СЕКЦИЯ ВОДОПРОВОДЯЩЕГО ТРУБОПРОВОДА МНОГООПОРНОЙ ДОЖДЕВАЛЬНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к трубопроводам специального назначения, которые используются в конструкции трубопровода многоопорной дождевальной машины и предназначены для подачи воды к устройствам распыления для орошения сельскохозяйственных угодий.
Водопроводящий трубопровод дождевальной машины выполняется секционным предпочтительно из тонкостенной стальной трубы, при этом он должен удовлетворять ряду требований, зачастую противоречивых. Поэтому его конструкция создается на основе разумного компромисса, формирующего конкретные технические параметры, призванные обеспечить длительную бесперебойную работу дождевальной машины. Так, секции водопроводящего 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. При этом секции трубопровода должны быть изготовлены из недорогого металла и обладать повышенной коррозионной стойкостью.
Известен водопроводящий трубопровод многоопорной дождевальной машины (патент РФ №15927, опубликовано 10.02.2016 г.), выполненный в виде секций из стальных сварных труб с внешним диаметром 177,8 мм и толщиной стенки 1,8 мм или из секций со стальными сварными трубами с внешним диаметром 152 мм и толщиной стенки 1,8 мм. При этом антикоррозийная обработка секций трубопровода не рассматривается.
Известен водопроводящий трубопровод многоопорной дождевальной машины (патент РФ №163954, опубликовано 20.08.2016 г.), состоящий из секций оцинкованных труб.
Из Технического регламента горячего цинкования металлоконструкций (интернет-ресурс https://konus.by/goryachee-czinkovanie/o-goryachem-czinkovanii.html просмотрено 05.11.2021 г.) известны оптимальные значения содержания кремния в низкоуглеродистых сталях, из которых изготавливаются тонкостенные трубы для дождевальных машин, для последующего экономичного и гладкого нанесения покрытия методом горячего цинкования. Эти значения составляют до 0,37% содержания кремния.
Известна секция водопроводящего трубопровода многоопорной дождевальной машины (патент РФ №204324, опубликовано 20.05.2021 г.), выполненная из низкоуглеродистой стали с содержанием кремния от 0,005 до 0,06%, содержащая наружное и внутреннее цинковое покрытие и снабженная штуцерами с возможностью подключения к устройству распыления, при этом она выполнена из тонкостенной сварной трубы с наружным диаметром 110-220 мм, длиной 4-12 м и с толщиной цинкового покрытия 60-200 мкм, причем штуцера установлены на расстоянии 1-3 м друг от друга, и снабжена краевыми наружными стальными фланцами, внутренний диаметр которых равен внутреннему диаметру трубы, с образованием внешнего сварного шва между фланцем и трубой.
Также известна секция водопроводящего трубопровода многоопорной дождевальной машины (патент РФ №203708, опубликовано 16.04.2021 г.), выбранная в качестве наиболее близкого аналога к заявляемому решению, 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, при этом она выполнена из тонкостенной сварной трубы с наружным диаметром 110-220 мм, длиной 4-12 м и с толщиной цинкового покрытия 60-200 мкм, причем штуцера установлены на расстоянии 1-3 м друг от друга, и снабжена краевыми наружными стальными фланцами, внутренний диаметр которых равен внутреннему диаметру трубы, с образованием внешнего сварного шва между фланцем и трубой.
Рассмотренные решения позволяют получить конструкцию секции водопроводящего трубопровода на основе тонкостенной стальной трубы с оцинковкой наружной и внутренней поверхностей.
Однако в данных конструкциях секций водопроводящего трубопровода многоопорных подвижных дождевальных машин должным образом не обеспечивается оптимальное сочетание прочности, низкой массы и коррозионной стойкости ввиду следующего:
1) Выполнение секции трубопровода из низкоуглеродистой стали с содержанием кремния из низкоуглеродистой стали с содержанием кремния от 0,005 до 0,06% практически не изменяет свойства стали и никак не отражается на повышении прочности и коррозионной стойкости (интернет-ресурс https://rvent.ru/metallv-i-ikh-svoystva, просмотрено 05.11.2021 г.).
2) Выполнение секции трубопровода из низкоуглеродистой стали с содержанием кремния из низкоуглеродистой стали с содержанием кремния от 0,12%) до 0,25% позволяет увеличить прочность и коррозионную стойкость при значениях содержания кремния, превышающих 0,17% (интернет-ресурс https://ru.wikipedia.org/wiki/ Легирование (металлургия), просмотрено 05.11.2021 г.).
