РЕГУЛЯТОР ДРЕНАЖНОГО СТОКА
DRAINAGE RUNOFF REGULATOR

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к мелиорации, и может быть использовано для автоматического регулирования грунтовых вод на дренажной сети в осушительно-увлажнительных системах.
Известен регулятор уровня воды в дренажной сети, включающий запорный орган, установленный на входном оголовке дренажной трубы, поплавок со штоком, дренажный колодец и выпускной патрубок (Авторское свидетельство SU №496349, Е02В 11/00 от 25.12.1975).
Недостатком данного регулятора является то, что он не может обеспечить автоматическое и полное открытие клапана при достижении определенного уровня воды и тем самым затягивает процесс открытия трубы открытием запорного органа, выполненного из клапанов, соединенных между собой штоком, причем нижний клапан размещен внутри запорного органа, а верхний - снаружи, в связи с этим он недостаточно чувствителен при изменении уровня воды в колодце, требует более высокого качества изготовления исполнительного устройства, так как вследствие двух перпендикулярных клапанов, имеющих общий шток, нижний клапан может отказать в работе при заклинивании его в корпусе вследствие коррозии при загрязнении, что ведет к резкому возрастанию сил сопротивления и погрешности уровня воды в колодце.
Известны также устройства для регулирования уровня грунтовых вод SU: №№871153, 1013560, 1381241, 1640286, 1645360, а также RU: №№2079601, 2144969.
Однако известные устройства сложны в изготовлении из-за громоздкости их элементов регулирования грунтовых вод, металлоемки, а следовательно, снижают надежность их эксплуатации.
Известен также регулятор уровня грунтовых вод, содержащий дренажный колодец, установленный на оголовке дрены запорный орган с поплавковым приводом, причем привод выполнен в виде двух шарнирно связанных между собой с возможностью независимого перемещения поплавков, один из которых размещен в камере, сообщенный через трубчатый фильтр с грунтовыми водами выше регулятора, а второй - в колодце. Такое устройство позволяет стабилизировать уровни воды в колодце и открывать дренажный коллектор независимо от этого уровня при превышении уровня грунтовых вод (Авторское свидетельство SU №763519, Е02В 11/00, G05B 11/60 от 15.09.1980).
Однако такое устройство требует подачи воды по дренажному коллектору от истока к устью и характеризуется невысокой точностью стабилизации уровня. Кроме того, наличие датчика трубчатого фильтра приводит к заохриванию и исключению попадания воды через него вовнутрь трубки и не может работать по длине регулирования дренажных вод в зависимости от колебания уровня воды в дренажной системе. При определенной отметке расположении поплавка происходит сброс воды из системы независимо от гидрологического режима орошаемой территории, что приводит к повышенному поступлению минерализованных дренажных в водоисточники и переосушению корнеобитаемого слоя почвы. Кроме того, конструкция подвижного цилиндра с тарельчатым затвором, соединенных между собой с возможностью перемещения относительно друг друга в сварном корпусе сложна в эксплуатации и приводит к необходимости создания значительных усилии для преодоления гидростатического давления в сварном корпусе, действующего на всю площадь затвора при его закрытии. Эти усилия снижают безопасность срабатывания устройства, а следовательно, и надежность его эксплуатации. На вертикальном штоке из-за трения стойки отсутствует возможность управления системой для полного уравновешивания рычажного устройства в двух взаимно противоположных направлениях, что влечет за собой случайность выбора его положения.
Технический результат от использования заявляемого изобретения заключается в повышении надежности работы при эксплуатации регулятора дренажного стока путем поддержания заданного перепада между уровнями воды верхнего и нижнего бьефов.
Технический результат достигается тем, что регулятор дренажного стока, включающий дренажный колодец с размещенным в нем оголовком дрены, поплавок со штоком, гибкий рукав и поплавковый привод, поплавковый привод снабжен впускным раструбом, охватывающим его большим поплавком, и соединен посредством гибкого рукава с оголовком дрены, установленным с возможностью свободного вертикального перемещения между ограничителями, при этом на наружной поверхности впускного раструба предусмотрено впускное отверстие с регулируемым запорным органом, выполненным в виде конуса, который расположен в направляющих фиксатора и связан с малым поплавком, который в свою очередь связан посредством гибкой связи с механизмом изменения положения поплавкового привода, который выполнен в виде винтовой пары, закрепленным на плите - перекрытия колодца.
Кроме того, поплавковая камера, в которой размешен большой поплавок с впускным раструбом, сообщена через впускное отверстие нижнего ограничителя, выполненного в виде горизонтальной перегородки, отверстие которой связано с полостью нижней части колодца.
Кроме того, с целью расширения области применения в режиме максимального отвода воды через впускной раструб, снабженный запорным органом с малым поплавком, размещенным в направляющих фиксатора, выполнен с возможностью открытия впускного отверстия на наружной поверхности впускного раструба, и возможен вариант выполнения в виде плавающего устройства на поверхности воды в поплавковой камере, в случае превышения уровня грунтовых вод над уровнем воды в колодце.
