книги из ГПНТБ / Носенко В.Ф. Техника импульсного дождевания

Рис. 8. Общий вид импульсных

вием нагрузки при падении давления в гидроаккумуля­ торе. В импульсных аппаратах с гидравлическим затво­ ром последний открывается при достижении в гидроак­ кумуляторе давления воды в подводящей сети, а закры­ вается при падении.давления. Возможны и комбиниро­

непрерывно накапливаемого объема воды импульсных аппаратов существенно различаются между собой; ис­ пользуется нагрузка различного вида (вес, усилие пру­ жины, усилие сжатого воздуха), применяются запорные органы поршневого, игольчатого и мембранного типа,

30

31

ния давле­ ния

размещенные в стволе аппарата или перекрывающие до­

гидроаккумулятора и механизма поворота). В корпусе2 имеется дифференциальный поршень 1, который может перемещаться вверх и вниз в зависимости от положения золотника 5.

В положении, показанном на рисунке, вода из гид­ роаккумулятора проникает через нижнее отверстие порш­ ня, а по отверстиям а и с золотника — в пространство над

32

лотника, преодолевает сопротивление веса груза 4 и си­ лы трения золотника о свой корпус 3. При этом золотник поднимается в верхнее положение и соединяет подпоршневое пространство с атмосферой. Поршень, разгружен­ ный с верхней части, под действием давления снизу быст­ ро поднимается вверх и обеспечивает пропуск воды через насадку 6 под действием сжатого воздуха в гидроаккуму­ ляторе.

Недостатком импульсных аппаратов с грузовым порш­ невым затвором является наличие в нем подвижных тру­

цами. Применение балласта в качестве дополнительной нагрузки увеличивает вес аппарата и его металлоем­ кость.

Импульсные дождевальные аппараты с подпружи­ ненными поршневыми затворами отличаются от дожде­ вателей типа «Сименс Хидор» использованием пружин­ ного привода затворного механизма, что дает возмож­

паратов позволяют уменьшать дополнительную нагрузку, так как затвор в них перекрывает не входное, а значитель­ но меньшее выходное из ствола отверстие.

На рисунке 10 схематично показана конструкция ос­ новных узлов аппарата такого типа [18]. С одной сторо­ ны на поршень действует давление воды, с другой — си­ ла сжатия пружины. Затвор перекрывает сопло до тех пор, пока давление в гидроаккумуляторе не достигнет расчетного Яв . Поджатием пружины обеспечивается ре­ гулирование величины этого давления. Пружина под действием поршня сожмется, игла выйдет из сопла, уве­ личится ее площадь, усилие возрастает, и игла полностью откроет сопло. Возврат иглы осуществляется пружиной.

Недостаток импульсных аппаратов этого типа состо­ ит также в наличии трущихся деталей и возможности их

Рис. 10. Импульсный дождевальный аппарат с подпружиненным игольчатым затвором:

/ — сопло; 2 — игла; 3 — шток; 4 — выпрямитель по­ тока; 5 — ствол аппарата; 6 — поршень; 7 — корпус; 8 — пружина .

выгодно отличается от рассмотренных аппаратов быст­ родействием механизма открытия и закрытия ствола ап­ парата, а следовательно, и высоким качеством дождя.

На рисунке 11 схематично показана конструкция этого аппарата. Затвором здесь служит клапан /, выпол­ ненный заодно с подвижным стволом 2. Клапан через ствол нагружен силовой пружиной 3 и запирает входное отверстие. Два фиксированных положения клапана (при полном закрытии и открытии) обеспечиваются фиксато­ ром 4. Для практически мгновенного открытия и закры­ тия затвора применена мембрана 5, размещенная в ко­ локоле гидроаккумулятора между' ограничительными оболочками 6 и 7. На подпитывающем трубопроводе установлен обратный клапан 8. На мембрану со стороны запорного клапана действует давление воды, а со сторо­ ны гидроаккумулятора — давление сжатого воздуха, препятствующее проникновению воды к клапану при понижении давления в процессе дождевания. Клапан 1 прижат к своему седлу до тех пор, пока за счет поступ­ ления воды из подпитывающего трубопровода давление между клапаном и мембраной не возрастет до расчет­ ного. Мембрана в этот момент займет крайнее нижнее положение, ограниченное оболочкой 7, и дальнейший, даже минимальный приток воды вызовет резкое увели­ чение давления в полости между клапаном и мембраной,

34

что и обеспечит резкое открытие клапана. При этом пружина сжимается, а клапан фиксируется в положении «полностью открыто». Происходит выброс воды сжатым воздухом, мембрана быстро занимает верхнее положе­ ние, отсекая приток воды, давление в стволе резко сни­ жается, клапан быстро закрывается и фиксируется в положении «полностью закрыто». Таким образом, про­ цессы накопления и выплеска автоматически повто­ ряются.

Недостатком аппарата этого типа является его кон­

крытие ствола аппарата. Аппарат этого типа АИДА — первенец отечественных импульсных аппаратов. Он был создан в 1961 г. в Московском гидромелиоративном ин­ ституте [27, 39]. На рисунке 12 схематично показана кон-

Рис. 11. Импульсный дождевальный ап­ парат конструкции А. Мозера с подпру­ жиненным подвижным стволом-затвором и мембранным отсекателем.

Рис. 12. Импульсным дождевальным ап­ парат конструкции МГМИ с подпружи-.

