RU2609384C1

RU2609384C1 - Adjuster of groundwater level

Info

Publication number: RU2609384C1
Application number: RU2015148319A
Authority: RU
Inventors: Михаил Иванович Голубенко
Original assignee: Михаил Иванович Голубенко
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2017-02-01

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: adjuster comprises a well 1 with an inlet pipe 2 attached at an angle to the feeding drain 3, and an outlet pipe 4 on the outlet drain 5. The inlet pipe 2 is closed with a shut-off valve 6 with a retaining disc 7 in the form of an inverted plate, and the outlet pipe 4 is closed with a shut-off valve 16. The shut-off valves 6 and 16 are connected with the rods 8, 15 with the levers 9 and 10 of the hinge mechanism. The rod 8 is connected to the middle portion of the lever 9, and the rod 15 is connected to the middle portion of the lever 10. The lever mechanism is made with the ability to contact freely with the fixed abutments 12 and 13. The axis 22 of the lever mechanism divides it into two unequal parts 9 and 10 of the lever arms. On the upper part 9 of the arm a counterweight 11 and a screw-nut 14 are adjustably mounted, which center of gravity is located above the horizontal axis of rotation. At the end of the lower portion 10 of the lever arm between the rings 18 and 19 a float 17 is placed freely. The connection of the rod 15 with the middle portion of the lower lever arm 10 provides the idle stroke through the hinge 20. The operation reliability in transient modes, depending on the water level in the feeding drain is provided by the presence of the hydraulic relay consisting of a lever-hinge mechanism connected to each other through the rods with the valves and the freedom of the float motion at the end of the lower lever arm between the two rings, calculated from the condition when the water level in the well when closing the shut-off valve moved more slowly.

EFFECT: simplified design and operation, reduced material consumption, and reduced delayed action during the operation.

1 dwg

Description

Изобретение относится к мелиорации, в частности к гидротехническим сооружениям на осушительно-увлажнительных системах, и предназначено для автоматического регулирования уровня воды в открытой и закрытой сети.The invention relates to land reclamation, in particular to hydraulic structures on drainage and humidification systems, and is intended for automatic control of the water level in an open and closed network.

Известен регулятор уровня грунтовых вод, содержащий колодец, установленный в нем на оголовке дрены запорный орган в виде клапана, связанного с рычагом шарнирного механизма, и поплавок, размещенный в колодце. Такое устройство позволяет стабилизировать уровни воды в колодце и открывать дренажный коллектор независимо от этого уровня при повышении грунтовых вод (Авторское свидетельство SU №763519, кл. E02B 11/00 от 15.09.1980).Known regulator of the groundwater level, containing a well, a shut-off element installed in it on the head of the drain in the form of a valve connected with a lever of the articulated mechanism, and a float located in the well. Such a device allows you to stabilize the water levels in the well and open the drainage collector regardless of this level with an increase in groundwater (Copyright certificate SU No. 763519, class E02B 11/00 of 09/15/1980).

Однако такое устройство требует подачи воды по дренажному коллектору от истоков к устью и характеризуется невысокой точностью стабилизации уровня. Кроме того, устройство сложно в изготовлении, в процессе эксплуатации из-за заиления и заохрирования датчика трубчатого фильтра, не обеспечивается с достаточной точностью поддержание заданных напоров, трудоемкость перестройки регулятора на другой уровень грунтовых вод. Другим недостатком является то, что при одновременном повышении сверх заданного уровней грунтовых вод в верхнем и нижнем бьефах, например, от атмосферных осадков, поплавки действуют на привод запорного органа в двух взаимно противоположных направлениях, что влечет за собой случайность выбора его положения, при этом определяет жесткие требования к конструкции рычагов шарнирного механизма.However, such a device requires a water supply through the drainage collector from the source to the mouth and is characterized by a low level stabilization accuracy. In addition, the device is difficult to manufacture, during operation due to siltation and ochering of the tube filter sensor, it is not ensured with sufficient accuracy the maintenance of the set pressure, the complexity of adjusting the regulator to a different groundwater level. Another disadvantage is that while simultaneously increasing above the specified groundwater levels in the upper and lower pools, for example, from precipitation, the floats act on the drive of the shut-off element in two mutually opposite directions, which entails the randomness of choosing its position, while determining strict requirements for the design of the levers of the articulated mechanism.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор уровня грунтовых вод, содержащий колодец, установленный в нем на оголовке дрены запорный орган в виде клапана, связанного с рычагами шарнирного механизма, и поплавок, рычажный механизм выполнен с возможностью контактирования с плавающим поплавком, размещенным в дополнительной камере, а рычаги установлены на горизонтальной оси, причем ось рычажного механизма делит его на две неравные части, верховая из которых больше низовой, причем на верховой части плеча шарнирно закреплена емкость-противовес, центр тяжести которой размещен выше горизонтальной оси вращения, а на низовой части плеча шарнирно закреплен механизм изменения положения соответственно над поплавком на отметках максимального и минимального уровня воды в поплавковой камере (Патент RU №2490394, E02B 11/00, G05D 9/02 от 19.03.2012).The closest in technical essence to the proposed one is a groundwater level regulator containing a well, a shut-off element installed in it on the drain head and a valve connected to the levers of the hinge mechanism, and a float, a lever mechanism made with the possibility of contacting with a floating float placed in an additional chamber, and the levers are mounted on a horizontal axis, and the axis of the linkage mechanism divides it into two unequal parts, the upper of which is larger than the lower, and on the upper part of the shoulder hinge a counterweight container is fixedly fixed, the center of gravity of which is located above the horizontal axis of rotation, and on the lower part of the shoulder a mechanism for changing the position respectively above the float at the marks of the maximum and minimum water levels in the float chamber is articulated (Patent RU No. 2490394, E02B 11/00, G05D 9/02 of 03/19/2012).

Недостатком известного регулятора является сложность в изготовлении громоздкого колодца для размещения в нем с рычагами шарнирного механизма, колодца с камерой - противовеса и плавающего поплавка в дополнительной камере, и, как следствие, большая материалоемкость.A disadvantage of the known controller is the difficulty in manufacturing a bulky well for placement in it with levers of a hinged mechanism, a well with a camera - a counterweight and a floating float in an additional chamber, and, as a result, a large material consumption.

Технический результат от использования заявленного изобретения заключается в упрощении конструкции, уменьшении материалоемкости и снижении инерционности действия в работе.The technical result from the use of the claimed invention is to simplify the design, reduce material consumption and reduce the inertia of the action in the work.

Технический результат достигается тем, что регулятор уровня грунтовых вод содержит колодец, установленный в нем на оголовке дрены запорный орган в виде клапана, связанного с рычагом шарнирного механизма, и поплавок, рычаги установлены на горизонтальной оси, причем ось рычажного механизма делит его на две неравные части плеч, причем на верховой части плеча закреплен противовес, центр тяжести которой размещен выше горизонтальной оси вращения, верховая часть плеча имеет в средней части запорный орган, выполненный в виде перевернутой тарелки со штоком с возможностью перекрытия впускного отверстия патрубка, соединенного под углом с оголовком подводящей дрены, а низовая часть плеча имеет в средней части запорный орган с возможностью перекрытия выпускного отверстия патрубка, соединенного с отводящей дреной, при этом на конце низовой части плеча рычага с возможностью осевого перемещения смонтирован поплавок, при этом отклонение от вертикального направления верховой части плеча рычага с регулируемым грузом-противовесом ограничено неподвижными упорами.The technical result is achieved by the fact that the groundwater level regulator contains a well, a shut-off element installed in it on the drain head in the form of a valve connected to the lever of the articulated mechanism, and a float, the levers are mounted on a horizontal axis, and the axis of the lever mechanism divides it into two unequal parts shoulders, and on the upper part of the shoulder a counterweight is fixed, the center of gravity of which is placed above the horizontal axis of rotation, the upper part of the shoulder has a locking member in the middle part, made in the form of an inverted plate and with a rod with the possibility of blocking the inlet of the nozzle connected at an angle to the tip of the inlet drain, and the lower part of the shoulder has a locking element in the middle part with the possibility of blocking the outlet of the nozzle connected to the outlet drain, while at the end of the lower part of the lever arm the axial displacement of the mounted float, while the deviation from the vertical direction of the upper part of the lever arm with an adjustable counterweight is limited by fixed stops.

Применение регулятора уровня грунтовых вод позволяет упростить конструкцию за счет исключения дополнительной поплавковой камеры, винтового толкателя с фиксаторами и решетки. Следовательно, расход также стабилизируется при наполнении колодца, открывая запорный орган на выпускном патрубке отводящей дренажной трубы. Происходит сброс воды из коллекторно-дренажной сети, что в конечном итоге приводит к снижению уровня грунтовых вод на массиве, а, следовательно, и уровня воды в колодце. Данная связь, которая связана с переходными процессами в режиме срабатывания запорного оголовка выпускного патрубка дрены с поплавковым приводом и перемещением па противоположное по отношению к запорному органу на оголовке впускного патрубка дренажной трубы в диапазоне различных уровней и давлений в колодце, не предъявляет высоких требований к качеству дренажной воды. Кроме того, данная связь с двуплечим рычагом, когда верхнее и нижнее плечи снабжены в средней части запорными органами со штоками, может характеризовать уменьшения усилий на открытие выпускного отверстия на оголовке патрубка дренажной трубы с меньшим усилием при получении ускорения с регулируемым грузом-противовесом вертикального направления верховой части плеса рычага, при котором рычаг, опираясь в средней части низового плеча рычага, моментально поднимает запорный клапан на выпускном оголовке патрубке и отводит воду из колодца. Степень подъема низового плеча ограничивается упорами со стороны впускного патрубка при падении груза-противовеса от исходного своего положения при свободной подвижности поплавка между кольцами на изогнутом конце низовой части плеча рычага, и, наоборот, при снижении уровня воды в колодце, поплавок опирается на нижнее кольцо рычага и, постепенно опускаясь за уровнем воды в колодце своим весом и весом запорного органа, передвигает рычаг груза-противовеса вправо, при котором закрывается клапан на выпускном патрубке, в исходное положение. Это охватывает весь диапазон уровней, по которым производится регулирование, и не допускает перенаполнения перед колодцем.The use of a groundwater level regulator allows to simplify the design by eliminating an additional float chamber, a screw pusher with clamps and a grate. Consequently, the flow rate also stabilizes when the well is filled, opening the shut-off element on the outlet pipe of the outlet drain pipe. There is a discharge of water from the collector-drainage network, which ultimately leads to a decrease in the level of groundwater in the massif, and, consequently, the water level in the well. This connection, which is associated with transients in the operation mode of the locking head of the drain outlet pipe with a float actuator and moving it opposite to the locking body on the head of the inlet pipe of the drain pipe in the range of different levels and pressures in the well, does not impose high demands on the quality of the drain water. In addition, this connection with a two-arm lever, when the upper and lower shoulders are equipped with locking bodies with rods in the middle, can characterize a decrease in the efforts to open the outlet on the head of the drain pipe nozzle with less force when acceleration is obtained with an adjustable counterweight of the vertical direction part of the lever reach, in which the lever, resting in the middle part of the lower arm of the lever, instantly raises the shut-off valve on the outlet head of the nozzle and draws water from the well. The degree of raising of the lower arm is limited by the stops on the inlet branch when the counterweight falls from its original position with the float freely moving between the rings at the bent end of the lower part of the lever arm, and, conversely, when the water level in the well decreases, the float rests on the lower lever ring and, gradually lowering the water level in the well with its weight and the weight of the locking member, it moves the counterweight load lever to the right, at which the valve on the outlet pipe closes to its original position. This covers the entire range of levels at which the regulation is made, and does not allow overfilling in front of the well.

Практическая работоспособность предлагаемого устройства регулятора уровня грунтовых вод очевидна, и он вписывается в технологию конструирования для дренажных систем.The practical operability of the proposed device groundwater level controller is obvious, and it fits into the design technology for drainage systems.

Следует обратить внимание на угол соединения впускного патрубка с подводящей дреной и форму запорного органа, выполненного в виде перевернутой тарелки, что улучшает герметичность и делает его надежным для применения во всех условиях регулирования уровня воды в колодце. При этом вес груза уменьшен по сравнению с аналогом - это смягчает удары о края впускного отверстия патрубка при контакте, который также снабжен резиновым уплотнением и тем самым увеличивает силу прижатия запорного органа к впускному отверстию патрубка, а также обеспечивает увеличение напора воды во впускном патрубке на внутреннюю плоскость перевернутой тарелки, происходит открытие запорного органа с меньшими усилиями передающего на шток и связанного со средней частью верхового плеча.You should pay attention to the angle of connection of the inlet pipe with the supply drain and the shape of the locking element, made in the form of an inverted plate, which improves the tightness and makes it reliable for use in all conditions of regulating the water level in the well. At the same time, the weight of the cargo is reduced in comparison with the analogue - this softens impacts on the edge of the inlet of the nozzle at the contact, which is also equipped with a rubber seal and thereby increases the pressing force of the shut-off element to the inlet of the nozzle, and also provides an increase in the pressure of water in the inlet to the inner the plane of the inverted plate, the locking element is opened with less effort transmitting to the stock and connected with the middle part of the upper arm.

На чертеже схематично изображен регулятор уровня грунтовых вод.The drawing schematically shows a groundwater level regulator.

Регулятор уровня грунтовых вод включает дренажный колодец 1 с впускным патрубком 2, присоединенным под углом к подводящей дрене 3 и выпускному патрубку 4 на отводящей дрене 5. Впускной патрубок 2 перекрыт запорным клапаном 6 с подпорным диском 7 в виде перевернутой тарелки, закрепленным к двуплечему шарнирному рычагу штоком 8, расположенному в высотном отношении выше поплавкового привода, размещенного внутри колодца. Двуплечий рычаг состоит из верховой части 9 и низовой части 10 плеч рычагов. Шток 8 соединен со средней частью верхового рычага 9, на конце которого смонтирован регулируемый груз-противовес 11, отклонение которого от вертикального направления ограничивается неподвижными упорами 12 и 13. Конец штока 8 может быть выполнен, например, в виде винт-гайки 14. Шток 15 соединен со средней частью низового плеча рычага 10, с запорным клапаном 16, и содержит изогнутый конец рычага с поплавком 17.The groundwater level controller includes a drainage well 1 with an inlet pipe 2 connected at an angle to the inlet drain 3 and an outlet pipe 4 on the outlet drain 5. The inlet pipe 2 is closed by a shut-off valve 6 with a retaining disk 7 in the form of an inverted plate fixed to a two-armed hinge lever rod 8, located in a height ratio above the float actuator located inside the well. Two shoulders lever consists of the upper part 9 and the lower part 10 of the arm levers. The rod 8 is connected to the middle part of the upper arm 9, at the end of which an adjustable counterweight 11 is mounted, the deviation of which from the vertical direction is limited by the fixed stops 12 and 13. The end of the rod 8 can be made, for example, in the form of a screw-nut 14. Stem 15 connected to the middle part of the lower arm of the lever 10, with a shutoff valve 16, and contains a curved end of the lever with a float 17.

Движение поплавка 17 на рычаге 10 ограничивается в высотном положении кольцами 18 и 19. Соединение штока 15 со средней частью низового плеча рычага 10 обеспечивает холостой ход за счет петли 20.The movement of the float 17 on the lever 10 is limited in a high position by the rings 18 and 19. The connection of the rod 15 with the middle part of the lower arm of the lever 10 provides an idle stroke due to the loop 20.

Впускной патрубок 2 содержит резиновое кольцо 21, закрепленное на оголовке патрубка 2. Рычажный двуплечий механизм выполнен из двух частей 9 и 10 плеч, расположенных под прямым углом, которые прикреплены выпуклой стороной к шарниру 22. Шарнир 22 смещен в сторону впускного патрубка 2.The inlet pipe 2 contains a rubber ring 21 mounted on the head of the pipe 2. The lever two-arm mechanism is made of two parts 9 and 10 of the shoulders located at right angles, which are attached with the convex side to the hinge 22. The hinge 22 is shifted towards the inlet pipe 2.

Регулятор работает следующим образом.The regulator operates as follows.

При поступлении воды в дрену регулятор находится в положении, когда к корпусу впускного патрубка 2 поджат запорный клапан 6 с подпорным диском 7 в виде перевернутой тарелки. Вода в колодце отсутствует. Поступающая вода поступает в подводящую дрену 3, и происходит повышение напора воды на клапан 6 с подпорным диском 7. Однако в это время еще в колодце вода отсутствует, поплавок 17 находится в воздухе, соответственно, клапан 16 открыт, верховая часть 9 плеча рычага опускается влево до упора 12 под тяжестью груза-противовеса 11, удерживая запорный клапан 6 с подпорным диском 7 в закрытом положении. Далее запорный орган под действием выталкивающей силы поднимается вверх, шток 8 давит на верховую часть 9 плеча рычага и передвигает его с грузом-противовесом 11 вправо в сторону поплавкового привода, впускает воду в дренажный колодец 1, а в дальнейшем низовая часть 10 плеча рычага опускается вниз, соответственно, груз-противовес 11 получает ускорение, вправо достигая упора 13, при котором низовая часть 10 плеча рычага, опираясь на верхнюю границу петли 20 на шарнире 22 и штока 15, моментально закрывает клапаном 16 отверстие на выпускном патрубке 4 и полностью открывает клапан 6 с подпорным диском 7. Степень открытия клапана 6 в крайнем правом положении груза - противовеса 11 ограничивается упором 13. Действие на низовую часть 10 плеча рычага одновременно оказывает тяжесть запорного клапана 15 и вес поплавка 17 со свободной подвижностью поплавка 17 между кольцами 18 и 19. Заполнение водой дренажного колодца 1 происходит по мере повышения уровня в колодце 1, поплавок 17 постепенно свободно перемещается вверх до кольца 18 рычага 10 и, постепенно поднимаясь над водой своим весом, перемещает груз-противовес 11 в положение влево, при котором открывается клапан 16 со штоком 15 и, наоборот, закрывается клапан 6 с подпорным диском 7 со штоком 8, и фиксируется ограничителем упора 12. При опорожнении колодца 1, вода постепенно вытекает через выпускной патрубок 4 в дрену 5. При этом поплавок 17 свободно опускается на нижнее кольцо 19. Под действием общего веса клапана 16 со штоком 15, поплавка 17 вновь срабатывает на открытие клапан 6 с диском 7, и верховая часть 9 плеча рычага с грузом-противовесом 11 поднимаются вверх, а низовая часть 10 плеча рычага опускается вниз. В дальнейшем процесс повторяется. Период повторения зависит от регулировки свободы перемещения поплавка 17 между кольцами 18 и 19. Груз-противовес 11 может быть выполнен по высоте рычага 9 регулируемым относительно шарнира 22, и момент этой силы становится меньшим или большим моментов клапанов со штоками и подвижного поплавка, степень перемещения верховой части плеча рычага, которого ограничивается упорами 12 и 13. При этом свою роль играет и свобода подвижности поплавка 17 между кольцами 18 и 19, связанного с изменением уровня воды в колодце 1. Это значит, что регулятор обладает значительными эксплуатационными возможностями и более автономен за счет сработки одного клапана на открытие, а другого на закрытие, работающих в противофазе друг с другом.When water enters the drain, the regulator is in the position when the shut-off valve 6 with the retaining disk 7 is pressed in the form of an inverted plate to the inlet pipe body 2. There is no water in the well. The incoming water enters the inlet drain 3, and the pressure of the water increases to the valve 6 with the retaining disk 7. However, there is still no water in the well, the float 17 is in the air, respectively, the valve 16 is open, the upper part 9 of the lever arm drops to the left until it stops 12 under the weight of the counterweight 11, holding the shut-off valve 6 with the retaining disc 7 in the closed position. Next, the locking body under the action of the buoyant force rises, the rod 8 presses on the upper part 9 of the lever arm and moves it with the counterweight 11 to the right towards the float actuator, lets water into the drainage well 1, and then the lower part 10 of the lever arm drops down accordingly, the counterweight 11 receives acceleration, reaching the stop 13 to the right, at which the lower part 10 of the lever arm, resting on the upper border of the loop 20 on the hinge 22 and the rod 15, instantly closes the valve 16 on the outlet pipe 4 and p fully opens the valve 6 with the retaining disk 7. The degree of opening of the valve 6 in the extreme right position of the load - the counterweight 11 is limited by the stop 13. The action on the lower part 10 of the arm of the lever simultaneously exerts the weight of the shut-off valve 15 and the weight of the float 17 with the free mobility of the float 17 between the rings 18 and 19. Filling the drainage well 1 with water occurs as the level in the well 1 rises, the float 17 gradually freely moves up to the ring 18 of the lever 10 and, gradually rising above the water with its weight, moves the load against weight 11 to the left, at which the valve 16 with the stem 15 opens and, on the contrary, the valve 6 with the retaining disk 7 with the rod 8 closes and is fixed by the stop limiter 12. When emptying the well 1, water gradually flows through the outlet 4 to the drain 5 In this case, the float 17 freely lowers onto the lower ring 19. Under the influence of the total weight of the valve 16 with the stem 15, the float 17 is again triggered to open the valve 6 with the disk 7, and the upper part 9 of the lever arm with the counterweight 11 rises, and the bottom part 10 of the lever arm falls down h. In the future, the process is repeated. The repetition period depends on the adjustment of the freedom of movement of the float 17 between the rings 18 and 19. The load of the counterweight 11 can be made height-adjustable lever 9 relative to the hinge 22, and the moment of this force becomes less or greater than the moments of the valves with rods and a movable float, the degree of movement of the horse parts of the lever arm, which is limited by stops 12 and 13. The freedom of mobility of the float 17 between the rings 18 and 19, associated with a change in the water level in the well 1, also plays a role. This means that the controller has itelnymi operational capabilities and more self-contained due to drawdown of the valve for opening and another for closing operating out of phase with each other.

Ход движения поплавка на низовой части плеча рычага между фиксирующими кольцами определяется для двух положений уровня воды в колодце (минимального и максимального) из условия, чтобы разница уровней воды в фиксаторе обеспечивала необходимый ход поплавка для открытия впускного патрубка во времени запорным органом со штоком, а другой выпускной патрубок - закрытием запорным клапаном. Удержание их происходит за счет противодавления при закрытии или открытии их в потоке, что и обеспечивает ход клапанов со штоками, закрепленных на двуплечем рычаге с регулируемым грузом-противовесом на одном из них при связи с поплавковым приводом. Таким образом, автоматически поддерживается соответствие между притоком дренажной воды в подводящей дрене и расходом в отводящую дрену, как на сброс, так и возможность подпочвенного орошения. Эффективность предлагаемого регулятора упрощает конструкцию и эксплуатацию, уменьшает материалоемкость и снижает инерционность действия в работе.The course of movement of the float on the lower part of the lever arm between the locking rings is determined for two positions of the water level in the well (minimum and maximum) from the condition that the difference in water levels in the lock provides the necessary stroke of the float to open the inlet pipe in time with a locking body with a rod and the other exhaust pipe - closing with a shut-off valve. Their retention is due to counterpressure when closing or opening them in the stream, which ensures the stroke of the valves with rods mounted on a two-arm lever with an adjustable counterweight on one of them in connection with the float actuator. Thus, the correspondence between the inflow of drainage water in the supply drain and the flow into the discharge drain, both for discharge and the possibility of subsoil irrigation, is automatically maintained. The effectiveness of the proposed controller simplifies the design and operation, reduces material consumption and reduces the inertia of the action in operation.

Claims

A groundwater level regulator comprising a well, a shutoff element installed in it on the drain head in the form of a valve connected to a lever of a hinge mechanism, and a float, levers are mounted on a horizontal axis, and the axis of the lever mechanism divides it into two unequal parts of the shoulders, and on the top a counterweight is fixed to the shoulder part, the center of gravity of which is placed above the horizontal axis of rotation, characterized in that the upper part of the shoulder has a locking member in the middle part, made in the form of an inverted plate with a rod with by blocking the inlet of the nozzle connected at an angle to the tip of the inlet drain, and the lower part of the shoulder has a locking element in the middle part with the possibility of blocking the outlet of the nozzle connected to the outlet drain, while the float is mounted at the end of the lower part of the arm of the lever, however, the deviation from the vertical direction of the upper part of the lever arm with an adjustable counterweight is limited by the fixed stops.