RU2593530C1

RU2593530C1 - Combined irrigation system

Info

Publication number: RU2593530C1
Application number: RU2015115865/13A
Authority: RU
Inventors: Юрий Анатольевич Мажайский; Евгений Николаевич Рудомин; Виктор Алексеевич Биленко; Михаил Иванович Голубенко
Original assignee: Юрий Анатольевич Мажайский
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2015-04-27
Publication date: 2016-08-10

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: invention relates to hydrotechnical land reclamation, primarily to drying lands in agriculture with automatic control of ground water level. System consists of combined drying-humidification collector, which is connected through drain wells of drain collectors. Drain wells at drying-humidification collector are equipped with automatic controllers of one-way levels, and intermediate shafts are equipped with regulators of two-way level. Collector head regulator consists of well 12, divided by baffle 13 into two vessels 14 and 15. Control membrane of chamber 16 is connected by rod 17 with valve 18 and is installed in vessel 14. Second vessel 15 comprises float level gauge 22, rigidly connected with rod 23, connected by hinge joint 24 with one arm bent double-arm lever 25, arranged on horizontal axis 26 of rotation, arranged on support 27, which is fixed rigidly on vertical knee-shaped pipe 28. Knee-shaped pipe 28 on top is equipped with valve 32 connected rigidly to second arm of lever 25. Lower part of knee-shaped pipe 28 is connected by linking channel 33 with adjustable valve 34 with control membrane chamber 16, which in its turn is connected with collector mouth 38 via linking channel 36 with adjustable valve 37.

EFFECT: technical result is simplification of design, improvement of reliability and accuracy of control.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехнической мелиорации, преимущественно к осушению земель для сельскохозяйственных целей с автоматическим регулированием уровней грунтовых вод.The invention relates to hydraulic engineering reclamation, mainly to drainage of land for agricultural purposes with automatic regulation of groundwater levels.

Известен регулятор уровня грунтовых вод, включающий запорный орган с поплавковым приводом, установленный на оголовке дрены, расположенном в дренажном колодце, запорный орган выполнен в виде поворотного в вертикальной плоскости Г-образного патрубка с водосливными окнами, снабженного съемным стаканом-затвором, установленным на нем с возможностью свободного перемещения и фиксации в крайних положениях и связанных с поплавковым приводом, при этом стакан соединен посредством съемных крепежных скоб со штоком поплавкового привода при изменении положения Г-образного патрубка на противоположное (Авторское свидетельство SU №1645360, E02B 11/00 от 30.04.1991).Known regulator of groundwater level, including a shut-off element with a float actuator mounted on the head of the drain located in the drainage well, the shut-off element is made in the form of a G-shaped pipe with drainage windows rotatable in a vertical plane, equipped with a removable shutter-glass mounted on it with the possibility of free movement and fixation in extreme positions and associated with the float actuator, while the cup is connected via removable mounting brackets to the stem of the float actuator when changing SRI position L-shaped pipe on the opposite (Author's Certificate SU №1645360, E02B 11/00 from 30.04.1991).

Недостатком регулятора является наличие затвора-стакана с перекрываемыми окнами сложно в изготовлении и, как следствие большая металлоемкость. Устройство окон предусматривает периодическую очистку их, что затрудняет эксплуатацию регулятора. При этом стакан с трущейся поверхностью, входящий в состав регулятора значительно снижает его надежность. Наличие узлов и их положения в нем делают работу устройства в ручном режиме, т.е. из режима осушения в режим увлажнения и наоборот, оно является мало надежной в необходимости точной взаимной центровки на цилиндрической трубе и других элементов определяет жесткие требования к конструкции регулятора.The disadvantage of the regulator is the presence of a shutter-glass with overlapping windows is difficult to manufacture and, as a result, a large metal consumption. The window device provides for periodic cleaning of them, which complicates the operation of the regulator. At the same time, a glass with a rubbing surface, which is part of the regulator, significantly reduces its reliability. The presence of nodes and their position in it make the device work in manual mode, i.e. from the dehumidification mode to the humidification mode and vice versa, it is not very reliable in the need for accurate mutual alignment on the cylindrical pipe and other elements determines the stringent requirements for the design of the controller.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является осушительно-увлажнительная система, включающая водоприемник-водоисточник, водопроводящие и дренажные коллекторы с колодцами, снабженными автоматическими поплавковыми регуляторами уровня двухстороннего действия, водопроводящие и дренажные коллекторы совмещены, а поплавки регуляторов уровня в серединных колодцах снабжены в верхней части водонаполняемыми емкостями с калиброванными водовыпускными отверстиями, при этом емкости сообщены с верхним бьефом совмещенного коллектора телескопической трубкой (Авторское свидетельство SU №1323647, E02B 11/00 от 15.07.1987).The closest in technical essence to the proposed one is a drainage and humidification system, including a water intake-water source, water supply and drainage collectors with wells equipped with automatic double-acting level float controllers, water supply and drainage collectors are combined, and level control floats in the middle wells are equipped in the upper part water-filled tanks with calibrated water outlets, while the tanks are in communication with the upper pool of the combined ollektora telescopic tube (Author's Certificate SU №1323647, E02B 11/00 from 15.07.1987).

Недостатком данной системы является то, что узел устья коллектора, в котором установлен регулятор уровня в положение регулируемого осушения не обеспечивают с большой задержкой времени, необходимой для аэрации почвы из-за открытого участка устья коллектора при наполнении колодца. Другим недостатком является то, что устройство узла регулятора является громоздкость и, как следствие большая материалоемкость. При этом конструкция подвижного запорного диска и цилиндрического затвора с направляющей втулкой требуют точной взаимной центровки на цилиндрической трубе и других элементов, определяет жесткие требования к конструкции регулятора и к наносам насыщенных в воде.The disadvantage of this system is that the node of the mouth of the collector in which the level regulator is set to the position of controlled drainage does not provide with a large delay the time required for aeration of the soil due to the open section of the mouth of the collector when filling the well. Another disadvantage is that the device of the regulator assembly is cumbersome and, as a result, a large material consumption. At the same time, the design of the movable locking disk and the cylindrical shutter with a guide sleeve require accurate mutual alignment on the cylindrical pipe and other elements, which determines the strict requirements for the design of the regulator and for sediments saturated in water.

Технический результат от использования заявленного изобретения заключается в упрощении конструкции, повышения надежности и точности регулирования.The technical result from the use of the claimed invention is to simplify the design, improve reliability and accuracy of regulation.

Технический результат достигается тем, что осушительно-увлажнительная система, включающая водоприемник-водоисточник, водопроводящие и дренажные коллекторы с колодцами, снабженными автоматическими регуляторами уровня двухстороннего действия, на выходном устье коллектора установлен регулятор уровня в положении регулирования осушения, колодец разделен перегородкой на две емкости, в одной из которых установлена управляющая мембранная камера, а вторая емкость снабжена водосливным коленообразным патрубком, имеющим на выходной своей части клапан, соединенный механически с плечом двуплечего рычага поплавкового датчика уровня, при этом коленообразный патрубок входной частью жестко закреплен на конце канала сообщения с вентилем с управляющей мембранной камерой.The technical result is achieved by the fact that the drainage and humidification system, including a water intake-water source, water supply and drainage collectors with wells equipped with automatic double-acting level controllers, is equipped with a level control in the outlet mouth of the collector in the drainage control position, the well is divided by a partition into two containers, in one of which is equipped with a control membrane chamber, and the second tank is equipped with an overflow knee-shaped nozzle, which has its own output There is a valve mechanically connected to the shoulder of the two shoulders lever of the float level sensor, and the knee-shaped nozzle with the input part is rigidly fixed at the end of the communication channel with the valve with the control membrane chamber.

Кроме того, управляющая мембранная камера сообщена с устьем коллектора посредством канала сообщения с вентилем.In addition, the control membrane chamber is in communication with the mouth of the collector through a channel of communication with the valve.

Предлагаемая осушительно-увлажнительная система направлена на устранение указанных недостатков за счет конструкции, в которой могут поддерживаться заданные три режима работы, а именно: первый режим (основной) работы, когда под действием напора воды в устье коллектора клапан со штоком и с мембранной работает в режиме пропуска воды через перегородку, заполняет вторую емкость колодца и регулирование происходит в автоматическом режиме; второй режим может обеспечивать постоянный сброс воды из обеих емкостей в режиме осушения, когда вентиль на канале сообщения с управляющей мембранной камерой закрыт, и давление воды над мембранной полостью отсутствует, обеспечивая разгрузку надмембранной полости мембранной управляющей камеры, клапан в корпусе ее открыт и происходит пропуск воды через выпускной патрубок полным сечением; третий режим может обеспечивать подпочвенное орошение, когда вентиль на конце канала сообщения с коленообразным патрубком закрыт, а вентиль канала сообщения с устьем коллектора наоборот закрыт, в этом случае управляющая мембранная камера находится под напором воды и клапан в ее корпусе также закрыт.The proposed drainage and humidification system is aimed at eliminating these drawbacks due to the design in which the specified three operating modes can be supported, namely: the first (main) operation mode, when under the influence of water pressure at the mouth of the manifold, the valve with a stem and with a membrane works in the mode the passage of water through the partition, fills the second capacity of the well and regulation occurs automatically; the second mode can provide a constant discharge of water from both tanks in the drainage mode, when the valve on the communication channel with the control membrane chamber is closed and there is no water pressure above the membrane cavity, providing unloading of the supranembrane cavity of the membrane control chamber, the valve in its body is open and water passes through the exhaust pipe full section; the third mode can provide subsoil irrigation when the valve at the end of the communication channel with the elbow is closed and the communication channel valve with the mouth of the collector is closed, on the contrary, in this case the control membrane chamber is under water pressure and the valve in its body is also closed.

Таким образом, по сравнению с прототипом устье коллектора позволяет осуществить регулирование уровня воды в обеих емкостях колодца в автоматическом режиме с высокой точностью, задерживая воду на время, определяемое истечением из коленообразного патрубка с каналами сообщения с клапаном и исполнительного поплавкового датчика уровня, соединенного штоком, связанного шарниром с одним плечом изогнутого двуплечего рычага, размещенного на горизонтальной оси вращения, размещенной на упоре, зафиксированном жестко на коленообразном патрубке, перекрываемого сверху клапаном.Thus, in comparison with the prototype, the mouth of the collector allows you to adjust the water level in both tanks of the well in automatic mode with high accuracy, delaying water for a time determined by the outflow from the knee-shaped pipe with communication channels with a valve and an executive level sensor connected by a rod connected a hinge with one shoulder of a bent two-shouldered lever placed on a horizontal axis of rotation, placed on a stop fixed rigidly on the knee-shaped pipe, blocked from above by the valve.

Все это в целом улучшает качество и точность регулирования уровня грунтовых вод на осушительно-увлажнительной системе.All this as a whole improves the quality and accuracy of the regulation of the groundwater level in the drainage and humidification system.

На фиг. 1 изображен схематический план осушительно-увлажнительной системы; на фиг. 2 - установка регулятора уровня устья коллектора в колодце, разделенного перегородкой на две емкости на осушительно-увлажнительном коллекторе.In FIG. 1 shows a schematic plan of a drainage and humidification system; in FIG. 2 - installation of a level regulator of the mouth of the collector in the well, divided by a partition into two containers on the drainage and humidification collector.

Осушительно-увлажнительная система состоит из водоприемника 1, водопроводящих каналов (обводнительного 2 и сбросного 3), шлюзов-регуляторов 4, закрытых коллекторов: осушительно-увлажнительного 5, дренажных 6 и 7 дрен, водоприемных 8, водосбросных 9, срединных 10 и потайных 11 колодцев, регуляторы увлажнители (не показаны для упрощения) и регулятора устья коллектора в виде водосброса 9.The drainage and humidification system consists of a water inlet 1, water supply channels (watering 2 and waste 3), gateways-regulators 4, closed collectors: drainage and humidification 5, drainage 6 and 7 drain, water inlet 8, spillway 9, middle 10 and 11 secret wells , humidifier regulators (not shown for simplicity) and collector mouth regulator in the form of a spillway 9.

Регулятор устья коллектора 9 состоит из колодца 12, разделенного перегородкой 13 на две емкости 14 и 15. Управляющая мембранная камера 16 в емкости 14 соединена штоком 17 с клапаном 18, установленным на впускном отверстии 19 с выпускным патрубком 20, пропущенным через перегородку 13 в емкость 15. Шток 17 пропущен через направляющие в крышке 21. Вторая емкость 15 содержит поплавковый датчик уровня 22 жестко соединенный со штоком 23, связанный шарниром 24 с одним плечом изогнутого двуплечего рычага 25, размещенного на горизонтальной оси 26 вращения, размещенной на упоре 27, зафиксированном жестко на вертикальном коленообразном патрубке 28. Сбросная труба 29 второй емкости 15 с запорным органом 30 посредством штока 23 через шарнир 31 связан с поплавковым датчиком уровня 22, выполненного в виде поплавка. Коленообразный патрубок 28 сверху снабжен запорным органом в виде клапана 32 связанного жестко со вторым плечом изогнутого двуплечего рычага 25, а упор 27 устраняет возможность перекоса клапана 32 при его вертикальном перемещении. Нижняя входная часть коленообразного патрубка 28 соединена каналом сообщения 33 с вентилем 34, надмембранной полости 35 управляющей мембранной камеры 16 с каналом сообщения 36, снабженного вентилем 37, закрепленного к устью коллектора с трубой 38 в виде водосброса 9.The regulator of the mouth of the collector 9 consists of a well 12, divided by a partition 13 into two containers 14 and 15. The control membrane chamber 16 in the container 14 is connected by a rod 17 with a valve 18 installed on the inlet 19 with the outlet pipe 20, passed through the partition 13 into the tank 15 The rod 17 is passed through the guides in the cover 21. The second container 15 contains a float level sensor 22 rigidly connected to the rod 23, connected by a hinge 24 to one arm of a bent two-arm lever 25, located on a horizontal axis of rotation 26, placed on and the stop 27, fixed rigidly on a vertical elbow pipe 28. The discharge pipe 29 of the second tank 15 with the locking element 30 through the rod 23 through the hinge 31 is connected to the float level sensor 22, made in the form of a float. The elbow nozzle 28 is provided with a locking member in the form of a valve 32 rigidly connected to the second shoulder of the bent two-arm lever 25, and the stop 27 eliminates the possibility of the valve 32 being skewed when it is vertically moved. The lower inlet part of the elbow pipe 28 is connected by a communication channel 33 with a valve 34, a supranembrane cavity 35 of the control membrane chamber 16 with a communication channel 36 equipped with a valve 37, fixed to the mouth of the manifold with a pipe 38 in the form of a spillway 9.

Диаметр условного прохода отверстия 19 корпуса управляющей мембранной камеры 16 определяют исходя из максимального поступления воды через выпускной патрубок 20 во вторую емкость 15 и уровня воды в последней.The diameter of the conditional passage of the hole 19 of the housing of the control membrane chamber 16 is determined based on the maximum flow of water through the outlet pipe 20 into the second container 15 and the water level in the latter.

Таким образом, управляющая мембранная камера 16 отделена перегородкой 13 от поплавкового привода с датчиком уровня 22 с изогнутым двуплечим рычагом 25 и коленообразным патрубком 28.Thus, the control membrane chamber 16 is separated by a partition 13 from the float actuator with a level sensor 22 with a curved two-arm lever 25 and an elbow pipe 28.

Осушительно-увлажнительная система работает следующим образом.The drainage and humidification system operates as follows.

Для перепуска избыточного дренажного стока с верхнего в нижний бьеф и далее до колодца 9, на выходе устья коллектора с трубой 38, при открытых вентилей 34 и 37, обеспечивается разгрузка надмембранной полости 35 мембранной управляющей камеры 16 и пропуск воды из емкости 14 через впускное отверстие 19 в патрубок 20 полным сечением. При заполнении емкости 14 и напором в трубе 38 устья коллектора, уровень воды в емкости соответственно поднимается вверх и вода через коленообразный патрубок 28, при открытом клапане 32 сливается во вторую емкость 15, поплавок 22 в это время опущен вниз и переводит рычаг 25 с клапаном 32 в положение «Открыто», а запорный орган 30 закрывает сбросную трубу 29 и происходит заполнение второй емкости 15.To bypass the excess drainage flow from the upper downstream to the well 9, at the outlet of the mouth of the collector with pipe 38, with open valves 34 and 37, the supranembrane cavity 35 of the membrane control chamber 16 is unloaded and water is passed from the tank 14 through the inlet 19 in pipe 20 full section. When filling the tank 14 and the pressure in the pipe 38 of the mouth of the collector, the water level in the tank, respectively, rises and the water through the elbow pipe 28, when the valve 32 is open, merges into the second tank 15, the float 22 is lowered down and moves the lever 25 with the valve 32 in the "Open" position, and the locking element 30 closes the discharge pipe 29 and the second tank 15 is filled.

По мере наполнения вода во второй емкости 15 постепенно поднимается до высоты расположения поплавка 22. При наполнении этой емкости 15 под действием напора, поплавок 22 всплывает вверх, обеспечивающее требуемую силу для открытия запорного органа 30 и одновременно перевода рычага 25 с клапаном 32 «Закрыто» коленообразного патрубка 28. При этом давление в надмембранной полости 35 повышается, так как истечение через коленообразный патрубок 28 прекращается на сброс через канал сообщения 33, который может, отрегулирован вентилем 34 до малого. Так как вытекание из канала сообщения 33 может быть отрегулировано вентилем 34, то через это отверстие поступление воды в коленообразный патрубок 28 происходит медленнее, чем отток воды из емкости 15 в сбросную трубу 29 открытую запорным органом 30. Опускание поплавка 22 и, следовательно, рычага 25 с клапаном 32, который открывает верхнюю часть коленообразного патрубка 28, тем самым определяется время до нового открытия клапана 18 управляющей мембранной камеры 16. Это обеспечивает поддержание заданного уровня с большой точностью в емкости 14. В дальнейшем процесс повторяется. Период повторения зависит от регулировки вентилей 34 и 37. Разделение части колодца 12 перегородкой 13 увеличивает надежность работы узлов каждой из емкостей 14 и 15 и увеличивает точность регулирования поплавком 22 на работу клапана 32 и запорного органа 30 от емкости 14 в результате гашения энергии воды.As you fill, the water in the second tank 15 gradually rises to the height of the float 22. When filling this tank 15 under the influence of pressure, the float 22 floats up, providing the required force to open the locking member 30 and at the same time transfer the lever 25 with the valve 32 “Closed” of the knee-shaped the nozzle 28. In this case, the pressure in the supramembrane cavity 35 increases, since the flow through the elbow nozzle 28 ceases to be discharged through the communication channel 33, which can be adjusted by the valve 34 to small. Since the leakage from the communication channel 33 can be regulated by the valve 34, then through this hole the flow of water into the elbow pipe 28 is slower than the outflow of water from the tank 15 into the discharge pipe 29 opened by the shut-off member 30. Lowering the float 22 and, therefore, the lever 25 with a valve 32, which opens the upper part of the elbow pipe 28, thereby determining the time until the valve 18 of the control membrane chamber 16 is opened again. This ensures maintaining a predetermined level with great accuracy in the container 14. In the long run Shem process is repeated. The repetition period depends on the adjustment of the valves 34 and 37. The separation of the part of the well 12 by the partition 13 increases the reliability of the nodes of each of the containers 14 and 15 and increases the accuracy of regulation by the float 22 to the operation of the valve 32 and the shut-off element 30 from the container 14 as a result of the quenching of water energy.

Устройство устья коллектора обеспечивает в первом режиме (основном) поддержание заданного уровня, задерживая подачу воды на время. Во втором режиме сброса достаточно будет закрыть регулируемый вентиль 37 на канале сообщения 36, что обеспечивает полную разгрузку надмембранной полости 35 управляющей мембранной камеры 16, приток воды из закрытой сети к устью коллектора повышает уровень в емкости 14, открывая клапан 18 под давлением, через камеру 16 и патрубок 20, вода поступает в емкость 15, заполняет ее и сбрасывается при всплытии поплавка 22 при открытом запорном органе 30, открывая сбросную трубу 29. В третьем режиме наполнения, открывают регулируемый вентиль 37 на канале сообщения 36 и, наоборот, закрывают регулируемый вентиль 34 на канале сообщения 33, заполняя надмембранную полость 35 управляющей мембранной камеры 16 и закрывая клапаном 18 впускное отверстие 19, емкость 14 заполняется, обеспечивая подпочвенное орошение любых культур.The device of the mouth of the collector in the first mode (mainly) maintains a given level, delaying the flow of water for a while. In the second discharge mode, it will be enough to close the adjustable valve 37 on the communication channel 36, which ensures complete unloading of the supramembrane cavity 35 of the control membrane chamber 16, the flow of water from the closed network to the mouth of the collector increases the level in the tank 14, opening the valve 18 under pressure, through the chamber 16 and pipe 20, water enters the tank 15, fills it and is discharged when the float 22 ascends with the shut-off element 30 open, opening the discharge pipe 29. In the third filling mode, open the adjustable valve 37 on the message channel I 36 and, on the contrary, close the adjustable valve 34 on the communication channel 33, filling the permembrane cavity 35 of the control membrane chamber 16 and closing the inlet 19 with the valve 18, the container 14 is filled, providing subsoil irrigation of any crops.

Таким образом, предлагаемое устройство устья коллектора на осушительно-увлажнительной системе обеспечивает автоматическое регулирование заданных уровней грунтовых вод в режиме увлажнения и сброс дренажных вод в режиме осушения. Кроме того, упрощается конструкция за счет исключения исполнения сложных узлов механизма регулирования уровня в колодце и, конструкция надежна в работе при различных перепадах заданного уровня грунтовых вод.Thus, the proposed device of the mouth of the collector on the drainage-humidification system provides automatic control of the set groundwater levels in the humidification mode and the discharge of drainage water in the drainage mode. In addition, the design is simplified by eliminating the execution of complex nodes of the level control mechanism in the well and, the design is reliable in operation at various drops of a given groundwater level.

Claims

1. A drainage and humidification system, including a water intake-water source, water supply and drainage collectors with wells equipped with automatic double-acting level controllers, a level regulator in the drainage control position is installed at the outlet mouth of the collector, characterized in that the well is divided by a partition into two containers, in one of which is equipped with a control membrane chamber, and the second tank is equipped with an overflow elbow, having a valve at its output part, is connected mechanically with the shoulder of the two shoulders of the lever of the float level sensor, while the knee-shaped pipe with the input part is rigidly fixed at the end of the communication channel with the valve with a control membrane chamber.

2. The system according to claim 1, characterized in that the control membrane chamber is in communication with the mouth of the collector through a channel of communication with the valve.