Регулятор уровня грунтовых вод



Регулятор уровня грунтовых вод
Регулятор уровня грунтовых вод

 


Владельцы патента RU 2609435:

Голубенко Михаил Иванович (RU)

Изобретение относится к мелиорации и может быть использовано для автоматического регулирования уровня грунтовых вод. Регулятор включает дренажный колодец 1, запорный орган 3, установленный на входном оголовке дренажной трубы. Запорный орган 3 снабжен Г-образным рычагом 4, шарнирно присоединенным к штоку 5, который связан с рычагом поплавкового привода 10, шарнирно одним концом присоединенного к борту колодца. Поплавок 15 свободно расположен в камере 11 и в своей нижней части снабжен коническим клапаном 16, соосно зафиксированным над выпускным отверстием 17 в дне камеры 11. Выпускное отверстие 17 выполнено в форме усеченного конуса. Камера 11 снабжена крышкой 18 с отверстием 19 и направляющими 20, через которое пропущен шток 21, соединенный в верхней своей части через шарнир 8 со средней частью рычага 10. Клапан 22 также шарнирно соединен со средней частью рычага 10, соответственно, штоком 23. Шток 23 клапана 22 размещен в цилиндре 30 с возвратной пружиной 31, один конец которой прикреплен к крышке 32 цилиндра 30, а второй – к клапану 22. В верхней части камеры 11 над поплавком 15 установлены саморегулирующие рычаги 25 и 26 таким образом, что один конец их зафиксирован в стенке камеры 11 со свободой качания на осях 27 и 28, другой конец свободно лежит на плоскости поплавка 15. Планка 29 контактирует с рычагами 25 и 26 и жестко соединена с нижним концом штока 21, который, в свою очередь, через шарнир 8 соединен со средней частью рычага 10. Повышается эффективность регулятора и эксплуатационная надежность за счет уменьшения усилий на шток и уменьшается материалоемкость. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к мелиорации и может быть использовано для автоматического регулирования уровня грунтовых вод.

Известен регулятор уровня воды в дренажной сети, включающий запорный орган, установленный на входном оголовке дренажной трубы, поплавок со штоком, дренажный колодец и выпускной патрубок (Авторское свидетельство №496349, E02B 11/00 от 1975).

Недостатком этого регулятора является низкая эффективность регулирования водного режима почвы, а также необходимость ручной настройки для перехода на другой режим работы и имеет свойство запаздывания процесса открытия запорного органа, выполненного из клапанов, соединенных между собой штоком, причем нижний клапан размещен внутри запорного органа, а верхний - снаружи, в связи с этим он недостаточно чувствителен при изменениях уровня воды в колодце, требует более высокого качества изготовления исполнительного устройства, так как вследствие двух перпендикулярных клапанов, имеющих общий шток, нижний клапан может отказать в работе при заклинивании его в корпусе вследствие коррозии или загрязнения, что ведет к резкому возрастанию сил сопротивления и погрешности поддержания уровня воды в колодце. Кроме того, другим недостатком является низкая надежность в условиях изменения уровня воды в колодце вследствие работы двух клапанов.

Известно также устройство для регулирования уровня грунтовых вод, содержащее колодец с размещенным в нем оголовком дрены, снабженный запорным органом, поплавковый привод, установленный в камере, которая сообщена с колодцем, и трубопровод, соединенный с дреной (Авторское свидетельство SU №1013560, E02B 11/00 от 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 предоставляется 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 при попадании мусора и наносов и отсутствия возможности управления системой для полного уравновешивания поплавкового привода при закрытии затвора, сложно в эксплуатации.

Наиболее близким из анналов, принимаем за прототип, является регулятор уровня грунтовых вод, включающий запорный орган, установленный на входном оголовке дренажной трубы, поплавок со штоком, дренажный колодец и патрубок, запорный орган снабжен Г-образным рычагом, шарнирно присоединенным к штоку, связанному с рычагом поплавкового привода, шарнирно одним концом присоединенного к борту колодца, а поплавок и запорный орган патрубка шарнирно соединены штоком со средней частью рычага с возможностью их вертикального перемещения, соответственно, на противоположное при изменении положения запорного органа на входном оголовке дрены, при этом поплавок расположен в камере, которая размещена внутри колодца (Патент RU №2530527, E02B 11/00, G05D 9/04 от 10.10.2014).

