УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ
FLUID DISPENSER

Изобретение относится к области гидротехнических сооружений и может быть использовано в качестве автоматического нормировщика оросительной воды при подпочвенном, дискретном орошении, а также в целях автоматизации водоподачи из закрытой сети при поверхностном поливе.
Известно устройство для регулирования уровня жидкости, содержащее впускной патрубок и установленный в нем соосно клапан в виде мембраны, образующей рабочую полость со сливным отверстием, соединенным через гибкую трубу с соплом, заслонка которого установлена на поплавке (Авторское свидетельство СССР №525932, кл. G05D 9/02, 1973).
Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возможности ввиду отсутствия дозирования жидкости при постоянном уровне в основной емкости. Кроме того, данное устройство ненадежно из-за попадания наносов в поплавковую камеру, его оседания и действие поплавка в движении будет ограничено, и отсутствия возможности управления в автоматическом режиме. При этом и камера с мембранным приводом испытывает нагрузки от возможного оседания на ней наносов, что не дает возможности повысить точность регулирования и увеличения быстродействия регулирующего органа в виде вертикального штока в ручную. Работа устройства, согласно назначению, возможна на малых напорах, например, на рисовых чеках или при подпочвенном орошении при низком залегании трубопровода, т.е. узкий диапазон работы.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для дозирования жидкости, содержащее резервуар с выходным патрубком, расположенным на дне резервуара, и вертикальным входным патрубком, на котором установлен клапан, емкость с поплавком, шток и сливное отверстие (Авторское свидетельство СССР №1041997, кл. G05D 9/02, 1983).
Недостатком устройства является недостаточно надежная работа в условиях, когда необходимо в ручном режиме набирать определенное количество воды в регулировочную емкость и отслеживать визуально данный уровень. Соответственно, и время опорожнения емкости трудно увязать с временем ее наполнения. Накопительная емкость устанавливается на высокой точке над днищем резервуара и приводит к значительным усилиям для управления золотником. Эти усилия снижают безотказность срабатывания устройства, а следовательно, надежность его эксплуатации. Кроме того, отсутствует реализация дискретной технологии (циклами) как при подпочвенном орошении, так и при поверхностном поливе, что негативно влияет на урожайность с.-х. культур. Устройство не обеспечивает достаточную точность и быстродействие регулирования, не позволяет осуществить дистанционное управление и контроль. При этом характеризуется сложностью конструкции. Другим недостатком является то, что устройство может отказать в работе при заклинивании заслонки, которая установлена на первом поплавке, расположенном в резервуаре, это может произойти вследствие коррозии или загрязнения, что также ведет к резкому возрастанию погрешности устройства.
Цель изобретения - повышение надежности работы и быстродействия при срабатывании емкости.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее резервуар с выходным патрубком, расположенным на дне резервуара, и вертикальным входным патрубком, на котором установлен клапан, емкость с поплавком, шток и сливное отверстие, введен сифон, выпускная ветвь которого сообщена под ней емкостью-накопителем, соединенной приводом с противовесом и соединенных с поворотным краном с управляющим трубопроводом, который снабжен вентилем-регулятором, при этом поплавковый привод снабжен шарнирным параллелограммным механизмом, а верхняя часть штока соединена с грузом с возможностью перемещения для уравновешивания и уменьшения усилия поплавкового привода, и шток связан с запорным органом в виде клапана сферической формы. При этом рычаги шарнирного параллелограммного механизма одним концом шарнирно соединены со штоком поплавка, а другим - шарнирно с кронштейном, закрепленным на емкости с сифоном, причем рычаги имеют ограничения верхнего и нижнего положения. Кроме того, выходной патрубок содержит на расходном отверстии дроссельный затвор, со стопорной втулкой, жестко прикрепленный к верхнему торцу стенки резервуара, во втулке выполнено сквозное отверстие, а рукоятка выполнена в виде стержня, размещенного на втулке с диаметральной прорезью.
