АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЧЕКОВЫЙ ВОДОВЫПУСК ДЛЯ ДИСКРЕТНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ НИЖНЕГО БЬЕФА
AUTOMATED CHECK OUTLET CONDUIT FOR DISCRETE CONTROL OF LOWER REACH LEVEL

Изобретение относится к ирригационным системам и может быть использовано для регулирования уровня воды в рисовых чеках в дискретном режиме, т.е. в режиме чередования циклов наполнения и сработки уровня с регулированием величины сработки.
Известен регулятор уровня в бьефах гидротехнических сооружений (авт. св. SU №1236435 А1), содержащий затвор, установленный на водовыпускном отверстии на горизонтальной оси вращения, управляющую камеру из эластичной емкости, размещенную в полости, ограниченной корпусом затвора, сообщенную с бьефами каналами, на одном из которых установлен клапан, связанный с датчиком уровня. Недостатком данного устройства является наличие бетонных устоев с системой каналов, подвергающихся засорению, растрескиванию и разрушению, а также невозможность дискретного регулирования уровня в рисовых чеках.
Также известно изобретение (патент на изобретение, RU 2228537 С2, G05D 9/00, А01G 25/16, 2004 г. авторами взято за прототип), автоматизированный чековый водовыпуск, содержащий затвор, состоящий из трех площадок, образующих замкнутое воздушное пространство, установленный на водовыпускном отверстии на горизонтальной оси вращения, управляющую камеру из эластичной оболочки, сообщенную с бьефами каналами, на одном из которых установлен клапан, связанный с датчиком уровня, выполненным в виде телескопической системы с продольными прорезями на наружной части и с ограничителями диапазона регулирования на внутренней.
Недостатком известного устройства является то, что оно имеет ограниченный диапазон регулирования величины сработки уровня воды в рисовых чеках (в пределах размера внешней части телескопической системы) и телескопическую систему сложную с точки зрения конструкции и с точки зрения изменения диапазона регулирования в период эксплуатации при затоплении.
Также к недостаткам конструкции относится отсутствие устройства для фиксации в закрытом положении клапана управляющей камеры. Удержание клапана в закрытом положении происходит за счет гидростатического давления на его подошву со стороны верхнего бьефа. Однако при малых напорах, как показывает опыт, давление в управляющей камере незначительно, и клапан, закрывшись, сразу открывается в самом начале цикла опускания телескопической системы. При этом происходит наполнение нижнего бьефа и заданная дискретным режимом величина сработки уровня не достигается.
Техническим результатом является расширение диапазона регулирования и стабилизация работы устройства при различных напорах.
Технический результат достигается тем, что автоматизированный чековый водовыпуск для дискретного регулирования уровня нижнего бьефа, содержащий затвор, установленный на водовыпускном отверстии на горизонтальной оси вращения, управляющую камеру с эластичной оболочкой, сообщенную с бьефами, клапан, связанный с датчиком уровня, ограничители диапазона регулирования, согласно изобретению оснащен штоком для фиксации диапазона дискретного регулирования в широких пределах, имеющим подвижный поплавковый датчик уровня, а управляющая камера снабжена выходным патрубком на котором расположен магнит для фиксации клапана, при этом ограничители диапазона регулирования выполнены в виде фиксаторов, один из которых расположен в верхней части штока над подвижным поплавковым датчиком уровня, а другие расположены над выходным патрубком управляющей камеры.
Новизна заявляемого предложения заключается в том, что в результате использования в конструкции автоматизированного чекового водовыпуска для дискретного регулирования уровня нижнего бьефа новой совокупности конструктивных признаков, включающей шток с подвижным поплавковым датчиком уровня и постоянный магнит, обеспечивается широкий диапазон и надежность дискретного регулирования при различных напорах на сооружении.
По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружено аналогичное техническое предложение, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 представлена конструкция автоматизированного чекового водовыпуска для дискретного регулирования уровня нижнего бьефа, на фигуре 2 показано состояние автоматизированного чекового водовыпуска и его конструктивных элементов в режиме сработки уровня воды в нижнем бьефе, на фигуре 3 показано состояние автоматизированного чекового водовыпуска в режиме наполнения нижнего бьефа.
