Противогидроударное устройство пожарного гидранта

Полезная модель относится к области водоснабжения и может быть использована в устройствах, предназначенных для отбора воды из водопроводной сети с целью пожаротушения.
Для отбора воды при тушении пожаров применяются пожарные гидранты, которые осуществляют отбор воды из водопроводной сети для пожаротушения. Они устанавливаются на тройник или пожарную подставку на водопроводных сетях в колодцах на пожарных подставках различных типов на фланцах, которые являются фасонной частью водопроводной сети (ГОСТ 8220-85 Гидранты пожарные подземные. Технические условия.; ГОСТ Р 53961-2010 «Техника пожарная. Гидранты пожарные подземные. Общие технические требования. Методы испытаний» (утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25.11.2010 № 522-ст). Конструктивно гидранты выполняются в соответствии с ГОСТами и выпускаются как однотипные изделия с незначительными изменениями, разрешенными ГОСТ. Известен подземный пожарный гидрант, также изготавливающийся по ГОСТ 8220-85 (Полезная модель РФ № 21744 «Гидрант пожарный подземный», опубликовано: 20.02.2002 Бюл. № 5).
Недостатком гидрантов, производимых в соответствии с ГОСТ 8220-85, является возникновение самопроизвольных гидравлических ударов при открытии клапана пожарного гидранта. Провоцируют гидравлические удары суммарные люфты запорного элемента (осевые и маятниковые) возникающие  при его перемещении вниз  во время открытия.
По Закону Бернулли сплошной неразрывный поток жидкости, проходящий в данном случае, через сечение с наименьшей площадью между коническим резиновым уплотнительным кольцом запорного элемента клапана и ответной посадочной конической поверхностью на корпусе клапана, в этом месте будет иметь минимальное давление (в ряде случаев, даже меньше атмосферного), что влечет притягивание запорного элемента к его посадочному ответному месту на корпусе клапана. При наличии осевого и маятникового люфтов, запорный элемент неизбежно  будет самопроизвольно притянут вверх, к своей ответной посадочной поверхности и практически мгновенно перекроет набравший скорость поток воды, что приведет к его внезапной остановке и гидравлическому удару, который начнет распространяться от места установки гидранта в обе стороны по трубопроводу.
Известен клапан перекрытия противогидроударный, (полезная модель РФ № 47477, опубликовано 27.08.2005 Бюл. № 24) содержащий соединенный с магистралью корпус, запорный орган, размещённый соосно с подводящей частью магистрали и выполненный в виде тонкостенного полого цилиндра с днищем и конической посадочной поверхностью, во внутренней полости запорного органа размещен поджатый пружиной поршень и ограничитель хода пружины. Указанный клапан невозможно использовать без внесения существенных изменений в конструкцию пожарного гидранта по ГОСТ 8220-85. Кроме того данный клапан фактически является предохранительным клапаном, который при превышении допустимого давления перекрывает подводящую магистраль, что недопустимо при использовании пожарного гидранта по назначению.
Известен гидрант пожарный подземный, включающий компенсатор смещений, принятый за прототип (полезная модель РФ № 153086, опубликовано 10.07.2015 Бюл. № 19). Компенсатор смещений пожарного гидранта состоит из перфорированного цилиндра, имеющего в наружной верхней части фланец и в нижней внутренней части неподвижный опорный диск с отверстиями, в которые вставлены направляющие стержни, верхняя часть которых неподвижно закреплена с нажимным диском, а в нижней части расположены шайбы и шплинты, причем пружины надеты на стержни между дисками.
Гидранты в полностью открытом положении при использовании по назначению должны обеспечивать равномерный расход воды 10 и более л/сек. Недостатком прототипа является неравномерность гидравлического сопротивления  при открытии-закрытии клапана пожарного гидранта, а также повышенное гидравлическое сопротивления при полном открытии клапана, которое влияет на работу пожарного гидранта и расход воды. При этом единичные расходные отверстия в цилиндре могут со временем забиваться присутствующими отложениями в трубопроводах. Что снижает надежность работы устройства в целом.
Задачей полезной модели является повышение надежности работы устройства по предотвращению гидравлических ударов при открытии-закрытии пожарных гидрантов.
Техническим результатом является увеличение площади пропускного сечения устройства при одновременном сохранении конструктивной жесткости конструкции и обеспечении равномерного увеличения расхода воды при открытии пожарного гидранта.