Предлагаемый регулятор направлен на устранение указанных недостатков за счет конструкции, которая позволяет упростить, и имеет более низкую материалоемкость по сравнению с прототипом, а также уравновесить систему поплавковой части с плавающим впускным раструбом и регулируемым конусом (запорным органом), перекрываемым впускное отверстие на наружной стороне корпуса впускного раструба, и связанным с малым поплавком, который соединен гибкой тягой посредством регулируемого механизма в виде винтовой пары. Наличие ограничителей на стенке колодца позволяет открывать или закрывать выходное отверстие в нижнем ограничителе. Максимальные уровни регулирования задаются вращением винта задающего механизма, который посредством гибкой тяги поднимает вверх весь узел регулируемого устройства до упора верхний ограничитель, обеспечивая тем самым сброс воды через впускной раструб, и запорный орган, поднимаясь, откроет отверстие в раструбе, до тех пор, пока уровни их не сравняются, и запорный орган с малым поплавком, опустившись, закроет отверстие в раструбе.
На чертеже схематически изображен регулятор дренажного стока.
Регулятор дренажного стока включает колодец 1 с впускным патрубком 2, поплавковую камеру 3 с расположенной в ней дополнительным с автономно плавающим большим поплавком 4 с впускным раструбом 5, гибким рукавом 6 (трубопроводом) с отводящей трубой 7, введенной в полость колодца 1, который снабжен ограничителями 8 и 9 (упорами). При этом впускной раструб 5 имеет форму диффузора, на внешней поверхности предусмотрено впускное отверстие 10 с регулируемым запорным органом 11, выполненным в виде конуса, размещенного в замкнутых направляющих фиксатора 12, причем конус 11 жестко связан с малым поплавком: 13. Устройство в целом установлено между ограничителями 8 и 9, нижнее из которых имеет входное отверстие 14. Малый поплавок 13 с конусом 11 соединен с гибкой тягой 15, укрепленной к винту 16 с гайкой 17, размещенным сверху над плитой перекрытия 19. Винтовая пара 16 и 17 служит задающим механизмом максимальной высоты расположения всего регулирующего поплавкового привода в камере 3, т.е. высоты расположения раструба 5 и конуса 11.
Регулятор работает следующим образом.
При поступлении воды в дрену с впускным патрубком 2 регулятор находится в положении, когда большой поплавок 4 с впускным раструбом 5 находится в крайнем нижнем положении на ограничителе 8 и перекрывает входное отверстие 14, а гибкий рукав 6 находится ниже ограничителя 8. Вода в колодце отсутствует. Поступающая вода заполняет колодец 1, поднимает вверх большой поплавок 4 с раструбом 5, а также малый поплавок 13 с конусом 11 на корпусе раструба 5 в направляющих фиксатора 12 и далее заполняет поплавковую камеру 3 регулятора, обеспечивая тем самым сброс воды через раструб 5 в гибкий рукав 6, далее в отводящую трубу 7. При этом большой поплавок 4, следуя за уровнем воды в камере 3 колодца 1, поднимается, и доходит до верхнего ограничителя 9, растягивая гибкий рукав 6. При превышении уровня грунтовых вод в камере 3 также повышается уровень, малый поплавок 13, поднимаясь вверх, поднимает конус 11 и избыточная вода выходит через впускное отверстие 10 корпуса в раструбе 5, где происходит дополнительно подсос, так как последний создает эффект работы диффузора в погружном состоянии на определенной глубине, и обеспечивает отвод воды максимально, т.е. обеспечивает надежность работы устройства.
В зависимости от того, какая задача поставлена для необходимого отвода грунтовых вод, регулятор может иметь ход задающего механизма, выполненного в виде винтовой пары, состоящей из винта 16 и гайки 17, посредством использования гибкой тяги 15. При понижении уровня грунтовой воды, а также в регуляторе большой поплавок с раструбом, следуя за уровнем воды в камере 3, опускается на ограничитель 8.
Наличие упора 8 (ограничителя) позволяет открывать или закрывать отверстие 14 в целях исключения застаивания воды в камере 3, обеспечивая отток воды из камеры 3 в гибкий рукав.
В результате этого обеспечивается точное и надежное поддержание уровней грунтовых вод, а также обеспечивается гибкое и дифференцированное регулирование заданных уровней над подкомандной территории в вегетационный период, что способствует получению высоких и устойчивых уровней для сельскохозяйственных культур вне зависимости от погодных условий.
Регулятор дренажного стока позволяет существенно упростить сброс (отвод) воды, предохранить орошаемые участки от засоления, увеличить экономию оросительной воды: удобство регулирования параметров работы регулятора (за счет кинематической связи двух поплавковых приводов), т.е. обеспечивается автоматическое регулирование заданных уровней грунтовых вод в режиме увлажнения и сброс дренажных вод в режиме осушения.