3) Установка с торцов водопроводящего трубопровода краевых наружных стальные фланцев, внутренний диаметр которых равен внутреннему диаметру трубы, не позволяет обеспечить надежное стыковое соединение торца фланца толщиной 10-15 мм и торца тонкостенной трубы толщиной 2-4,5 мм ввиду внутренних напряжений, деформирующих торец тонкостенной трубы при сварке и после нее (интернет-ресурс https://weldelec.com/svarka/nauchitsya/soedineniya/ stykovye/, просмотрено 05.11.2021 г.).
Технической проблемой настоящей полезной модели является устранение недостатков, присущих аналогам, и разработка конструкции секции водопроводящего трубопровода многоопорной дождевальной машины, имеющей оптимальные сочетания прочности, низкой массы и коррозионной стойкости.
Техническим результатом полезной модели является разработка конструкции секции водопроводящего трубопровода дождевальных машин на основе тонкостенной стальной трубы с оцинковкой наружной и внутренней поверхностей, позволяющей получить надежное изделие, в том числе в месте сварки краевого наружного стального фланца и торца стальной трубы.
Технический результат достигается при использовании секции водопроводящего трубопровода многоопорной дождевальной машины, выполненной из низкоуглеродистой стали, содержащей наружное и внутреннее цинковое покрытие и снабженной штуцерами с возможностью подключения к устройству распыления. Секция водопроводящего трубопровода выполнена из тонкостенной сварной трубы с наружным диаметром 110-220 мм, длиной 4-12 м и с толщиной цинкового покрытия 60-200 мкм, а штуцера установлены на расстоянии 1-3 м друг от друга. При этом содержание кремния в низкоуглеродистой стали, используемой для изготовления секции водопроводящего трубопровода многоопорной дождевальной машины, составляет от 0,17 до 0,37%, а сама секция водопроводящего трубопровода снабжена краевыми наружными стальными фланцами, внутренний диаметр которых больше наружного диаметра тонкостенной сварной трубы, с образованием внешнего сварного шва между краевыми наружными стальными фланцами и тонкостенной сварной трубой.
Кремний, как известно, является одним из основных раскислителей стали. Его наличие при значениях выше 0,17 и ниже 0,37% повышает предел текучести, прочность стали, коррозионную стойкость при воздействии высоких температур. Выполнение секции водопроводящего трубопровода многоопорной дождевальной машины из низкоуглеродистой стали с содержанием кремния от 0,17 до 0,37% в качестве основного материала позволяет получить изделие с повышенной прочностью и коррозионной стойкостью к внешним воздействиям.
При этом выполнение секции водопроводящего трубопровода многоопорной дождевальной машины из тонкостенной сварной трубы с указанными параметрами - наружным диаметром 110-220 мм, длиной 4-12 м и с толщиной цинкового покрытия 60-200 мкм, также установка штуцеров на расстоянии 1-3 м друг от друга - позволяет найти оптимальное соотношение между улучшенными параметрами надежности и низкой массой изделия. В таком случае изделие может быть использовано для орошения значительных площадей сельскохозяйственных угодий в любых климатических зонах, в том числе с сильными ветровыми нагрузками без риска деформации водопроводящего трубопровода дождевальной машины. При этом нагрузка на почвенный слой оказывается минимальной, а сама дождевальная машина обладает маневренностью для обеспечения эффективного орошения полей.
Выполнение краевых наружных стальных фланцев с внутренним диаметром, превышающим наружный диаметр тонкостенной сварной трубы позволяет до сварки надеть указанные стальные фланцы поверх тонкостенной сварной трубы, получив таким образом зону контакта внутреннего диаметра указанного фланца с поверхностью тонкостенной сварной трубы, равную как минимум половине толщины краевого наружного фланца. Сварной шов в данном случае образуется между указанным фланцем и поверхностью тонкостенной сварной трубой и не оказывает воздействия на ее торец толщиной 2,5-4,5 мм, которое может привести к деформации, как в случае аналогов по патентам РФ №203708, №204324. В итоге, сварной шов обеспечивает равномерное сцепление краевого стального фланца и наружной поверхности тонкостенной сварной трубы, что повышает надежность данного узла соединения и в целом секции водопроводящего трубопровода.
Тонкостенная сварная труба выполняется с толщиной стенки 2,5 мм, 3 мм, 4 мм, 4,5 мм.
Фланцы выполнены преимущественно многоугольными толщиной 10-12 мм, при этом во фланцах образованы отверстия для крепежных болтов. При этом фланцы выполняются круглой формы.
Соединение со следующей трубой осуществляется через плоскую резиновую прокладку толщиной 4 мм.