Предлагаемое устройство направлено на устранение указанных недостатков за счет конструкции, которая позволяет по изменению заполнения накопительной емкости исключить затраты ручного труда при проведении полива за счет исключения постоянного набирания определенного количества воды и постоянно следить за объемом воды в емкости при отключении системы на перестройку. При этом предлагаемое устройство улучшает качество и точность регулирования уровня воды, когда объемы емкостей-накопителей в каждом отдельном случае определяются в соответствии с временем их опорожнения, определяющим время работы этих устройств, следующих за рассматриваемым через расчетные промежутки времени. Определенные режимом проведения для подпочвенного использования или поверхностного полива в автоматическом режиме. Устройство может быть отключено только закрытием вентилей на сифоне и на входе в накопительную емкость и закрытием сливного отверстия в последней. Устройство готово в любой промежуток времени к поливу, что способствует увеличению с.-х. культур в независимости от погодных условий. Эффективность предлагаемого устройства также позволяет получить боле надежную величину переменного плеча шарнирного параллелограмма для прижатия запорного органа на вертикальном патрубке в виде жесткой сферы и зафиксированного гибкой тягой. Для работы устройства в автоматическом режиме при максимальном уровне в накопительной емкости поплавок занимает крайнее верхнее положение, а рычаг упирается в верхний упор. Все это характеризуется высокой надежностью и устойчивостью в вертикальном положении поплавкового привода в накопительной емкости и увеличением быстродействия регулирующего органа в его срабатывании.
На чертеже представлено устройство для дозирования жидкости в переходном режиме на отключение, продольный разрез.
Устройство содержит резервуар 1 с выходным патрубком 2 и напорный трубопровод 3 с вертикальным входным патрубком 4, на котором установлен клапан 5, выполненный из жесткой конструкции, имеющий форму сферы и соединенный гибкими связями 6, закрепленными к кронштейну 7 на стандартной муфте, надетой на выходной патрубок 4. Конструкция клапана 5 соединена шарнирным рычажным устройством 8, закрепленным шарниром 9, и соединена со штоком 10. Шток 14 и поплавок размещены внутри емкости 11, которая закреплена на вертикальных опорах 12. Внутри емкости 11 размещен поплавок 13 со штоком 14, связанный с шарнирным рычажным параллелограммным механизмом, причем емкость в верхней части имеет кронштейн 15 для закрепления рычажной передачи с шарнирами 16 и 17 и сифон 18, на выпускной ветви которого закреплен вентиль-регулятор 19. В донной части накопительной емкости 11 имеется впускное отверстие с патрубком 20 и сливное отверстие, оборудованное вентилем 21. На штоке 14 расположено рычажное устройство 22 с грузом 23, перемещаемым по направляющей рычага 22, причем рычаг 22 закреплен жестко в верхней части штока 14 в точке 24. Рычажный механизм состоит из верхнего 25 и нижнего 26 рычагов, один конец которого соединен шарнирно со штоком 14, а другой - шарнирно с кронштейном 15. Причем перемещение рычагов 25 и 26 ограничено верхним 27 и нижним 28 упорами. Напорный трубопровод 3 связан гидравлической трубкой 29, проходящей через поворотный кран 30, соединенный последовательно трубкой 31 с вентилем 32 подсоединенной к патрубку 20. Накопительная емкость 11 питается из вертикального патрубка 4 напорного трубопровода 3, и управляющая трубка 29 снабжена вентилем-регулятором 33 (возможно управление из диспетчерского пункта). Поворотный кран 30, через муфту, снабженную поворотным рычагом 34, на одном конце которого шарнирно прикреплена емкость-накопитель 35 с вентилем 36, а на другом - противовес 37. Моменты груза 37 значительно больше, чем момент от пустотелой емкости-накопителя 35 (противовеса). При этом нижнее колено сифона 18 является сливным, а изогнутый конец 38 его размещен соосно над емкостью-накопителем 35.
При данном соотношении моментов исходное положение (нормальное) противовеса 37 является нижним, а порожней емкости-накопителя 35 - верхним, при этом поворотный кран 30 - в открытом положении. При смене положений противовеса 37 и емкости-накопителя 35 (при наполнении ее водой) кран 30 закрывается.
Дроссельный затвор 39 на выходном патрубке 2 в сборе служит для открытия потока в поливной трубопровод или его закрытия и содержит центральную горизонтальную ось 40 вращения. К передней поверхности затвора при его закрытом положении под острым углом к его плоскости жестко присоединен с наклоном вниз рычаг 41, свободный конец, которого шарнирно соединен с нижним концом вертикального штока 42, пропущенного через сквозное отверстие 43 в стопорной втулке 44 с фланцами, прикрепленными к верхнему торцу стенки резервуара 1. К верхнему концу штока 42 прикреплен стержень 45 для подъема или опускания штока 42, в котором выполнены отверстия 46 для фиксатора 47.
Устройство для дозирования жидкости работает следующим образом.
