Устройство для внесения средств химизации с поливной водой на системах дискретного полива

Изобретение относится к области механизации сельского хозяйства, в частности к многоцелевому использованию оросительных систем дискретного полива для внесения в почву с поливной водой растворов средств химизации. Емкость для раствора средств химизации выполнена открытой, установлена на уровне накопителя поливной воды, снабжена замкнутой мерной и вспомогательной емкостями, установленными соответственно немного ниже уровня емкости для растворов средств химизации и немного выше уровня соединения поливных трубопроводов к приемнику-коллектору. Мерная емкость гидравлическими каналами связи сообщена с емкостью средств химизации, верхней частью приемника-коллектора и через вспомогательную емкость с нижней частью приемника-коллектора. Нижняя часть полости вспомогательной емкости соединена с приемником-коллектором, а верхняя часть - с верхней частью полости мерной емкости через - образный канал связи, поворотное колено которой расположено выше максимального уровня раствора в емкости для средств химизации. Нижняя часть полости мерной емкости соединена с верхней частью приемника-коллектора через - образный канал связи, поворотное колено которой расположено выше максимального уровня раствора в емкости для средств химизации. На ветви канала связи со стороны приемника-коллектора выполнено калиброванное отверстие ниже уровня колена. Верхняя часть полости мерной емкости через - образный канал связи сообщена с нижней частью емкости для растворов средств химизации, причем конец канала связи расположен в мерной емкости с возможностью осевого перемещения, длина короткой ветви - образного канала связи выполнено большим, чем длина длинной ветви - образного канала связи. Объем вспомогательной емкостей выполнен меньшим объема мерной емкости, но многократно превышающим суммарный объем гидравлических каналов связи. Изобретение повышает эффективность применения средств химизации путем их дозированной подачи с поливной водой за каждый цикл «накопление-полив» системы дискретного полива, а также обеспечивает возможность применения разных видов растворимых средств химизации за короткий промежуток времени поочередно путем объемного регулирования доз. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области механизации сельского хозяйства, в частности к многоцелевому использованию оросительных систем дискретного полива для внесения в почву с поливной водой растворов средств химизации.

Известно устройство для полива, содержащее питающую трубку с краном, накопительную емкость, связанную с поливными трубопроводами через сифон и снабженное смесителем, сообщенным с накопительной емкостью через трубку-сифон, один конец которой расположен у донышка смесителя, а другой конец направлен вверх и размещен в накопительной емкости ниже верхнего уровня трубки-датчика уровня жидкости [1].

Недостатком этого устройства для полива и внесения растворимых минеральных удобрений с поливной водой является непрерывное понижение концентрации раствора от цикла к циклу без изменения его объема, что требует длительного времени работы устройства для полного выноса раствора из смесителя и подачи на орошаемый участок. Длительный период выноса приводит также к усложнению применения разновидных растворимых удобрений в фазе активного развития растений, когда за короткий промежуток времени требуется вносить в почву несколько видов удобрений поочередно.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство для внесения средств химизации с поливной водой на системах дискретного полива, содержащее накопитель поливной воды, емкость для растворов средств химизации (смеситель), соединительный шланг и трубопроводы, при этом емкость для средств химизации выполнена в виде замкнутого объема с размещенным в верхней ее части мерным цилиндром, расположена ниже накопителя поливной воды, в котором размещен сифон, и соединена с накопителем в зоне всасывающего патрубка сифона [2].

Недостатками этого устройства для внесения средств химизации с поливной водой являются длительный период выноса растворов средств химизации из смесителя из-за непрерывного понижения концентрации раствора от цикла к циклу без изменения его объема, невозможность по требованию растения применения за короткий промежуток времени разных видов растворимых удобрений поочередно из-за непрерывного понижения концентрации раствора от цикла к циклу и низкое качество распределения удобрений при обслуживании больших площадей. При обслуживании больших площадей для улучшения качества распределения поливной воды по участку обслуживаемую площадь разбивают на секции и осуществляют полив по секциям циклично. Равномерное распределение средств химизации на этих системах по принципу работы прототипа невозможно из-за постоянного снижения концентрации раствора средств химизации. Это устройство подает растворы к поливной воде на протяжении всего времени фазы «полив», что снижает равномерность его распределения по орошаемому участку из-за неустановившегося режима полива в начале и конце фазы «полив».

