Устройство для полива

 

Использование: в сельскохозяйственном машиностроении, в устройствах для полива сельскохозяйственных культур поверхностным способом. Сущность изобретения: устройство для полива состоит из подводящего водовода от водоисточника малой мощности, накопительной емкости, водоспуска в виде двухкамерного клапана с эластичной мембраной, механизма управления водоспуска и поливного водовода. Механизм управления выполнен в виде сифона малого диаметра, соединенного восходящей ветвью с емкостью и водоспуском, а нисходящей ветвью с атмосферой. 4 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при поливе сельскохозяйственных культур по бороздам и полосам, а также при обводнении пастбищ и водоснабжения.

Известно устройство для полива, включающее водоподъемный механизм в виде эрлифта, напорный и поливной водоводы, накопительную емкость, оборудованную сифоном, и импульсный механизм, гидравлически связанный с емкостью и сифоном [1] Недостатком известного устройства для полива является низкая эксплуатационная надежность работы устройства.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для полива, включающее подводящий водовод, накопительную емкость с раздаточным сифоном, соединенным с поливным водоводом и снабженным зарядным устройством, импульсный механизм, гидравлически связанный с емкостью, опрокидывающимся ковшом и управляющим сифоном, нижняя кромка которого расположена не ниже нижней кромки всасывающего патрубка раздаточного сифона [2] Недостатком известного устройства для полива являются сложность и невысокая надежность его работы: установка раздаточного сифона в качестве опорожнителя накопительной емкости не позволяет изменять уровень максимального наполнения емкости; не надежна конструкция зарядного устройства; высока материалоемкость управляющих элементов.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение эксплуатационной надежности и уменьшение материалоемкости устройства.

Цель достигается тем, что водоспуск выполнен в виде двухкамерного клапана, состоящего из корпуса с седлом, входного и выходного отверстий, крышки и эластичной мембраны, а механизм управления водоспуском выполнен в виде сифона малого диаметра, восходящая ветвь которого соединена с рабочей камерой водоспуска (пространство между крышкой и эластичной мембраной), а нисходящая с атмосферой на уровне ниже водоспуска, причем сифон восходящей ветвью связан с емкостью двумя каналами связи, расположенными по вертикали один над другим, при этом верхний канал дросселирован и расположен на уровне минимально допустимого опорожнения, а шелыга сифона установлена на уровне максимально допустимого наполнения емкости.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается конструкцией водоспуска, когда вместо сифона установлен клапан, и конструкцией механизма управления работой клапана, в которой взамен сифона, качалки, связей и зарядного устройства установлен лишь один сифон малого диаметра, соединенный с емкостью двумя каналами, один из которых, верхний, дросселирован, а сам сифон соединен одним концом с клапаном, а другим с атмосферой. Совокупность указанных выше признаков обеспечит положительный эффект в виде повышения эксплуатационной надежности работы устройства и снижения ее материалоемкости. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "Новизна".

Анализ известных технических решений в исследуемой области показал отсутствие в них признаков с существенными отличительными признаками в заявляемом объекте, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "Существенные отличия".

На фиг.1 представлено схематически устройство для полива в момент начала наполнения емкости и паузы водоподачи в борозды, общий вид; на фиг.2 то же, в процессе наполнения накопительной емкости, общий вид; на фиг.3 то же, в момент достижения уровнем воды максимально допустимого наполнения емкости и срабатывания водоспуска, включения сифона, открытия выходного отверстия водоспуска и начала подачи воды в борозды, общий вид; на фиг.4 то же, в момент достижения уровнем воды своего минимального значения, т.е. минимально допустимого опорожнения накопительной емкости сифон разряжается, клапан закрывается, подача воды в борозды прекращается, начинается наполнение емкости.

Устройство для полива состоит из накопительной емкости 1, имеющей в донной части сбросное отверстие, оснащенное патрубком 2; соединительного водовода 3 или без него, водоспуска 4 в виде двухкамерного клапана, содержащего корпус 5 с входным 6 и выходным 7 отверстиями, седло 8, крышку 9, имеющую сливное отверстие 10 и эластичную мембрану 11; поливного водовода 12 с водовыпусками 13 напротив поливных борозд 14; подводящего водовода 15, подающего воду 16 постоянным малым расходом q_const в накопительную емкость 1; механизма управления водоспуска, включающего в себя сифон 17, который нисходящей ветвью 18 соединен с атмосферой, а восходящей ветвью 19 со сливным отверстием 10 водоспуска 4 и с накопительной емкостью 1 посредством гидравлических каналов 20 и 21, расположенных один над другим, причем верхний канал 20 задросселирован и расположен на уровне минимального наполнения емкости 1, а шелыга 22 сифона 17 установлена на уровне максимально допустимого (или расчетного) наполнения емкости 1. Верхняя отметка патрубка 2 сбросного отверстия расположена по вертикали между уровнями входных отверстий гидравлических каналов 20 и 21 связи.

Принцип работы устройства для полива заключается в следующем.