Перед началом работы устройства вручную перед поливом закрывают вентиль 33 на управляемой гидравлической трубке 29. После этого устанавливают дроссельный затвор 39 «Закрыто». При этом поворотный кран 30 открыт, в результате этого емкость-накопитель 35 находится в верхнем положении, а противовес 37 - в нижнем. В этом случае в накопительной емкости 11 отсутствует вода, и поплавок 13 занимает крайнее нижнее положение, при котором движение рычага 26 ограничено упором 28, а шарнирное соединение рычажного устройства 8 со штоком 10 прижимает клапан 5 к седлу выпускного отверстия выпускного патрубка 4 с целью увеличения усилия прижатия клапана 4, устройство сконструировано таким образом, чтобы усилие от веса поплавка и веса груза уравновешивалось давлением (напором) воды из вертикального патрубка 4 пока он не начнет, отходит вверх при всплытии поплавка 13 в емкости 11, при этом напорный трубопровод 3 заполнен водой.
После открытия вентиля-регулятора 33 на гидравлической трубке 29, поступающая под напором вода в гидравлическую трубку 29 через поворотный кран 30, трубку 31, вентиль 32 поступает в накопительную емкость 11 и включает в работу поплавок 13 со штоком 14, одновременно, через шарнирное рычажное устройство 8, шток 10, клапан 5 открывает водопропускное отверстие выпускного патрубка 4. При этом дроссельный затвор 39 открывается, и вода поступает через выходной патрубок 2 в поливной трубопровод.
По мере повышения уровня воды в накопительной емкости 11 поплавок с грузом 23, выполняющий функцию чувствительного элемента, постепенно поднимается вверх со штоком 14, соответственно, за счет шарнирного параллелограммного механизма, происходит устойчивое движение поплавкового привода, и клапан 5 открывает отверстие патрубка 4 плавно без скачков и ударов, который также соединен с гибкими связями, стабилизирующими положение запорного органа (при закрытии клапана отсутствует также гидравлический удар).
При достижении максимального уровня в накопительной емкости 11 поплавок 13 занимает крайнее верхнее положение, а рычаг 25 упирается в верхний упор 27. При этом патрубок 4 полностью открыт.
Вода в емкости 11, достигнув капора сифона 18, начинает переливаться в правую ветвь и заполняет изогнутое колено 38, т.е. сифон 18 полностью заряжается, и вода подается в емкость-накопитель 35, а увеличение уровня воды в ней способствует повышению момента над моментом веса противовеса 37, рычаг 34 поворачивается, что способствует закрытию водопропускного отверстия поворотного крана 30. Приток воды в накопительную емкость 11 прекращается, и вода из нее удаляется сифоном 18. После этого, при отсутствии воды в емкости 11 движение рычага 8, штока 14 с грузом 23 и шарнирного параллелограммного механизма, клапан 5 опускается вниз и перекрывает водовыпускное отверстие патрубка 4.
Объем емкости-накопителя 35 (противовес) определяется в соответствии со временем опорожнения ее, определяющим время работы данного сооружения, определяемым режимом проведения поливов.
После окончания цикла полива поплавок 13 опускается вниз, рычаг 26 упирается в нижний упор 28. Забор воды полностью прекращается, если вентиль-регулятор 33 закрыть. В случае его открытия, цикл работы полива повторяется в автоматическом режиме.
Таким образом, сочетание работы поплавкового привода с грузом, шарнирного рычажного механизма, сифона 18, связанный через сливной изогнутый конец 38 с емкостью-накопителем 35 и поворотного крана 30 в режиме подачи воды в резервуар 1, способствует автоматической работе сооружения, причем происходит размыв отложившихся наносов, в случаях их оседания на дно резервуара 1 и вынос в отводящий патрубок 2.
Для предотвращения заклинивания и ударов при контакте с выходным оголовком патрубка 4 при смене его закрытия и предотвращения утечек воды, клапан жесткой конструкции снабжен гибкими связями 6, закрепленной посредством кронштейнов 7.
Предлагаемое устройство обладает перечисленными достоинствами потому, что автоматическое регулирование надежнее, по сравнению с прототипом, что дает возможность увеличить точность подачи воды на полив и значительную экономию воды при заданном цикле полива, и увеличивает надежность и устойчивость в работе. Уровень воды в емкости быстро стабилизируется до необходимых расходов, за счет сифона; идет автоматический непрерывный контроль за уровнем, исключающий аварийную ситуацию. В целом поплавковое устройство снижает величину управляющих усилий за счет шарнирного параллелограммного механизма и регулируемого груза 23.