RU224419U1 - Труба для секции трубопровода многоопорной дождевальной машины - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к трубам специального назначения и может использоваться в конструкции секции трубопровода многоопорной подвижной дождевальной машины. Труба 11 секции 9 трубопровода 1 многоопорной дождевальной машины выполнена тонкостенной, предпочтительно с толщиной стенки 2-4,5 мм, сварной из низкоуглеродистой стали с содержанием кремния от 0,11% до 0,25%, наружным диаметром 110-255 мм, длиной 3-12 м, содержащей наружное и внутреннее цинковое покрытие толщиной 40-250 мкм. Труба 11 снабжена рядом выходных отверстий 12 диаметром 10-40 мм, образованных на расстоянии 0,5-4 м между их осями. 20 ил.

Description

Полезная модель относится к трубам специального назначения и может использоваться в конструкции секции трубопровода многоопорной подвижной дождевальной машины.

В дождевальной машине для поддержания водопроводящего трубопровода с разбрызгивателями и обеспечения его перемещения по орошаемой территории используются самоходные опорные тележки. Перемещение осуществляется посредством колес, установленных на раме тележки, на которой также закреплены привод колес, водопроводящий трубопровод и другие узлы дождевальной машины. Водопроводящий трубопровод дождевальной машины выполняется секционным предпочтительно из тонкостенной стальной трубы и должен удовлетворять ряду требований, зачастую противоречивых, и поэтому его конструкция создается на основе разумного компромисса, формирующего конкретные технические параметры, призванные обеспечить длительную бесперебойную работу дождевальной машины. Так, секции трубопровода должны быть достаточно легкими для обеспечения минимального давления на почву, но в то же время прочными, способными обеспечить прохождение значительной массы воды при поливе без превышения допустимой деформации. Также к секциям трубопровода предъявляются требования повышенной коррозионной стойкости при том, что предпочтительнее использование недорогого металла для изготовления стальных труб, выполняемых тонкостенными для снижения массы трубопровода.

Известен трубопровод многоопорной дождевальной машины, описанный в патенте Российской Федерации на полезную модель №159276 (публ. 10.02.2016 г.), в котором указано на возможность выполнения секций трубопровода из стальных сварных труб внешним диаметром 177,8 мм и толщиной стенки 1,8 мм или из секций со стальными сварными трубами внешним диаметром 152 мм и толщиной стенки 1,8 мм. В то же время, антикоррозийная обработка секций трубопровода не рассматривается.

Из интернет-ресурса https://konus.by/goryachee-czinkovanie/o-goryachem-czinkovanii.html (страница «Технический регламент», документ «Технический регламент горячего цинкования металлоконструкций») и https://ankorltd.ru/cinkovanie/goryachee-cinkovanie/zashchita-goriachim-tcinkovaniem/ (СП 53-101-98 «Изготовление и контроль качества стальных строительных конструкций» (одобрен и введен в действие постановлением Госстроя РФ от 17 мая 1999 г. N 37) известны оптимальные значения содержания кремния в низкоуглеродистых сталях, из которых изготавливаются, в частности тонкостенные трубы для дождевальных машин, для последующего экономичного и гладкого нанесения покрытия методом горячего цинкования. Один из диапазонов оптимального значения составляет от 0,11% до 0,25% содержания кремния.

В патенте Российской Федерации на полезную модель №203708 (публ. 16.04.2021 г.) описана труба секции водопроводящего трубопровода многоопорной дождевальной машины, выполненная из низкоуглеродистой стали с содержанием кремния от 0,12% до 0,25%, содержащая наружное и внутреннее цинковое покрытие и снабженная штуцерами с возможностью подключения к устройству распыления. Труба выполнена тонкостенной сварной с толщиной стенки 2-4,5 мм, наружным диаметром 110-220 мм, длиной 4-12 м и толщиной цинкового покрытия 60-200 мкм, при этом штуцеры с внутренней резьбой от 1/2 до 1 дюйма установлены на расстоянии 1-3 м друг от друга. Труба снабжена краевыми наружными стальными фланцами, внутренний диаметр которых равен внутреннему диаметру трубы, с образованием внешнего сварного шва между фланцем и трубой.

Технической проблемой рассмотренных решений является недостаточная номенклатура трубных изделий специального назначения, являющихся основой производства секций водопроводящего трубопровода многоопорных подвижных дождевальных машин.

Указанная техническая проблема в трубе для секции трубопровода многоопорной дождевальной машины, выполненной тонкостенной сварной из низкоуглеродистой стали с содержанием кремния от 0,11% до 0,25%, с наружным диаметром не менее 110 мм, длиной не более 12 м, содержащей наружное и внутреннее цинковое покрытие толщиной 40-250 мкм и снабженной рядом выходных отверстий, решается тем, что труба выполнена с наружным диаметром не более 255 мм, длиной не менее 3 м, при этом выходные отверстия диаметром 10-40 мм образованы на расстоянии 0,5-4 м между их осями.

