ВАКУУМНАЯ ДРЕНАЖНАЯ СИСТЕМА
VACUUM DRAINAGE SYSTEM

Изобретение относится к мелиорации и может найти применение как при орошении, так и осушении сельскохозяйственных угодий.
Известна вакуумная дренажная система, включающая горизонтальную дрену с воздухоотводящей трубой и соединенное с ней через эжекторы водопроводящее устройство, которое выполнено в виде ряда вертикальных дрен (Авторское свидетельство SU №605884, E02B 11/00 от 05.05.1978).
Недостаток этой системы - громоздкость и, как следствие, большая материалоемкость.
Известна также дренажная система, включающая проводящий канал, закрытую коллекторно-дренажную сеть с устьевым участком из промывной сети с заглушкой и рабочей ветви, снабженной коленообразным патрубком с перегибом, обращенным вверх, и с концевой частью, выведенной в канал (Авторское свидетельство SU №1528856, E02B 11/00 от 15.12.1989).
Недостатком этой системы является то, что концевой участок рабочей ветви в виде колена сифона требует сложного гидравлического расчета и связано с глубиной открытого канала. Кроме того, сброс воды из системы независимо от гидравлического режима осушаемой территории приводит к повышенному поступлению минерализованных дренажных вод в водоисточники и переосушению корнеобитаемого слоя почвы, а также отсутствует автоматический контроль за продолжительностью расхода воды через рабочую часть колена сифона.
Наиболее близкой к изобретению является осушительная система, включающая дрены и коллектор, в устье которого в дренажном колодце расположена накопительная емкость с сифоном, колено сифона установлено на отметке, соответствующей критической глубине залегания грунтовых вод для почвенно-климатических и гидрологических условий района, в котором расположена осушительная сеть (Патент RU №2076918 E02B 11/00 от 10.04.1997).
Недостатком данной системы является то, что требуется сложный гидравлический расчет для определения критического уровня грунтовых вод, к которому непосредственно привязано колено сифона (горловина), закрепленного жестко в стенке емкости с воздушным клапаном. Кроме того, работа сифона зависит от впуска атмосферного воздуха через клапан в стенке емкости, а это означает, что точность управления работой сифона низка и нестабильна при пропуске расхода через сифон, возникают большие его колебания на сброс воды по высоте наполнения емкости, соответственно невозможно учитывать стабильный сбросной расход воды.
Задача предлагаемого изобретения заключается в повышении эффективности за счет регулирования процесса плавного поступления нужного объема воздуха в горловину сифона.
Технический результат от использования изобретения заключается в автоматическом переключении и поддержании работы сифона для подачи воды при повышении уровня в емкости с последующим разобщением полости сифона с атмосферой посредством размещения в воздушной трубке заслонки при снижении уровня воды в емкости.
Технический результат достигается тем, что в вакуумной дренажной системе, включающей дрены и коллектор, в устье которого в дренажном колодце расположена емкость с сифоном, верхняя часть сифона снабжена вертикальной трубкой, которая имеет установленную горизонтальную ось вращения заслонки с закрепленным рычагом и грузом-противовесом с изменяемой массой, размещенными в верхней ее части, при этом в накопительной емкости жестко закреплена цилиндрическая камера с водоприемной частью в зоне размещения входящей ветви сифона, в цилиндрическую камеру помещен поплавок, кинематически связанный трособлочной системой с рычагом, закрепленным на горизонтальной оси вращения заслонки.
Кроме того, кинематически связанная трособлочная система содержит шарниры, закрепленные к рычагам, один из шарниров которых размещен над корпусом цилиндрической камеры и относительно ее вертикальной оси, а другой шарнир размещен сбоку корпуса вертикальной трубки.
Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить отсутствие технического решения в источниках, характеризующихся признаками, тождественными признакам предложенного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявляемой вакуумной дренажной системе, изложенных в формуле изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение не вытекает для специалистов явным образом из известного уровня техники, а является результатом творческого труда автора изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».
