Гидрант для закрытых оросительных систем Советский патент 1985 года по МПК E03B9/02 

Изобретение относится к мелиорации, а именно к устройствам регулирования водоподачи из распределительных трубопроводов закрытых оросительных систем.

Известны водовыпускные устройства - гидранты, включающие корпус с подводящим и отводяш м патрубками и расположенный внутри него тарельчатый клапан со штоком и мембранным приводом, надмембранная полость которого сообщена с входным и выходным патрубками трубками 1

Однако известные устройства достаточно сложны, наличие в них подвижных элементов снижает надежность в условиях длительной эксплуатации. Конструкция известных устройств не устраняет разрущающего воздействия гидроударов, возникающих в водопроводных сетях.

Наиболее близким к предлагаемому является гидрант для закрытых оросительных систем, включающий управляющий элемент, входной и выходной патрубки, корпус с крыщкой и расположенные внутри корпуса клапан, седло клапана и мембранный привод, надмембранная полость которого сообщена с входным патрубком 2.

Недостаток известного устройства - невысокая надежность работы при изменении давления в системе в щироком диапазоне и возникновение гидравлических ударов.

Целью изобретения является повыщение надежности работы и предотвращение возникновения гидроударов.

Поставленная цель достигается тем, что в гидранте для закрытых оросительных систем, включающем управляющий элемент, входной и выходной патрубки, корпус с крыщкой и расположенные внутри корпуса клапан, седло клапана и мембранный привод надмембранная полость которого сообщена с входным патрубком, входной патрубок выполнен с расположенными в его верхней части окнами переменного, увеличивающегося по высоте сечения и снабжен полой жесткой опорой и прикрепленным к ней отражателем, клапан выполнен стаканообразным и состоит из двух частей, а мембранный привод снабжен жестко присоединенной к отражателю и размещенной между частями клапана дополнительной мембраной, образующей с клапаном межмембранную полость, соединенную через полую жесткую опору с атмосферой.

На фиг. 1 изображен предлагаемый гидрант; на фиг. 2 - гидрант в закрытом состоянии при наличии воды в подводящей сети; на фиг. 3 - гидрант в открытом состоянии.

Гидрант содержит корпус 1 с крыщкой 2, входным 3 и выходным 4 патрубками и полостью 5. Входной патрубок 3 снабжен в верхней части окнами 6 переменного, увеличивающегося по высоте сечения и посадочным седлом 7 для клапана 8, выполненного в форме стакана. На входном патрубке 3 жестко закреплена полая опора 9 с отражателем 10. Мембранный привод гидранта

включает мембрану 11 и дополнительную мембрану 12. Мембрана 11 жестко соединена с крыщкой клапана 8 и образует с крыщкой 2 гидранта надмембранную полость 13. Дополнительная мембрана 12 закреплена внутри клапана 8, жестко соединена с отражателем 10 и образует с ним межмембранную полость 14. Гидрант снабжен двухпозиционным управляющим элементом 15, который в положении «Закрыт соединяет надмембранную полость 13 с входным патрубком 3 гиЛранта, а в положении «Открыт соединяет входной патрубок 3 с полостью гидранта.

Гидрант устанавливается на самонапорных закрытых оросительных сетях, которые в процессе эксплуатации после каждого полива опорожняются. В начальный момент вода в магистральном трубопроводе отсутствует, двухпозиционный управляющий элемент 15 установлен в положение «Закрыт. При подаче воды в магистральный трубопровод вода поступает во входной патрубок 3 гидранта и через двухпозиционный управляющий элемент 15 подается в надмембранную полость 13, по мере заполнения которой воздух, содержащийся в ней, сжимается, давление увеличивается, мембрана . 11 прогибается вниз и прижимает клапан 8 к посадочному седлу 7. Таким образом, гидрант приводится в закрытое состояние.

Для открытия гидранта двухпозиционный управляющий элемент 15 устанавливается в положение «Открыт. При этом надмембранная полость 13 соединяется с полостью 5 гидранта и давление в надм€мбранной полости 13 понижается. Давление воды во входном патрубке 3 действует на клапан 8 и гидрант открывается. Наличие отражателя 10 и окон 6 с переменным, увеличивающимся по высоте сечением обеспечивает при перемещении клапана 8 постепенное изменение расхода в конце цикла закрытия и начале цикла открытия.

5 Саморегулирование расхода гидранта при изменении давления в сети обеспечивается следующие.

При увеличении давления во входном патрубке 3 происходит увеличение давления в полости 5 гидранта, соответственно увеличивается давление и в надмембранной полости 13.

На мембрану 12 при этом действует сила

F гдеР-давление во входном патрубке;

5 0 диаметр мембраны 12.

Часть силь F компенсируется реакцией жесткой полой опоры 9 и ориентировочно составляет F Р0,8 .Ом. На открытие клапана действует сила 1 F- Рили F м2 - PO,85fD ы 0,2fPD м2. Площадь, равную 0,2 D м назовем эффективной площадью мембраны 12. Сила, действующая на мембрану 11 со стороны надмембранной полости 13, определяется произведением величины давления в этой полости на всю площадь крыщки клапана 8. Поскольку площадь крыщки клапана 8 значительно больще эффективной площади мембраны 12, небольщое увеличение давления в полости 13 приводит к существенному увеличению результирующей силы, действующей на закрытие клапана 8. Однако клапан 8 полностью закрыться не может вследствие того, что полностью исчезает противодавление в полости 13 и, соответственно. сила, действующая на закрытие клапана. При уменьщении давления во входном патрубке 3 уменьщается сила, направленная на закрытие клапана 8. При значительных изменениях величины давления в сети величина расхода гидранта изменяется в небольшом диапазоне. Повышение надежности срабатывания гидранта обусловлено тем, что динамический удар струи воды воспринимается отражатеП

(Риг. 2 13 лем 10, а не самим клапаном 8. В связи с этим, даже относительно небольщая разность величин давления в полостях 13 и 14 обеспечивает надежное срабатывание гидранта. Предотвращение возникновения гидроударов в сети при срабатываниях гидранта обеспечивается наличием окон 6 переменного сечения что обеспечивает плавное изменение площади проходного сечения клапана 8 в конце и начале циклов срабатывания гидранта и медленное изменение величины расхода гидранта при его срабатываниях. Сжатие и расщирение воздуха в полостях 13 и 14 при срабатываниях гидрант,а также увеличивает время его закрытия и открытия и обеспечивает плавное изменение расхода гидранта при его включении и выключении. Воздух при этом выпол функциюдемпфирующей пружины. Подзарядка воздухом полостей 13 и 14 по мере его растворения осуществляется при каждом цикле включения - выключения гидранта. Предлагаемый гидрант прост и надежен. Гидрант надежно работает в диапазоне напора в сети 0,01-0,06 МПа. Время срабатывания гидранта составило при испытаниях 40-90 с, гидроударов не наблюдалось.

ГИДРАНТ ДЛЯ ЗАКРЫТЫХ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ, включающий управляющий элемент, входной и выходной патрубки, корпус с крыщкой и расположенные внутри корпуса клапан, седло клапана и мембранный привод, надмембранная полость которого сообщена с входным патрубком, отличающийся тем, что, с целью повыщещения надежности работы и предотвращения возникновения гидроударов, входной патрубок выполнен с расположенными в его верхней части окнами переменного,увеличивающегося по высоте сечения и снабжен полой жесткой опорой и прикрепленным к ней отражателем, клапан выполнен стаканообразным и состоит из двух частей, а i мембранный привод снабжен жестко присоединенной к отражателю и размещенной меж(Л ду частями клапана дополнительной мембраной, образующей с клапаном межмембранную полость, соединенную через полую жест кую опору с атмосферой. га ,2 сд со о ю О5