Техническим результатом полезной модели является расширение арсенала технических средств, а именно, тонкостенных стальных труб для секций водопроводящего трубопровода дождевальных машин на основе тонкостенной стальной трубы с оптимальной оцинковкой наружной и внутренней поверхностей.

Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию "новизна". В то же время, заявляемое техническое решение применимо в сельском хозяйстве в конструкции трубопровода подвижных многоопорных дождевальных машин при искусственном орошении полей, поэтому оно соответствует условию "промышленная применимость".

Заявляемая полезная модель представлена на следующих рисунках.

На фиг. 1 показана многоопорная дождевальная машина кругового действия с системой поддержки трубопровода, выполненной в виде ферм.

На фиг. 2 и 3 изображен пролет многоопорной дождевальной машины кругового действия с системой поддержки трубопровода, выполненной в виде ферм: на фиг. 2 - вид спереди; на фиг. 3 - вид сверху.

На фиг. 4 и 5 приведена дождевальная машина кругового действия, снабженная системой тросовой поддержки трубопровода, включающей тросовые опоры на опорных тележках и поперечины на трубопроводе: на фиг. 4 - вид спереди; на фиг. 5 - вид сверху.

На фиг. 6 представлена секция трубопровода многоопорной дождевальной машины, вид сбоку.

На фиг. 7 приведен вид А на торец с фланцем секции трубопровода многоопорной дождевальной машины.

На фиг. 8 показан пример соединения секций трубопровода многоопорной дождевальной машины.

На фиг. 9 представлена труба для секции трубопровода многоопорной дождевальной машины в продольном разрезе, вид сбоку.

На фиг. 10 приведена труба для секции трубопровода многоопорной дождевальной машины, вид сверху.

На фиг. 11 показан поперечный разрез трубы для секции трубопровода многоопорной дождевальной машины по месту расположения выходного отверстия.

На фиг. 12 изображен вид Б на фиг. 11 с увеличением для пояснения выполнения выходного отверстия с образованием по периметру отверстия кольцевого буртика с внутренней резьбой.

На фиг. 13 показан поперечный разрез трубы для секции трубопровода многоопорной дождевальной машины по месту расположения выходного отверстия с внутренним полимерным покрытием или внутренней полимерной вставкой.

На фиг. 14 приведена конструкция трубы со штуцером, приваренным снаружи и охватывающим выходное отверстие.

На фиг. 15 показана конструкция трубы со штуцером, установленном изнутри трубы в выходное отверстие и закрепленном в нем посредством наружной гайки на штуцере.

На фиг. 16 изображена конструкция трубы со штуцером, установленном снаружи трубы вкручиванием в выходное отверстие.

На фиг. 17 представлена конструкция соединения фланца с трубой, в которой внутренний диаметр фланца менее наружного диаметра трубы.

На фиг. 18 приведена конструкция соединения фланца с трубой, в которой внутренний диаметр фланца не менее наружного диаметра трубы, а наружная относительно трубы сторона фланца и торец трубы расположены в одной плоскости.

На фиг. 19 показана конструкция соединения фланца с трубой, в которой внутренний диаметр фланца не менее наружного диаметра трубы, а наружная относительно трубы сторона фланца и торец трубы расположены в отстоящих друг от друга параллельных плоскостях с образованием внешнего сварного шва между фланцем и трубой.

На фиг. 20 показана конструкция соединения фланца с трубой, в которой внутренний диаметр фланца не менее наружного диаметра трубы, а наружная относительно трубы сторона фланца и торец трубы расположены в отстоящих друг от друга параллельных плоскостях с образованием внешнего и внутреннего сварных швов между фланцем и трубой.

Дождевальная машина (фиг. 1, фиг. 4, фиг. 5) содержит водопроводящий трубопровод 1 с подключенными к нему устройствами 2 распыления, установленный на опорных тележках 3 с колесами 4 с возможностью перемещения по обрабатываемому полю. Каждая из опорных тележек 3 выполнена самоходной и снабжена приводным электрическим двигателем 5 (фиг. 1), или гидравлическим поршневым двигателем 6 (фиг. 4, фиг. 5), или гидромотором (не показан), связанным, по меньшей мере, с одним колесом 4 тележки 3. Дождевальная машина снабжена системой поддержки трубопровода 1 в виде ферм 7 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) или вантовой системой тросовой поддержки (фиг. 4, фиг. 5), включающей тросовые опоры 8 на опорных тележках 3.