Целью изобретения является повышение эффективности применения средств химизации путем их дозированной подачи с поливной водой за каждый цикл «накопление-полив» системы дискретного полива, а также обеспечение возможности применения разных видов растворимых средств химизации за короткий промежуток времени поочередно путем объемного регулирования доз.

Поставленная цель достигается тем, что емкость для раствора средств химизации выполнена открытой, установлена на уровне накопителя поливной воды, снабжена замкнутой мерной и вспомогательной емкостями, установленными соответственно немного ниже уровня емкости для растворов средств химизации и немного выше уровня соединения поливных трубопроводов к приемнику-коллектору, при этом мерная емкость гидравлическими каналами связи сообщена с емкостью средств химизации верхней частью приемника-коллектора и через вспомогательную емкость с нижней частью приемника-коллектора, нижняя часть полости вспомогательной емкости соединена с приемником-коллектором, а верхняя часть - с верхней частью полости мерной емкости через - образный канал связи, поворотное колено которой расположено выше максимального уровня раствора в емкости для средств химизации, нижняя часть полости мерной емкости соединена с верхней частью приемника-коллектора через - образный канал связи, поворотное колено которой расположено выше максимального уровня раствора в емкости для средств химизации, а на ветви канала связи со стороны приемника-коллектора выполнено калиброванное отверстие ниже уровня колена, верхняя часть полости мерной емкости через - образный канал связи сообщена с нижней частью емкости для растворов средств химизации, причем конец канала связи расположен в мерной емкости с возможностью осевого перемещения, длина короткой ветви - образного канала связи выполнено большим, чем длина длинной ветви - образного канала связи и с целью исключения возможности утечки сжатого воздуха из мерной емкости во время вытеснения раствора средств химизации из нее в приемник-коллектор и увеличения точности дозируемой подачи раствора объем вспомогательной емкостей выполнен меньшим объема мерной емкости, но многократно превышающим суммарный объем гидравлических каналов связи.

Сущность изобретения приведена на чертежах, где

фиг.1 - принципиальная гидравлическая схема с указанием нижнего (НУ) и верхнего (ВУ) уровней в емкости для поливной воды и верхнего (У1) и нижнего (У2) уровней в мерной емкости;

фиг.2 - принципиальная гидравлическая схема устройства в фазе «пауза» (накопление поливной воды в накопительной емкости);

фиг.3 - принципиальная гидравлическая схема устройства в фазе «полив» (опорожнение накопительной емкости для поливной воды).

Устройство для внесения средств химизации с поливной водой содержит накопитель 1 поливной воды с сифоном 2, работающем в автоматическом режиме, питающую трубку 3 с краном 4, приемник-коллектор 5, поливные трубки 6 с водовыпусками 7, гидравлические каналы связи 8, 9, 10 и 11 с калиброванным отверстием 12 и емкость для средств химизации 13. При этом емкость 13 снабжена мерной 14 и вспомогательной 15 замкнутыми емкостями, установленными соответственно немного ниже уровня емкости 13 и немного выше уровня соединения поливных трубопроводов 6 к приемнику-коллектору 5. Верхняя часть полости мерной емкости 14 сообщена через канал связи 10 с емкостью 13 и через канал связи 9 с верхней частью полости вспомогательной емкости 15 и далее через канал связи 8 с нижней частью приемника-коллектора 5, а нижняя часть ее полости сообщена каналом связи 11 с верхней частью приемника-коллектора 5.

Для нормальной работы устройства для внесения средств химизации с поливной водой необходимо заполнить емкость 13 раствором средств химизации, подать воду в накопитель 1 с определенным расходом с помощью крана 4 и соблюдать следующие условия:

где W₁₃ - геометрический объем емкости для средств химизации 13;

W₁₄ - геометрический объем мерной емкости 14;

W₁₅ - геометрический объем вспомогательной емкости 15;

∑W_9.10.11 - суммарный объем объемов канала связи 9, короткой ветви канала связи 10 и длинной ветви канала связи 11;

Н - расстояние от донышка вспомогательной емкости 15 до уровня поливной воды в приемнике-коллекторе 5 при опорожнении накопителя поливной воды 1 (фаза «полив»);

Н₁ - расстояние от нижнего уровня (У2) в мерной емкости 14 до верхнего уровня колена канала связи 11;

Н₂ - расстояние от нижнего уровня колена канала связи 10 до конца меньшей ее ветви.