Недостатком данного устройства является то, что оно имеет большие габаритные размеры поплавковой камеры для размещения в ней объемного поплавка для управления рычагами, связанными с двумя запорными органами, один из которых снабжен пружиной сжатия и необходимость применения значительных сил одного затвора на закрытие, а другого - на открытие, а значит усложнение конструкции поплавкового привода в эксплуатации, т.е. увеличивает расход материала на изготовление поплавковой камеры в целом, следовательно, усложняет эксплуатацию системы конструкции.

Предлагаемое устройство направлено на устранение указанных недостатков за счет конструкции, которая позволяет уменьшить величину гидростатического давления при закрытии запорного органа на входном оголовке дрены и открытии запорного органа в виде клапана, подпружиненного пружиной сжатия за счет конструкции в целом и уменьшить воздействие переменного давления воды, накопленной в камере до определенного уровня. При этом при соотношении плеч рычага от контактной поверхности поплавка до точки касания рычага с жесткой планкой штока в камере не менее 4:1. Таким образом, планка, перемещаясь вверх, давит на шток, который связан через рычажную систему с запорными органами с определенным уровнем заполнения водой поплавковой камеры, что повышает эксплуатационную надежность и позволяет уменьшить расход материала на ее изготовление. Размеры устройств в целом поплавковой камеры определяются расчетом и опытным путем. Кроме того, конический запорный клапан, закрепленный в нижней части поплавка, соответственно, будет регулировать, и перекрывать выпускное отверстие в дне камеры с увеличением или уменьшением открытия выпускного отверстия, имеющего форму конуса с конусной поверхностью 10…15°, при этом нет необходимости устраивать на боковой стенке камеры ограничители хода поплавка, причем поплавковая камера сверху закрыта крышкой с направляющими для штока и закрепленной к нему снизу жесткой планкой. Отсюда и качество регулирования воды в дренажной системе будет надежным.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на применение которой направлено заявляемое изобретение - повышение эксплуатационной надежности путем уменьшения усилий на шток, связанный с рычагом и уменьшение габаритных размеров.

Технический результат - повышение урожайности сельскохозяйственных культур и регулирование сбросного расхода в колодце над подкомандной территории.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном регуляторе уровня грунтовых вод, включающем запорный орган, установленный на входном оголовке дренажной трубы, поплавок, шток, дренажный колодец, патрубок, запорный орган снабжен Г-образным рычагом, шарнирно присоединенным к штоку, связанному с рычагом, шарнирно одним концом присоединенного к борту колодца, запорный орган патрубка отводящего коллектора шарнирно соединен штоком со средней частью рычага с возможностью его вертикального перемещения, соответственно, на противоположное при изменении положения запорного органа на входном оголовке дрены, при этом поплавок расположен в камере, которая размещена внутри колодца, в поплавковую камеру введены пара рычагов, которые шарнирно закреплены в стенках камеры, при этом свободные концы каждого рычага лежат на поверхности поплавка, и поплавок в своей нижней части снабжен коническим клапаном с возможностью перекрытия выходного отверстия в дне камеры, причем дополнительная жесткая планка соединена с нижним концом штока поплавковой камеры, который шарнирно соединен с рычагом, периодически взаимодействует с парой рычагов, шарнирно закрепленных в стенках камеры, при этом шток запорного органа патрубка размещен в цилиндре с возвратной пружиной, один конец которой прикреплен к крышке цилиндра, а второй - к клапану запорного органа.

Кроме того, выходное отверстие в дне камеры имеет форму усеченного конуса с конусной поверхностью 10…15°.

На чертеже схематически изображен регулятор уровня грунтовых вод.

