Гідропневматичний регулятор
Для регулювання дренажного стоку на осушувально-зволожувальних системах з урахуванням інтенсивності опадів запропонований сифонний регулятор із пневматичним затвором (рис. 7.7). Будова регулятора наступна. Корпус 1 з'єднаний із сифоном 2 і
Рис. 7.7. Схема гідропневматичного регулятора.
вертикальною трубою 3, у якій знаходяться аераційна трубка 4 і трубка 5. На виходах трубки 5 встановлені клапани 9 і 14 та клапан 8 з мембранним приводом 6. На клапани 9 і 14 впливає шток 10, зв'язаний важелем 11 з поплавком 12 опадоміра 13. Клапан 8 встановлено на виході балона 7, наповненого стисненим повітрям. Труба 3 з'єднана трубкою 15 з горловиною сифона з прилаштованим рухливим рукавом 16. У водовипуску 17 установлений затвор у виді надувної камери 18. Регулятор встановлюють у колодязі на виході колектора закритої дренажної мережі.
Гідропневматичний регулятор відноситься до дискретних регуляторів і може працювати в трьох режимах: вільного й інтенсивного стоку та в режимі підпору.
Перехід регулятора з режиму стоку в режим підпору відбувається при випаруванні опадів з поплавкової камери опадоміра і опусканні поплавка 12, який через важіль 11 і шток 10 впливає на клапан 9. При відкритому клапані стиснене повітря з балона 7 через редуктор надходить у надувну камеру 18 і прямий водовипуск регулятора закривається. Коли тиск у камері досягне встановленого значення, мембранний привод 6 закриває запірний клапан 8 і вихід повітря з балона припиняється. Одного балона стиснутого повітря вистачає на весь сезон роботи регулятора.
При підвищенні рівня ґрунтових вод корпус 1 і труба 3 наповняються водою і кінець аераційної трубки занурюється у воду. При подальшому підвищенні рівня відбувається злив води через сифон. Якщо надходження води з дренажної мережі стає більшим, ніж її стік через сифон, то рівень у трубі 3 підвищується, сифон заряджається і витрата значно збільшується. При зниженні рівня нижче кінця аераційної трубки повітря через неї і сполучну трубку 15 попадає у горловину сифона, що призводить до зриву вакууму і припинення стоку.
Отже, регулятор включається при напорі в дренажній мережі, рівній відмітці гребеня сифона, і відключається при зниженні стоку до відмітки нижнього краю аераційної трубки, забезпечуючи цим стабілізацію напору в мережі в заданих межах. Зміну меж регулювання здійснюють переміщенням труби сифона й аераційної трубки.
Пропускна здатність регулятора в режимі сифона визначається аналогічно до пропускної здатності сифонної трубки і виражається залежністю
,
/7.18/
де μр - коефіцієнт витрати регулятора; dc - діаметр сифона; Нр - падіння напору в регуляторі.
У випадку випадання рясних або тривалих опадів поплавок опадоміра піднімається, шток впливає на клапан 14, що з'єднує камеру 18 з атмосферою. У результаті водозлив 17 відкривається, забезпечуючи форсований стік води з дренажної мережі. Цим запобігається підняття рівня ґрунтових вод при опадах вище норми осушення.
Експериментальним шляхом встановлено, що при напорі в дренажній мережі Нм=0,2...1,0 м герметичність закриття регулятора забезпечується при тиску в надувній камері Рк=0,2...0,4 м. невелике значення тиску Рк зумовлене тим, що напір у дренажній мережі притискає камеру до опори і стінок труби водовипуску, поліпшуючи герметичність.
Тиск повітря в балоні можна визначити за формулою
,
/7.19/
де k=1,3 - коефіцієнт запасу, що враховує витік повітря; n - число включень регулятора в режимі підпору; Vк і Vб - відповідно об’єми камери і балона.
При випаровуванні опадів з опадоміра регулятор переходить у режим підпору. Момент переходу регулюється положенням клапана 9 або довжиною штока 10.
В експериментальному зразку регулятора в якості клапанів використовували стандартні елементи пневмоавтоматики, а як запірний орган - камеру м'яча. Протягом двох років експлуатації експериментального зразка відмовлень у роботі не було.
Гідропневматичний регулятор відрізняється від інших регуляторів дренажного стоку високою швидкодією, що скорочує перезволоження ґрунту при рясних опадах і підвищує врожайність сільськогосподарських культур.