Автоматизированная система бороздкового полива

 

Использование; сельское хозяйство в мелиорации. Сущность изобретения: система включает водоисточник (лотковый ороситель ), закрытый водораспределительный трубопровод с задвижками на входе поливных трубопроводов с микрогидрантами и программное устройство с пневмососудом задатчиком давления воздуха в линиях управления задатчик давления выполнен в виде пневмоцилиндра, подключенного к , пневмососуду через дроссель с калиброванными воздухо-выпускными отверстиями, выполненными с возможностью перекрытия их поршнем. Последний кинематический связан с профильным диском, имеющим механический гидроили электропривод , число пневмоцилиндров и соответственно профильных дисков программного устройства соответствует числу управляемых поливных трубопроводов. Пневмоцилиндры линиями управления соединены с управляемыми задвижками и полостями управления микрогидрантов, подвижная мембрана которых выполнена цилиндрической и установлена над водовыпускными отверстиями из щелей на подводящем патрубке. Площадь щелей в 1,3-2 раза больше площади отверстия подводящего патрубка, а на выходе микрогидранта установлено калиброванное отверстие с обратным клапаном. Для обеспечения плавного регулирования расхода воды задвижка выполнена с перфорацией , площадь которой больше площади сечения патрубка более чем в 1,3-2 раза. Над перфорацией патрубка установлена цилиндрическая мембрана, герметично закрепленная в обойме верхней трубы, причем полость управления мембрачы через дроссель сообщена с подводящим патрубком , через вентиль - с отводящим патрубком, а через линию управления с пневмоцилиндром программного устройства . 1 с. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил. со с vj XI VI 2 СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕС!.ИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 А 01 G 25/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

t- .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ5 -- 4

4 . Ч

t ! (у

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4864490/15 (22) 16.07.90 (46) 30.11.92. Бюл. ¹ 44 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации мелиоративных систем (72) В.А,Глазьев и В,И,Пронов (56) Авторское свидетельство СССР № 1553055, кл, А 01 G 25/00, 1990, (54) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА

БОРОЗДКОВОГО ПОЛИВА (57) Использование: сельское хозяйство в мелиорации. Сущность изобретения: система включает водоисточник (лотковый ороситель), закрытый водораспределительный трубопровод с задвижками на входе поливных трубопроводов с микрогидрантами и программное устройство с пневмососудом задатчиком давления воздуха в линиях управления эадатчик давления выполнен в виде пневмоцилиндра, подключенного к пневмососуду через дроссель с калиброванными воздухо-выпускными отверстиями, выполненными с возможностью перекрытия их поршнем, Последний кинематический связан с профильным диском, имеющим механический гидро- или электроИзобретение относится к сельскому хозяйству, к мелиорации и используется для полива с переменным расходом воды в борозды.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение качества полива.

На фиг. 1 представлена схема автоматизированной системы бороздкового полива... Ж, 1777715 А1 привод, число пневмоцилиндров и соответственно профильных дисков программного устройства соответствует числу управляемых поливных трубопроводов. Пневмоцилиндры линиями управления соединены с управляемыми задвижками и полостями управления микрогидрантов, подвижная мембрана которых выполнена цилиндрической и установлена над водовыпускными отверстиями из щелей на подводящем патрубке.

Площадь щелей в 1,3 — 2 раза больше площади отверстия подводящего патрубка, а на выходе микрогидранта установлено калиброванное отверстие с обратным клапаном, Для обеспечения плавного регулирования расхода воды задвижка выполнена с перфорацией, площадь которой больше площади сечения патрубка более чем в 1,3 — 2 раза.

Над перфорацией патрубка установлена цилиндрическая мембрана, герметично закрепленная в обойме верхней трубы, причем полость управления мембраны через дроссель сообщена с подводящим патрубком, через вентиль — с отводящим патрубком. а через линию управления с пневмоцилиндром программного устройства. 1 с. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил. (для типового поливного модуля площадью до 100 га); на фиг, 2 — конструкция узла соединения распределительного и поливного трубопроводов в месте установки пневмососуда; на фиг. 3 — конструкция пневмососуда и соединения с ним задвижки, разрез; на фиг. 4 — конструкция программного устройства; на фиг, 5 и 6

1 777715 де. Последний импульсной трубкой через управляемый вентиль 3 соединен с атмосферой для подачи воздуха в распределительный трубопровод 2, который может быть выполнен из асбоцементных труб диаметром 300 — 400 мм. На орошаемом поле через 300-400 м к трубспроводу.2 присоединены поливные трубопроводы 4 меньшего сечения (диаметром до 125 мм).

