система водораспределения на канале-оросителе

Формула изобретения

Система водораспределения на канале-оросителе, включающая канал-ороситель с головным затвором, герметичную камеру с подвижным поплавком, сообщающуюся с верхним бьефом и сливом посредством трехходового запорного элемента, установленного в подводящем трубопроводе, датчик управления запорным элементом, мобильный водопотребитель с водозаборным устройством, перегораживающее сооружение в виде эластичной оболочки, датчик уровня воды, отличающаяся тем, что водозаборное устройство водопотребителя снабжено жестко закрепленным на его верхней концевой части щитом, перегораживающим верхнюю часть потока воды и связанным с перегораживающей оставшуюся часть потока воды эластичной сферической оболочкой, оборудованной балансировочным устройством, размещенным по ее контуру и связанным гибкой связью с начальной частью водозаборного устройства, при этом на внешней боковой стороне водозаборного устройства закреплен полый корпус, в котором размещен датчик уровня, выполненный в виде поплавка с вертикальной стойкой, имеющей на конце два параллельно расположенных контактных стержня, связанных с источником питания и взаимодействующих в горизонтальной плоскости с троллейными проводами, закрепленными на опорных стойках, размещенных на берме канала-оросителя по всей его длине, причем троллейные провода связаны с источником питания через подпружиненные контактные стержни, размещенные на водозаборном устройстве, и блок приема-передачи, а блок временной задержки - с датчиком управления запорного элемента, при этом подвижный поплавок связан с затвором кинематическими связями, кроме этого мобильный водопотребитель снабжен программным устройством регулирования положения высоты водозаборного устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к оросительным системам, и может быть использовано при регулировании подачи расхода воды в канале-оросителе с водопотребителями, осуществляющими водозабор при движении вдоль канала.

Известна система водораспределения на открытом канале, включающая канал, разбитый перегораживающими сооружениями на бьефы, датчики уровней воды в бьефах и внешнюю гидравлическую связь, выполненную в виде трубопровода, при этом перегораживающие сооружения выполнены в виде водоналивных емкостей из эластичного материала, а трубопровод расположен в дне канала и сообщен с верхним бьефом верхнего сооружения, с полостью каждой емкости и нижними бьефами сооружений, причем каналы датчиков уровня расположены в отверстиях, сообщающих трубопровод с нижними бьефами сооружений (а.с. 1143800, кл. Е02В 13/00, аналог).

Существенным недостатком данной системы является сложность конструктивного исполнения и низкая эффективность в работе по причине длительного времени перестройки на необходимый режим работы (открытие или закрытие затвора подпорного сооружения) из-за задержки волны возмущения от водопотребителя и передачи команды датчика на изменение подачи расхода.

Известна другая система водораспреления на канале-оросителе, включающая водопотребитель, установленные в канале перегораживающие сооружения, делящие его на бьефы и выполненные в виде водоналивных емкостей-затворов, сообщающихся со сливом через трубопровод, расположенный в дне канала, датчики уровней воды в бьефах, колодца с расположенной в нем камерой со сливным отверстием, соединенной с трубопроводами с верхним бьефом и головным затвором, установленным внутри камеры подвижным поплавком с клапаном, смонтированным с возможностью перекрытия сливного отверстия и трубопровода верхнего бьефа, при этом в сливных трубопроводах перед емкостями-затворами установлены трехходовые краны с приводами, взаимодействующими с водопотребителем, а датчики уровня воды в бьефах сообщены через колодец с трубопроводом, расположенным под каналом (а.с. 1565953, кл. Е02В 13/00, прототип).

Недостатком данной конструкции также является сложность конструктивного исполнения и отсутствие быстродействия после изменения водопотребления до возникновения волны возмущения и передачи ее датчиком уровня на уменьшение или увеличение расхода воды с помощью затвора на подпорном сооружении.

Техническая задача изобретения - упрощение конструкции и повышение быстродействия в работе на мобильный водопотребитель.

Поставленная задача достигается тем, что водозаборное устройство водопотребителя снабжено жестко закрепленным на его верхней, концевой части щитом, перегораживающим верхнюю часть потока воды и связанным с перегораживающей оставшуюся часть потока воды эластичной сферической оболочкой, оборудованной балансировочным устройством, размещенным по ее контуру и связанным гибкой связью с начальной частью водозаборного устройства, при этом на внешней боковой стороне водозаборного устройства закреплен полый корпус, в котором размещен датчик уровня, выполненный в виде поплавка с вертикальной стойкой, имеющей на конце два параллельно расположенных контактных стержня, связанных с источником питания и взаимодействующих в горизонтальной плоскости с троллейными проводами, закрепленными на опорных стойках, размещенных на берме канала-распределителя по всей его длине, причем троллейные провода связаны с источником питания через подпружиненные контактные стержни, размещенные на водозаборном устройстве, блок приема-передачи и блок временной задержки с датчиком управления запорного элемента, а подвижный поплавок связан с затвором кинематическими связями, кроме этого мобильный водопотребитель снабжен программным устройством регулирования положения высоты водозаборного устройства.

Благодаря снабжению водозаборного устройства водопотребителя жестко закрепленным на его верхней, концевой части щитом и связанным с перегораживающей оставшуюся часть потока воды эластичной сферической оболочкой, оборудованной балансировочным устройством, размещенным по ее контуру и связанным гибкой связью с начальной частью водозаборного устройства, обеспечивается не только работоспособность конструкции перегораживающего сооружения в движении водозаборного устройства, но и исключается ряд перегораживающих сооружений, расположенных на канале-оросителе, что в значительной степени упрощает конструкцию системы водораспределения и конструкцию самого перегораживающего сооружения. Кроме этого указанная совокупность отличительных признаков позволяет сократить резервные объемы воды, что позволит в значительной степени снизить расходы воды и трудозатраты на проведение полива.

Указанные отличительные признаки и полученный при этом положительный эффект не известны ни в аналоге, ни в прототипе.

Закрепление полого корпуса на внешней боковой стороне водозаборного устройства, в котором размещен датчик уровня, выполненный в виде поплавка с вертикальной стойкой, имеющей на конце два параллельно расположенных контактных стержня, связанных с источником питания и взаимодействующих в горизонтальной плоскости с троллейными проводами, закрепленными на опорных стойках, размещенных на берме канала-распределителя по всей его длине и связь троллейных проводов с источником питания через подпружиненные контактные стержни, размещенные на водозаборном устройстве, блок приема-передачи и блок временной задержки с датчиком управления запорного элемента и кинематической связи подвижного поплавка с затвором позволяет обеспечить быстродействие работы устройства, т.к. исключается задержка волны возмущения от водопотребителя в связи с расположением датчика уровня непосредственно у водозаборного устройства, кроме того, преобразование гидравлического сигнала изменения уровня в электрический и передача его через блок временной задержки в датчик уровня головного затвора позволит сократить время срабатывания затвора при изменении водопотребления в канале-оросителе. Данный положительный эффект, благодаря указанной выше совокупности отличительных признаков, не известен ни в аналоге, ни в прототипе. Кроме этого предложенная совокупность узлов и деталей, а также взаимосвязь позволяет исключить ряд узлов и деталей, известных в аналоге и прототипе, что в значительной степени упрощает конструкцию в сравнении с известными аналогом и прототипом.

Снабжение мобильного водопотребителя программным устройством регулирования положения высоты водозаборного устройства обеспечит, независимо от изменения уклона канала-оросителя, расположение водозаборного устройства на постоянной высоте от дна канала-оросителя, что в значительной степени повысит точность регулирования уровня воды у водозаборного устройства в процессе движения водопотребителя. Данные отличительные признаки и достигаемый при этом положительный эффект не известен в аналоге и прототипе.

Сущность изобретения поясняется принципиальной схемой системы водораспределения на канале-оросителе.

Система водораспределения на канале-оросителе включает канал-ороситель 1 с головным затвором 2, герметичную камеру 3 с подвижным поплавком 4, сообщающуюся с верхним бьефом 5 и сливом 6 посредством трехходового запорного элемента 7, установленного в подводящем трубопроводе 8, датчик управления 9 запорным элементом 7, мобильный водопотребитель с водозаборным устройством 10, перегораживающее сооружение в виде эластичной оболочки 11, датчик уровня воды 12, водозаборное устройство 10 водопотребителя, снабженное жестко закрепленным на его верхней, концевой части щитом 13, перегораживающим верхнюю часть потока воды и связанным с перегораживающей оставшуюся часть потока воды эластичной сферической оболочкой 11, оборудованной балансировочным устройством 14, размещенным по ее контуру и связанным гибкой связью 15 с начальной частью водозаборного устройства 10, при этом на внешней боковой стороне водозаборного устройства 10 закреплен полый корпус 16, в котором размещен датчик уровня 12, выполненный в виде поплавка 17 с вертикальной стойкой 18, имеющей на конце два параллельно расположенных контактных стержня 19, 20, связанных с источником питания 21 и взаимодействующих в горизонтальной плоскости с троллейными проводами 22, 23, закрепленными на опорных стойках 24, размещенных на берме канала-распределителя 1 по всей его длине, причем троллейные провода связаны с источником питания 21 через подпружиненные контактные стержни 25, 26, размещенные на водозаборном устройстве 10, блок приема-передачи 27 и блок временной задержки 28 с датчиком 9 управления запорного элемента 7, а подвижный поплавок 4 связан с затвором 2 с помощью кинематических связей 29, кроме этого мобильный водопотребитель снабжен программным устройством регулирования положения высоты водозаборного устройства (на схеме не показано).

Система водораспределения на канале-оросителе работает следующим образом.

Перед началом работы мобильного водопотребителя водозаборное устройство 10 опускается в канал-распределитель 1 на заданную величину с выдерживанием высоты (зазора) расположения его от дна канала-распределителя 1, включается в работу программное устройство регулирования положения высоты водозаборного устройства 10, работа которого согласуется с уклоном канала-оросителя 1. Затем производится установка опорных стоек 24 и монтаж троллейных проводов 22, 23 на берме канала-распределителя по всей его длине, после чего осуществляется подключение к источнику питания 21, расположенному в мобильном воопотребителе, подпружиненных контактных стержней 25, 26 и блока приема-передачи 27 с блоком временной задержки, а также контактных стержней 19, 20 датчика уровня 12.

При отсутствии воды в канале-оросителе 1 поплавок 17 датчика уровня 12 находится в нижнем положении, что обеспечивает замыкание цепи контактного стержня 19 с троллейным проводом 23 и включение в работу блока приема-передачи 27.

Блок временной задержки 28 выдает импульсный сигнал в датчик управления 9 запорного элемента 7, который производит кратковременное открытие слива из герметичной камеры 3. Это обеспечивает снижение уровня в герметичной камере 3 и опускание подвижного поплавка 4 вниз, что вызывает, с помощью кинематических связей 29, приоткрытие головного затвора 2 и соединение верхнего бьефа 5 с каналом-оросителем 1.

Поступающая вода из верхнего бьефа 5 в канал-ороситель 1 воздействует скоростным напором на эластичную сферическую оболочку 11, вызывая принятие ею формы сечения канала-оросителя 1, а балансировочное устройство 14 и гибкая связь с начальной частью водозаборного устройства 10, несмотря на давление воды, оказываемое на оболочку 11, обеспечивает ее устойчивое положение и создание требуемого подпора воды у водозаборного устройства 10.

Блок задержки времени 28 выдает периодические импульсные сигналы, что способствует дискретному открытию затвора 2 до тех пор, пока величина открытого затвора 2 не обеспечит требуемый расход воды, необходимый для установки заданного уровня в канале-оросителе 1, у водозаборного устройства 10.

Установка заданного уровня воды в канале-оросителе 1 вызывает подъем поплавка 17 датчика уровня 12. В связи с чем стойка 18 с расположенными на ней контактными стержнями 19 и 20 поднимается вверх, обеспечивая размыкание цепи с источником питания 21. Блок приема-передачи прекращает подачу импульсного сигнала в датчик управления 9. В результате этого уровень в герметичной камере 3 перестает изменяться, что способствует удержанию затвора 2 в данном положении. Размыкание цепи контактным стержнем 19 является сигналом включения в работу мобильного водопотребителя, что вызывает падение уровня у водозаборного устройства 10, которое приводит к дальнейшему (по выше сформулированной схеме) дискретному открытию затвора 2 до установления заданного уровня у водозаборного устройства 10, т.е. в данном случае величина открытия затвора 2 установится равной пропуску расхода из верхнего бьефа 5 соответствующему расходу забора воды мобильного водопотребителя.

При увеличении уровня воды у водозаборного устройства 1 происходит подъем поплавка 17 датчика уровня 12 вверх, вызывая замыкание цепи контактным стержнем 20 с троллейным проводом 22 и источником питания 21. Блок приема-передачи 27 включается в работу и блок временной задержки 28 выдает периодический импульсный сигнал в датчик управления 9 запорным элементом 7, который в свою очередь производит кратковременное соединение верхнего бьефа 5 с герметичной камерой 3 посредством подводящего трубопровода 8. Поступающая вода в герметичную камеру 3 вызывает подъем уровня воды в ней и подъем подвижного поплавка 4, который с помощью кинематических связей 29, воздействуя на затвор 2, призакрывает его. Дискретное призакрытие затвора 2 будет происходить до тех пор, пока уровень у водозаборного устройства 10 и установится заданной величины. В случае прекращения водозабора (по техническим причинам) мобильным водопотребителем дискретное призакрытие будет осуществляться до полного закрытия затвора 2 и прекращения подачи воды из верхнего бьефа 5 в канал-ороситель 1. В результате этого в канале-оросителе 1 уровень установится заданной величины, и система будет находиться в ожидательном режиме до выключения мобильного водопотребителя. Включение мобильного водопотребителя вызовет повторение описанных циклов работы системы водораспределения.

Внедрение предлагаемой системы водораспределения на канале-оросителе позволит снизить эксплуатационные затраты на 20-30%, уменьшит расходы воды по проведению полива сельскохозяйственных культур на 15-20%, сократит до минимума резервные объемы воды, упростит конструкцию водораспределения на канале-оросителе и снизит капитальные затраты на 12-18% при строительстве объектов оросительных систем.