Устройство для противозаморозкового полива

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к системам орошения, и предназначено для защиты растений от весенних заморозков путем полива на ограниченных площадях: в теплицах, на садовых участках и т.д. Устройство содержит рабочую емкость, соединенную со вспомогательной емкостью гибким трубопроводом и герметично закрываемую крышкой, напорный трубопровод с присоединенным к нему поплавковым клапаном, поплавок которого расположен внутри вспомогательной емкости, которая заполнена водой. Объем рабочей емкости определяется из соотношения V_p = Fh/α (t₁ - t₂), где V_p - объем рабочей емкости; F - площадь поперечного сечения вспомогательной емкости; h - ход поплавка от состояния полного закрытия поплавкового клапана до его полного открытия; t₁ - температура, при которой должно начинаться открытие поплавкового клапана; t₂ - температура, при которой поплавковый клапан полностью закрывается; α - коэффициент объемного расширения воздуха, α = 1/273. При работе устройство отслеживает температуру воздуха и обеспечивает автоматическое включение и выключение подачи воды к дождевальной насадке для противозаморозкового полива. Данное устройство простое по конструкции и в эксплуатации, при работе не требует квалифицированного обслуживания и затрат энергии. 3 ил.

Изобретение относится к системам орошения и может быть использовано для защиты растений от весенних заморозков путем автоматического полива на ограниченных площадях - теплицах, садовых участках и т.д.

Известен эффективный способ борьбы с весенними заморозками - противозаморозковое дождевание [1] с малой интенсивностью дождя (0,03-0,1 мм/мин) и с диаметром капель 0,4-1,6 мм. Устройство состоит из дождевальной установки, подключенной к водопроводной сети. Дождевание проводится непосредственно во время заморозка, т.е. включается при температуре 0 - (-0,5)^oC и после окончания заморозка выключается при температуре 0 - (+0,5)^oC. Учитывая, что минимум отрицательных температур приходится на предрассветные часы (4-5 час. утра), применение указанного устройства создает известные трудности, так как требует непрерывного контроля температуры в ночное время.

Более близкими являются устройства с программным управлением, используемые в Великобритании, США и других зарубежных странах [2], [3]. Такие устройства состоят из гибких напорных трубопроводов с дождевальными насадками. Управление такими устройствами осуществляется при помощи электроконтактных термометров, установленных в самых холодных участках посадок, а также блоков исполнительной аппаратуры (пусковых устройств, реле, насосов и т.д.) Применение таких устройств целесообразно в промышленных условиях и для крупных хозяйств. Для личных и малых хозяйств описанные устройства являются технически сложными и дорогими, требуют квалифицированного обслуживания и подключения к электросети, что небезопасно.

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства, снижение его стоимости и обеспечение простоты обслуживания. Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее вспомогательную емкость, заполненную водой, напорный трубопровод с присоединенным к нему, поплавковым клапаном, поплавок которого расположен внутри вспомогательной емкости, снабжено рабочей емкостью, герметично закрываемой крышкой, соединенной со вспомогательной емкостью гибким трубопроводом, при этом объем рабочей емкости пропорционален произведению площади поперечного сечения вспомогательной емкости на величину хода поплавка при срабатывании поплавкового клапана и обратно пропорционален температурному интервалу, соответствующему началу и концу срабатывания этого клапана.

На фиг. 1 представлена схема устройства. Оно состоит из напорного трубопровода 1 водопроводной сети, перекрываемого вентилем 2, к которому присоединен поплавковый (шаровой) клапан 3. Выходной патрубок этого клапана соединен трубопроводом с дождевальной насадкой (не показаны). Поплавок 4 клапана 3, установленный на качающемся рычаге 12, расположен во вспомогательной емкости 5, которая соединена гибким трубопроводом 6 с рабочей емкостью 7, герметично закрываемой крышкой 8. Объем рабочей емкости V_p должен быть равен: где F - площадь поперечного сечения вспомогательной емкости 5; h - ход поплавка от состояния полного закрытия клапана до его полного открытия, t₁ - температура, при которой должно начинаться открытие поплавкового клапана 3; t₂ - температура, при которой клапан 3 полностью открывается; α - коэффициент объемного расширения воздуха Работа устройства происходит следующим образом.

Производится заполнение водой вспомогательной емкости 5. При этом рабочая емкость 7 должна быть герметично закрыта крышкой 8. В воде должно быть растворено некоторое количество поваренной соли, учитывая, что устройство должно работать при отрицательных температурах. Полученный раствор (в дальнейшем именуемый водой) не должен замерзать при температуре предполагаемого заморозка. После заполнения водой поплавок 4 должен всплыть и находиться на поверхности воды во вспомогательной емкости 5, а поплавковый клапан 3 при этом должен быть полностью закрыт. Это проверяется открытием вентиля 2. Вода из клапана 3 не должна поступать в дождевальную насадку. Рычаг 12 поплавкового клапана будет поднят вверх до упора.

