Устройство управления мелиоративной системой

 

Изобретение относится к мелиорации земель в сельско.м хозяйстве и .может быть использовано для автоматизированного управления осушнтельно-увлажнительны.ми системами . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем двухстороннего внутрипочвенного управ.. 1ения орошением и осушением. Устройство включае.т гидравлический гравитационный задатчик .UL- лиоративного состояния системы, имитируюидий требуемый уровень грунтовых вод с помощью трубок 19 и 20, установленных на разных уровнях в органе 1. Вода из трубок 19 и 20 через щелевые прорези 22 поворотного диска 23 и далее через воронки 21 и воронку наполнения 9 поступает в сосуд 7 узла сравнения. Пос.1еднпй включает коромысло с маятниковым грузом 11, на одном илече которого установлен сосуд 7, а на другом - сосуд 8, в который поступает вода от датчика уровня. В зависимости от положения плеч коромысла открывается один из двух нор.мально закрытых клапанов 12 пли 13, соединяющих канал питания 5 с гидроприводныл исполнительны.м органо.м осушения 1 или орошения 2. Вращение поворотного диска осуществляется с помощью зубчато-храповой передачи от генератора гидравлических импульсов посредством качанпя двуплечего рычага с грузом на одном .плече и сосудом на другом. 4 ил. ss (Л t t со сд оо оо О ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„135885

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

zt

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 4022753/30-15 (22) 13.02.86 (46) 15.12.87. Бюл. ¹ 46 (71) Всесоюзный государственный головной проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт по переброске и распределению вод северных и сибирских рек им. E. E. Алексеевского и Институт проблем управления автоматики и телемеханики (72) Л. А. Залманзон, И. М. Бурдо, А. Ф. Савостьянов, М. Б. Куликов, М. С. Яковлев и A. H. Шубин (53) 631.347.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1258361, кл. А О! G 25/02, 1985. (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ МЕЛ1ЛОРАТИВНОЙ СИСТЕМОЙ (57) Изобретение относится к мелиорации земель в сельском хозяйстве и может быть использовано для автоматизированного управления осушительно-увлажнительными системами. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей Ilóòåì IBvxстороннего внутрипочвенного управления оро()) 4 А 01 G 25/16, F 02 В 13/00 щением и осушением. Устройство включает гидравлический гравитационный задатчик ме лиоративного состояния системы, имитирующий требуемый уровень грунтовых вод с помощью трубок !9 и 20, установленных на разных уровнях в органе осушения 1. Вода из трубок 19 и 20 через щелевые прорези 22 поворотного диска 23 и далее через воронки

21 и воронку наполнения 9 поступает в сосуд 7 узла сравнения. Последний включает коромысло с маятниковым грузом 11, на одном плече которого установлен сосуд 7, а на другом — сосуд 8, в который поступает вода от датчика уровня. В зависимости от положения плеч коромысла открывается один из двух нормально закрытых клапанов 12 или 13, соединяющих канал питания 5 с гидроприводным исполнительным органом осушения 1 или орошения 2. Вращение поворотного диска осуществляется с помощью зубчато-храповой передачи от генератора гидравлических импульсов посредством качания двуплечего рычага с грузом на одном . плече и сосудом на другом. 4 ил.

1358852

Задатчик мелиоративного состояния систе мы содержит емкость 16 с каналом 17 питания, подключенным к общему каналу 5 питания, и сливным отверстием 18 для поддержания в ней начального уровня К, соответствующего в расчетном масштабе уровню

h, начала работы устройства в начале вегетационного развития растений h; («сев» на фиг. 1). Уровень h; устанавливается в емкости 16 над выходом сливной трубкой

19. Для имитации последующих фаз развития («вегетация» и другие на фиг. 1) в емкости 16 установлены дополнительные выходы трубки 20. Трубки 19 и 20 установлены над воронками 21, имеющими сток в общую воронку 9 накопления через секторные щелевые прорези 22, выполненные в горизонтальном поворотном диске 23, выполняющем таким образом роль программатора в за45

Изобретение относится к мелиорации земель в сельском хозяйстве и может быть использовано в гидроавтоматизированных системах подпочвенного орошения и осушения. 5

Целью изобретения является расщирение функциональных возможностей путем двустороннего внтри почвенного управления орошением и осушением.

На фиг. 1 представлена временная диаграмма требуемых по .агротехнике в течение вегетационного периода развития растений уровней грунтовых вод на системе; на фиг. 2 — общая схема устройства; на фиг. 3 — схема привода узла управления с храповым колесом; на фиг. 4 — часть храпо- 15 вого колеса с упорами для осуществления периодических повторений циклов управления системой, вид сзади.