Водопроводящий трубопровод 1 собран из секций 9 (фиг. 6, фиг. 7). Соединение между секциями 9 трубопровода 1 может осуществляться через кольцевую уплотнительную прокладку 10 (фиг. 8). Каждая секция 9 трубопровода 1 многоопорной дождевальной машины содержит трубу 11 (фиг. 9, фиг. 10, фиг. 11), выполненную тонкостенной, предпочтительно с толщиной стенки 2-4,5 мм, сварной из низкоуглеродистой стали с содержанием кремния от 0,11% до 0,25%, наружным диаметром 110-255 мм, длиной 3-12 м, содержащей наружное и внутреннее цинковое покрытие толщиной 40-250 мкм. Оптимальная толщина покрытия, равномерно распределенного по всей поверхности конструкции, получена в результате проведенных опытных работ по нанесению цинкового покрытия на изделия, выполненные из низкоуглеродистой стали с содержанием кремния от 0,11% до 0,25%.

Стоимость защитного покрытия определяется преимущественно количеством цинка, израсходованного на покрытие заданной толщины. При этом технологически экономия затрат может быть обеспечена равномерностью ее распределения по всей поверхности. При оцинковании конструкций методом погружения в расплав, учитывая особенности схемы завешивания длинномерных изделий, толщина покрытия на верхней части конструкции и нижней отличается, т.к. имеет место разное время нахождения в расплаве. Для снижения разбега между толщиной верхней и нижней части конструкции в процессе оцинкования был конструктивно ограничен верхний внешний диаметр трубы до 255 мм. Свыше данного диаметра погрешность в распределении толщины покрытия существенно возрастает, т.е. до верхнего предела внешнего диаметра трубы 255 мм наблюдается образование толщины цинка до приемлемой границы 250 мкм, а при увеличении верхнего предела внешнего диаметра трубы происходит существенное неравномерное увеличение толщины покрытия в пределах до 350 мкм, что приводит к потере эластичности покрытия и его отслоению при эксплуатации трубы в составе трубопровода дождевальной машины, изгибающегося в процессе перемещения по обрабатываемому полю.

При оцинковании труб с наружным диаметром менее 110 мм для тонкостенных изделий повышается риск коробления (деформации стенки в виде прогибов металла), а также отклонение осевой прямолинейности (кривизна) более чем на 0,2% от длины трубы, что может привести к невозможности использования детали в сборной конструкции. Под влиянием температурных напряжений, связанных с деформацией металла в процессе монтажа и эксплуатации могут возникнуть отслоения покрытия, способствующие образованию очагов коррозии.

Определение заданных длин труб способствует тому, что при оцинковании изделия с габаритами более 12 м заполнение труб цинком и стекание цинка идет более медленно, при извлечении температура изделий постепенно снижается и на внутренней поверхности трубы могут образовываться локальные наплывы цинка, которые невозможно удалить механическим путем, что приводит к потере эластичности покрытия в месте наплыва и его отслоению при эксплуатации трубы в составе трубопровода дождевальной машины, изгибающегося в процессе перемещения по обрабатываемому полю.

Изделия длиной менее 3 м имеют малый вес, учитывая, что плотность стали практически равна плотности расплавленного цинка, погружение изделий, завешенных горизонтально с наклоном, на стандартных скоростях ограниченно технологически во избежание образования дефектов в виде непокрытых цинком участков. При вертикальном завешивании изделий на горизонтальных поверхностях трубы образуются наплывы цинка в виде острых капель, шлака и флюсовых включений, что требует проведения дополнительной технологической операции удаления при нарушении однородности и непрерывности цинкового покрытия, что впоследствии может отразиться на сроке службы изделия. Время полного погружения таких изделий значительно увеличивается по сравнению с технологическими стандартами, в результате чего поверхности, с которых начинается погружение в расплав цинка, приобретают покрытие гораздо большей толщины, чем поверхности, на которых заканчивается погружение. Наличие у трубы участков покрытия большей толщины приводит к потере эластичности покрытия и его отслоению при эксплуатации трубы в составе трубопровода дождевальной машины.

Труба 11 снабжена рядом выходных отверстий 12 диаметром 10-40 мм, образованных на расстоянии 0,5-4 м между их осями. Наличие выходных отверстий способствует быстрому заполнению трубы цинком в процессе погружения изделий в расплав и сокращению общего времени цинкования крупногабаритного изделия, влияющего на формирование заданной толщины покрытия. Таким образом, увеличивается скорость заполнения и скорость погружения трубы в ванну с цинком, а также эффективное удаление цинка при извлечении изделия из расплава, за счет чего сохраняется допустимое время погружения до 5 секунд.

Для решения подобных задач нормативными документами по горячему оцинкованию, как правило, предусмотрено исполнение технологических отверстий заданного диаметра, в количестве, определенном исходя из площади поверхности изделия. Подобное решение не подходит для конструкций, работающих на изгиб при сохранении определенных прочностных характеристик, поэтому в трубе было предусмотрено наличие выходных отверстий диаметром 10-40 мм, образованных на оптимальном расстоянии 0,5-4 м между их осями.