На чертеже изображена вакуумная дренажная система, разрез по оси коллектора.
Вакуумная дренажная система включает дрены 1, коллектор 2, в устье которого размещены накопительная емкость 3 с сифоном 4. Сифон 4 содержит зарядную трубу 5, воздушную вертикальную трубку 6. В накопительной емкости 3 жестко закреплена цилиндрическая камера 7 с поплавком 8 в зоне размещения входящей ветви сифона 4. Цилиндрическая камера 7 имеет водоприемную часть 9, установленную ниже гребня (горловины) сифона 4 и имеющую гидравлическую связь с накопительной емкостью 3 посредством водоприемной части 9 в виде водопропускных отверстий. Кроме того, цилиндрическая камера 7 с водоприемной частью 9 обеспечивает защиту от заиления и налипания мусора на поплавок 8, что особенно важно в период наполнения емкости 3 водой, а также защищает поплавок 8 от влияния возмущающих волновых воздействий при работе сифона 4. В цилиндрическую камеру 7 помещен поплавок 8, кинематически связанный трособлочной системой 10 с рычагом 11, закрепленным на горизонтальной оси вращения заслонки 12, установленной в воздушной вертикальной трубке 6. На оси заслонки 12 закреплен груз-противовес 13 с изменяемой массой. Трособлочная система содержит шарниры 14 и 15, закрепленные к рычагам 16 и 17. Шарнир 14 с рычагом 16 размещен над корпусом цилиндрической камеры 7 относительно вертикальной оси, а шарнир 15 с рычагом 17 размещен сбоку корпуса воздушной вертикальной трубки 6.
Вакуумная дренажная система работает следующим образом.
При достижении в емкости уровня воды, соответствующего уровню грунтовых вод и колебания уровня воды в емкости 3, в цилиндрической камере 7 поплавок 8 перемещается вверх и посредством кинематической связи с трособлочной системой 10, закрепленной к горизонтальной оси через рычаг 11 с грузом-противовесом 13 переменной массы, заслонка 12, установленная в верхней части воздушной вертикальной трубки 6, поворачивается и занимает горизонтальное положение, обеспечивая плотное перекрытие воздушной трубки 6 за счет груза-противовеса 13, закрепленного на оси заслонки 12, разворачивая в горизонтальное положение до упора, перекрывая воздушную трубку 6 и прекращая поступление воздуха в сифон 4. Поступление в горловину (гребень) сифона 4 отсутствует. Сифон 4 резко срабатывает и подает воду в нижний бьеф, так как воздух из горловины сифона постепенно отсасывается зарядной трубой 5, следовательно, производительность сифона 4 достигает расчетной.
При снижении уровня воды в емкости 3 и в цилиндрической камере 7, например, за счет полной сработки сифона 4, характеризующей напор, необходимый для поддержания работы сифона 4, поплавок 8 опускается и разворачивает заслонку 12 за счет трособлочной системы 10 в вертикальное положение, обеспечивая возобновление подачи воздуха в горловину сифона 4, расход через сифон 4 уменьшается до минимального. Все это в целом делает плавным как выключение, так и включение работы сифона 4 в динамике, что связано также для необходимого поддержания расчетного расхода на сброс постоянным в условиях колебания уровня в коллекторе 2 во всем диапазоне от минимального до максимального. В маловодный период (летний) при общем понижении воды в коллекторе 2 заслонку 12 устанавливают и закрепляют в вертикальном положении, обеспечивая доступ в сифон 4 атмосферного воздуха.
При этом отсутствует влияние на режим работы поплавка 8 в цилиндрической камере 7 плавающих включений и волнового воздействия воды, образующегося в емкости 3, если таковое имеется.
Таким образом, за счет взаимосвязи элементов устройства в целом и изменения уровня в накопительной емкости возможно обеспечить повышение эффективности работы вакуумной дренажной системы в автоматическом режиме, а следовательно, уменьшается опасность поднятия грунтовых вод и развитие вторичного засоления, когда происходит сработка дренажных вод.