Разветвление поливных трубопроводов 4 осуществляется в герметичном пневмососуде 5 (фиг. 2, 3) с объемом до 100 л для накапливания воздуха. Подключение трубопровода 4 к сосуду 5 осуществляется через управляемую задвижку 6.

При прохождении смеси воздуха с водой по трубопроводу 2 более легкий воздух всегда скапливается на верхних изгибах трубопровода и тем более в сосуде 5, где скорость движения смеси уменьшается.

При транзите этой смеси через сосуд 5 в нижний трубопровод 2 воздух в промежуточные поливные трубопроводы 4, расположенные ниже трубопроводов 2, в основном не попадает.

На орошаемом поле площадью до 100 га поливные трубопроводы 4 длиной до 500 м прокладываются в 3-5 ярусов и разбиты на 6 участков полива с управляемыми микрогидрантами 7, которые через линии управления 8 соединены с программным устройством 9. Устройство 9 через линию питания воздухом 10 сообщено с сосудом 5 и атмосферой 11. Микрогидранты 7 через подводящий патрубок 12 соединены с трубопроводом 10, Высота сосудов 19 должна обеспечивать попадание в линию 10 только воздуха, поэтому для обеспечения разделения воздуха и воды в сосудах 5 и удобства подключения трубопроводов 4, высота сосудов 5 от нижней до верхней крышки должна быть более 3d (d — диаметр трубопровода 2), Сосуд 5 должен быть выше трубопровода 2 на высоту п > d. При настройке работы последнего трубопровода 4 вентилем 3 добиваются отсутствия воды в линии питания воздухом 10.

Программное устройство 9 (фиг. 4) имеет на выходном валу (скорость вращения 1 или 7 суток/оборот) профилированные про„граммные диски 13, соединенные через роликовый подшипник 14, шток 15 с возвратной пружиной 16 полого поршня 17, 10

55 конструкции микрогидранта и задвижки, соответственно, разрез, Автоматизированная система полива (фиг. 1) содержит водозаборное устройство,например, лотковый ороситель 1 для подачи - б воды в закрытый водораспределительный трубопровод 2 с насадком Вентури на вхоустановленного в пневмоемкости t9, с калиброванными отверстиями 20, На поршне

17 расположены отверстия 21 в такой последовательности, которая обеспечивает при передвижении поршня 17 штоком 15 открытие одного (соответствующего работающему поливному трубопроводу) из калиброванных отверстий 20. При этом соединение устройств 9 с атмосферой осуществляется через отверстия 20 (фиг.,3), являющиеся составной частью устройства 9.

Пневмоемкости 19 через дроссель 22 (калиброванная трубка) соединены с линией питания воздухом 10, а через линию управления 8 с полостью управления задвижкой

6 или микрогидрантами 7. Пружина 16 закреплена на корпусе программатора 9 и штоке 15 с возможностью постоянного контакта подшипника 14 с диском 13.

В качестве программного устройства 9 может быть использован микропроцессорный программно-управляемый регулятор

"Протар", з также локальные регуляторы с водяным гидроприводом, механическим или электроприводом. Например, может ,,быть использован часовой привод 207 4П со скоростью 1/2 об/ч, имеющий крутящий момент 147 мНм, продолжительность полного завода 96 или 24 ч, суточный разбаланс—

180 с. При максимальном радиусе профильного программного диска 0,4 усилие для, перемещения поршня равно 35, 28 Н. Этого усилия достаточно для управления работой дисками 13 с заданием на профиле любой программы полива.

Микрогидрант 7 (фиг. 5) состоит иэ патрубка 12 и цилиндрической обоймы 23 с запрессованной в нее эластичной цилиндрической мембраной 24, калиброванным отверстием 25 и обратным клапаном 26 из резиновой прокладки, закрепленной на шпильке.

