УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД
DEVICE FOR ADJUSTMENT OF GROUNDWATER LEVEL

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к мелиорации, и может быть использовано для автоматического регулирования грунтовых вод на дренажной сети осушительно-увлажнительных системах.
Известен регулятор уровня грунтовых вод, содержащий установленный на оголовке дрены, размещенном в колодце, запорный орган с поплавковым приводом, регулятор снабжен трубчатым фильтром и расположенной в колодце камерой, а привод запорного органа выполнен в виде двух шарнирно связанных с возможностью независимого перемещения поплавков, один из которых размещен в камере, сообщенной через трубчатый фильтр с грунтовыми водами выше регулятора (Авторское свидетельство SU №763519, кл. Е02В 11/00, от 15.09.1980).
К недостаткам описанного регулятора уровня грунтовых вод относятся низкая надежность датчика трубчатого фильтра, что приводит к заохриванию и исключению попадания воды через внутреннюю трубку и не может работать по длине регулирования дренажных вод в независимости от колебания уровня воды в дренажной системе. 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 усилий для преодоления гидростатического давления в сварном корпусе, действующего на всю площадь затвора при его открытии. 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. Кроме того, громоздкость узла устройства и, как следствие, большая материалоемкость.
Известно также устройство для гидроавтоматического регулирования уровней воды, содержащее перекрываемый мембранным клапаном трубчатый водовыпуск мембранной управляющей камеры, сообщенной с трубчатым водовыпуском дросселирующей трубкой и снабженной сливным патрубком, поплавковый датчик уровня, мембранная управляющая камера снабжена воздухоприемником с плавающим клапаном, установленным на воздуховыпускном патрубке, выполненном в корпусе воздухоприемника, и сопряжена посредством сливного патрубка с дистанционной гидравлической связью с поплавковыми датчиками уровня, устанавливаемыми по трассе водораспределения на уровне подпорно-водосливных перегородок, в перепадных колодцах, расположенных в местах подключения боковой водопроводящей сети (Авторское свидетельство SU №1807466, G05D 9/02, от 07.04.1993).
Недостатком этого устройства является наличие дополнительной дистанционной гидравлической связи с датчиками уровней и сложности центровки поплавка в корпусе, что не обеспечивает достаточно точного регулирования уровня воды на трассе водораспределителя и связью с отметкой гребня подпорно-водосливной перегородки и надежной работы устройства, а также ограниченность применения устройства вследствие наличия только одного узла в собранном виде на трубчатом водовыпуске без связи с оголовком выпускного патрубка. При этом сооружение становится громоздким и, как следствие, большая материалоемкость.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор уровня двухстороннего действия, содержащий дренажный колодец, в котором установлен поплавок, связанный штоком с клапаном, размещенным на расходном отверстии водовыпуска, он содержит непосредственно закрепленную на оголовке водовыпуска камеру, клапан выполнен в виде мембраны с жестким центром, закрепленной между двумя кольцами, одно из которых жестко соединено со штоком, другое снабжено ограничителем хода относительно дна камеры, причем клапан с кольцами размещены в камере, сообщенной с полостью дренажного колодца.
Однако в этом устройстве наличие на оголовке водовыпуска размещения камеры и водоизолирующей мембраны с кольцами и штоком усложняют конструкцию устройства. Кроме того, применение сифонного водоперепускного органа не обеспечивает достаточно точного регулирования нижнего уровня воды в колодце и надежной работы устройства, сооружение становится громоздким и, как следствие, большая материалоемкость. Кроме того, за счет частого ударного воздействия на шток со стороны мембранного привода поплавок приведет к смятию прокладки при контакте с воздушной трубкой и возможности выхода регулирования уровня забора воды в дренажном колодце.
Технический результат от использования заявляемого изобретения заключается в упрощении конструкции выпускного патрубка водовыпуска и повышении надежности работы.
Технический результат достигается тем, что устройство для регулирования грунтовых вод, включающее дренажный колодец с размещенным в нем оголовком дрены, поплавок, клапан, размещенный над выпускным патрубком водовыпуска, ограничитель хода клапана и шток, оно снабжено цилиндрическим патрубком с клапаном, верхняя часть клапана снабжена ограничительными штырями и направляющими стержнями, а поплавок закреплен к верхней части клапана и размещен между ограничителями с возможностью перемещения вдоль оси цилиндрического патрубка, при этом верхняя часть патрубка снабжена стопорной шайбой, имеющей канал для впуска воды в патрубок.
Кроме того, направляющие стержни пропущены с зазором через отверстия стопорной шайбы и соединены через рычаг с запорным клапаном поплавка регулятора.
Все это в целом улучшает качество и точность регулирования уровня грунтовых вод в дренажной системе.
На чертеже показано предлагаемое устройство для регулирования уровня грунтовых вод.