неииым дифференциальным поршнем.

струкция этого аппарата. Отличительная его особенность состоит в том, что он имеет дифференциальный клапан, состоящий из поршня 4 и тарелки 7. Такое конструктив­ ное решение обеспечивает его резкое закрытие и откры­ тие. Диапазон изменения давления в начале и конце вы­ плеска может быть жестко задан регулировкой пружины 3 и подбором соотношения диаметров поршня D и тарел­ ки й. Исследованиями на кафедре гидравлики МГМИ

В начальном положении дифференциальный клапан прижат пружиной к седлу и перекрывает доступ воды из гидроаккумулятора 1 в ствол аппарата 6. При возраста­ нии давления до расчетного Рв усилие, возникающее за счет разности площадей поршня (больше) и тарелки (меньше), преодолевает усилие предварительного поджа­ тая пружины и сдвигает поршень, после чего за счет уве­ личения площади поршень резко сжимает пружину и происходит выплеск накопленного объема воды. При па­ дении давления до расчетного Р и под действием пружи­ ны поршень с тарелкой перемещаются к седлу и затем резко закрывают доступ к стволу аппарата. Поворотное

36

устройство 2 аппарата АИДА выполнено таким образом,

близлежащей площади, в аппарате применен рассека­ тель струи 5.

Проведенными исследованиями установлены опти­ мальные конструктивные параметры аппарата АИДА. Геометрическая емкость гпдроаккумулятора 20 л, напор начала выброса воды 70 м (абсолютное значение), диа­ метр сопла 13 мм, длина ствола 50 см, диаметр ствола 33 мм, диаметр поршня 65 мм, диаметр седла 44 мм, диа­ метр тарелки 52 мм, диаметр подпитывающего трубо­ провода 3/4".

При этих конструктивных параметрах радиус дейст­ вия аппарата (по крайним каплям) составлял 20—28 м при величине потерь напора в аппарате 17% от началь­ ного напора, равномерность распределения дождя по площади оценивалась коэффициентом эффективного по­ лива, равным 0,46.

АИДА отличается простотой конструкции, малыми габаритами и соответственно малой металлоемкостью. Вес аппарата с котлом емкостью 20 л равен всего 12 кг. Недостатки аппарата: наличие трущихся деталей, что затрудняет его использование при большем количестве циклов открытие — закрытие; малый диапазон подво­ димых расходов, что усложняет их групповое использо­ вание.

зяйства под руководством и при участии автора [19, 22]. Импульсный аппарат предназначался для размещения в стволе подземного выдвижного гидранта, что и предо­ пределило малые габариты этого аппарата. Дождеваль­

тов рядом признаков. С целью уменьшения габаритов ап­ парата поршень затвора совмещен со стволом, который при выстреле выдвигается на некоторую длину, обеспе­ чивая возможность качественного формирования струи. Для устранения нелинейных гидродинамических сил, препятствующих включению запорного устройства в ра-

37

Рис. 13. Импульсный дождевальный аппарат конструкции КазНИИВХ с подпружиненным стволом-затвором и гидро­ усилителем:

/ — корпус: 2 — выдвижной ствол-затвор; 3 — возвратная пружи ­ на; 4 — распределительный плунжер; 5 — механизм поворота;

5 — гидроаккумулятор.

боту, н обеспечения четкого, практически мгновенного открытия и.закрытия ствола аппарата применен распре­ делительный плунжер. С целью равномерного распре­ деления дождя по кругу поворот аппарата осуществ­ ляется в период накопления воды в гидроаккумуля­ торе.

В начальном положении ствол плотно прижимается торцовой своей частью к уплотнению под действием возвратной пружины. Вода, поступающая в гидроакку­ мулятор, сжимает в нем воздух и одновременно через специальные сверления поступает в кольцевую камеру

38

плунжера. Давлением воды плунжер прижимается к торцовой части ствола-затвора. При достижении рабо­ чего давления ствол под действием усилия на специаль­ ную фаску начнет, перемещаться, сжимая • пружину. Плунжер в этот момент все еще прижат к торцу ствола и только тогда, когда вода поступает в кольцевую по­ лость, образованную стволом, уплотнением и плунже­ ром, возникает резкое дополнительное усилие и стволзатвор, сжимая пружину, выдвигается в положение «открыто», плунжер стопорится, и затем под действием напора воды возвращается в исходное положение. Сжа­ тым воздухом гидроаккумулятора производится выброс накопленного объема воды. При снижении давления до расчетного Рп под действием пружины ствол-затвор воз­ вращается в положение «закрыто», прижимаясь своей торцовой частью к уплотнениям. В период дождевания вода из полости плунжера поступает в полость мембран­ ного гидромотора, усилие от которого сжимает пружину. После прекращения выброса воды усилием пружины дождевальный аппарат поворачивается на расчетный угол, соответствующий числу зубьев храпового колеса.

Проведенными исследованиями установлены конст­ руктивные параметры и техническая характеристика дождевального импульсного малогабаритного аппарата.

Радиус действия аппарата при постоянном давлении срабатывания 5,5—5,7 кг/см2 в определенной степени за­ висит от объема гидроаккумулятора и составляет 32,5; 29,3; 28,2 м соответственно при объеме воздуха 74, 42 и 24 л. Величина расхода выплеска из сопла диаметром

39