Устройство включает гидравлические исполнительные органы осушения 1 и орошения

2. Первый является исполнительным органом отвода избыточных грунтовых вод из коллекторной сети, второй — исполнительным органом подачи воды на подпитывание грунтовых вод. Исполнительные органы 1 и 2 имеют каналы 3 и 4 управления.

Канал 5 питания устройства подключен к напорной сети 6. Узел сравнения устройства имеет сосуды 7 и 8 с калиброванными сливными отверстиями (показаны в виде щелей), наполяемыми соответственно из воронки 9 и трубки 10, связанной датчиком уровня грунтовых вод (не показан). Выходной расход Q, . пропорционален уровню грунтовых вод на участке. Сосуды 7 и 8 ус- тановлены на плечах коромысла, снабженного маятниковым грузом 1! для установки исходного (при пустых сосудах 7 и 8) горизонтального положения коромысла. Плечи коромысла кинематически связаны со штоками подпружиненных нормально закрытых клапанов 12 и 13, выходные каналы 14 и 15 которых связаны с каналами 3 и 4 исполнительных органов осушения 1 и орошения 2. 4О висимости от конфигурации и взаимного, расположения прорезей 22.

Поворотный диск 23 имеет привод от храпового колеса 24, имеющего привод от гидравлического гравитационного генератора

25, запитанного от канала 5 управления.

Генератор выполнен (не показан) по известной схеме в виде периодически наполняемого через калиброванное средство сосуда, например в виде ковша с фиксируемым уровнем, по достижении которого осуществляется быстрое опорожнение его, например путем опрокидывания ковша, через выходной канал генератора.

Привод поворотного диска 23 узла управления и гененатор 25 установлены в корпусе с упором 26. Привод храпового колеса выполнен в виде гравитационного гидравлического элемента, состоящего из двуплечего рычага, качающегося на опоре 27 и снабженного на одном плече сосудом 28, гидравлически связанным с выходным каналом генератора 25, а на другом — грузом

29. Рычаг имеет выступ 30 с установленным на нем толкателем 31 привода храпового колеса 24 с собачкой 32. На оси храпового колеса 24 установлен связанный с ним барабан 33, приводимый через трос грузом

34 для возврата барабана 33 и колеса 24 в исходное положение при взаимодействии ползуна 35 (фиг. 4) с собачкой 32 для осуществления циклов управления мелиоративным состоянием системы. Ползун 35 движется в рамке 36 и периодически взаимодействует с упорами 37 и 38, устанавливаемыми с возможностью регулировки их положения на храповом колесе 24.

Устройство работает следующим образом.

Высота К установки трубок 20 относительно уровня воды в емкости 16 задается пропорциональной высоте Н; залегания грунтовых вод в характерной точке участка системы. Диск 23 поворачивается приводимым в действие генератором 25 храповым колесом, совершая шаговые перемещения через заданные интервалы времени. При этом через соответствующую прорезь 22 из трубки 19 и 20 в сосуд 7 поступает вода с секундным расходом Я . С расходом

Qcp сравнивается расход Q, воды, поступающей от датчика уровня воды на поле.

Если Q„> Q„„, то наполнение сосуда 7 больше выполнения сосуда 8. Коромысло узла сравнения поворачивается согласно фиг. 2 в направлении движения против часовой стрелки, воздействуя на шток левого согласно фиг. 2 клапана 12, и в выходном канале 14 этого клапана создается давление, передающееся далее по каналу 3.

Этот сигнал является командным для исполнительного органа 1, обеспечивающего отвод избыточных грунтовых вод по коллекторной сети.И наоборот, при Qcp(Q. сигнал передается по выходному каналу 15 другого клапана 13 и далее — по каналу 4. По этому

1358852

20

Формула изот ретения сигналу устройство управления формирует команду для исполнительного органа 2, обеспечиваю1цего подачу воды на подпитывание грунтовых вод соответствующего участка поля. Изменение программы регулирования уровня грунтовых вод осуществляется изменением положения по высоте трубок 20.

