки траншеи закрытого собирателя, имеющего в траншее (n+1) фильтрующую призму, где n≥2, а также улучшение гидрологического действия закрытых собирателей и повышение эколого-экономической эффективности дренирования слабоводопроницаемых средне- и тяжелосуглинистых и глинистых почвогрунтов. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх