RU2580125C1 - Ground water level regulator - Google Patents

Abstract

FIELD: reclamation.

SUBSTANCE: invention relates to reclamation and may be used for automatic control of ground water level. Regulator includes drain well 1, flap gate 3 with hinge 5 installed on collector outlet branch pipe 2, float 13 with load 14 of variable mass, arranged in middle part of rod 7 connected via hinged joint 8 with lever 4 of gate 3 and via hinged joint 9 with bell crank 6. Regulator also comprises drain shut-off element 19 with support disc 20 in form of inverted plate installed over flat seat 21 of inlet branch pipe 22. Rod 27 of drain shutoff element 19 is equipped with U-shaped turned over cup 24 with spring 12 arranged inside it, which is located between guides 25 with partition 26. Spring 12 upper end is fixed to elongated rod 11, and lower end is connected with shortened rod 27 of drain shutoff element 19 with support disc 20. Elongated rod 11 in middle part is pivotally connected to bell crank 6 of float drive. Two-arm lever 6 coupled with swinging axle 15 installed on vertical post 16, which is rigidly fixed to bottom 17 of well 1.

EFFECT: technical result consists in design simplification and reduction of material consumption.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к мелиорации и может быть использовано для автоматического регулирования уровня грунтовых вод.The invention relates to land reclamation and can be used to automatically control the level of groundwater.

Известен регулятор уровня воды в дренажной сети, включающий запорный орган, установленный на входном оголовке дренажной трубы, поплавок и шток, дренажный колодец и выпускной патрубок (Авторское свидетельство SU №496349, кл. Е02В 11/00 от 25.12.1975).Known regulator of the water level in the drainage network, including a shut-off element mounted on the inlet head of the drainage pipe, a float and a rod, a drainage well and an outlet pipe (Copyright certificate SU No. 496349, class ЕВВ 11/00 dated 12/25/1975).

Недостатком известного регулятора является низкая эффективность регулирования водного режима почвы, а также необходимость ручной настройки для перехода на другой режим и свойство запаздывания процесса открытия запорного органа, выполненного из клапанов, соединенных между собой штоков, причем нижний клапан размещен внутри запорного органа, а верхний - снаружи, в связи с этим он недостаточно чувствителен при изменениях уровня воды в колодце, требует более высокого качества изготовления исполнительного устройства, так как вследствие двух перпендикулярных клапанов, имеющих общий шток, нижний клапан может отказать в работе при заклинивании его в корпусе вследствие коррозии или загрязнения, что ведет к резкому возрастанию сил сопротивления и погрешности поддержания уровня воды в колодце.A disadvantage of the known regulator is the low efficiency of regulating the water regime of the soil, as well as the need for manual adjustment to switch to another mode and the delay property of the opening process of a locking member made of valves interconnected by rods, the lower valve being located inside the locking member and the upper one outside , in this regard, it is not sensitive enough to changes in the water level in the well, it requires a higher quality of manufacturing of the actuator, since due to of perpendicular valves having a common stem, the lower valve may fail to work when it is jammed in the housing due to corrosion or contamination, which leads to a sharp increase in resistance forces and the error in maintaining the water level in the well.

Известен также регулятор уровня грунтовых вод, содержащий колодец, установленный в нем на оголовке дрены запорный орган в виде клапана, связанный с рычагами шарнирного механизма, и поплавок (патент RU №2490394, кл Е02В 11/00, G05D 9/02 от 20.08.2013).Also known is a groundwater level regulator containing a well, a shut-off element in the form of a valve, connected to the levers of the hinge mechanism, and a float (patent RU No. 2490394, CL ЕВВ 11/00, G05D 9/02 from 08/20/2013 )

Недостатком этого устройства является наличие узлов в виде емкости-противовеса, рычажного механизма в виде соединенных между собой частей ригеля и плавающего поплавка в нем, что делает работу устройства громоздким, требует точной взаимной центровки рычажного механизма и угла между двумя ригелями и, как следствие, большая материалоемкость.The disadvantage of this device is the presence of nodes in the form of a counterweight container, a lever mechanism in the form of interconnected parts of the crossbar and a floating float in it, which makes the device cumbersome, requires precise mutual alignment of the lever mechanism and the angle between the two crossbars and, as a result, a large material consumption.

Наиболее близким по назначению к предлагаемому является регулятор уровня грунтовых вод, включающий запорный орган, установленный на входном оголовке дренажной трубы, поплавок со штоком, дренажный колодец и патрубок, запорный орган снабжен рычагом, шарнирно присоединенным одним концом к штоку (патент RU №2530527, кл. Е02В 11/00, G05D 9/02 от 25.10.2014).The closest to the intended purpose is the groundwater level regulator, which includes a shut-off element mounted on the inlet head of the drainage pipe, a float with a rod, a drainage well and a pipe, the shut-off element is equipped with a lever pivotally attached at one end to the rod (patent RU No. 2530527, class E02B 11/00, G05D 9/02 of 10.25.2014).

Недостатком этого устройства является наличие поплавковой камеры, высотное ее расположение в колодце и трех штоков большой длины в нем, что делает работу устройства достаточно громоздкой при медленном наполнении воды и тем самым наполнении поплавковой камеры и, как следствие, большая материалоемкость.The disadvantage of this device is the presence of a float chamber, its high-altitude location in the well and three rods of large length in it, which makes the operation of the device quite cumbersome with slow filling of water and thereby filling the float chamber and, as a result, a large material consumption.

Технический результат от использования заявляемого изобретения заключается в упрощении конструкции и уменьшении материалоемкости.The technical result from the use of the claimed invention is to simplify the design and reduce material consumption.

Технический результат достигается тем, что в регуляторе уровня грунтовых вод, включающем запорный орган со штоком, установленный на входном оголовке дренажной трубы, поплавок со штоком, дренажный колодец и выпускной патрубок, запорный орган на выпускном патрубке снабжен рычагом, шарнирно присоединенным к штоку поплавка, шток запорного органа дрены снабжен П-образным перевернутым стаканом с пружиной, расположенным между направляющими, причем один конец пружины соединен со штоком шарнирно-рычажного привода, а второй - со штоком запорного органа дрены с подпорным диском, выполненного в виде перевернутой тарелки с возможностью контактирования с седлом впускного патрубка, при этом к средней части штока, соединенного с пружиной в верхней ее части, шарнирно одним концом присоединен рычаг, связанный с качающейся осью, установленной на вертикальной стойке.The technical result is achieved by the fact that in the groundwater level regulator including a shut-off element with a rod installed on the inlet head of the drainage pipe, a float with a rod, a drainage well and an outlet pipe, a shut-off element on the outlet pipe is equipped with a lever pivotally attached to the float rod, the rod the drainage locking element is provided with a U-shaped inverted cup with a spring located between the guides, one end of the spring being connected to the rod of the articulated lever drive, and the second to the locking rod a drainage organ with a retaining disk, made in the form of an inverted plate with the possibility of contacting the inlet nozzle seat, while a lever connected to a swinging axis mounted on a vertical strut is articulated at one end to the middle part of the rod connected to the spring in its upper part.

Кроме того, колодец снабжен дополнительно откидным затвором, шарнирно соединенным со стенкой колодца.In addition, the well is additionally equipped with a hinged shutter pivotally connected to the wall of the well.

Кроме того, подпружиненный запорный орган с подпорным диском, выполненный в виде перевернутой тарелки, имеет форму конуса с боковыми изогнутыми стенками, обращенными в сторону плоского седла патрубка.In addition, a spring-loaded locking element with a retaining disk, made in the form of an inverted plate, has the shape of a cone with curved side walls facing the flat seat of the nozzle.

Кроме того, шток П-образного перевернутого стакана выполнен с регулировочной втулкой и с ограничителем хода.In addition, the stem of the U-shaped inverted cup is made with an adjusting sleeve and with a travel stop.

Предлагаемый регулятор уровня направлен на устранение указанных недостатков за счет упрощения конструкции, числа камер и штоков, а также уменьшение материалоемкости.The proposed level controller is aimed at eliminating these shortcomings by simplifying the design, the number of chambers and rods, as well as reducing material consumption.

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.

Такая конструкция регулятора уровня грунтовых вод обеспечивает возможность задавать величину свободного хода запорного органа с укороченным штоком и с пружиной, прикрепленной одним концом к удлиненному штоку регулируемого П-образного перевернутого стакана с регулировочной втулкой (настройкой) на штоке, который в верхней своей части контактирует с ограничителем, закрепленным в колодце. Установка свободной пружины растяжения внутри П-образного перевернутого стакана и регулирование последнего по высоте, закрепленного на удлиненном штоке, шарнирно связанного в средней части с двуплечим рычагом, поплавком с грузом на качающейся оси двуплечего рычага. При этом сам запорный орган выполнен плоской пластиной, закрепленной к подпорному диску, который имеет форму конуса с боковыми изогнутыми стенками, обращенному к седлу патрубка с возможностью перекрытия выпускного отверстия седла патрубка, которое расположено соосно с открытой частью перевернутого стакана. Размещение открытой нижней части стакана с пружиной, позволяет обеспечить устойчивое положение запорного органа при закрытии седла вертикального патрубка.This design of the groundwater level regulator provides the ability to set the amount of free movement of the shut-off element with a shortened stem and with a spring attached at one end to the elongated stem of an adjustable U-shaped inverted cup with an adjusting sleeve (setting) on the stem, which in its upper part contacts the limiter fixed in the well. Installing a free tension spring inside the U-shaped inverted cup and adjusting the latter in height, mounted on an elongated rod, articulated in the middle with a two-arm lever, a float with a load on the swinging axis of the two-arm lever. At the same time, the locking member itself is made by a flat plate fixed to the retaining disk, which has the shape of a cone with side curved walls facing the nozzle seat with the possibility of overlapping the outlet of the nozzle seat, which is aligned with the open part of the inverted nozzle. Placing the open lower part of the glass with a spring allows you to ensure a stable position of the locking body when closing the saddle of the vertical pipe.

Следует обратить внимание на форму седла патрубка и форму запорного органа с подпорным диском, выполненного в виде перевернутой тарелки, это смягчает удары о края направляющих, в который движется П-образный перевернутый стакан со штоком с пружиной.You should pay attention to the shape of the nozzle seat and the shape of the locking element with a retaining disk, made in the form of an inverted plate, this softens the blows on the edges of the guides, in which the U-shaped inverted glass with a rod with a spring moves.

За счет обтекаемости боковых стенок запорного органа в целом увеличивается выпуск воды в полость колодца без выплесков, обеспечено уменьшение величины сопротивлений (потерь) выпускаемой воды из вертикального патрубка, которое отсутствует в известных устройствах.Due to the streamlining of the side walls of the shutoff body, the water discharge into the cavity of the well without splashes is generally increased, and the resistance (loss) of the discharged water from the vertical pipe, which is absent in known devices, is reduced.

На чертеже показана принципиальная схема регулятора уровня грунтовых вод.The drawing shows a schematic diagram of a groundwater level regulator.

Регулятор уровня грунтовых вод включает колодец 1 с выпускным патрубком 2 коллектора, откидной затвор 3 на выпускном патрубке 2 с рычагом 4 с шарниром 5, который посредством двуплечего рычага 6, штока 7 и жестких связей через шарниры 8, 9, 10 связан с рычагом 6, один конец которого соединен шарниром 10 со средней частью удлиненного штока 11, присоединенного к пружине 12, а поплавок 13 и груз 14 переменной массы закреплены в средней части штока 7 с откидным затвором 3 выпускного патрубка 2. Двуплечий рычаг 6, поворачивающийся на оси 15, закреплен к стойке 16, которая закреплена жестко к дну 17 колодца 1. Позицией 18 обозначен ограничитель перемещения запорного органа 19 с подпорным диском 20 в виде перевернутой тарелки и установленный над плоским седлом 21 на конце впускного патрубка 22, соединенным с подводящим коллектором 23. Пружина 12 размещена в П-образном перевернутом стакане 24, который расположен между направляющими 25 с перегородкой 26. Укороченный шток 27 запорного органа 19 дрены с подпорным диском 20 закреплен к нижнему концу пружины 12 и размещен в направляющей втулке 28 в перегородке 26, при этом удлиненный шток 11 имеет регулировочную втулку 29. Элементы, связанные в колодце 1, составляют принципиальную схему с перевернутым стаканом 24 с пружиной 12, запорным органом 19 с подпорным диском 20, который выполнен в виде перевернутой тарелки, впускным патрубком 23 с плоским седлом 21, откидным затвором 3 выпускного патрубка 2, с чувствительным элементом поплавком 13 и шарнирно-рычажным приводом.The groundwater level controller includes a well 1 with an outlet pipe 2 of the collector, a hinged shutter 3 on the outlet pipe 2 with a lever 4 with a hinge 5, which is connected to the lever 6 through the two shoulders lever 6, the rod 7 and the rigid connections through the hinges 8, 9, 10, one end of which is connected by a hinge 10 with the middle part of the elongated rod 11 connected to the spring 12, and the float 13 and variable weight cargo 14 are fixed in the middle part of the rod 7 with the hinged shutter 3 of the exhaust pipe 2. The two-arm lever 6, which rotates on the axis 15, is fixed to stand 16, to The second one is fixed rigidly to the bottom 17 of the well 1. Position 18 denotes the stopper of the locking element 19 with the retaining disk 20 in the form of an inverted plate and mounted above the flat seat 21 at the end of the inlet pipe 22 connected to the inlet manifold 23. The spring 12 is placed in a U-shaped an inverted cup 24, which is located between the guides 25 with the partition 26. The shortened rod 27 of the locking member 19 of the drain with the retaining disk 20 is fixed to the lower end of the spring 12 and is placed in the guide sleeve 28 in the partition 26, while The stem 11 has an adjusting sleeve 29. Elements connected in the well 1 constitute a circuit diagram with an inverted cup 24 with a spring 12, a locking member 19 with a retaining disk 20, which is made in the form of an inverted plate, an inlet pipe 23 with a flat saddle 21, folding the shutter 3 of the exhaust pipe 2, with the sensing element, the float 13 and the articulated lever actuator.

Регулятор устанавливают в дренажном колодце 1 и настраивают на определенный заранее выбранный уровень воды, для чего фиксируют длину штока 11 и стакан 24 регулировочной втулкой 29, стакан удерживается пружиной 12, связанной с укороченным штоком 27. В качестве направляющей для укороченного штока 27 служит перегородка 26 с направляющей втулкой 28.The regulator is installed in the drainage well 1 and adjusted to a predetermined water level, for which the length of the rod 11 and the glass 24 are adjusted by the adjusting sleeve 29, the glass is held by a spring 12 connected to the shortened rod 27. A partition 26 s serves as a guide for the shortened rod 27 guide sleeve 28.

Предлагаемый регулятор работает следующим образом.The proposed regulator operates as follows.

В открытом положении запорный орган 19 дрены с подпорным диском 20 отходит от седла 21 впускного патрубка 22, соответственно, через пружину 12 перевернутый стакан 24 перемещается вверх со штоком 11, и через двуплечий рычаг 6, шток 7 с поплавком 13 с грузом 14, откидной затвор 3 закрывает выпускной патрубок 2 коллектора. Вода поступает в колодец 1 и поднимается до уровня, когда подъемная сила поплавка 13 становится равной и больше давления водяного столба на откидной затвор 3 и веса поплавка 13 с грузом 14. Выталкивающая сила воды, действующая на поплавок 13, связанный с рычагом 6, штоком 11, стаканом 24 и пружиной 12, открывает откидной затвор 3, выпускает воду через выпускной патрубок 2 коллектора, а вместе с ними постепенно опускаются запорный орган 19 дрены с подпорным диском 20, и закрывают впускное отверстие патрубка 22 с подводящим коллектором 23. При опускании запорного органа 19 дрены с подпорным диском 20 и с укороченным штоком 27 за счет сжатия пружины 12 прижимается запорный орган 19 дрены с диском 20 к плоскому седлу 21 патрубка 22, которые закрыты и готовы к следующему циклу работы.In the open position, the drain shutoff member 19 with the retaining disk 20 moves away from the seat 21 of the inlet pipe 22, respectively, through the spring 12, the inverted cup 24 moves up with the rod 11, and through the two-arm lever 6, the rod 7 with the float 13 with the load 14, a hinged shutter 3 closes the exhaust pipe 2 of the manifold. Water enters the well 1 and rises to the level when the lifting force of the float 13 becomes equal to and greater than the pressure of the water column on the hinged shutter 3 and the weight of the float 13 with the load 14. The buoyancy force of the water acting on the float 13 connected to the lever 6, rod 11 , with a cup 24 and a spring 12, opens the hinged shutter 3, discharges water through the outlet pipe 2 of the collector, and together with them the locking element 19 of the drain with the retaining disk 20 gradually falls, and close the inlet of the pipe 22 with the inlet manifold 23. When lowering the Nogo drains body 19 with retaining plate 20 and a rod 27 with a shortened due to the compression spring 12 presses the valve plug 19 drains to the disk 20 to the flat seat 21, nozzle 22, which are closed and are ready for the next cycle of operation.

