устройство для регулирования расхода напорных трубопроводов

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА НАПОРНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ, содержащее резервуар, подводящий напорный трубопровод, на котором установлен запорный орган с направляющими, кинематически связанный с исполнительным органом управляющей камеры, поплавковый датчик уровня со штоком, связанный с узлом переключения, соединенным с запорным органом, отличающееся тем, что узел переключения выполнен в виде расположенных выше расчетного максимального уровня жидкости двухпозиционных гидравлических переключателей, а шток поплавкового датчика уровня - в виде регулировочной планки, с которой с возможностью переустановки по высоте связаны через шарнирный механизм рабочие органы двухпозиционных гидравлических переключателей, имеющих сливные каналы, подключенных в напорному трубопроводу и соединенных с соответствующими полостями управляющей камеры.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на регулировочной планке по ее высоте выполнены пары отверстий для установки в них шарниров рычагов, связанных с рабочими органами двухпозиционных переключателей.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочие органы каждого из двухпозиционных переключателей выполнены из неподвижного корпуса с двумя отверстиями, одно из которых предназначено для слива, перекрываемых с возможностью совмещения с лыской полой пробки, имеющей сквозное радиальное отверстие.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поплавковый датчик с переключателями изолирован перегородкой, в которой выполнено отверстие, размещенное на уровне ниже минимального уровня жидкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к водному хозяйству и может быть использовано для автоматических делителей и ограничителей статического напора в закрытых оросительных системах и в системах поверхностного полива, а также с дождевальными агрегатами.

Цель изобретения - упрощение устройства, расширение диапазона регулирования и повышение точности.

На фиг.1 показана кинематическая схема устройства для регулирования расхода напорных трубопроводов; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 - выполнение двух позиционных переключателей на открывание задвижки гидропривода; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.1 - выполнение двух позиционных переключателей на закрывание задвижки гидропривода; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.4.

Устройство для регулирования жидкости содержит резервуар 1, подводящий трубопровод 2 с водовыпускной трубой 3, на которой установлен запорный орган в виде задвижки с гидроприводом 4, поплавок 5 в демпфирующем колодце (камера) 6, установленный на штоке в виде регулировочной планки 7, соединенном через шарнирно-рычажный параллелограммный механизм с рабочими органами верхним 8 и нижним 9 двухпозиционными гидравлическими переключателями. Шарнирный механизм состоит из двух шарнирно соединенных верхнего 10 и нижнего 11 рычагов. Планка 7 по высоте выполнена с отверстиями 12 для установки в них шарниров рычагов 10 и 11, связанных с рабочими органами двухпозиционных переключателей 8 и 9. Запорный орган 13 гидропривода 4 служит для перекрытия потока в трубе 3 и соединен с исполнительным органом - поршнем 14 со штоком 15, который движется в направляющих 16 в корпусе 17 управляющей камеры в виде гидроцилиндра, являющегося силовым механизмом и обеспечивающим необходимую скорость закрывания запорного органа 13. Поршень 14 делит корпус 17 гидроцилиндра на верхнюю 18 и нижнюю 19 полости. Рабочие органы двухпозиционных переключателей 8 и 9 выполнены в виде неподвижных корпусов 20 и 21, к торцовой части которых подсоединены гидравлические трубки 22 и 23, а к радиальной части через отверстия 24 и 25 - гидравлические трубки 26 и 27. На корпусах 20 и 21 выполнены также сливные отверстия 28 и 29. Внутренняя полость корпусов 20 и 21 содержит цилиндрической формы золотники 30 и 31 с внутренними полостями 32 и 33. Неподвижные корпуса 20 и 21 переключателей 8 и 9 закреплены на внутренней стенке 34 рабочей камеры 6 и подсоединены к гидравлическим трубкам 22 и 23, сообщающимся одна с верхней полостью 18, а другая с нижней полостью 19 корпуса 17 гидроцилиндра. Во внутренней части переключателей 8 и 9 размещены поворотные пробки, выполненные в виде золотников 30 и 31, которые выступающими хвостовиками 35 и 36 прикреплены к рычагам 10 и 11, шарнирно связанным с планкой 7. Корпуса 20 и 21 переключателей 8 и 9 трубопроводами 37 и 38 сообщены с тройником 39, который трубкой 40 сообщен с подводящим напорным трубопроводом 2. В золотниках 30 и 31 просверлены сквозные радиальные отверстия 41 и 42 и выполнены лыски 43 и 44. Отверстия 24 и 28 в корпусе 20, отверстие 41 и лыска 43 в золотнике 30 (соответственно отверстия 25 и 29 в корпусе 21, отверстие 42 и лыска 44 в золотнике 31) находятся в одной плоскости в поперечном сечении переключателя. Напорный трубопровод 2 через водовыпускную трубу 3 сообщен с резервуаром 1, последний через окно 45 - с демпфирующим колодцем 6. Горизонты воды в резервуаре 1 и демпфирующем колодце 6 поддерживаются на отметках 46 и 47.

Устройство для регулирования расхода напорных трубопроводов работает следующим образом.

К резервуару 1 подводят напорный трубопровод 2, и вода под давлением начинает поступать в трубку 40, через тройник 39 в трубки 37 и 38 и соответственно в цилиндрические полости 32 и 33 (фиг.2), задвижка открыта. При этом уровень воды в резервуаре 1 и в демпфирующем колодце 6 находится на отметке 46. Поплавок 5 находится в крайнем нижнем положении. Соответственно планка 7 с рычагами 10 и 11 находится в крайнем нижнем положении. В результате жестко связанные рычаги 10 и 11, хвостовики 35 и 36, прикрепленные к золотникам 30 и 31, поворачивают последние вокруг своей оси в цилиндрических корпусах 20 и 21, и вода через отверстие 41 не поступает в трубку 26, так как отверстие 41 перекрыто цилиндрической поверхностью корпуса 20. Одновременно в переключателе 9 вода под напором из полости 33 через совмещенные отверстия 25 и 42 соответственно в корпусе 21 и золотнике 31 через трубку 27 поступает в нижнюю полость 19 корпуса гидроцилиндра 17, перемещая его поршень 14 вверх, увлекая через шток 15 запорный орган 13 в корпусе 4. Во время движения поршня 14 вода из верхней полости 18 корпуса гидроцилиндра 17 через трубку 26, отверстие 24 в корпусе 20, лыску 43, отверстие 28 вытекает в атмосферу. Задвижка находится в положении "открыто". Вода из напорного трубопровода 2 поступает через трубу 3 в резервуар 1.

По мере повышения уровня воды в резервуаре 1 и в колодце 6 поплавок 5, выполняющий функцию чувствительного элемента, всплывает и приводит в движение через планку 7 рычаги 10 и 11, пока уровень достигнет отметки 47. Вместе с поднятием поплавком 5 планки 7 рычагов 10 и 11 последние, прикрепленные к хвостовикам 35 и 36, поворачивают золотники 30 и 31 вокруг своей оси. Вследствие того, что отверстие 41 совмещается с отверстием 24 в корпусе переключателя 8, а отверстие 42 в золотнике 31 перекрывается внутренней радиальной поверхностью корпуса 21, вода, поступающая из напорного трубопровода 2 через трубки 40, 37, 38, тройник 39 в полости 32, 33 золотников 30, 31 в переключателе 8, проходит по трубопроводу (гидравлической линии) 26 к верхней полости 18 гидpоцилиндра 17, воздействует на поршень 14, который через шток 15 перемещает вниз затвор 13 "закрыто", который перекрывает водопропускное отверстие в задвижке гидропривода 4 (фиг.3). Одновременно с этим лыска 44 золотника совмещается с отверстиями 25 и 29 корпуса 21, остаток воды вытекает в атмосферу. Вода из нижней полости 19 гидроцилиндра 17 через трубку 27, отверстия 25 и 29 и лыску 44 идет в атмосферу.

При снижении уровня воды в резервуаре 1 и в колодце 6 ниже отметки 47 данный процесс продолжается до тех пор, пока не установится заданный уровень. Благодаря этому обеспечивается переключателями 8 и 9 управление запорным органом 13, т.е. оператору, например, дождевальной машины не требуется вручную закрывать или открывать затвор.

При отключении дождевальной машины или другой поливной техники обеспечивается автоматическое отключение подводящего напорного трубопровода 2 от подачи воды.

Конструкция планки 7 с перестановочными отверстиями 12 для свободных концов рычагов 10 и 11 переключателей 8 и 9 обеспечивает регулировку установки уровня воды в резервуаре 1 и в колодце 6 и соответственно изменение расхода воды потребителю до заданного.

Водоучет осуществляется по измерению величины перепада давления Р любым устройством, например манометром.

Момент подъемной силы поплавка в рабочей камере может определяться относительно оси переключателей по формуле

M=(P-G)^.l^.cos +P_д^.l_д, где P = 2/3 l_n - подъемная сила поплавка;

2/3 - величина примерного погружения поплавка в воду;

G - вес поплавка с учетом рычагов;

D_п и l_п - диаметр и длина поплавка;

- объемный вес воды.

Величину коэффициента расхода ( _д) делителя можно определить по аналитической формуле

_д= или решая уравнение Д.Бернулли, составленной для сечений трубопровода перед резервуаром и по выходу потока из трубы в резервуар, т.е.

_д= , где _с - площадь сжатого сечения потока затвором;

_о - площадь отверстия трубы (задвижки);

_сую, _кол - коэффициенты сопротивления сужения потока затвором и колена трубы.

Единица под корнем показывает потерю скоростного напора при выходе струи из трубы в резервуар. Длина рычага (плеча подъемной силы), поплавка и изменение веса поплавка не оказывают практического влияния на величины коэффициентов _д и _д. Точность измерений определяется классом точности измерительных приборов, расхода и точностью отсчетов из показаний (например, измерение напора Н_м - давлений может производиться манометром с ценой деления 0,1 атм, т.е. 1 м вод.ст.). Измерение показаний напора Н_к в демпфирующем колодце может быть решено приборами, допускающими свою погрешность (в мм). Суммарная относительная погрешность в самом невыгодном случае определяется зависимостью

= + + .

Таким образом, при групповой работе "Фрегатов" от общего трубопровода каждая машина работает в своем режиме, что накладывает ряд серьезных особенностей на проектирование закрытых оросительных систем.

Изобретение имеет более простую конструкцию по сравнению с известными. Использование предложенного устройства обеспечивает возможность автоматического поддерживания заданного напора в резервуаре, обусловленного связью двухпозиционных переключателей с шарнирно-рычажным параллелограммным механизмом, что повышает надежность устройства. Это дает возможность планировать заданный расход в систему.

Элементы устройства легко поддаются унификации и изготовлению, а также улучшаются условия труда поливальщика-оператора, производительность труда повышается в среднем на 100%.