По меньшей мере часть выходных отверстий 12 могут быть выполнены термическим сверлением (сверление трением), например, карбид вольфрамовыми сверлами (пуансонами), с образованием по периметру отверстия 12 кольцевого буртика 13 и последующим выполнением в нем внутренней резьбы (фиг. 12). Подобное сверление описано, в частности, в интернет-ресурсе https://tool-24.ru/articles/109914/. Такие буртики 13 с внутренней резьбой выполняют функции штуцера, предназначенного для установки в нем устройств 2 распыления.

Но, как правило, выходные отверстия 12 трубы снабжают отдельными штуцерами 14 с резьбой. В частности, штуцеры 14 могут быть приварены снаружи и охватывать выходные отверстия 12 (фиг. 14). В другом случае штуцеры 14 установлены изнутри трубы 11 в выходные отверстия 12 и закреплены в них посредством наружной гайки 15 на штуцере 14 (фиг. 15). Также штуцеры 14 могут устанавливаться снаружи трубы 11 вкручиванием в выходные отверстия 12 (фиг. 16). В штуцеры 14, приваренные к трубам 11, для защиты резьбы перед горячим оцинкованием вворачиваются защитные заглушки с проливными отверстиями, перед вворачиванием заглушек резьба смазывается защитной термостойкой пастой. Толщина стенки приваренных штуцеров составляет от 2 до 4 мм.

Труба 11, как правило, снабжена краевыми наружными стальными фланцами 16. В частности, внутренний диаметр фланца 16 может быть менее наружного диаметра трубы 11, с образованием внешнего сварного шва 17 между фланцем 16 и трубой 11 (фиг. 17). В другом случае внутренний диаметр фланца 16 может быть не менее наружного диаметра трубы 11, а наружная относительно трубы 11 сторона фланца 16 и торец трубы 11 расположены в одной плоскости, с образованием внешнего сварного шва 17 между фланцем 16 и трубой 11 (фиг. 18). Возможен также вариант соединения фланца 16 с трубой 11, когда внутренний диаметр фланца 16 не менее наружного диаметра трубы 11, а наружная относительно трубы 11 сторона фланца 16 и торец трубы 11 расположены в отстоящих друг от друга параллельных плоскостях, с образованием внешнего сварного шва 17 (фиг. 19) между фланцем 16 и трубой 11 или внешнего и внутреннего сварных швов 17, 18 между фланцем 16 и трубой 11 (фиг. 20). Выбор вида соединения фланца с трубой связан с давлением, под которым находится рабочая жидкость в трубопроводе. В частности, при высоком давлении (свыше 10 атмосфер) целесообразно выполнение внешнего и внутреннего сварных швов 17, 18 между фланцем 16 и трубой 11, как показано на фиг. 20.

Фланцы 16 выполнены, как правило, многоугольными, предпочтительно шестиугольными или восьмиугольными, но могут быть и круглыми, толщиной 8-30 мм, при этом во фланцах 16 образованы отверстия 19 диаметром 10-22 мм для крепежных болтов.

Труба 11 может быть снабжена внутренним полимерным покрытием 20 (фиг. 13) для дополнительной защиты от агрессивных химических веществ, применяющихся при поливе для обработки полей в сельском хозяйстве. В другом случае с этой же целью труба 11 может снабжаться внутренней полимерной вставкой. При использовании внутреннего полимерного покрытия 20 срок службы трубы 11 дождевальной машины увеличивается в 1,5 раза, примерно с 10 до 15 лет.

В вантовых конструкциях (фиг. 4, фиг. 5) дождевальной машины могут быть использованы секции 9 трубопровода 1 из труб 11 длиной от 4 до 10 м.

В фермовых конструкциях (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) дождевальной машины секции 9 трубопровода 1 выполнены предпочтительно из труб 11 одинаковой длины от 3 до 12 м.

Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают полезную модель, и что специалисты в данной области техники будут способны разработать множество альтернативных вариантов осуществления без отступления от объема приложенной формулы полезной модели. Сам по себе тот факт, что определенные критерии перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы полезной модели, не указывает, что комбинация этих критериев не может быть использована для получения положительного эффекта.

Claims (1)

1. Труба для секции трубопровода многоопорной дождевальной машины, выполненная тонкостенной сварной из низкоуглеродистой стали с содержанием кремния от 0,11% до 0,25%, наружным диаметром не менее 110 мм, длиной не более 12 м, содержащая наружное и внутреннее цинковое покрытие толщиной 40-250 мкм и снабженная рядом выходных отверстий, отличающаяся тем, что выполнена наружным диаметром не более 255 мм, длиной не менее 3 м, при этом выходные отверстия диаметром 10-40 мм образованы на расстоянии 0,5-4 м между их осями.