Указанная задача решается, а технический результат достигается, установкой внутри корпуса тройника или пожарной подставки на пожарной или водопроводной сети противогидроударного устройства, состоящего из полого цилиндрического корпуса с отверстиями на боковой поверхности, имеющего у верхнего основания внешний фланец и у нижнего основания внутренний опорный диск с отверстиями для направляющих стержней, которые закреплены на внутреннем подвижном диске, надетыми на стержни и расположенными между дисками предварительно сжатыми пружинами, зафиксированными любым способом, например с помочью шплинта.
При этом отверстия на боковой поверхности корпуса выполнены в форме встречно или параллельно расположенных равновеликих многоугольников, а общая площадь отверстий превышает половину площади боковой поверхности цилиндрического корпуса.
Имеется вариант, когда отверстия выполнены в форме встречно расположенных треугольников или трапеций и параллельно расположенных прямоугольников или параллелограммов.
Имеется вариант развития, когда многоугольники имеют скругленные вершины углов.
Конструкция противогидроударного устройства пожарного гидранта  поясняется чертежами, где:
на Фиг.1 изображен общий вид устройства
на Фиг. 2 изображены варианты исполнения отверстий
на Фиг. 3 приведена схема поясняющая работу устройства (А - клапан гидранта закрыт; Б - клапан гидранта открыт);
Противогидроударное устройство пожарного гидранта, выполнено в виде полого цилиндрического корпуса (1) с отверстиями (2) на боковой поверхности, имеющего у верхнего основания внешний фланец (3) и у нижнего основания внутренний опорный диск (4) с отверстиями (5) для направляющих стержней (6), которые закреплены на внутреннем подвижном диске (7), надетыми на стержни (6) и расположенными между дисками предварительно сжатыми пружинами (8), зафиксированными шплинтами (9).
Различные варианты исполнения отверстий в виде равновеликих многоугольников и их расположение приводятся на Фиг. 2
Возможностью установки противогидроударного устройства пожарного гидранта внутри корпуса тройника или пожарной подставки по ГОСТ 8220-85, установленные на пожарной или водопроводной сети, показано на Фиг. 3
Предложенное устройство решает задачу повышения надежности работы по предотвращению гидравлических ударов при открытии-закрытии пожарных гидрантов и обеспечивает равномерное увеличение расхода воды при открытии пожарного гидранта за счет равномерной площади пропускного сечения по всей боковой поверхности цилиндрического корпуса.
Неизменность (равномерность) общей площади пропускного сечения по высоте цилиндрического корпуса обеспечивается за счет исполнения отверстий в виде встречно или параллельно расположенных предпочтительно равновеликих многоугольников (Фиг. 2). Такое расположение обеспечивает равномерное увеличение расхода при движении подвижного диска при открытии пожарного гидранта.
Увеличение площади пропускного сечения устройства обеспечивается за счет гарантированно большей площади отверстий, суммарно достигающей более половины площади боковой поверхности корпуса. Жесткость конструкции обеспечивается необходимой толщиной перемычек, образующихся между отверстиями с учетом применяемого материала.
2
2
2
Площадь проходного сечение пожарного гидранта по ГОСТ 8220-85 составляет 500 см или 0,05 м, а площадь проходного сечения пожарной подставки в пределах 800 см.
2
Площадь боковой поверхности корпуса противогидроударного устройства пожарного гидранта по ГОСТ 8220-85, не может превышать 1500 см, поэтому для обеспечения требуемого расхода воды площадь пропускного сечения устройства не может быть меньше половины площади боковой поверхности его корпуса.
Гидрант пожарный подземный работает следующим образом.
При закрытом положении клапана (10) (Фиг. 3 положение А) пожарного гидранта пружины (11) находятся в состоянии небольшого предварительного сжатия, которое достигается изначальным подбором длины стержня и его фиксацией, например шплинтом, при установке пожарного гидранта с устройством на подставку (12).
При начале открытия пожарного гидранта пружины еще больше сжимаются (Фиг. 3 положение Б), блокируя продольные люфты вращения штанги (13) и тем самым препятствуя люфтовым колебаниям запорного элемента.
Блокировка продольного люфта запорного элемента заключается в прижатии его вверх к ниткам резьбы, не давая возможности ему опускаться вниз под своим весом и висеть на противоположных нитках резьбы. При открытии клапана, система крепления запорный элемент опускается вниз только принудительно (без свободного хода), сжимая пружины.
В закрытом положении клапана предлагаемая система может находиться длительное время, не теряя упругих свойств пружин, так как они находятся не полностью сжатыми, а всего лишь в незначительном предварительно сжатом состоянии.