Регулятор уровня грунтовых вод включает колодец 1 с впускным патрубком 2 коллектора, запорный орган 3, который посредством Г-образного рычага 4, штока 5 и жестких связей через шарниры 6, 7, 8, 9 связаны с рычагом 10, один конец которого шарнирно присоединен к борту колодца 1. Камера 11 выполнена в виде поплавкового привода, размещена внутри колодца 1 и закреплена на вертикальных опорах 12 к дну колодца 1. Одна из стенок 13 камеры 11 выполнена с впускным отверстием 14, устроенным в нижней части стенки 13. Поплавок 15 свободно расположен в камере 11 и в своей нижней части снабжен коническим клапаном 16, соосно зафиксированным над выпускным отверстием 17 в дне камеры 11. Выпускное отверстие 17 выполнено в дне камеры 11 в форме усеченного конуса с конусной поверхностью 10…15°, что предотвращает засорение камеры 11 при работе. Камера 11 снабжена крышкой 18 с отверстием 19 и направляющими 20, через которое пропущен шток 21, соединенный в верхней своей части через шарнир 8 со средней частью рычага 10 и клапан 22 шарнирно соединен со средней частью рычага 10, соответственно, штоком 23. Камера 11 имеет отверстие 24 в крышке 18 для сообщения ее с окружающей воздушной средой. В верхней части камеры 11 над поплавком 15 установлены саморегулирующие рычаги 25 и 26 таким образом, что один конец их зафиксирован в стенке камеры со свободой качания на осях 27 и 28, другой конец свободно лежит на плоскости поплавка 15 (поплавковый привод). Планка 29 контактирует с рычагами 25 и 26 и жестко соединена с нижним концом штока 21, который, в свою очередь, через шарнир 8 соединен со средней частью рычага 10. Шток 23 клапана 22 размещен в цилиндре 30 с возвратной пружиной 31, один конец которой прикреплен к крышке 32 цилиндра 30, а второй - к клапану 22. Гибкая связь между крышкой 33 корпуса 34 и клапана 22 выполнена в виде рукава 35 из гибкой мелиоративной ткани. Корпус 34 клапана 22 соединен с патрубком 36 отводящего коллектора 37, который имеет сужение, выполненное в виде трубы Вентури 38. Угол сужения конфузора трубы Вентури α=40…50°, а угол расширения диффузора β=6…8°. Труба Вентури 38 при помощи трубки 39 с вентилем 40 присоединена к выпускному отверстию 17, выполненному в форме усеченного конуса с конусной поверхностью 10…15°. Цилиндр 30 присоединен к крышке 32 корпуса 34.

Выбор поплавкового привода в виде поплавка 15 позволяет рычаги 25 и 26 прижать к планке 29, которая жестко прикреплена к нижнему концу штока 21. Кинематическая связь между поплавком 15 и рычагами 25 и 26 со свободой качания на осях 27 и 28 и пропущенный через отверстие 19 и направляющие 20 в крышке 18, шток 21 позволяет избежать перекосов в вертикальном перемещении планки 29 при контакте с рычагами 25 и 26, при этом планка 29, перемещаясь вверх, давит на шток 21, который через шарнир 8 связан с рычагом 10. Поплавок 15 не только выполняет роль поплавкового привода для запорного органа 3 и клапана 22, но при малых собственных размерах рычагов 25 и 26 позволяет усиливать давление поплавка 15 на шток 21 через планку 29 не менее чем в 4 раза, за счет чего объем поплавка 15 может быть уменьшен в несколько раз в своих геометрических параметрах. Уменьшение размеров поплавка 15 позволяет, соответственно, уменьшить размеры камеры 11. Под воздействием веса поплавка 15, веса саморегулирующих рычагов 25 и 26 и веса планки 29, конический клапан 16 будет перекрывать выпускное отверстие 17 в дне камеры 11. При этом одновременно усилие от упругости возвратной пружины 31 в замкнутом цилиндре 30 со штоком 23 и изменения положения клапана 22, закрепленного над отверстием корпуса 34, позволяют усилие уравновешивать рабочими органами, размещенными в поплавковой камере 11.

Регулятор уровня грунтовых вод работает следующим образом.

