ОСУШИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
DRAINAGE SYSTEM

Изобретение относится к мелиорации и может быть найти применение, как при орошении, так и осушении сельскохозяйственных угодий.
Известна осушительная система, включающая дрены, коллектор, дренажный колодец, выпускной патрубок, воздуховод, верхняя часть выпускного патрубка соединена с входной воронкой вертикальной трубкой, расширяющейся к верху, с возможностью контактирования с установленным поплавковым-обтекателем, стенки которого соединены в нижней части входной воронки, при этом внутри поплавка-обтекателя размещен аэрируемый насадок в форме конфузора, причем крышки стакана снабжены направляющими патрубками, через которые свободно пропущены стойки в виде регулировочных винтов с гайками, закрепленными внутри в сторону днища стакана, а поплавок связан посредством шарнирно-рычажного механизма с откидным затвором, перекрывающим устье коллектора, при этом над входной воронкой установлен регулируемый ограничитель перемещения, последний связан с поплавком-обтекателем (Патент RU №2609388, Е02В 11/00 от 01.02.2017).
К недостаткам осушительной системы относятся недостаточная надежность установленного поплавка-обтекателя, стенки которого соединены с выжимными пружинами, так как постоянная работа пружин, как на сжатие, и так и натяжение не может выдержать при длительной эксплуатации устройства, т.е. долговременно. Возможна усталость металла и поломка пружин, работающей в агрессивной среде. При движении поплавка-обтекателя вверх возникают сопротивления о корпус выходного патрубка и самой работы пружин, что требует больших усилий давления на поплавок-обтекателя. Кроме того, сложность выполнения устройства в целом из-за наличия, как особой формы поплавка-обтекателя, так и других его устройств в работе. Таким образом, при длительной эксплуатации данного устройства не обеспечивается достаточная надежность в работе, а также необходимость реконструкции, для применения на мелиоративной системе.
Наиболее близким техническим решением из известных является осушительная система, включающая дрены, коллектор, дренажный колодец, выпускной патрубок, который связан посредством шарнирно-рычажного механизма с откидным затвором, перекрывающим устье коллектора, регулируемый ограничитель перемещения, последний связан с поплавком, при этом ограничитель перемещения снабжен горизонтальной пластиной, выполненной из ферромагнитного металла, при этом пластина связана посредством кольцевого диска с помощью верхнего штока с полым цилиндрическим поплавком, и поплавок со штоком и направляющими расположен в колодце, причем поплавок посредством нижнего штока сообщен с установленным на выпускном патрубке клапаном-затвором, при этом при всплытии поплавка, который связан посредством шарнирно-рычажного механизма с откидным затвором, обеспечивается через верхний шток с кольцевым диском верхнее положение и примыкания к горизонтальной пластине, имеющей постоянные магниты, фиксирующие поплавок в верхнем положении после всплытия (Патент RU №2667760, Е02В 11/00 от 24.09.2018).
Недостатком ближайшего аналога (прототипа) является недостаточная надежность, так как вместо одного затвора в колодце предусмотрены дополнительные элементы для его поднятия вверх до направляющих. При этом поверхность ограничителя должна иметь ферромагнитный металл, что дорого при наличии значительных количеств устройств на системе и вызовет удорожание сооружения в целом, а работоспособность самого затвора зависит от поплавка, связанного штоками снизу и сверху, рассчитываемой длиной в каждом конкретном случае, а также зависит от заданного уровня воды в колодце, штоки нужно будет настраивать по высоте направляющих, что усложняет устройство и необходимость реконструкции, для применения на сооружениях.
Технический результат - уменьшение числа гидромеханических устройств, повышения быстродействия и надежности в работе в переходных режимах и облегчение эксплуатации водоприемного колодца на коллекторе с дренами данного типа.
Технический результат достигается тем, что осушительная система, включающая дрены, коллектор, дренажный колодец, выпускной патрубок, шарнирно-рычажный механизм с откидным затвором, перекрывающим устье коллектора, регулируемый ограничитель перемещения, направляющие, установленный на выпускном патрубке затвор, который связан с шарнирно-рычажным механизмом с откидным затвором над выпускным патрубком, согласно изобретения, она снабжена одним поплавковым затвором в форме купола и выполнен в виде конуса с боковыми стенками которого имею по периметру уплотнители в сторону установленного соосно над выпускным патрубком с фланцем, причем затвор автоматического действия выполнен с воздуховыпускным-впускным патрубком в верхней части купола затвора и связан через гибкий полиэтиленовый шланг с соплом малого импеллера, установленным на крышке колодца для подачи воздуха под давлением после всплытия затвора, а дополнительные водовыпускные-впускные патрубки симметрично размещены в его полости параллельно конусным боковым стенкам, выход которых по высоте связан через отверстия в куполе затвора выше его поверхности с загнутыми концами, причем поплавковый затвор снабжен штоком, расположенным в центре поверхности купола затвора, при всплытии поплавкового затвора в форме купола с выполненными в виде конуса с боковыми стенками, связан посредством шарнирно-рычажного механизма с откидным затвором, обеспечивается примыкания ограничения на полых направляющих стойках с установленными подвижными ограничителями, определяющие границу вертикального подъема поплавкового затвора в верхнем положении и фиксирующие затвор в верхнем положения пока уровень воды не достигнет в колодце заданного уровня для заполнения полости затвора водой через вход в водовыпускные-впускные патрубки, которые соответствуют расположению заданному уровню затопления поплавкового затвора с возможностью принятия его опускания вниз по направляющим стойкам и закрытия выпускного патрубка с фланцем, при этом полые направляющие стойки соединены одним концом с дном колодца, а другим свободно размещены выше соответствующего заданного уровня воды в колодце, но ниже плеча опоры шарнирно-рычажного механизма с возможностью движения по высоте на полых направляющих стойках вниз затвора для закрытия выпускного патрубка с фланцем.
Кроме того, воздуховыпускной-впускной патрубок затвора на поверхности снабжен выполненным полиэтиленовым гибким шлангом и выведен на поверхность воды для соединения его с соплом малого импеллера, имеет свободную положительную плавучесть.
Кроме того, верхний конец полых направляющих стоек выполнен с ограничителями в виде винт-гайка.
Кроме того, поплавковый затвор имеет по внешнему периметру фланец, к которому приварены кольца, и затвор надет ими на направляющие стойки для фиксации планового положения затвора.
Новизна заявляемого предложения заключается в том, что в результате использования в осушительной системе новой совокупности конструктивных признаков, а именно одного из основных элементов пустотелого поплавкового затвора автоматического действия с воздуховыпускным-впускным патрубком, а также расположенными внутри колодца и применения подсоединения к соплу малого импеллера подачи воздуха под давлением, обеспечивается подача воздуха в корпус затвора, воздух который вытесняет воду из корпуса затвора через водовыпускные-впускные патрубки, расположенные концами выше поверхности плоскости сферы затвора с загнутыми концами, и затвор находится в поднятом положении до полного слива воды из колодца через верхнюю часть выпускного патрубка с фланцем, а затем при отключенном в работе малого импеллера под собственным весом опускается (скользит) по полым направляющим стойкам вниз за счет наличия колец, приваренных к фланцу, закрепленного по внешнему периметру затвора, то есть, закрывая приемное отверстие выпускного патрубка с фланцем в верхней его части после слива воды из колодца до следующего его наполнения заданного максимального уровня воды. Это контролируется настройкой расположения верхних закрепленных ограничителей в виде винт-гайка на полых направляющих стойках, закрепленных одним концом к дну колодца, а верхние концы их расположены ниже шарнирной опоры шарнирно-рычажного механизма, при этом достигается фиксация планового положения затвора по высоте в любом его положении по высоте над выпускным патрубком с фланцем на дне колодца, используя возможность работы в автоматическом режиме непосредственно самого затвора в колодце (при этом уменьшается число гидромеханических устройств).
По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружено аналогичное техническое предложение, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.
На чертеже изображена осушительная система, разрез по оси коллектора.
Осушительная система включает дрены 1, коллектор 2, в устье которого размещена емкость 3 колодца 4. Верхняя часть выпускного патрубка 5 размещена коленом 6, имеющего на выпускном патрубке 5, фланец 7 выше дна колодца 4. На выпускном патрубке 5 размещен закрывающий затвор 8 с полым корпусом, по внешнему периметру закреплен фланец 9, которым затвор 8 опирается на фланец 7 выпускного патрубка 5.
Колодец 4 имеет направляющие стойки 10, выполненные из труб, которые одним концом закреплены к дну колодца 4, а другим свободно размещены ниже шарнира 11 на стойке 12 шарнирно-рычажного механизма 13 и через шарнир 14 связан штоком 15 с откидным затвором 16, перекрывающем устье коллектора 2. Затвор 8 выполнен поплавковым в форме купола 17 и виде конусных боковых стенок 18, которые по периметру своему имеют резиновый уплотнитель 19 при опускании затвора 8 с полым корпусом в сторону контактирования с фланцем 7 патрубка 5, обеспечивает герметичное закрытие выпускного патрубка 5.
К фланцу 9 приварены кольца 20, которыми затвор 8 надет на направляющие стойки 10, чем достигается фиксация планового положения затвора 8. После посадки затвора 8 на фланец 7 патрубка 5 на направляющих стойках 10 устанавливаются на свободных концах ограничители 21 в виде винт-гайка (резьбовое соединение), определяющие границу вертикального подъема затвора 8.
