Способ инъектирования жидких веществ в почву

 

Изобретение относится к технологии обработки различных материалов высоконапорной гидроабразивной струей и может найти широкое применение при резке, раскрое, изготовлении деталей, очистке и доводке поверхностей. Способ включает в себя истечение струи рабочей жидкости под большим давлением и воздействие на эту струю путем чередования фаз подачи и прерывания. При этом длительность фаз подачи τ₁ и прерывания τ₂ определяют по формулам: где: τ_ср - плотность почвы, кг/см²; h -глубина инъектирования жидкости, см (м); v - скорость течения струи рабочей жидкости, м/сек; ρ плотность струи рабочей жидкости, кг/м; Р - давление струи рабочей жидкости, н/м². 1 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для внутрипочвенного питания растений путем внесения в почву под большим давлением жидких удобрений, стимуляторов роста, ядохимикатов, гербицидов и других препаратов. Кроме того, изобретение может быть использовано для приготовления лунок под посадку рассады овощных культур (капусты, помидоров, огурцов) и кукурузы, а также для подкормки этих культур в ранний вегетационный период их развития.

Известен способ инъектирования жидких веществ в почву, включающий истечение струи рабочей жидкости из соплового устройства, выходной срез которого расположен на фиксированном расстоянии от поверхности почвы (а.с. N 605570, кл. А 01 С 23/04, 1978).

В известном способе рабочая жидкость под большим давлением пробивает слой почвы, образуя скважину. При заполнении скважины, а точнее щели поскольку устройство, реализующее способ, двигается), жидкость выбрасывается вверх и поступает в полусферический карман опорной плиты устройства. За счет этого жидкость снова подается в скважину, размывает ее дно и увеличивает глубину.

Для реализации известного способа требуется специальное приспособление, что увеличивает затраты на его реализацию. Кроме того, из образующейся скважины на поверхность будет выбрасываться не жидкость, а пульпа, то есть смесь жидкости (и так уже сложной по составу: вода + удобрения) с почвой, представляющей собой абразивную массу, которая при взаимодействии с отражающей поверхностью плиты будет ее интенсивно истирать. Это приведет к скорому нарушению размеров сферического кармана, что повлечет к изменению в технологическом процессе.

Известен также способ инъектирования жидкости в почву, включающий истечение струи рабочей жидкости под большим давлением (а.с. N 277435, кл. A 01 C 21/00).

В известном способе рабочая жидкость истекает под давлением 198 атм, которая, захватывая частицы удобрений, вносит их в почву на глубину 40-50 см. Длительность подачи (действия) струи равна 0,5-1,8 с.

Вместе с тем в этом способе не показано как, по каким критериям выбирают длительность фазы подачи струи жидкости. Известно, что многолетние растения, также как и овощные культуры, высаживают с определенным шагом, то есть расстоянием между растениями в ряду (от 16 до 70 см). Для непрерывности процесса внесения удобрений в почву и образования лунок для посадки овощных культур необходимо точно определить не только длительность фазы подачи, но и длительность фазы прерывания струи жидкости.

Кроме того, внесение жидкости в почву под большим давлением сопровождается, как было указано выше, выносом из почвы пульпы, что создает противодействие (сопротивление) струи рабочей жидкости и снижает эффективность технологического процесса как при внесении удобрений под сельскохозяйственные культуры, так и образовании лунок.

Задачей изобретения является повышение эффективности внесения удобрений в почву и образование лунок.

В результате решения данной задачи может быть получен следующий технический результат: повышение качества питания растений за счет улучшения использования удобрений и точности их внесения в корневую зону растений; повышения качества образования посадочных лунок.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе инъектирования жидким веществ в почву, включающем истечение струи рабочей жидкости под большим давлением, согласно изобретению, на струю рабочей жидкости периодически воздействуют путем чередования фаз подачи и длительность фазы прерывания определяют соответственно по формулам: где: τ_ср плотность почвы, кг/см² h глубина инъектирования жидкости, см (м); V скорость течения струи рабочей жидкости, м/сек; ρ плотность струи рабочей жидкости, кг/см³; P давление струи рабочей жидкости, н/м².

Такой режим прерывания высоконапорной гидроабразивной (вода + удобрения или просто вода) струи обеспечивает во время фазы подачи эффективное разрушение (резку) почвы на глубину h, а в ходе фазы прерывания, во время которой отсутствует действие струи рабочей жидкости, происходит уход зоны разрушения почвы отраженной струи от предыдущей фазы подачи. В результате устраняется противодавление отраженной струи, что обеспечивает беспрепятственное воздействие режущей гидроабразивной струи на почву в последующей фазе подачи и повышение скорости и производительности гидроразрушения (гидрорезания) особенно глинистой и суглинистой почв.

При анализе источников информации, известных заявителю, не обнаружено документов, содержащих приведенную выше совокупность существенных признаков, позволяющих получить необходимый технический результат.

Поэтому можно сделать вывод о том, что заявленное изобретение соответствует условиям патентоспособности новизне, изобретательскому уровню и промышленной применимости.

Заявленный способ реализуется следующим образом.

Выходной срез соплового устройства гидрорезной установки размещается на фиксированном расстоянии от поверхности почвы. После включения силовой части установки и достижения номинальных эксплуатационных параметров включением подачи рабочей жидкости начинается технологический цикл разрушения (резания) почвы. За время t₁, фазы подачи определенное по соответствующей из приведенных выше зависимостей, осуществляется разрушение (резка) почвы на заданную глубину h.

После этого в течение времени τ₂, определяемого по другой из приведенных выше зависимостей, идет фаза прерывания, которое осуществляют по любому известному способу, например, при помощи отсеченного клапана, установленного в напорной магистрали. За время этой фазы, ввиду отсутствия давления от режущей струи рабочей жидкости, из зоны резания выводится с отраженной струей отработанная жидкость с частицами почвы. Тем самым устраняется сопротивление режущей гидроабразивной струе, которая будет генерирована в следующем технологическом цикле, после этого вновь включается подача рабочей жидкости и технологический цикл повторяется.

В приведенной ниже таблице показана зависимость выбранных значений длительностей τ₁ фазы подачи и τ₂ фазы прерывания от вида почвы и плотности почвы τ_ср при постоянном давлении.

Таким образом, при реализации заявляемого способа за счет выбора длительностей фаз подачи и прерывания рабочей струи обеспечивается повышение экологической чистоты технологического процесса.

Формула изобретения

Способ инъецирования жидких веществ в почву, включающий истечение струи рабочей жидкости под большим давлением, отличающийся тем, что на струю рабочей жидкости периодически воздействуют путем чередования фаз подачи и прерывания подачи струи рабочей жидкости, при этом длительность фазы подачи и длительность фазы прерывания определяют по формулам

где τ_ср плотность почвы, кг/см²;
h глубина инъецирования жидкости, см (м);
v скорость течения струи рабочей жидкости, м/с;
ρ плотность струи рабочей жидкости, кг/м³;
P давление струи рабочей жидкости, Н/м².

РИСУНКИ

Рисунок 1