Если заполнение водой проводилось при температуре t₁, соответствующей началу открывания поплавкового клапана, то при этом подготовка устройства к работе завершается. Затем устройство включают в работу при помощи вентиля 2. При температуре окружающего воздуха t_в > t₁ клапан 3 будет закрыт. По мере снижения температуры t_в происходит уменьшение объема воздуха, находящегося в рабочей емкости 7 (на каждый градус происходит уменьшение ее объема на величину αV_p). В результате давление внутри емкости 7 уменьшается по сравнению с атмосферным, действующим на воду во вспомогательной емкости 5. Уровень воды в этой емкости понижается на величину h, соответствующую температуре t₂, при которой клапан 3 будет полностью открыт. По мере открывания клапана 3 вода трубопровода 1 будет поступать на полив. При дальнейшем снижении температуры t_в<t уровень воды в емкости 5 будет понижаться, но клапан 3 будет оставаться в полностью открытом положении. После окончания заморозка произойдет повышение температуры воздуха внутри рабочей емкости 7 и соответствующее расширение его объема. Уровень воды во вспомогательной емкости будет повышаться. При температуре воздуха, равной t_в=t₁, клапан 3 закроется. При повышении температуры t_в > t₁ клапан 3 будет оставаться в закрытом положении.

Если на стадии подготовки к работе заполнение водой производится при температуре t_в > t₁ (например, в дневное время, когда температура обычно выше ночной), то после первоначального заполнения емкости 5 водой до полного закрытия клапана 3 в нее необходимо дополнительно влить объем воды ΔV, равный: .

ΔV = V_pα(t_в-t₁) При этом поплавок 4 окажется внутри емкости 5 затопленным на величину h₁; (фиг.1), так как рычаг 12 клапана 3 уже при температуре t₁ будет поднят до упора. Однако в связи с тем, что размеры вспомогательной емкости 5 ограничены, то ΔV и высота h₁, а следовательно, температура t_в также будет ограничена.

Высота h₁ может быть увеличена либо путем изгиба рычага 12, т.е. путем уменьшения его горизонтальной части и соответствующего увеличения вертикальной в определенных пределах (при этом изменится и ход рычага h), либо установкой удлинителя 10 (фиг. 2) вертикальной части рычага 12. Удлинитель представляет собой стержень, который при помощи хомута 13 или другим известным способом крепится к вертикальной части рычага 12 и может быть легко отрегулирован по длине за счет ослабления указанного хомута. Ход рычага h в этом случае будет практически неизменным. Величина допустимого удлинения зависит от размеров поперечного сечения F и не должна ограничивать ход поплавка 4 при срабатывании. Уровень налитой в емкость 5 воды будет существенно ниже, чем в случае, когда удлинитель не устанавливался. Если объем рабочей емкости 7 превышает необходимое значение, равное V_р, то в рабочую емкость 7 через крышку 8 заливают дополнительно некоторый объем воды V₁, чтобы оставшийся свободным объем был равен необходимому значению V_р. Благодаря тому, что емкость 7 и 5 связаны гибким трубопроводом 6, регулируют по высоте положение вспомогательной емкости 5 так, чтобы ее дно находилось на уровне воды в рабочей емкости 7. После этого емкость 7 герметично закрывают крышкой 8, а затем заливают воду во вспомогательную емкость 5 в соответствии с изложенной выше методикой.

Если же в рабочую емкость 7 не заливать дополнительный объем V₁ или же залить уменьшенный объем, то, как видно из рассмотрения приведенной выше формулы, для определения объема V_р, это приведет к увеличению V_р, то и следовательно - к уменьшению температурного интервала t₁-t₂ (при сохранении неизменными параметров F, h и t₂ = 0^oC). Это возможно только при уменьшении температуры t₁ начала открывания клапана 3.

Если же залить увеличенный объем V₁, то это приведет к уменьшению V_р и при тех же условиях (сохранении неизменными параметров V, h и t₂ = 0^oC) - к увеличению температуры t₁.

Увеличение температуры t₁ также достигается за счет подсоединения при помощи трубопровода 9 к вспомогательной емкости 5 дополнительной емкости 11 (фиг. 3). В этом случае происходит увеличение параметра F (параметры V_р, t₂ и h должны быть при этом неизменными). Таким образом, предложенное устройство отслеживает температуру воздуха и обеспечивает автоматическое включение и выключение подачи воды к дождевальной насадке. Предложенное устройство конструктивно просто, не требует применения специального электрооборудования и подключения к электрической сети. Оно достаточно просто в эксплуатации и не требует квалифицированного обслуживания.

Источники информации
1. Ю. А. Марков. Орошение коллективных и приусадебных садов. 1969 г., стр.16.

2. З. М. Ионова. Орошение плодовых и ягодных культур в условиях умеренного климата (обзор). "Садоводство и виноградарство", N 6, 1989 г., стр.45, 46.

3. Е. П. Олефир. Противозаморозковое дождевание некоторых сельскохозяйственных культур в Московской области. Реферат на соискание ученой степени кандидата с/х наук, 1973 г.

Формула изобретения

Устройство для противозаморозкового полива, содержащее вспомогательную емкость, заполненную водой, напорный трубопровод с присоединенным к нему поплавковым клапаном, поплавок которого расположен внутри вспомогательной емкости, отличающееся тем, что устройство снабжено рабочей емкостью, соединенной со вспомогательной емкостью гибким трубопроводом и герметично закрываемой крышкой, при этом объем рабочей емкости равен

где V_р - объем рабочей емкости;
F - площадь поперечного сечения вспомогательной емкости;
h - ход поплавка от состояния полного закрытия поплавкового клапана до его полного открытия;
t₁ - температура, при которой должно начинаться открытие поплавкового клапана;
t₂ - температура, при которой поплавковый клапан полностью закрывается;
α - коэффициент объемного расширения воздуха,

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3