4. Расчет вододействующего затвора автомата верхнего бьефа

1 – рычаги-корректоры; 2 – полотно затвора; 3 – качающаяся рама

Авторегулятор Финке предназначен для регулирования уровня воды в верхнем бьефе.

Принцип работы

Под действием давления воды со стороны верхнего бьефа полотно затвора (2) вместе качающейся рамой (3) поднимается, принимая положение, показанное на рисунке пунктиром. После пропуска воды с верхнего бьефа качающаяся рама под действием собственной силы тяжести опускается вниз по направляющим шарнирам, закрывая затвор.

Расчет начинаем с построения таблицы и графика для нахождения h_б – уровень воды бытовой

h, м			R	C	Кт

Для более точного нахождения значения К_ф (коэффициент расхода фактический) необходимо найти не менее десяти значений К_т (коэффициент расхода теоретический) для каждого значения h. К_ф должен быть меньше К_т для максимального h, и больше К_т для минимального h. В случае несоблюдения этого условия принимаются новые увеличенные значения h.

 = (B + 2mh)h

 =B + 2h

;

К_т =

По полученным значения К_т и h строится график на оси К_т которого откладывается значение К_ф и с графика снимается значение h_б (уровень воды бытовой).

H, м

К_т

Определяем расчетную глубину у полотна затвора

h_п = 2h_б

2. Определяем высоту затвора

h_з = 1,36h_п

3. Определяем ширину затвора

,

 – коэффициент истечения жидкости из под затвора = 0,51

а = максимальная величина открытия затвора

4. Определяем длину качающейся рамы

L = 1,5  h_з  l

l – расстояние от полотна затвора до шарнирного соединения

(l= 0,06  h_з).

5. Определяем длину рычагов- корректоров

r = 0,407  h_з.

6. Определяем силу гидростатического давления

,

где  – угол атаки полотна затвора=10ْ.

7. Определяем вес затвора

G = 0,37Р

8. Определяем высоту расположения опорных подшипников или глубину канала

Н₀ = 0,97  h_з

5. Расчёт диафрагмового авторегулятора с запорным диском уровня воды в нижнем бьефе

Этот авторегулятор благодаря ходу запорного диска, увели­ченному до половины диаметра водовыпускной трубы, имеет минимальные потери напора, так как площадь выходного от­верстия регулятора в два раза превышает площадь попереч­ного сечения трубы водовыпуска.

Рассмотрим расчет диафрагмового с запорным диском ав­торегулятора уровня воды в нижнем бьефе напорных труб­чатых водовыпусков, используя схему (рис. 8).

Диаметр корпуса — трубы определяют (или проверяют) по формуле:

,

где μ – коэффициент расхода, равный 0,42;

Н – напор в верхнем бьефе.

Полный ход запорного диска и диафрагмы определяется из условия обеспечения превышения площади выходного кольцевого отверстия над площадью поперечного сечения тру­бы и минимального гидродинамического сопротивления на выходе:

Диаметр диафрагмы (мембраны) находится по зависи­мости:

Эффективная площадь мембраны, на которую передается усилие от давления воды в камере, определяется по формуле:

, м

Диаметр подающей трубки вычисляется по расходу, кото­рый находится как отношение объема диафрагмовой камеры ко времени его заполнения.

Время заполнения принимается исходя из требований объ­екта (10-100 с)

Объем диафрагмовой камеры равен:

b_к — ширина камеры. Принимается из условия обеспечения свободно­го хода диафрагмы.

-диаметр трубы водовыпуска; - диаметр отводной трубки.

Диафрагмовый авторегулятор с запорным диском:

1 — труба водовыпуска; 2 — диафрагма; 3 — камера; 4 — отводная трубка; 5 — устройство ручного управления; 6 — клапанный затвор 7 — поплавок; 8 — по­дающая трубка; 9 — уплотнение; 10 — запорный диск; 11 — диафрагмовый диск; 12 — направляющая втулка

Объем диафрагмовой камеры равен:

где b_к — ширина камеры. Принимается из условия обеспечения свободно­го хода диафрагмы.

-диаметр трубы водовыпуска; - диаметр отводной трубки.

Диаметр подающей трубки равен:

,

где - рабочий объем диафрагмового гидропривода, μ— коэффициент расхода, равный 0,62; t — время открытия или закры­тия авторегулятора; h — перепад между верхним и нижним уровнями.

Так как перепад между верхним и нижним уровнями мо­жет быть минимальным, то для уменьшения диаметра пода­ющей трубки можно увеличить время срабатывания авторе­гулятора в связи с тем, что жестких требований в отношении быстродействия нет.

Диаметр отводящей трубки принимают из расчета увели­чения площади ее поперечного сечения в два раза по сравне­нию с подающей трубкой.

Диаметр напорного диска принимают равным внешнему диаметру трубы водовыпуска, диаметр диафрагмового дис­ка — внутреннему.

Размеры клапанного затвора и поплавка задатчика уров­ня определяются из расчета обеспечения допустимых колеба­ний уровня воды в нижнем бьефе.

Исходные данные к расчетно-графической работе № 1

№ варианта	Н, м	, м	h, м	Q, м3/с	t, мм	d1, мм	d2, мм	
1	1,0	0,1	0,7	2,0	3	40	60	40
2	1,1			2,5
3	1,2			3,0
4	1,3		0,8	3,5
5	1,4			4,0
6	2,0	0,1	1,7	5,0	4	50	75	45
7	2,1			6,0
8	2,2	0,2		7,0
9	2,3		1,9	8,0
10	2,4			9,0
11	3,0	0,2	2,7	10,0	5	50	75	40
12	3,1			12,0
13	3,2			14,0
14	3,3		3,0	16,0
15	3,4			18,0
16	4,0	0,25	3,7	20,0	5	60	90	35
17	4,1			22,0
18	4,2			24,0
19	4,3		3,8	26,0
20	4,4			28,0
21	5,0	0,30	4,5	30,0	6	70	105	35
22	5,1		4,6	35
23	5,2		4,7	40
24	5,3			45
25	5,4		4,8	50