Гидрант для закрытых оросительных систем

(51) Е 0 2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(72) А. Ф. Кондратьев, Л. А. Залманзон, Г. Г. Молчанов, И. М. Бурдо, А. Ф. Савостьянов, М. С, Яковлев и М. Б. Куликов (71) Всесоюзный государственный ордена Трудового Красного Знамени головной проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт по переброске и распределению вод северных и сибирских рек им. Е. Е. Алексеевского Союзгипроводхоз и Ордена Ленина институт проблем управления(54) (57) ГИДРАНТ ДЛЯ ЗАКРЫТЫХ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ, включающий управляющий элемент, входной и выходной патрубки, корпус с крышкой и расположенные внутри корпуса клапан, седло клапана и мембранный привод, надмембранная полость которого сообщена с входным патрубком, отличающийся тем, что, с целью повышешения надежности работы и предотвращения возникновения гидроударов, входной патрубок выполнен с расположенными в его верхней части окнами переменного, увеличивающегося по высоте сечения и сйабжен полой жесткой опорой и прикрепленным к ней отражателем, клапан выполнен стаканообразным и состоит из двух частей, а мембранный привод снабжен жестко присое. - диненной к отражателю и размещенной между частями клапана дополнительной мембраной, образующей с клапаном межмембран-, ную полость, соединенную через полую жест , кую опору с атмосферой.Изобретение относится к мелиорации, а именно к устройствам регулирования водо- подачи из распределительных трубопроводов закрытых оросительных систем.Известны водовыпускные устройства гидранты, включающие корпус с подводящим и отводяшгм 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 разрушающего 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 крышкой 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 широком диапазоне и возникновение гидравлических ударов,Целью изобретения является повышение 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 крышкой 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 крышкой 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 поса 5 1 О 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 дочным седлом 7 для клапана 8, выполненного в форме стакана, На входном патрубке 3 жестко закреплена полая опора 9 с отражателем 10, Мембранный привод гидрантавключает мембрану 11 и дополнительнуюмембрану 12, Мембрана 11 жестко соединена с крышкой клапана 8 и образует с крышкой 2 гидранта надмембранную полость 13.Дополнительная мембрана 12 закрепленавнутри 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 гидранта, а в положении Открытсоединяет входной патрубок 3 с полостьюгидра нта.Гидрант устанавливается на самонапорных закрытых оросительных сетях, которыев процессе эксплуатации после каждого полива опорожняются. В начальный моментвода в магистральном трубопроводе отсутствует, двухпозиционный управляющий элемент 15 установлен в положение Закрыт,При подаче воды в магистральный трубопровод вода поступает во входной патрубок3 гидранта и через двухпозиционный управляющий элемент 15 подается в надмембранную полость 13, по мере заполнения которойвоздух, содержащийся в ней, сжимается,давление увеличивается, мембрана 11 прогибается вниз и прижимает клапан 8 к посадочному седлу 7. Таким образом, гидрантприводится 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 надмембранной полости 13 понижается. Давление водыво входном патрубке 3 действует на клапан8 и гидрант открывается. Наличие отражателя 10 и окон 6 с переменным, увеличивающимся по высоте сечением обеспечивает приперемещении клапана 8 постепенное изменение расхода в конце цикла закрытия иначале цикла открытия.Саморегулирование расхода гидрантапри изменении давления в сети обеспечивается следующим.При увеличении давления во входномпатрубке 3 происходит увеличение давленияв полости 5 гидранта, соответственно увеличивается давление и в надмембранной полости 13,На мембрану 12 при этом действует сила= Р У 1где Р-давление во входном патрубке;Ц;диаметр мембраны 12:Часть силы Р компенсируется реакциейжесткой полой опоры 9 и ориентировочносоставляет Р = Р 0,8 УЭ м.1153026 10 На открытие клапана действует сила Е = Р - Р или Р= ИВ м - РО,ФР м=02 ХРР м.Площадь, равную 0,2 Р м назовем эффективной площадью мембраны 12. 5Сила, действующая на мембрану 11 со стороны надмембранной полости 13, определяется произведением величины давления в этой полости на всю площадь крышки клапана 8.10Поскольку площадь крышки клапана 8 значительно больше эффективной площади мембраны 12, небольшое увеличение давления в полости 13 приводит к существенному увеличению результирующей силы, действующей на закрытие клапана 8. Однако кла пан 8 полностью закрыться не может вследствие того, что полностью исчезает противодавление в полости 13 и, соответственно, сила, действующая на закрытие клапана. При уменьшении давления во входном патрубке 3 уменьшается 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 отражателем 10, а не самим клапаном 8. В связи с этим, даже относительно небольшая разность величин давления в полостях 13 и 14 обеспечивает надежное срабатывание гидранта. Предотвращение возникновения гидро- ударов 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 расширение воздуха в полостях 13 и 14 при срабатываниях гидранта также увеличивает время его закрытия и открытия и обеспечивает плавное изменение расхода гидранта при его включении и выключении. Воздух при этом выполняет 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.ставитель Л. ред И. Верес аж 731 Со Тех ТирИ Государст делам изобр Москва, Ж - 3 П Патент, г Редактор Т. МитейкоЗаказ 2461/25ВНИИПпо113035,филиал ПП ерковичКорректор В. БутяПодписноетета СССРткрытийнаб., д, 4/5ул. Проектная, 4 енного ком етений и о 5, РаушскаУжгород,