При поступлении воды в коллектор регулятор находится в положении, когда запорный орган 3 открыт на дренажном коллекторе. Система сбалансирована таким образом, что при поступлении воды в колодец 1 поплавок 15 находится в нижнем положении, а конический клапан 16 прикрывает поперечное сечение выпускного отверстия 17 в дне камеры 11. Поступающая вода наполняет камеру 11, уровень возрастает, и поплавок 15 всплывает и своей контактной поверхностью давит на концы свободно лежащих на его поверхности рычагов 25 и 26. Давление через рычаги передается на лежащую на них планку 29, причем соотношение плеч рычага от контактной поверхности поплавка 15 до точки касания рычага 25 и 26 с планкой 29 до оси качания в камере 11 не менее 4:1. Планка 29, перемещаясь вверх, давит на шток 21, который через шарнир 8 поднимает рычаг 10 и клапан 22, открывает отверстие в корпусе 34, соответственно, происходит перемещение на перекрытие дренажного коллектора запорным органом 3. Вследствие расположения поплавка 15 с коническим клапаном 16 выше дна камеры 11 на определенной высоте, клапан 16 тем самым открывает выпускное отверстие 17 и увеличивает живое сечение, тем самым уменьшая наполнение воды в камере 11. В результате увеличения уровня воды в колодце 1 и в камере 11 гидростатическое давление воды снижается постепенно, поплавок 15, следуя за уровнем воды в камере, опускается и через шток 23 закрывает клапан 22, соответственно, дренажный коллектор открывается запорным органом 3. При этом одновременно при снижении уровня в камере 11 происходит и снятие сжатия пружины 31, и через шток 23 клапан 22 закрывает отверстие в корпусе 34.

Совместная работа рычагов 25 и 26, планки 29 со штоком 21, поплавка 15 при полностью освобожденной камере 11 от воды и снятии сжатия пружины 31 создают усилия плотного закрытия клапаном 22 выпускного отверстия в корпусе 34, и цикл снова повторяется. Рычаги 25 и 26 при малых собственных размерах позволяют усиливать давление поплавка 15 на шток 21 не мене чем в 4 раза, за счет чего объем поплавка 15 может быть уменьшен в 4 раза, соответственно уменьшаются и геометрические размеры самой камеры 11.

Таким образом, конструктивное решение регулятора увеличивает эксплуатационную надежность за счет уменьшения давления на шток и позволяет уменьшить материалоемкость.

1. Регулятор уровня грунтовых вод, включающий запорный орган, установленный на входном оголовке дренажной трубы, поплавок, шток, дренажный колодец, патрубок, запорный орган снабжен Г-образным рычагом, шарнирно присоединенным к штоку, связанному с рычагом, шарнирно одним концом присоединенным к борту колодца, запорный орган патрубка отводящего коллектора шарнирно соединен штоком со средней частью рычага с возможностью его вертикального перемещения, соответственно, на противоположное при изменении положения запорного органа на входном оголовке дрены, при этом поплавок расположен в камере, которая размещена внутри колодца, отличающийся тем, что в поплавковую камеру введены пара рычагов, которые шарнирно закреплены в стенках камеры, при этом свободные концы каждого рычага лежат на поверхности поплавка и поплавок в своей нижней части снабжен коническим клапаном с возможностью перекрытия выходного отверстия в дне камеры, причем дополнительная жесткая планка соединена с нижним концом штока поплавковой камеры, который шарнирно соединен с рычагом, периодически взаимодействует с парой рычагов, шарнирно закрепленных в стенках камеры, при этом шток запорного органа патрубка размещен в цилиндре с возвратной пружиной, один конец которой прикреплен к крышке цилиндра, а второй - к клапану запорного органа.

2. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что выходное отверстие в дне камеры имеет форму усеченного конуса с конусной поверхностью 10…15°.



 

Похожие патенты:

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 оборудованию для нефтедобывающей промышленности, а именно к установкам для измерения дебита нефтяных скважин с предварительным разделением газожидкостной смеси на газ и жидкость с помощью сепараторов.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к мелиорации, и может быть использовано для автоматического регулирования грунтовых вод на дренажной сети осушительно-увлажнительных системах.

