УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА В ЗАКРЫТОМ ВОДОВОДЕ
DEVICE FOR CONTROLLING FLOW RATE IN CLOSED WATER CONDUIT

Изобретение относится к гидротехнике и мелиорации и может быть использовано для автоматического расхода воды потребителю, а также в самонапорных системах с промежуточными резервуарами.
Известно устройство для регулирования расхода напорных трубопроводов, включающее резервуар, подводящий напорный трубопровод, на котором установлен запорный орган с направляющими, кинематический связанный с исполнительным органом управляющей камеры, поплавковый датчик уровня со штоком, связанный с узлом переключения, соединенным с запорным органом, причем узел переключения выполнен в виде гидравлического переключателя, имеющего сливной канал, подключенный к напорному трубопроводу и соединенный с верхней полостью управляющей камеры, при этом поплавковый датчик с переключателем изолирован перегородкой, в которой выполнено отверстие, размещенное на уровне ниже минимального уровня жидкости (патент RU №2015526, G05D 7/01 от 30.06.1989).
Недостатком известного устройства является то, что он имеет исполнительный орган типа поршневого гидропривода, который ограничен в работе лишь при давлении более 0,2 МПа. Он содержит подвижные трущиеся части - поршень, шток с сальниками, требующими периодической их смазки. При этом надежность устройства требует в нем необходимости точной взаимной центровки поршня в корпусе и других элементов конструкции и, как следствие, большая материалоемкость.
Известен автоматический регулятор статического напора воды для закрытых трубопроводов, содержащий резервуар, подводящий напорный трубопровод, на котором установлен запорный орган с направляющими, кинематически связанный с исполнительным органом управляющей камеры, поплавковый датчик уровня со штоком, связанный с узлом переключения, соединенным с запорным органом, причем узел переключения выполнен в виде гидравлического переключателя, имеющего сливной канал, подключенный к напорному трубопроводу и соединенный с верхней полостью управляющей камеры, при этом поплавковый датчик с переключателем изолирован с перегородкой, в которой выполнено отверстие, размещенное на уровне ниже минимального уровня жидкости, он содержит вертикально размещенный телескопический распределитель, подвешенный к устоям с возможностью фиксированного перемещения относительного входного патрубка канала, имеющего сквозные симметричные отверстия, одно из которых соединено с атмосферой, а другое гидравлически связано с верхней полостью исполнительного органа, выполненного в виде управляющей мембранной камеры и с напорным трубопроводом, снабженного вентилями, причем в исходном положении плечо двуплечего рычага, на котором закреплен поплавковый датчик уровня, ограничен от вертикального перемещения опорой ниже предельного уровня в проточной емкости и горизонтальным козырьком, установленным выше отверстия перегородки, размещенного на уровне ниже минимального уровня жидкости (патент RU №2475705, G01F 1/00 от 20.02.2013).
Недостатком этого устройства является наличие многочисленных элементов устройства и, как следствие, большая материалоемкость. Кроме того, оно ограничено расходами распределительных трубопроводов в системах с промежуточными резервуарами (бассейнами) с напороразгрузочными камерами, т.е. оно становится громоздким в случае поступления больших объемов расхода воды в колодец, а срабатывание одного исполнительного органа с узлом переключения с поплавковым датчиком не приводит к изменению последовательности подачи воды в случае секционных камер, так как линии связи усложняются конструктивно, а это необходимо будет увязать с временем открытия и закрытия каждого запорного органа после заполнения емкостей. Таким образом, чтобы увеличить расход каждой камеры до заданного, необходимо использовать усложнение конструкции и, как следствие, большая материалоемкость.
Следовательно, должны создаваться новые сооружения с учетом особенностей самонапорных систем с промежуточными резервуарами (бассейнами), т.е. в качестве разгрузочных резервуаров с автоматическим регулированием нижнего бьефа на водоводе большой длины, например длиной в несколько километров с большим диаметром подводящего напорного трубопровода. По пути таких водоводов могут устанавливаться несколько разгруженных резервуаров (бассейнов), которые предназначены для снижения давления в нем и для автоматического регулирования подачи воды в соответствии с запросами потребителей по трассе самонапорного трубопровода.
