УСТЬЕ ДРЕНАЖНОГО КОЛЛЕКТОРА
DRAIN MANIFOLD HEAD

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при осушении переувлажненных почв.
Известна дренажная система, включающая проводящий канал и закрытую коллекторно-дренажную сеть, выполненную с прямым уклоном, рабочая ветвь в устьевой части коллектора выполнена в виде коленообразного патрубка, обращенного концевым участком в водоприемник (Авторское свидетельство SU №1528856, E02B 11/00 от 15.12.1989).
Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет осуществить регулирование уровня воды в коллекторе в автоматическом режиме в зависимости от уровня воды в канале и снижает быстродействие в работе коллектора. Кроме того, оно работает как сифон, концевой участок рабочей ветви должен быть расположен ниже промывной ветви, определяемой формулой гидравлики, что трудно определить расчетным путем при изменении уровня воды в канале. Поэтому сброс воды из системы независимо от гидрологического режима осушаемой территории приводит к повышенному поступлению минерализованных дренажных вод в водоисточники и переосушению корнеобитаемого слоя почвы.
Известно устье дренажного коллектора, включающее глухой участок трубы, последний выполнен коленообразной формы, входная часть которой направлена по движению воды в канале (Авторское свидетельство SU №1108165, E02B 11/00 от 15.08.1984).
Недостатком устройства является ограниченный пропуск воды в нижний бьеф канала устьем коллектора. Кроме того, оно не может осуществлять автоматический режим работы в зависимости от уровня в канале с высокой точностью и повышением быстродействия. При этом отток воды зависит от скорости течения воды в канале при омывании конца патрубка, причем необходимо предусматривать высокие уровни в канале, а это не всегда возможно, так как расход воды в канале часто меняется в зависимости от сезонности его эксплуатации, соответственно, уровни воды в канале могут снижаться до минимального, соответственно, скорости течения резко снижаются.
Известно устье дренажного коллектора, включающее устьевую трубу с коленообразным выходом, устье снабжено Z-образной формы патрубком, имеющим на выходной своей части поплавковую емкость, соединенным с коленообразным выходом посредством промежуточного патрубка, при этом на коленообразном выходе устьевой трубы выполнена наклонная прорезь со свободно установленным в ней валиком, жестко закрепленным на конце промежуточного патрубка, входящим в коленообразный выход, причем на другом конце промежуточного патрубка выполнена V-образная прорезь со свободно установленным в ней направляющим валиком, жестко закрепленным на смежном конце водосливного патрубка (Авторское свидетельство SU №1548333, E02B 11/00 от 07.03.1990).
Известная конструкция устья дренажного коллектора позволяет обеспечить мелиоративное воздействие на орошаемую территорию с дренами, но при всех положительных факторах имеет ряд недостатков, к которым относятся сложность устройства с движущимися частями и низкая эффективность осушения, конструктивно ограниченная глубиной заложения водосливного патрубка в канале. Кроме того, известная конструкция нередко приводит к заклиниванию в прорези патрубка, который должен перемещаться в направляющий валик, причем в воде всегда присутствуют взвешенные частицы наносов, сама прорезь окисляется и тормозит свободный направляющий валик. Это в свою очередь влияет на перемещение водосливного патрубка по высоте и тем самым обеспечивает поступление воздуха при минимальном уровне в канале. Кроме того, коллектор не может полностью сбрасывать воду через сливной патрубок в режиме понижения уровня в канале с опусканием поплавковой емкости из-за глухого участка конца патрубка устья коллектора, в результате образуется застойная зона воды, приводящая в зимнее время к замерзанию и долгому времени его оттаивания в ранневесенний период.
Технический результат от использования заявленного изобретения заключается в повышении надежности, упрощении конструкции и снижении трудоемкости обслуживания.
Технический результат достигается тем, что устье дренажного коллектора, включающее устьевую трубу с коленообразным выходом, водосливной патрубок, поплавок, направляющее устройство, закрепленное на водосливном патрубке, водосливной патрубок содержит вертикальный размещенный телескопический патрубок, установленный с возможностью фиксированного перемещения относительно водосливного патрубка, верхний конец которого перекрывается клапаном, закрепленного двуплечего рычага к корпусу телескопического патрубка и на котором шарнирно закреплен шток установленного на другом плече двуплечего рычага поплавкового датчика, размещенного параллельно торцу телескопического патрубка и ниже предельного уровня канала и торца телескопического патрубка, ниже уровня которого расположено нижнее выпускное отверстие водосливного патрубка, перекрываемого вторым клапаном.
Кроме того, двухклапанный запорный орган выполнен в виде контактно связанных друг с другом конусов, установленных соосно друг другу тупыми концами, причем один конус размещен в верхней части телескопического патрубка, а второй конус - в нижней части водосливного патрубка и соединены между собой тягой.
Признаки, отличающие заявленное устройство от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной смежной области техники и, следовательно, обеспечивают заявленному решению соответствие критерию «существенные отличия».
Таким образом, по сравнению с прототипом устройство позволяет осуществить регулирование сброса воды устья дренажного коллектора в автоматическом режиме с повышением быстродействия и надежности в работе, имея простую систему узлов и пониженную чувствительность к наносам благодаря тому, что вода выходит из коленчатого патрубка под уровень канала от максимального до минимального уровня в нем при открытии верхнего клапана в телескопическом патрубке и, соответственно, открытия отверстия на дне водосливного патрубка для разных уровней в канале. Поэтому предлагаемое устройство надежно в работе при перепадах выше минимального заданного уровня воды в канале. Кроме того, устройство имеет простую клапанную систему узлов и снижает величину управляющих усилий при работе конструкции.