Затвор 8, имеющий в своем составе форму купола 17 в центре своей поверхности имеет шток 22, соединенным через шарнир 23 с плечом рычага 13. Шарнирно-рычажный механизм с откидным затвором 16 в совокупности только с устройством поплавкового затвора 8 надетого кольцами 20 на направляющие стойки 10 представляет собой регулятор поступления и сброса воды из емкости 3 колодца 4.
min
mах
Купол 17 затвора 8 имеет сбоку воздуховыпускной-впускной патрубок 24, на который надевается шланг 25 с положительной плавучести и растяжением (полиэтиленовый), который своей верхней частью соединен с соплом малого импеллера 26, подачи воздуха под давлением, т.е. длина шланга 25 которого превышает диапазон высоты работы колодца 4. Высотный диапазон работы колодца 4 задается уровнями воды от УВ до наполнения колодца 4 до определенного заданного уровня УВ, при котором устанавливают ограничители 21 в виде винт-гайка, при котором пустотелый затвор 8 с фланцем 9 с кольцами 20 надет на направляющие стойки 10 и соприкасается фланцем 9 с ограничителями 21 верхнего вертикального положения.
Кроме того, затвор 8 снабжен внутри корпуса водовыпускными-впускными патрубками 27, симметрично размещенными в его полости параллельно конусным боковым стенкам 18, выход которых по высоте связан через отверстия в куполе 17 затвора выше его поверхности с загнутыми концами.
Осушительная система работает следующим образом.
min
mах
mах
При осушении вода через дрены 1 поступает в коллектор 2, и при открытом откидном затворе 16, который за счет веса поплавкового затвора 8, фланца 9 и колец 20 открыт, емкость 3 колодца 4 заполняется водой, в которой размещено колено 6 с выпускным патрубком 5 и с фланцем 7, над последним размещен соосно-пустотелый затвор 8, нижними конусными боковыми стенками 18 с уплотнительной резиной 19, поплавковый затвор 8, который надет кольцами 20 приваренными к фланцу 9, и он надет на направляющие стойки 10. Наполнение происходит за счет гидравлического перепада между уровнем верхнего бьефа дрены 1 с коллектором 2 и уровнем воды в емкости 3 колодца 4. Гидравлический перепад создается при сопряжении с коллектором различных порядков, при работе дрен. Наполнение емкости 3 колодца 4 происходит до предельного уровня УВ, несколько превышающую отметку поверхности фланца 7 патрубка 5, поплавковый затвор 8 всплывает и емкость 3 колодца 4 в ступает в работу. Затвор 8 скользит по вертикальным направляющим 10, но удерживается в плановом положении кольцами 20, приваренными к фланцу 9 затвора, этим предотвращается его перекос между направляющими 10. Работа колодца 4 продолжается до тех пор, пока уровень воды в емкости 3 колодца 4 повышается до определенного уровня УВ. Однако затвор 8 в верхнем положении фиксируется ограничителем 21 на направляющих 10, так чтобы уровень воды в водовыпускные-впускные патрубки 27 соответствовал заданному уровню УВ затопления затвора 8 и одновременно происходит опорожнение емкости 3 колодца 4, при котором, затонув затвор 8, принимает исходное положение, закрывая фланец 7 выпускного патрубка 5, открывая вновь устье коллектора 2 откидным затвором 16. В это время включают малый импеллер 26 через шланг 25, воздуховыпускной-впускной патрубок 24, воздух вытесняет воду из корпуса затвора 8 через патрубки 27, и затвор 8 при затоплении емкости 3 колодца 4 всплывает, открывая кольцо 7 патрубка 5, начинается следующий цикл, но при этом уровень воды в емкости 3 колодца 4 будет возрастать до заполнения поплавкового затвора 8 в новом цикле по высоте емкости 3 колодца 4, до определенного заданного поднятия автоматического затвора 8 по направляющим 10, ограничения положения затвора расположением самих ограничителей 21.
mах
При необходимости выполнения режима осушения системы автоматически поддерживает заданный уровень в коллекторе 2 при настройке поплавкового затвора 8 с помощью настройки всплытия затвора вверх ниже уровня УВ (для постоянного открытия откидного затвора 16) с помощью связи шарнирно-рычажного механизма 13 со штоками 15 и 21 и поплавкового затвора 8, в корпус последнего постоянно может поступать воздух от малого импеллера 26 и вытеснять из корпуса затвора 8 через патрубки 27 воду, в случае возможности ее заполнения при повышении уровня воды в емкости 3 колодца 4.
Сброс воды прекращается путем заполнения корпуса затвора 8 водой через патрубки 27 и опускания его вниз при контакте с фланцем 7 на сбросном патрубке 5 с резиновым уплотнением по периметру конуса боковых стенок 18 в автоматическом закрытии поплавковым затвором 8.
Расходы дрен с коллекторами и расход с емкостью колодца рассчитываются по известным формулам гидравлики, соответственно, это связано с геометрическими размерами колодца и других устройств в целом. Это позволяет регулирование в автоматическом режиме узлов, имея простую систему узлов. Повышается эффективность осушительной системы.