Храповое колесо 24 поворачивается при поступлении сигнала (порции воды) от гидравлического гравитационного генератора

25. Период между выдачей выходных сигналов генератора целесообразно устанавливать равным 24 часам. Эта цифра указывается далее, хотя указанный период может быть и иным по длительности. Количество зубьев храпового колеса берется несколько большим числа суток вегетационного сезона, включая сев и уборку урожая. Если программа управления водным режимом повторяется, то упоры 37 и 38 (фиг. 4) устанавливаются так, чтобы количество зубьев храпового колеса между этими упорами было равно числу суток повторяющейся программы (цикла) управления. B случае составления программы на весь вегетационный сезон количество зубьев храпового колеса между упорами 37 и 38 должно соответствовать числу суток вегетационного сезоПривод узла управления устройства работает следующим образом.

Через каждые 24 ч в выходном канале генератора появляется поток воды (вытекает порция воды) и происходит наполнение сосуда 28. При этом поворачивается двуплечий рычаг на опоре (оси) 27 и толкателем

31 храповое колесо 24 поворачивается на один зуб. Соответственно поворачивается и связанный с храповым колесом диск 23 узла управления. После опорожнения сосуда 28 под действием груза 29 гравитационный элемент возвращается в исходное положение. При этом левое (фиг. 3) плечо толкателя 31, скользя по упору 26, отводится вниз и толкатель выводится из зацепления с храповым колесом. Подпружиненная собачка

32 перескакивает на один зуб храпового колеса и фиксирует его положение. Этот процесс повторяется при каждом срабатывании генератора. Вращение вала с барабаном 33 сопровождается подъемом груза 34.

Ежесуточное перемещение храпового колеса в прямом направлении (по стрелке, показанной сплошной линией) совершается до подхода упора 38 к ползуну 35. При следующем повороте храпового колеса упор 38 подводит ползун под собачку 32. Собачка выходит из зацепления с храповым колесом, и оно под действием груза 34 начинает вращаться в обратном направлении (указанном пунктирной стрелкой). Это вращение заканчивается, когда упор 37, столкнувшись с ползуном 35, переводит его в исходное его положение. Подпружиненная собачка 32

55 опускаетсй и останавливает вращение храпового колеса. При этом элементы привода. а вместе с ними и диск 23 узла управления возвращаются в исходное положение.

Возможны различные варианты реализации рабочего процесса устройства управления с подачей по каналу питания 5 и далее — по каналам 3 и 4 воды или сжатого воздуха. В качестве источника энергии во всех случаях используется давление в напорной магистрали 6, как имеющиеся на участках перепады уровней воды. Если эти перепады малы для приведения в действие исполнительных органов, энергию воды можно аккумулировать.

Применение устройства обеспсчпваст автоматическое выдерживание заданной программы сезонного изменения уровня грунтовых вод в осуш ительно-увлажните II Hblx системах.

Устройство управления мелиоративной системой, включающее п1дравлический гравитационный задатчик мелиоративного состояния системы, выполненный в виде емкости с каналом питания и сливным отверстием для поддержания в ней фиксированного начального уровня, узел сравнения, выполненный в виде двух сосудов со сливными отверстиями. установленных HH плечах коромысла с маятниковым грузом для установки исходного горизонтального положения коромысла, кинематичсски свя-, занного с исполнительным механизмом, и узел управления с механическим приводом, гидравлически связыва1оший воронку наполнения первого сосуда с выходом емкости 3адатчика, а второй сосуд — с датчиком мелиоративного состояния системы, отличаюи(ееся тем, что, с целью расширения ф нкциональных возможностей путем двусторонснего BHутрипочвенного управления орошения и осушения, емкость задатчика мелиоративного состояния дополнительно снабжена несколькими выходах1и, выполненными в виде трубок, установленных в емкости на разных уровнях в соответствии с расчетным масштабом для требуемых, llo агротехнике для различных стадий развития растений, уровнях грунтовых вод. привод узла управления снабжен п1дравлическпм гравитационным генератором и выполнен в виде горизонтального поворотного диска, приводимого от генератора через зубчато-храповую передачу и имеющего секторные шелевые прорези на линиях сливов из трубок в воронку наполнения первого сосуда, исполнительный механизм выполнен в виде двух гидравлических исполнительных органов орошения и осушения, управляющие полости которых связаны с линией питания через два нормально закрытых

1358852

РО/ sperm> уздаи оФ

Фиг 1 юг.5

Составитель Г. Параев

Редактор H.Швыдкая Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 5632/3 Тира>к 628 11одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Рауьпская наб., д. 4)5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 подпружиненных клапана, штоки которых кинематически связаны с плечами коромысла у о3еЕ p+rmr Х

/юР а датчик мелиоративного состояния выполнен в виде датчика уровня грунтовых вод.