min
max
Автоматизированный чековый водовыпуск для дискретного регулирования уровня нижнего бьефа состоит из подводящей трубы 1, чекового оголовка 2, регулятора уровня 3 с затвором 4, оснащенным верхней площадкой 5 и осью вращения затвора 6. Корпус регулятора уровня 3 представляет собой металлическую трубу, открытый конец которой закреплен в подводящей трубе 1 распорными винтами 7. Второй конец трубы корпуса регулятора уровня 3 имеет угловой срез, а степень его открытия определяется величиной поднятия затвора 4 при повороте его относительно оси вращения 6. В верхней части корпуса регулятора 3 закреплена крышка 8 управляющей камеры 9. Внутри управляющей камеры 9 закреплена эластичная емкость 10. Эластичная емкость 10 представляет собой резинотканевую оболочку с отверстием в верхней части через которое в нее входит нижний край выходного патрубка 11 питающей трубки 12. Входной патрубок 13 питающей трубки 12 закреплен в верхней части корпуса регулятора уровня 3 и через подводящую трубу 1 сообщен с верхним бьефом водовыпуска. Питающая трубка 12 оснащена съемной заглушкой 14 для очистки от засорения. Верхний край выходного патрубка 11 имеет сужение в виде уступа 15 и направляющую часть 16 с отверстиями 17. На направляющей части 16 выходного патрубка 11 размещен постоянный магнит 18. Магнит 18 выполнен в виде диска, со сквозным отверстием и расположен на уступе 15 направляющей 16. Через направляющую 16 в выходной патрубок 11 входит шток 19. Шток 19 цилиндрической формы, выполнен диаметром 7-10 мм из пластмассовых материалов или из ненамагничиваемых металлов (медь, алюминий и т.п.). Длина штока 19 определяется величиной заглубления подводящей трубы 1 на момент строительства рисовой оросительной системы и может варьировать в широких пределах (0,5-1,5 м) и допускает широкий диапазон дискретного регулирования. Нижний конец штока 19 оснащен клапаном 20. Клапан 20 выполнен из стали и может прикрепляться к внутренней части уступа 15 за счет притягивания со стороны магнита 18. Шток 19 имеет фиксатор от проваливания 21, фиксатор положения минимального уровня нижнего бьефа (УНБ) 22, расположенные над направляющей 16, фиксатор положения максимального уровня нижнего бьефа (УНБ) 23, расположенный в верхней части штока 19, и подвижный поплавковый датчик уровня 24. Фиксаторы представляют собой цилиндрические металлические шпильки длиной порядка 50 мм и диаметром 2,5-3 мм, закрепляемые на штоке 19 в отверстиях, выполненных по всей длине штока 19 с шагом 7 мм. Подвижный поплавковый датчик уровня 24 (в виде цилиндрического герметичного металлического короба) имеет сквозное отверстие 25, позволяющее ему перемещаться вдоль штока 19.
Автоматизированный чековый водовыпуск для дискретного регулирования уровня нижнего бьефа работает следующим образом.
max
min
max
min
min
max
max
min
Регулятор уровня 3, установленный на подводящей трубе 1 осуществляет дискретную дозированную подачу воды в нижний бьеф с заданным диапазоном сработки уровня Δрег, равной разности заданных отметок максимального (УНБ) и минимального (УНБ) уровней нижнего бьефа (фигура 1). При наполнении нижнего бьефа до максимальной отметки УНБ подвижный поплавковый датчик уровня 24, следуя за уровнем воды, воздействует на фиксатор 23 максимального уровня нижнего бьефа и поднимает шток 19 с клапаном 20. Клапан 20 поднимается внутри верхнего края выходного патрубка 11 и (при достижении уровнем воды нижнего бьефа максимального значения) фиксируется в закрытом положении на внутренней поверхности уступа 15 за счет воздействия магнита 18. При этом вода, текущая по питательной трубке 12, теряет возможность истечения в нижний бьеф и поступает в эластичную емкость 10 под действием напора, равного разности уровней в бьефах Z. Эластичная емкость 10 наполняется, давит на крышку 8 управляющей камеры 9 и на верхнюю площадку 5 затвора 4. Площадь верхней площадки 5 затвора 4 рассчитывается таким образом, чтобы она превышала площадь затвора 4, прилегающую к угловому срезу трубы корпуса регулятора уровня 3. Так как в этом случае давление на затвор сверху со стороны площадки 5 больше, чем давление на нижнюю грань затвора 4 на угловом срезе, то затвор опускается, поворачиваясь вокруг оси вращения 6 прекращает подачу воды в нижний бьеф. Далее уровень воды в нижнем бьефе понижается за счет расходования воды на фильтрацию, испарение, проточность и т.п. Шток 19, удерживаемый за счет магнита 18 и клапана 20, остается в верхнем положении, а подвижный поплавковый датчик уровня 24 опускается (фигура 2). При достижении уровнем воды минимального значения (УНБ) подвижный поплавковый датчик уровня 24 давит вертикально вниз на фиксатор уровня 22 нижнего бьефа, тем самым отрывает клапан 20 от плоскости уступа 15. Отрыв клапана 20 приводит к опусканию штока 19, который за счет опирания фиксатора 21 на направляющую 16 опускается настолько, чтобы клапан 20 не создавал сопротивления движению воды в выходном патрубке 11 питательной трубки 12. При нижнем положении клапана 20 происходит снижение давления в управляющей камере 9, вода из эластичной емкости 10 вытесняется в нижний бьеф через отверстия 17. Поток воды по питающей трубке 12 за счет того, что площадь отверстий 17 больше площади отверстия в нижней части выходного патрубка 11 направляется в нижний бьеф. Затвор 4 открывается и начинается наполнение нижнего бьефа. Подвижный поплавковый датчик уровня 24 при повышении уровня воды в нижнем бьефе перемещается вертикально вверх вдоль штока 19 (фигура 3) и при приближении уровня нижнего бьефа к отметке УНБ поднимает шток 19 за счет воздействия на фиксатор максимального уровня нижнего бьефа 23. В крайнем верхнем положении штока 19 (при УНБ) клапан 20 снова фиксируется магнитом 18 в закрытом положении на уступе 15, затвор 4 закрывается и начинается цикл сработки уровня нижнего бьефа до отметки УНБ.