Изобретение относится к мелиорации и может быть использовано для автоматического регулирования уровня грунтовых вод. Регулятор включает дренажный колодец 1, откидной затвор 3 с шарниром 5, установленный на выпускном патрубке 2 коллектора, поплавок 13 с грузом 14 переменной массы, размещенные в средней части штока 7, связанного через шарнир 8 с рычагом 4 затвора 3 и через шарнир 9 с двуплечим рычагом 6.

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.

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 мелиорации и может найти применение как при орошении, так и при осушении сельскохозяйственных угодий. Осушительная система содержит дрены 1, коллектор 2, в устье которого размещена емкость 3 колодца 4.

Изобретение относится к мелиорации, в частности к дренажным колодцам. Дренажный колодец содержит корпус 1, внутри которого размещена емкость 2, выполненная по всей его высоте из полиэтиленового материала.

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 мелиорации и может найти применение как при орошении, так и осушении сельскохозяйственных угодий. Вакуумная дренажная система включает дрены 1, коллектор 2, в устье которого размещены накопительная емкость 3 с сифоном 4.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и найдет применение при возделывании сельскохозяйственных культур на землях, осушенных закрытым дренажем. Мелиоративная система расположена на осушаемой территории 1, где проложен магистральный канал водоприемник 2, с ним сопряжены каналы-коллекторы 3, в которые выведены закрытые дрены 4.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и найдет применение при использовании земель, осушаемых закрытым дренажем. Осушительно-увлажнительная система включает закрытые дрены, сопряженные с коллекторами, оборудованными колодцами-накопителями дренажного стока.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для реконструкции технически и морально изношенной осушительной сети, состоящей из открытого проводящего канала с впадающими дренами.

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства. Способ включает измерение сигнала глубины гидромелиоративного осушительного канала, задание сигнала глубины гидромелиоративного осушительного канала, сравнение измеренного и заданного сигналов и регулирование глубины гидромелиоративного осушительного канала по результату сравнения, формирование сигнала глубины гидромелиоративного осушительного канала, периодическое сканирование диапазона изменения сформированного сигнала глубины гидромелиоративного осушительного канала от минимально допустимого до максимально допустимого заданного значения этого сигнала, формирование сигнала зависимости стоимости энергетических затрат на топливо и на электроэнергию для проведения осушения выбранного участка местности от сформированного сигнала глубины гидромелиоративного осушительного канала.

Изобретение относится к дренажным устройствам и может быть использовано для защиты низконапорных земляных плотин и дамб обвалования от возможных фильтрационных деформаций грунтов тела и оснований сооружений.

Изобретение относится к дренажным устройствам и может быть использовано для защиты низовых откосов земляных плотин и дамб обвалования от возможных фильтрационных деформаций их грунтов на выходе фильтрационного потока.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к мелиорации, и может быть использовано для автоматического регулирования грунтовых вод на дренажной сети осушительно-увлажнительных систем. Регулятор содержит дренажный колодец 1, соединенный с входной дреной 2 с патрубком 3, в который вставлен дополнительный впускной патрубок 4. Запорный орган включает корпус 5, рабочую камеру 6 и гибкую мембрану 7. Рабочая камера 6 в своей боковой части имеет Г-образную водосливную трубку 10, снабженную запорным клапаном 11 с поплавком 12. Поплавок 12 с конусом 11 закреплен на двуплечем рычаге, включающем рычаги 13 и 14, последний связан штоком 15 с рычагом 16. Рычаг 16 связан с направляющими стержнями 17, пропущенными через отверстия 18 стопорной шайбы 19, имеющей канал 20 для пропуска воды в цилиндрический патрубок 21, который соединен с выпускным патрубком 22. Поплавок 23 присоединен к верхней части клапана 24, который имеет ограничительные штыри 25 с прикрепленными к нему направляющими штырями 17. Поплавок 23 размещен между ограничительными штырями 25. Наличие задающего механизма, выполненного в виде винтовой пары винта 27 и гайки 28, обеспечивает возможность кинематической связи двух поплавковых приводов, связанных через рычаги и направляющие стержни 17 клапана 24. Повышается надежность работы устройства, упрощается конструкция и уменьшается материалоемкость. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх