УСТЬЕ ДРЕНАЖНОГО КОЛЛЕКТОРА
DRAIN MANIFOLD HEAD

Изобретение относится к области мелиорации и может быть использовано для автоматического регулирования и стабилизации грунтовых вод, преимущественно для дренажных систем.
Известно устройство для регулирования уровня грунтовых вод, включающее дренажный колодец с размещенным в нем оголовком дрены, снабженным запорным органом с поплавковым приводом, установленный в камере, при этом камера поплавкового привода сообщена с полостью дрены посредством трубопровода с колодцем - посредством смонтированного в ее стенке подвижного водослива (Авторское свидетельство SU №1013560, кл. Е02В 11/00 от 23.04.1983).
Недостатком такого устройства является ненадежность в работе из-за трения ползуна со штоком, связанного с рычагом, при этом шток с поплавком, размещенные в поплавковой камере, дополнительно встречает сопротивление при движении в направляющих, что способствует снижению точности для поддержания расчетного расхода в дренажном коллекторе. Следующим недостатком является громоздкость и, как следствие, большая металлоемкость. Кроме того, наличие поплавковой камеры с подвижным водосливом и запорного органа в виде заслонки с рычагом в ней делают работу устройства малонадежной при медленном наполнении воды, а необходимость точной взаимной центровки поплавкового привода с запорным органом и других элементов определяет жесткие требования к конструкции поплавковой камеры. Другим недостатком является ручное регулирование водослива, отметка которого изменяется с помощью подвижного щита и непосредственно связана с полостью отводящего коллектора посредством трубки, соединяющей поплавковую камеру с дренажным коллектором. Все это в целом также снижает надежность эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устье дренажного коллектора, включающее запорный орган с поплавковым приводом и штоком, установленный на оголовке дрены, расположенном в дренажном колодце, оно снабжено гидравлическим реле в виде двух герметичных камер с двумя впускными отверстиями и двумя выпускными отверстиями, причем на дне первой камеры выполнено водовыпускное отверстие, перекрываемое клапаном, который соединен с поплавком шарнирно-рычажным приводом, размещенным в водонаполняемой емкости с калиброванным водовыпускным отверстием, имеющей ограничитель перемещения поплавка, а вторая камера содержит впускной патрубок, оснащенный установленным на его конце клапаном, связанным через шток с клапаном первой камеры с возможностью вертикального перемещения относительно друг друга, и вторая камера сообщена с дреной через обратный клапан, а вентиль - со сливной трубой (патент RU №2538811, кл. Е02В 11/00 от 23.12.2014).
Недостатком этого устройства является громоздкость и, как следствие, большая металлоемкость.
Технический результат от использования заявленного изобретения заключается в упрощении конструкции и уменьшении материалоемкости.
Технический результат достигается тем, что для устья дренажа коллектора, включающее запорный орган с поплавковым приводом и штоком, установленный на оголовке дрены, расположенном в дренажном колодце, рычажно-шарнирный привод, в колодец введена водоприемная камера со сливным отверстием, внутри которой размещен клапан, ориентированный соосно полости отводящего патрубка и закрепленный к рычагу с поплавковым приводом, при этом водоприемная камера соединена с отводящим патрубком.
Кроме того, отводящий патрубок соединен с криволинейной подводящей трубой, снабженной камерой разряжения в начале первого колена, а водозаборная камера примыкает к выпуклой стенке второго колена.
Предлагаемое устье дренажного коллектора направлено на устранение указанных недостатков за счет упрощения конструкции и упрощения водоприемных камер и сокращения числа клапанов со штоками, а также уменьшить материалоемкость.
Практическая работоспособность предлагаемого устройства устья очевидна и оно вписывается в технологию конструирования для дренажных систем.
На чертеже показана принципиальная схема устья дренажного коллектора.
Устройство содержит размещенные дрены 1, коллектор 2 с нижним коленом 3, прямолинейный участок 4 трубы с последующим верхним коленом 5, камеру разряжения 6 и водозаборную камеру 7, примыкающие к выпуклым стенкам колен 3 и 5 и трубки 8, соединенной концами с камерами 6 и 7, и отводящий патрубок 9. Камеры 6 и 7 соединены с помощью коллектора 2, отверстия 10 и 11 выполнены в стенках колен 3 и 5.
Отверстия 10 колена 3 ориентированы в сторону последующего колена 5, а отверстия 11 колена 3 - в сторону предыдущего колена 3. Колодец 12 имеет установленную в его внутренней полости водоприемную камеру 13, выполненную в виде усеченного конуса с запирающим клапаном 14 в ее центре, соосно расположенным отводящему патрубку 9, при этом расширенная часть усеченного конуса камеры 13 имеет дно 15 со сливным отверстием 16. Кроме того, клапан 14 закреплен с помощью шарнира 17 к рычагу 18, закрепленным одним концом к шарниру 19, а другим - связан шарниром 20 с поплавком 21, нижний конец которого соединен со штоком 22. Шток 22 пропущен через крышку 23 корпуса 24 с запорным органом 25. При этом в полости колодца 12 перед поплавковым приводом установлена консольная вертикальная стенка 26 (может быть передвижной в пазах стенок).
Устье дренажного коллектора работает следующим образом.
При поступлении воды из коллектора 2 через прямолинейный участок 4 трубы, отводящий патрубок 9, запирающий клапан 14 приоткрывает поперечное сечение отверстие в отводящем патрубке 9, так как поплавок 21 опущен вниз. Вода из водоприемной камеры 13 и расширенную ее часть через сливное отверстие 16 постепенно наполняет колодец 12. После определенного уровня в колодце 12 вступает в работу поплавок 21 и поднимает рычаг 20, и клапан 14 постепенно прикрывает выходное отверстие в патрубке 9, соответственно, запорный орган 25 открывает выходное отверстие в корпусе 24. В результате этого необходимость строительства энергогасительных устройств отпадает и достигается значительная экономия средств.
При полностью освобожденном колодце 12 от воды запорный орган 25 закрывается, соответственно, запирающий клапан 14 открывает отводящий патрубок 9, который через рычаг 18 с шарнирами 17, 19 и 20 связан с поплавком 21, закрепленным со штоком 22 с запорным органом 25. Консольная вертикальная стенка 26 обеспечивает надежность и устойчивую работу поплавка 21, т.е. отсутствуют волновые явления на поверхности воды.
При подаче воды по прямолинейному участку 4 трубы она через отверстия 11 поступает в камеру 7, где давление пониженное, по трубке 8 вода поступает в камеру 6, а из нее через отверстия 10 поступает в нижнее колено 3 под острым углом к оси коллектора 2, что обеспечивает постоянный отсос пограничного слоя на участке минимального радиуса верхнего колена 5 и тем самым предотвращает отрыв потока при входе в отводящий патрубок 9, а это также приводит к уменьшению гидравлических потерь в верхнем колене 5. При этом происходит выравнивание скоростей потока в нижнем колене 3 и на прямом участке 4 трубы. В результате выходящий поток через отводящий патрубок 9 поступает в водоприемную камеру 13, выполненную в виде усеченного конуса с запирающим клапаном 14, равномерно растекаясь по всему сечению в ее полости, где частично гасится о дно 15 камеры 13 и через сливное отверстие 16 поступает в колодец 12. Поплавковый привод в колодце 12 работает устойчиво.
В результате этого обеспечивается точное и надежное поддержание уровня в коллекторе, а также обеспечивается дифференцированное регулирование заданных уровней над подкомандной территории с дренами для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур в независимости от погодных условий.
Расход коллектора с колодцем рассчитывают на пропуск максимального расхода воды q через корпус 24, перекрываемый запорным органом 25. Для этого по известным формулам гидравлики рассчитывают объем поплавка W. Для заданного выпускного отверстия в отводящем патрубке 9, далее сливного отверстия 16 в дне 15 камеры 13, соответственно, увязывают размеры камеры с длиной, шириной и высотой колодца 12, при этом высота колодца 12 в конечном итоге может влиять на работу поплавкового шарнирно-рычажного привода.
Таким образом, это дает возможность работы в автоматическом режиме устья дренажного коллектора. Предлагаемое устройство позволяет упростить конструкцию за счет исключения одной камеры, одного клапана, укоротить штоки и сократить количество других элементов, тем самым уменьшить материалоемкость.