Секция водопроводящего трубопровода также может быть использована в фермовых конструкциях дождевальной машины и выполнена из труб длиной 6-12 м однотипной для всего пролета дождевальной машины. Также секция водопроводящего трубопровода может быть использована в вантовых конструкциях дождевальной машины и выполнена из труб длиной 4-10 м.
Заявляемая полезная модель представлена на следующих фигурах.
На фиг. 1 показана многоопорная дождевальная машина кругового действия с водопроводящим трубопроводом, состоящий из заявляемых секций.
На фиг. 2 показана заявляемая секция водопроводящего трубопровода с установленными краевыми наружными стальными фланцами.
На фиг. 3 в увеличенном виде показана торцевая часть трубы секции водопроводящего трубопровода, на которую установлен краевой наружный стальной фланец.
На фиг. 4 показан вид спереди краевого наружного стального фланца с внутренним диаметром 160 мм.
На фиг. 5 показан вид спереди краевого наружного стального фланца с внутренним диаметром 221 мм.
Дождевальная машина (фиг. 1) содержит водопроводящий трубопровод 1 с подключенными к нему устройствами распыления (не показаны) установленный на опорных тележках 2 с колесами 3 с возможностью перемещения по обрабатываемому полю. Каждая из опорных тележек 2 выполнена самоходной и снабжена механизмом для перемещения (например, приводным электрическим двигателем, гидравлическим поршневым двигателем и т.д.), связанным, по меньшей мере, с одним колесом 3 тележки 2. Дождевальная машина снабжена системой поддержки водопроводящего трубопровода 1 в виде ферм 4.
Водопроводящий трубопровод 1 собран из секций 5 (фиг. 2). Каждая секция 5 трубопровода 1 многоопорной дождевальной машины выполнена в виде тонкостенной сварной трубы 6 с наружным диаметром 110-220 мм, длиной 4-12 м из низкоуглеродистой стали с содержанием кремния от 0,17 до 0,37%, с наружным и внутренним цинковым покрытием толщиной 60-200 мкм. Как правило, тонкостенная сварная труба выполнена с толщиной стенки 2,5 мм, 3 мм, 4 мм, 4,5 мм.
Труба 6 снабжена штуцерами 7 (фиг. 2), установленными на расстоянии 1-3 м друг от друга с возможностью подключения к устройствам распыления.
С торцов на трубе 6 установлены краевые наружные стальные фланцы 8 (фиг. 3), внутренний диаметр которых больше наружного диаметра трубы 6, с образованием внешнего сварного шва 9 между указанным фланцем 8 и трубой 6.
Указанные фланцы 8 выполнены, как правило, круглой формы (фиг. 4, 5) толщиной 10-12 мм, при этом во фланцах 8 образованы отверстия 10 для крепежных болтов.
В фермовых конструкциях дождевальной машины секции 5 водопроводящего трубопровода выполнены предпочтительно из труб одинаковой длины от 6 до 12 м. В вантовых конструкциях дождевальной машины могут быть использованы секции водопроводящего трубопровода из труб длиной от 4 до 10 м.
Пример 1.
Для секции 5 водопроводящего трубопровода использована труба 6, выполненная из низкоуглеродистой стали с содержанием кремния от 0,17 до 0,37% и имеющая наружный диаметр 159 мм. На ее концах расположены краевые наружные стальные фланцы 8 с внутренним диаметром 160 мм и толщиной 10 мм. Фланец 8 имеет 6 отверстий диаметром 18 мм для крепежным элементов (фиг. 4).
Указанный фланец 8 надевается на трубу 6 (фиг. 3) таким образом, чтобы ширина области контакта трубы 6 и фланца 8 была равна 6,5 мм. Далее между указанным фланцем 8 и трубой 6 выполняется сварной шов.
Дождевальная машина содержит секции водопроводящего трубопровода длиной 12 м. Труба 6 снабжена штуцерами 7 установленными на расстоянии 2,9 м друг от друга.
Пример 2.
Для секции водопроводящего трубопровода использована труба 6, выполненная из низкоуглеродистой стали с содержанием кремния от 0,17 до 0,37%) и имеющая наружный диаметр 219 мм. На ее концах расположены краевые наружные стальные фланцы 8 с внутренним диаметром 221 мм и толщиной 12 мм. Фланец 8 имеет 8 отверстий диаметром 19,5 мм для крепежным элементов (фиг. 5).
Указанный фланец 8 надевается на трубу 6 (фиг. 3) таким образом, чтобы ширина области контакта трубы 6 и фланца 8 была равна 8,5 мм. Далее между указанным фланцем 8 и трубой 6 выполняется сварной шов.
Дождевальная машина содержит секции водопроводящего трубопровода длиной 12 м. Труба 6 снабжена штуцерами 7 установленными на расстоянии 2,9 м друг от друга.