Высота подъема запорного органа 19 с диском 20 ограничивается высотой штока 11 при наличии ограничителя перемещения 18, при котором прекращается слив воды из колодца 1. По мере наполнения воды в колодце 1 до поплавка 13 в поднятом состоянии вместе с ним происходит постепенное поднятие вверх откидного затвора 3 с рычагом 4.The lifting height of the locking element 19 with the disk 20 is limited by the height of the rod 11 in the presence of a travel stop 18, at which the water stops draining from the well 1. As the water is filled in the well 1 to the float 13 in the raised state, the hinged shutter 3 gradually rises upward. with lever 4.

В дальнейшем процесс повторяется. Период повторения зависит от скорости заполнения водой колодца 1.In the future, the process is repeated. The repetition period depends on the speed of filling the well 1 with water.

Таким образом, принцип действия регулятора уровня грунтовых вод следующий. Когда уровень воды в колодце увеличивается, поплавок начинает подниматься вверх. Поплавок со штоком связан с откидным затвором, открывающим выпускной патрубок, а запорный орган дрены с диском закрывает впускной патрубок, через которые регулируется уровень грунтовых вод, пока соответственно не уменьшится слив воды из дренажного колодца.Thus, the principle of operation of the groundwater level regulator is as follows. When the water level in the well increases, the float begins to rise. The float with a rod is connected with a hinged shutter that opens the outlet pipe, and the shut-off element of the drain with the disk closes the inlet pipe through which the level of ground water is regulated until the drainage of water from the drainage well decreases accordingly.

Емкость описанного дренажного колодца в каждом конкретном случае принимают в зависимости от эксплуатационных условий, принятой схемы регулирования подачи воды и длины коллектора.The capacity of the described drainage well in each case is taken depending on the operating conditions, the adopted scheme for regulating the water supply and the length of the collector.

Таким образом, горизонт воды в колодце с поплавковым шарнирно-рычажным механизмом управления регулируется выпуском расхода воды из дренажного колодца в автоматическом режиме.Thus, the water horizon in the well with a float hinged-lever control mechanism is regulated by the release of water flow from the drainage well in automatic mode.

Предлагаемый регулятор уровня грунтовых вод позволяет упростить конструкцию и уменьшить материалоемкость в целом.The proposed groundwater level regulator allows to simplify the design and reduce material consumption in general.

Claims (4)

1. Регулятор уровня грунтовых вод, включающий запорный орган со штоком, установленный на входном оголовке дренажной трубы, поплавок со штоком, дренажный колодец и выпускной патрубок, запорный орган на выпускном патрубке снабжен рычагом, шарнирно присоединенным к штоку поплавка, отличающийся тем, что шток запорного органа дрены снабжен П-образным перевернутым стаканом с пружиной, расположенным между направляющими, причем один конец пружины соединен со штоком шарнирно-рычажного привода, а второй - со штоком запорного органа дрены с подпорным диском, выполненного в виде перевернутой тарелки с возможностью контактирования с седлом впускного патрубка, при этом к средней части штока, соединенного с пружиной в верхней ее части, шарнирно одним концом присоединен рычаг, связанный с качающейся осью, установленной на вертикальной стойке.1. Groundwater level regulator, including a shutoff body with a rod mounted on the inlet head of the drainage pipe, a float with a rod, a drainage well and an outlet pipe, a shutoff body on the outlet pipe equipped with a lever pivotally attached to the float rod, characterized in that the shutter rod the drainage organ is equipped with a U-shaped inverted cup with a spring located between the guides, one end of the spring being connected to the rod of the articulated lever drive, and the second to the drain rod of the locking organ with a retaining a disk made in the form of an inverted plate with the possibility of contacting with the seat of the inlet pipe, while to the middle part of the rod connected to the spring in its upper part, a lever connected to the swinging axis mounted on a vertical strut is articulated at one end. 2. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что колодец снабжен дополнительно откидным затвором, шарнирно соединенным со стенкой колодца.2. The regulator according to claim 1, characterized in that the well is additionally equipped with a hinged shutter pivotally connected to the wall of the well. 3. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что подпружиненный запорный орган с подпорным диском, выполненный в виде перевернутой тарелки, имеет форму конуса с боковыми изогнутыми стенками, обращенными в сторону плоского седла патрубка.3. The regulator according to claim 1, characterized in that the spring-loaded locking element with a retaining disk, made in the form of an inverted plate, has the shape of a cone with side curved walls facing the flat seat of the nozzle. 4. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что шток П-образного перевернутого стакана выполнен с регулировочной втулкой и с ограничителем хода. 4. The regulator according to claim 1, characterized in that the stem of the U-shaped inverted cup is made with an adjusting sleeve and with a stroke limiter.

Images