Из подводящего водовода 15 от какого-либо водоисточника малой мощности, например эрлифта, гидротарана или т.п. в накопительную емкость 1 небольшим расходом q_const постоянно подается вода 16. При поступлении воды 16 в пока еще пустую емкость 1 (фиг.1) происходит сначала ее растекание по поверхности дна емкости. Постепенно, с наполнением емкости 1, уровень воды достигает входного отверстия гидравлического канала 21 связи, и вода, перетекая по каналу 21, начинает заполнять пространство в нижней части восходящей ветви 19 сифона 17. Одновременно через сливное отверстие 10 водоспуска 4 заполняется рабочая камера водоспуска 4 пространство между крышкой 9 и эластичной мембраной 11. По мере наполнения рабочей камеры, растягиваясь, мембрана 11 прижимается к седлу 8. Поскольку верхние кромки патрубка 2 сбросного отверстия выступают над поверхностью дна емкости 1 на уровне выше отметки входной части гидравлического канала 20 и пока уровень воды в емкости не достигнет кромки патрубка 2, давление на мембрану 11 будет одностороннее только со стороны рабочей камеры. Это обеспечивает плотное закрытие проходного сечения седла 8 с самого начала работы устройства. При достижении уровнем воды верхних кромок патрубка 2 вода начнет поступать по патрубку 2, далее по соединительному водоводу 3 к входному отверстию 6 водоспуска 4 и заполнять его (фиг.2).

Поскольку напор с обеих сторон от мембраны 11 одинаков по закону сообщающихся сосудов, но площадь воздействия этого напора разная (площадь мембраны 11 много больше площади седла 8), то мембрана 11 остается прижатой к седлу 8, но теперь с силой, пропорциональной разнице площадей мембраны 11 и седла 8. Этой силы достаточно, чтобы не допустить утечек в водоспуске 4 при любом уровне воды в емкости 1. Водоспуск 4 закрыт, происходит наполнение емкости 1 и подъем уровня воды в ней.

Наполняя емкость 1, уровень воды достигает значения максимально допустимого наполнения ▿ YB_max или расчетного (фиг.3). Одновременно уровень воды в сифоне 17 достигнет шелыги 22, расположенной на том же уровне, и начнет перетекать в нисходящую ветвь 18. В виду малого диаметра сифона (порядка 6-10 мм) и изогнутой формы в верхней своей части зарядка сифона 17 происходит почти мгновенно. Вода, устремляясь по нисходящей ветви 18 к выходному отверстию, которое расположено ниже уровня водоспуска 4, практически соединяет рабочую камеру водоспуска 4 с атмосферой, создавая в ней почти нулевое давление. Давление же на мембрану 11 со стороны седла 8 водоспуска 4 достигает своего максимального значения и с силой отжимает эластичную мембрану 11, отрывая ее от седла 8. Водоспуск 4 срабатывает, открывается. Вода расходом Q_dix устремляется к выходному отверстию 7 водоспуска 4 и далее по поливному водоводу 12 к водовыпускам 13, из которых поступает в поливные борозды 14. Расход воды из выходного отверстия нисходящей ветви 18 управляющего сифона 17, также поступающей к близлежащие борозды 14, превышает пропускную способность гидравлических каналов 20 и 21, но ниже поступающего расхода q_const, поскольку сбрасываемый расход Q_diх значительно (на один-два порядка) превышает поступающий, уровень воды в емкости 1 начинает резко падать и достигает своей минимальной отметки ▿ YB_min (фиг.4). На этом уровне расположен гидравлический задросселированный канал 20, назначение которого захват воздуха и срыв вакуума в восходящей ветви 19 управляющего сифона 17. Захватив порцию воздуха из канала 20, сифон 17 разряжается и уровень воды в восходящей ветви 19 устанавливается первоначальный равный уровню воды в емкости 1.

Через канал 21 вода поступает в рабочую камеру водоспуска 4, опять отжимает мембрану 11 от сливного отверстия 10 и прижимает ее к седлу 8. Водоспуск 4 закрыт. Доступ воды из емкости 1 в поливной водовод 12 прекращен. Емкость 1 начинает опять наполняться, уровень воды в емкости 1 и сифоне 17 поднимается. Процесс работы устройства для полива с дискретной водоподачей в борозды повторяется (см. фиг.2).

Изменение положения шелыги 22 управляющего сифона 17 позволяет варьировать объемом наполнения емкости 1, а следовательно, и временем сработки водоспуска 4, т.е. частотой водоподачи.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛИВА, включающее подводящий и поливной водоводы, накопительную емкость, водоспуск и механизм управления водоспуском, отличающееся тем, что водоспуск имеет корпус с седлом, входное и выходное отверстия, крышку со сливным отверстием и мембрану для перекрытия входного отверстия, а механизм управления водоспуском выполнен в виде сифона малого диаметра, восходящая ветвь которого соединена с рабочей камерой водоспуска, а нисходящая с атмосферой на уровне ниже водоспуска, причем сифон восходящей ветвью связан с емкостью двумя каналами связи, расположенными один над другим, при этом верхний канал дросселирован и расположен на уровне минимально допустимого опорожнения, шелыга сифона установлена на уровне максимально допустимого наполнения емкости, а водоспуск соединен с накопительной емкостью патрубком, отметка верхних кромок которого расположена на уровне между каналами связи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4