Под мембраной 24 на патрубке 12 выполнены щели 27, площадь которых больше проходного сечения патрубка 12 в 1,3 — 2 раза. Торец патрубка 12 заварен герметичной крышкой 28.

УправЛяемая задвижка 6(фиг. 6) состоит из двух коаксиальных труб 4 и 29 с соотношением диаметров не менее 1,4 для пропуска воды с минимальным гидросопротивлением.

При этом "Вход" в задвижку 6 осуществляется по стрелке (фиг. 6) через нижний патрубок (фиг. 5). Каждая группа микрогидрантов 7 и отдельные задвижки отдельными линиями 8 соединены с пневмоемкостями 19, количе,ство которых равно количеству отдельных линий управления, например, 7, при параллельной работе секций левого и правого трубопровода 4. В обойме трубы 29 закреплены

1777715 цилиндрическая мембрана 30 из эластичного материала. Под мембраной 30 на подводящей трубе 4 выполнены щели 31, площадь которых больше проходного сечения трубы

4 в 1,1 — 2 раза. Торец подводящей трубы 4 заварен герметичной крышкой 32. Герметичная полость управления мембраны 30 через линию управления 8 соединена с программатором 9 или через переключатель управления (не показан на фиг. 6) и вентиль 33 с выходом задвижки. Мембраны

24, 30 выполняются из двойного слоя мелиоративной ткани или резины. Калиброванное отверстие, показанное на боковой поверхности трубопровода 4 (фиг. 6) стрелкой, служит для соединения входа задвижки с полостью управления мембраной 30, и в режиме регулирования расхода через задвижку это отверстие может быть заглушено, Это отверстие предназначено для ручного дублирования работы программного управления задвижкой 6 посредством вентиля 33. При этом сечение трубки 8 у вентиля 33 должно быть больше сечения этого отверстия. В режиме регулирования расходов это отверстие не обязательно закрывать заглушкой, так как при этом обеспечивается непрерывная продувка воздушных линий управления 8 и устраняется возможность их заиления илом при застое воды в них, Профиль дисков 13, их расположение на выходном валу программатора 6, ход поршня 22 и положение мембран 24, 30 выбираются расчетом или экспериментом, при которых обеспечиваются лучшие по технологии полива параметры расхода воды в борозду, например, для полива дискретной струей с плавно нарастающим, а затем убы° вающим расходом воды в борозду. Смена программы полива осуществляется путем замены или смещения на оси выходного вала программных дисков 13.

Автоматизированная система бороздкового полива работает следующим образом.

При подаче воды из водозаборного устройства 1 в водораспределительный трубопровод 2 через вентиль 3 из атмосферы

11 одновременно подается необходимое для управления количество воздуха, который последовательно поступает в сосуды 5.

Полив осуществляется рассредоточенной струей одновременно на одном из участков N 1-6 слева и справа от трубопровода

2 из всех (или части) поливных трубопроводов 4.

При транспорте воды и воздуха через трубопровода 2 одновременно во все поливные трубопроводы 4 воздух накапливается

55 в сосудах 10 и не выносится в атмосферу через поливные трубопроводы 4, кроме последних. Это достигается посредством расположения входов трубопроводов 4 ниже входов (и выходов) трубопроводов 2 (фиг, 2, 3). При этом трубопроводы 2 и 4 соединяются между собой через емкость сосуда 5, Это обеспечивает сепарацию в сосуде 5 воздуха для работы программного устройства 9.

Воздух накапливается всегда (во все время полива) во всех сосудах 5 до уровня верхней кромки трубопровода 2, в том числе и при поливе последнего участка, Если последний участок не поливает, то избыточный воздух сверх упомянутой кромки сосуда 5, поступает в поливной трубопровод 4, работающий последним. Через линию питания 10 воздух с постоянным давлением поступает через дроссель 22 в пневмоемкости 19 и через калиброванные отверстия 20 в атмосферу. В программном устройстве один из пневмоцилиндров 19 управляет задвижкой 6. Пока работает данный поливной трубопровод 4 или группа гидрантов на нем с заданным программной дисков 13 задвижка 6 должна быть открыта полностью или частично в соответствии с программой работы. Для этого необходимо, чтобы были открыты все или часть отверстий 20, Программа открытия отверстий 20 синхронно с программой полива задается конфигурацией диска 13, соответствующего для пневмоцилиндра 19 задвижки 6.