Работает устройство для внесения средств химизации с поливной водой в циклическом режиме, чередующие друг друга фазами «накопление» и «полив», следующим образом.

Поливная вода из источника воды через питающую трубку 3 и кран 4 с небольшим расходом поступает в накопитель 1 и медленно накапливается в ней (начало цикла, фаза «накопление»). При достижении уровня воды в ней до верхнего уровня (ВУ) сифон 2 автоматически запускается в работу и с большим расходом начинает сливать накопленный объем воды из накопителя 1 в приемник-коллектор 5 и далее через поливные трубки 6 с водовыпусками 7 на орошаемый участок к зонам корневой системы растений (фаза «полив»). При достижении уровня воды в накопителе 1 до нижнего уровня (НУ) сифон 2 автоматически прекращает работу (конец фазы «полив», конец цикла «накопление - полив») и начинается новое накопление поливной воды в накопителе 1 (новый цикл «накопление-полив»).

Таким образом, происходит полив в циклическом режиме с продолжительными паузами (период накопления воды в накопителе 1) и кратковременными поливами (период слива накопленного объема из накопителя 1).

Растворы средств химизации подаются в поливную воду из емкости 13 дозами циклично с фазами «подготовка» и «подача» доз следующим образом.

В фазе «накопление» раствор из емкости 13, независимо от его количества в ней, самотеком за короткий промежуток времени по сравнению с продолжительностью времени фазы «накопление» поступает через канал связи 10 в мерную емкость 14 и, заполняя ее, заполняет также полости концов каналов связи 11 и 9 со стороны мерной емкости до уровня раствора в емкости 13, так как другие концы этих каналов свободно связаны с атмосферой через приемник-коллектор 5 (фаза «подготовка» дозы раствора). В начале фазы «полив» в точке соединения вспомогательной емкости 15 к приемнику-коллектору 5 формируется пьезометрический напор по нарастающей и достигает максимального значения Н при установлении на системе установившегося режима полива. Благодаря условию (3), воздух из вспомогательной емкости 15 под давлением нарастающего пьезометрического напора до установления на системе установившегося режима полива вытесняется через канал связи 9 в мерную емкость 14. При этом под давлением сжатого воздуха объем раствора, находящегося выше уровня (У1) через канал связи 10, вытесняется обратно в емкость 13, так как колено канала связи 11 с калиброванным отверстием 12 расположено выше уровня раствора в емкости 13. После установления на системе установившегося режима полива объем раствора, находящийся ниже уровня (У1) в мерной емкости 14, под действием сжатого воздуха медленно через канал связи 11 вытесняется в верхнюю полость приемника-коллектора 5 до уровня (У2), так как H₁<Н₂ (фаза «подачи» дозы раствора к поливной воде). После вытеснения объема раствора, находящегося между уровнями У1 и У2 (доза раствора), в мерной емкости остается сжатый воздух с давлением H₁ и сохраняется до конца фазы «полив» (условие (2)). После завершения фазы «полив» пьезометрический напор в приемнике-коллекторе 5 исчезает. Под действием сжатого воздуха в емкости 14 вода из вспомогательной емкости 15 вытесняется в полость приемника-коллектора 5 и далее через поливные трубки 6 и водовыпуски 7 на орошаемый участок. Мерная емкость 14 сообщается с атмосферой через канал связи 9, вспомогательную емкость 15, канал связи 8 и приемник-коллектор 5. Давление в мерной емкости 14 и в каналах связи 10 и 11 падает до атмосферного давления. Раствор из емкости 13 самотеком начинает поступать в мерную емкость 14 и полости концов каналов связи 9, 11, связанных с мерной емкостью 14, до уровня раствора в емкости 13 (начало подготовки следующей дозы раствора для подачи к поливной воде в следующем цикле «накопление - полив»). Далее подготовка доз раствора и его подача к поливной воде продолжается в цикличном режиме синхронно с фазами «накопление» и «полив».

Продолжительность фаз «подготовкам и «подача» раствора значительно меньше соответственно продолжительности фаз «накоплением и «полив», что исключает влияние переходных процессов фазы «полив» на равномерность распределения раствора по орошаемому участку.