Регулятор состоит из дренажного колодца 1, соединенного с входной дреной 2 с патрубком 3, в который вставлен дополнительный впускной патрубок 4, имеющий возможность перемещаться в вертикальном направлении. Запорный орган состоит из корпуса 5, включающего надмембранную полость в виде рабочей камеры 6, гибкую мембрану 7. На мембране 7 установлен рассекатель потока 8 с дросселирующей трубкой 9. Жесткий центр мембраны с установленной в нем дросселирующей трубкой 9 образует с впускным дополнительным патрубком 4 регулирующий орган. Рабочая камера 6 в своей боковой части имеет Г-образную водосливную трубку 10, через которую вода из рабочей камеры 6 может сливаться в колодец 1.
Выходной конец Г-образной водосливной трубки 10 снабжен запорным клапаном, выполненным в виде конуса 11 с малым поплавком 12, размещенным соответственно в нижней его части. Малый поплавок 12 с конусом 11 закреплен на двуплечем рычаге, включающем рычаги 13 и 14, последний жестко соединен одним концом посредством штока 15 с рычагом 16, соединенного с направляющими стержнями 17, пропущенными с зазором через отверстия 18 стопорной шайбы 19, имеющей канал 20 для пропуска воды в цилиндрический патрубок 21, который соединен с выпускным патрубком 22. Поплавок 23 соединен с верхней частью клапана 24 и размещен между ограничительными штырями 25 клапана 24, имеющими возможность перемещения по вертикали вдоль оси цилиндрического патрубка 21.
Направляющие стержни 17 своими нижними концами соединены с клапаном 24, который оснащен резиновым уплотнительным кольцом 26.
На корпусе 5 укреплен винт 27 с гайкой 28, размещенные сверху над плитой - перекрытия 29. Винтовая пара 27 и 28 служит задающим механизмом высоты расположения регулирующего органа над впускным патрубком 4.
Устройство для регулирования уровня грунтовых вод работает следующим образом.
В закрытом положении под собственным весом клапан 24 с поплавком 23 опущены вниз, а направляющие стержни 17 свободно проходят через отверстия 18 в стопорной шайбе 19 патрубка 21 и прижимают клапан 24 к резиновому уплотнению 26, тем самым выпускное отверстие в патрубке 21 закрыто.
При подводе воды к выпускному патрубку 4 мембрана 7 поднимается вверх, и вода свободно поступает в колодец 1. Одновременно с этим вода поступает через дросселирующую трубку 9 в рабочую камеру 6 и дальше через Г-образную водосливную трубку 10 свободно сливается, обтекая конус 11 в дренажный колодец 1. Одновременно с заполнением колодца 1 при повышении уровня воды в колодце 1 вода заполняет через канал 20 стопорной шайбы 19 патрубок 21, порог которого расположен ниже высокого уровня воды в дрене 1. При этом поплавок 23 вместе с клапаном 24 всплывает внутри патрубка 22, а направляющие стержни 18 давят на рычаг 16. Таким образом, выталкивающая сила воды, действующая на поплавок 23 с клапаном 24, через рычаг 16, связанный со штоком 15 и рычагами 13 и 14, поднимаются вверх и выполняют преобразователь перемещения конуса 11, т.е. закрывается отверстие водосливной трубки 10, а выпускной патрубок 21 открыт, так как имеется зазор между клапаном 24 и стопорной шайбой 19 через канал 20 вовнутрь патрубка 21. В период высокого стояния уровня воды в колодце 1, а следовательно, и ограничения штырями 25 клапана 24 и в верхнем положении поплавка 23 способствует отведению избыточной грунтовой воды дреной 2. Причем гидравлический режим в отводящем патрубке 22 характеризуется плавным постепенно затухающим изменением расхода до заданного опорожнения колодца 1, связанного с дреной 2. При этом поплавок 23 с клапаном 24 опускаются вниз, клапан 24 перекрывает выпускное отверстие в цилиндрическом патрубке 21, в результате чего направляющие стержни 17 воздействуют на рычаг 16, шток 15 и рычаги 13 и 14, воздействуют на поплавок 12 с конусным клапаном 11, открывая его. Наличие направляющих стержней 17 в стопорной шайбе 19 препятствует отклонению поплавка 23 и клапана 24, имеющих возможность перемещения вдоль оси цилиндрического патрубка 21. В дальнейшем процесс повторяется. Период повторения зависит от регулировки поплавка 16 и хода задающего механизма, выполненного в виде винтовой пары 27 и 28.
Снабжение кинематических связей поплавковых приводов позволяет точно фиксировать взаиморасположение двух поплавков с клапанами при их совместной работе и обойтись без устройств каких-либо направляющих для перемещения клапанного конуса 11.
Устройство для регулирования грунтовых вод более просто по конструкции и надежно в работе по сравнению с известным. Применение цилиндрического вертикального патрубка, имеющего стопорную шайбу и канал для пропуска воды и направляющих стержней внутри патрубка для клапана с поплавком позволяет более точно регулировать верхний уровень в колодце и упрощает конструкцию выпускного патрубка, упрощает конструкцию герметизации и уменьшает материалоемкость. В результате повышается надежность работы устройства и позволяет полностью автоматизировать процесс сброса дренажных вод при эксплуатации мелиоративных систем.