Технический результат от использования заявленного изобретения заключается в повышении эффективности работы, упрощения конструкции и уменьшении материалоемкости.
Технический результат достигается тем, что устройство для регулирования расхода в закрытом водоводе, содержащее резервуар, поводящий напорный трубопровод, на котором установлен запорный орган с направляющими, кинематический связанный с исполнительным органом управляющей камеры, поплавковый датчик уровня со штоком, поплавковый датчик изолирован перегородкой, в которой выполнено отверстие, резервуар выполнен в виде двух герметичных камер с двумя впускными отверстиями и двумя выпускными отверстиями, причем каждое впускное отверстие снабжено напорной камерой, перекрываемое клапаном, который соединен с поплавком шарнирно-рычажным приводом, размещенным в водонаполняемой емкости, последняя разделена на две одинаковые поплавковые камеры симметрично друг к другу, огражденные замкнутыми перегородками, причем в боковой стенке каждой соответствующей поплавковой камеры выполнено выпускное отверстие в средней части, расположенное у дна водонаполняемой емкости, при этом каждая герметичная камера соединена с соответствующими напорными трубопроводом, разделяющими подводящий напорный трубопровод на две линии труб.
Кроме того, каждая герметичная камера снабжена эксплуатационным затвором.
Кроме того, выпускное отверстие водонаполняемой емкости снабжено регулируемым затвором.
Следовательно, можно отметить, что разгрузочный резервуар автоматически ограничивает напор в подводящем распределительном трубопроводе до допускаемого значения и регулирует транзитный расход водовода по трассе в самонапорных системах. Создание и разделение больших расходов в подводящем трубопроводе сводится к тому, что когда поступают большие расходы воды, требуется ее уровень максимально стабилизировать на коротком участке напорной системы и разгрузить ее уровень в ближайшем к потребителю разгрузочном резервуаре. В предложенном изобретении вода поступает до тех пор, пока не наступит равновесие - приток станет равным отбору. Таким образом, команда от потребителя передается снизу вверх по водоводу от одного резервуара к следующему, пока соответственно не увеличится подача от источника водоснабжения. При этом в предложенном устройстве в каждом конкретном случае емкость резервуара принимают от эксплуатационных условий, принятых системой регулирования подачи воды и длин участка водовода.
Рационально в практике таких водоводов при наличии промежуточных отборов вдоль водовода стремятся совместить места отбора с местоположением разгрузочных резервуаров, служащих источниками промежуточного водозабора.
Исходя из вышесказанного автор считает возможным утверждать, что предлагаемое техническое решение отвечает критерию «существенные отличия».
На фиг. 1 изображено устройство для регулирования расхода в закрытом водоводе, в плане; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.
Устройство для регулирования расхода в закрытом водоводе содержит подводящий напорный трубопровод 1, разделенный в конце на две линии труб 2 и 3. Каждая линия труб 2 и 3 соединена с резервуаром 4 с перегородками 5 и 6, делящими резервуар 4 на две герметичные камеры 7 и 8 и одну общую камеру, выполненную в виде емкости 9. Каждая герметичная из камер 7 и 8 оборудована автоматическим устройством, регулирующим расход в зависимости от спроса потребителя. Перегородка 6 имеет выпускные отверстия 10 и 11, затворы 12 и 13, которые служат для осмотра и ремонта соответствующей герметичной камеры 7 или 8 и установленных в них других элементов. К каждому трубопроводу 2 и 3 с впускными отверстиями 14 и 15 крепится напорная камера 16 и 17, на дне которых имеются отверстия 18 и 19. Для регулирования площади отверстий 18 и 19 служат клапана 20 и 21, каждый из которых с помощью рычагов 22 и 23, а также рычагов 24 и 25 связаны с поплавками 26 и 27 через штоки 28 и 29. Каждый рычаг 24 и 25 крепиться к осям 30 и 31. Каждый поплавок 26 и 27 размещен в общей емкости 9, и они ограничены замкнутыми перегородками 32 и 33 в средней части, у дна емкости 9 которых  имеются выпускные отверстия 34 и 35. На выпускном отверстии 36 емкости 9 устанавливают регулирующий затвор 37, если скорость наполнения в резервуаре превысит допустимый верхний предел (например, авария на водоводе).
Устройство для регулирования расхода в закрытом водоводе работает следующим образом.
Когда расход воды увеличивается, ее уровень в разгрузочном резервуаре 4 начинает повышаться, это вызывает подъем каждого в отдельности поплавков 26 и 27. Каждый поплавок 26 и 27 связан со штоками 28 и 29, а также с рычагами 22, 23, 24 и 25, вращение которых через оси 30 и 31 передается устройству клапанов 20 и 21, размещенных снизу в напорных камерах 16 и 17, открывающих и закрывающих отверстия 18 и 19 клапанами 20 и 21. Напорные камеры 16 и 17 соединены с впускными отверстиями на концах труб 2 и 3, по которым вода подается через напорные камеры 16 и 17 далее в герметичные камеры 7 и 8. В случае опускания поплавков 26 и 27, следовательно, открываются клапаны 20 и 21. Таким образом, площадь отверстий 18 и 19 увеличивается и проходящий поток воды через него увеличивается. Увеличение расхода в резервуаре 4, соответственно в емкости 9, вызывает обратный процесс, то есть поднятие поплавков 26 и 27 вверх и уменьшение площади отверстий 18 и 19 ведет к уменьшению потребности воды на нижерасположенных участках водовода в зависимости от забора потребителя. Следовательно, при опускании поплавков увеличивается степень открытия клапанов 20 и 21, и вода в резервуар 4 поступает до тех пор, пока не наступить равновесие - приток станет равным отбору. Таким образом, команда от потребителя передается снизу вверх по водоводу от одного резервуара к следующему, пока соответственно не увеличится подача из источника водоснабжения.
Перегородка 6 с выпускными отверстиями 10 и 11 на начальном этапе создает определенное гашение воды, поступающей из труб 2 и 3, а выпускное отверстие 36 с затвором 37 емкости 9 создают нужный объем воды для полного гашения энергии (напора) струй, вытекающих из выпускных отверстий 34 и 35, что влияет на управляющий механизм поплавкового привода с поплавками 26 и 27. При этом вода из замкнутых перегородок 32 и 33, соответственно, через донные выпускные отверстия 34 и 35 заполняет полностью емкость 9, регулируемую затвором 37.
Затворы 12 и 13 на выпускных отверстиях в перегородке 6 служат в основном для осмотра или ремонта соответствующей камеры 7 или 8. На выпускном отверстии 36 емкости 9 автоматически можно прекращать поступление воды из резервуара 4 закрытием затвора 37.
Таким образом, работа устройства, увеличение или уменьшение потребности воды в любом звене водовода благодаря обратной гидравлической связи автоматически передается расположенным выше участкам водовода, учитывая скоростной напор в водоводе.
В резервуаре может быть предусмотрен аварийный сброс (на чертеже не показано), который располагают на наивысшем допустимом уровне, и действует при неисправности автоматического оборудования. Для опорожнения отдельных герметичных камер 7 и 8 служат отводящие воду в общую трубу 38 выпуски 39, оборудованные затворами (не показано).
В предлагаемом устройстве общую емкость резервуара принимают в зависимости от эксплуатационных условий, принятой системы регулирования подачи воды и длин участков водовода, кроме того, в оросительных системах отбор вдоль водовода необходимо совмещать места отбора с местоположением разгрузочных резервуаров, служащих источниками промежуточного водозабора.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет упростить конструкцию за счет исключения распределительных механизмов гидравлической связи каждой трубы, обеспечить эффективность работы и уменьшить материалоемкость.