На чертеже показано предлагаемое устье дренажного коллектора.
Устье дренажного коллектора состоит из канала 1, глухой трубы 2 с выходным отверстием 3, водосливного патрубка 4, вертикально установленного телескопического патрубка 5 с фиксатором 6. Телескопический патрубок 5 установлен с возможностью перемещения относительно водосливного патрубка 4 глухой трубы 2 устья коллектора. К телескопическому патрубку 5 зафиксирован жестко упор 7, связанный горизонтальной осью 8 с двуплечим рычагом 9, одно плечо рычага 9 содержит поплавковый датчик 10, жестко соединенный со штоком 11, связанным шарниром 12 с одним плечом изогнутого рычага 9. На верхнем плече рычага 9 закреплен через шарнир 13 клапан 14, который посредством тяги 15 соосно соединен с клапаном 16 в нижней части (на дне) водосливного патрубка 4. Верхнее плечо рычага 9 с поплавковым датчиком 10 размещено параллельно торцу телескопического патрубка 5 ниже предельного уровня канала 1 и торца телескопического патрубка 5, ниже которого размещена нижняя часть водосливного патрубка 4.
Двухклапанный запорный орган с клапанами 14 и 16 выполнен в виде конусов, размещенных соответственно в верхней части телескопического патрубка 5 и в нижней части водосливного патрубка 4. Конусы клапанов 14 и 16 тупыми концами соединены между собой тягой 15 с возможностью относительного перемещения в противофазе внутри телескопического патрубка 5 и водосливного патрубка 4. Тяга 15 может быть выполнена разъемной и соединена между собой винтом-гайкой 17 с возможностью настройки клапанов 14 и 16 относительно перемещения их к выпускным отверстиям вертикального телескопического патрубка 5 и водосливного патрубка 4 в нижней его части. Упор 7 устраняет возможность перекосов запорных органов в виде клапанов 14 и 16 при их вертикальном перемещении. Устье установлено в канале 1.
Устье дренажного коллектора работает следующим образом.
Устанавливают подвижный телескопический патрубок 5 с фиксатором 6 в положение, определяемое предельным минимальным уровнем в канале 1 торца впускного патрубка 5. Этот процесс производят путем перемещения патрубка 5 по направляющему водосливному патрубку 4 с трубой 2. При этом тягу 15 с клапанами 14 и 16 соответственно регулируют при помощи винта-гайки 17 длину тяги 15 и устанавливают соответственно, например, верхний клапан 14 на открытие, а нижний клапан 16 на закрытие (работа клапанов происходит в противофазе друг другу). Таким образом, после настройки при превышении уровня (максимального) воды в канале 1 поплавок 10 поднимается вверх и переводит рычаг 9 с клапаном 14 в положение «Открыто», а клапан 16 в положение «Закрыто» с помощью тяги 15, обусловленные подъемом грунтовых вод, наполняемых канал 1.
При понижении воды в канале 1 поплавок 10 опускается, и клапан 14 закрывает выпускное отверстие в телескопическом патрубке 5, а клапан 16 через тягу 15 открывает нижнее выпускное отверстие патрубка 4 (на дне его) для полного опорожнения трубы 2 устья коллектора в положение регулируемого осушения для полного слива дренажного стока в канал 1.
Таким образом, излив воды из вертикального телескопического патрубка 5 прекращается, и воздух не поступает в трубу 2 устья коллектора. При этом оба клапана 14 и 16 в виде конусов начинают работать совместно в противофазе друг другу, обеспечивая автоматическое переключение работы устройства в целом. Движение воды в этом случае имеет напорный характер, что улучшает водоприемную и водопропускную способность дренажа, так как нет защемления воздуха, оказывающего противодавление поступающей в систему воде.
На зимний период достаточно будет вертикальный телескопический патрубок 5 поднять вверх и закрепить фиксатором 6 к корпусу патрубка 4 с возможностью поднятия вверх тягой 15 с клапаном 16. При таком положении нижнее выпускное отверстие на дне патрубка 4 будет постоянно открыто и будет находиться в воде, что предохраняет нижнюю часть патрубка 4 от замерзания воды в ней, обеспечивает в ранневесенний период сброс воды в канал с одновременным поступлением ее в дрены и тем самым ускоряет отвод избытков влаги и освобождение верхнего слоя почвы от гравитационной влаги в критический момент для условий нечерноземной зоны на несколько суток раньше, а это в свою очередь способствует созданию необходимых условий для проведения весенних полевых работ в более ранние сроки, которые являются предпосылкой для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.
Таким образом, по сравнению с прототипом устройство также позволяет осуществить автоматическое регулирование устья дренажного коллектора в двух режимах: сброса воды через верх вертикального телескопического патрубка и сброс воды через нижнее выпускное отверстие водосливного патрубка, и также связано с каналом при заданном уровне наполнения.
Устройство позволяет упростить конструкцию за счет исключения сложных узлов, надежно в работе при перепадах выше минимального до максимального уровня в канале и обеспечивает реализацию технологических схем дренажной системы, имея простую клапанную систему узлов при работе конструкции.