Доза раствора, подаваемая за цикл «накопление полив», регулируется с помощью изменения положения конца канала связи 10 в мерной емкости 14 путем перемещения его по оси вверх-вниз.

Условие обеспечивает равномерное распределение растворов средств химизации по орошаемому участку, при случае, когда участок полива разбит на отдельные секции, и полив осуществляется посекционно последовательно. Условие позволяет произвести полив с раствором всех секций многократно, что практически выравнивает их количество поливов и повышает коэффициент равномерного распределения раствора по всей площади полива.

Таким образом, путем снабжения емкости 13 для средств химизации мерной 14 и вспомогательной 15 замкнутыми емкостями, установленными соответственно ниже емкости 13 и выше уровня соединения поливных трубопроводов к приемнику-коллектору 5, выполнения особого взаиморасположения и взаимосвязи гидравлических каналов связи 9, 10, 11 и полостей приемника-коллектора 5, мерной 14 и вспомогательной 15 емкостей и емкости 13, достигнута высокая надежность дозирования подачи раствора к поливной воде при каждом цикле «накопление-полив» независимо от уровня раствора в емкости 13 для растворов средств химизации. Процесс дозирования раствора и его подача к поливной воде осуществляется с помощью механизма, не содержащего движущихся деталей, что многократно повышает надежность работы устройства для внесения средств химизации с поливной водой в целом.

Экспериментальный образец устройства для внесения средств химизации с поливной водой изготовлен в производственных условиях мастерских ФГНУ ВНИИ «Радуга» и проведены испытания в лабораторных условиях.

Результаты испытания положительны. Отклонение дозы подачи раствора за цикл от среднего его значения, при многократных циклах «накопление-полив» и, вследствие этого, изменения уровня раствора в емкости 13 от максимума до минимума, не превышал ±3%.

Применение предлагаемого изобретения в народном хозяйстве значительно повысит как надежность работы устройства для внесения средств химизации с поливной водой, так и эффективность применения средств химизации с поливной водой для выращивания сельскохозяйственных культур.

Источники информации

1. Патент РФ №2015661, кл. A01G 25/02, A01M 7/00, бюл. №13, 1994 г. пункт 4 формулы изобретения, фиг.2 и 3.

2. Патент РФ №2181935, кл. A01C 21/00, 23/00, 23/04, бюл. №13, 2002 г., пункт 2 формулы изобретения - Устройство для внесения средств химизации с поливной водой на системах дискретного полива (прототип).

1. Устройство для внесения средств химизации с поливной водой на системах дискретного полива, содержащее накопитель поливной воды с сифоном, работающем в автоматическом режиме, и питающей трубкой с краном, приемник-коллектор, поливные трубки с водовыпусками, гидравлические каналы связи и емкость для растворов средств химизации, отличающееся тем, что емкость для раствора средств химизации выполнена открытой, установлена на уровне накопителя поливной воды, снабжена замкнутой мерной и вспомогательной емкостями, установленными соответственно ниже уровня емкости для растворов средств химизации и выше уровня соединения поливных трубопроводов к приемнику-коллектору, при этом мерная емкость гидравлическими каналами связи сообщена с емкостью средств химизации, верхней частью приемника-коллектора и через вспомогательную емкость с нижней частью приемника-коллектора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижняя часть полости вспомогательной емкости соединена с приемником-коллектором, а верхняя часть - с верхней частью полости мерной емкости через -образный канал связи, поворотное колено которой расположено выше максимального уровня раствора в емкости для средств химизации.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижняя часть полости мерной емкости соединена с верхней частью приемника-коллектора через -образный канал связи, поворотное колено которой расположено выше максимального уровня раствора в емкости для средств химизации, а на ветви канала связи со стороны приемника-коллектора выполнено калиброванное отверстие ниже уровня колена.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхняя часть полости мерной емкости через -образный канал связи сообщена с нижней частью емкости для растворов средств химизации, причем конец канала связи расположен в мерной емкости с возможностью осевого перемещения.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что длина короткой ветви -образного канала связи выполнена большей, чем длина длинной ветви -образного канала связи.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что объем вспомогательной емкостей выполнен меньшим объема мерной емкости, но многократно превышающим суммарный объем гидравлических каналов связи.