Таким образом, в соответствии с заданной программатором 9 программой полива в емкостях 19 устанавливается давление управления в линиях управления 8, обеспечивающее изменение положения мембран 24, 30 и расхода воды на полив. Расход воды в борозды плавно изменяется по любой заданной программе полива, Описанная система обеспечивает возможность задания по любой временной программе изменения расхода воды в борозды при синхронном изменении расхода воды B каждой борозде. Только при выполнении этих требований возможен минимальный расход воды на единицу c/õ продукции, Забор воздуха из трубопровода улучшает динамические характеристики системы и упрощает входящие в систему устройства путем синхронного изменения давления в трубопроводах и линиях управления, Возможность параллельного управления задвижками и группами микрогидрантов обеспечивает без изменения расхода на водозаборе перераспределение расхода воды в борозды более, чем в 16 раз. Это позволяет осуществлять полив любых с/х культур

1777715 участок !t5 участок у сплошного и узкорядного сева. Малое сечение поливных трубопроводов 4 и применение программного управления по любой технологии полива обеспечивает сокращение нормы полива до 2 раз. и снижение капитальных затрат на строительство до 600 руб/га.

Формула изобретения

1. Автоматизированная система бороздкового полива, включающая закрытые водораспределительный трубопровод и сообщенные с ним через пневмоуправляемые задвижки поливные трубопроводы, а также пневмоуправляемые микрогидранты, установленные на каждом поливном трубопроводе, и программное устройство, соединенное с микрогидрантами и с задвижкой пневмолиниями управления, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения качества полива, система снабжена установленными на каждом поливном трубопроводе герметичными цилиндрическими пневмососудами, верхняя часть каждого из которых соединена пневмолинией питания с программным устройством, а нижняя часть соединена с водораспределительным трубопроводом и с установленным ниже последнего поливным трубопроводом с пневмоуправляемой задвижкой, а также пневмоцилиндрами программного устройства, соединенными с пневмолинией питания через дроссели и с атмосферой через калиброванные отверстия, выполненные вдоль образующих пневмоцилиндров с возмо>кностью перекрытия их внутренними подвижными цилиндрами.

2. Система по п.1, отл и ч а ю ща я с я тем, что программное устройство выполнено в виде автономного привода, на выходном валу которогоустановлены профильные

5 диски, кинематически связанные с подвижными внутренними цилиндрами.

3. Система по и. 1, отличающаяся тем, что каждая пневмоуправляемая задвижка выполнена в виде закрытого цилин10 дрического корпуса с выходным патрубком на одном из его торцев и с установленным внутри него входным патрубком с торцевой крышкой и щелевыми прорезями, выполненными с возможностью перекрытия их

15 цилиндрической эластичной мембраной, установленной между торцами корпуса, причем на боковой поверхности корпуса задвижки выполнено отверстие для подачи воздуха, соединенное с пневмолинией уп20 равления и через дроссель с выходным патрубком задвижки.

4. Система по и. 1, отл и ч а ю ща я ся тем, что каждый пневмоуправляемый микрогидрант выполнен в виде цилиндрическо25 ro корпуса, на одном из торцев которого выполнено калиброванное выходное отверстие с возможностью перекрытия его эластичной прокладкой, установленной снаружи корпуса, и пропущенного через

30 другой торец входного патрубка с заглушенным торцем и щелевыми отверстиями, выполненными с возможностью перекрытия их цилиндрической эластичной мембраной, установленной между торцами корпуса, при

35 этом полость между внешней стороной мембраны и внутренней поверхностью корпуса соединена с пневмолинией управления.

1777715

1777715

1777715

Фиг. 5

Составитель Г.Параев

Техред М.Моргентал Корректор С.Пекарь

Редактор О.Стенина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4142 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5