ДОЖДЕВАЛЬНЫЙ АППАРАТ Российский патент 1994 года по МПК A01G25/02 B05B3/06 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к дождевальным аппаратам, и может быть использовано в орошаемом земледелии для полива сельскохозяйственных угодий.

Известен дождевальный аппарат ДД-30 с турбинным приводом и червячным передаточным механизмом. Аппарат может работать как по сектору, так и по кругу.

Недостатками указанного устройства являются: очень высокая сложность конструкции 125 деталей, аппарат быстро выходит из строя и практически не подлежит ремонту; при поливе по сектору аппарат медленно возвращается назад, поливая только что политую площадь, что создает в крайних точках сектора неблагоприятный режим полива.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является дождевальный аппарат "Роса-3", включающий корпус, на котором закреплен основной поворотный ствол с соплом и два вспомогательных ствола с соплами, которые гидравлически сообщены с основным и зафиксированы на нем. При этом привод аппарата выполнен в виде сложной ударной пластины, которая установлена на вертикальной оси и снабжена возвратной пружиной [2].

Недостатками указанного аппарата являются: сложность конструкции, малая надежность; относительно высокие потери напора в стволе из-за наличия в нем выпрямителя, а также опасность засорения его наносами; дополнительные сопла направлены в ту же сторону, что и основное, это при ветре и на склонах создает большую вероятность переувлажнения и появление линейного стока в местах смыкания струй основного сопла и дополнительного; в момент пуска воды аппарат испытывает очень сильные гидроудары и вибрации.

Цель изобретения повышение надежности в работе и улучшение качества полива при одновременном упрощении конструкции.

Цель достигается тем, что в дождевальном аппарате, включающем вертикальный корпус, основной и дополнительный стволы с соплами лопатку, расположенную на основном стволе, дополнительный ствол установлен в горизонтальном плане под углом к основному и направлен в сторону от последнего, а лопатка закреплена неподвижно на той же стороне, что и дополнительный ствол, причем вертикальный корпус сообщен с основным стволом через фигурную камеру, выполненную в виде сферы, которая соединена правильными усеченными конусами и корпусом и основным стволом, при этом основное сопло дополнительного ствола расположено на конусе у стыка его с основным стволом. Кроме того, соединенный с корпусом усеченный конус выполнен с проходным сечением малого нижнего основания, минимальное значение которого равно сумме проходных сечений основного и дополнительного стволов. При этом внутренняя поверхность конуса, соединенного со стволом, сопряжена с внутренней поверхностью сферической части камеры, причем указанный конус выполнен с конусностью, максимальное значение которой равно конусности корпуса, соединенного с корпусом. При том, дополнительный ствол установлен в горизонтальном плане под тупым углом к основному.

Отличительные признаки предлагаемого технического решения в совокупности с известными обеспечивают улучшение качества полива, повышение надежности и упрощение конструкции. Это достигнуто благодаря соединению корпуса и основного ствола с помощью расширенной камеры, выполненной предложенным образом, достигается увеличение дальности полета струи без выпрямителя. Кроме того, благодаря установке дополнительного ствола под углом к основному стволу, и неподвижному закреплению на той же стороне, что и первый, достигается прерывистое (рывками) вращение ствола без сложных ударный лопаток и пружин.

Поскольку дополнительный ствол направлен практически в противоположную сторону от основного, то исключается даже при любом ветре и уклоне перекрытие и контакт дождевых струй.

Наиболее полно связь признаков и преимущества предлагаемого технического решения приведены при описании дождевального аппарата в статике и в работе.

На фиг.1 представлен продольный вертикальный частичный разрез дождевального аппарата; на фиг.2 вид аппарата сверху.

Дождевальный аппарат состоит из вертикального корпуса 1, сообщенного с основным стволом 2, который снабжен соплом 3 и гидравлически соединен с дополнительным стволом 4, оснащенным стволом 5. Для упрощения конструкции и повышения надежности дождевального аппарата, улучшения качества полива путем исключения возможности соприкосновения дождевых струй основного и дополнительного стволов 2 и 4, последние установлены под углом друг к другу, т. е. дополнительный ствол 4 размещен с направлением в боковую сторону от основного ствола 2. Такое расположение стволов 2 и 4 необходимо для обеспечения вращения аппарата за счет реактивной струи дополнительного сопла 5. Дождевальный аппарат снабжен также лопаткой 6, установленной на основном сопле 3. Для обеспечения прерывистого вращения с целью увеличения полета струи и ее периодической дальности распыления, т.е. с целью снижения средней интенсивности дождя и улучшения распределения дождя лопатка 6 закреплена неподвижно на той же стороне основного ствола 2, что и дополнительный ствол 4 и рабочей частью направлена в сторону, противоположную направлению дополнительного сопла 5 (фиг.1 и 2).

Для достижения большего эффекта дополнительный ствол 4 установлен в горизонтальном плане под тупым углом к основному стволу 2, т.е. угол 90о, а дополнительное сопло 5 направлено в обратную сторону от основного сопла 3. Кроме того, с этой же целью минимальное расстояние от центральной оси основного сопла 3 до торца лопатки 6 равно радиусу последнего. При более близком расположении лопатки 6 основная струя будет разрушаться постоянно. Для регулировки скорости вращения лопатка 6 закреплена в кронштейнах 7 и с помощью винтов 8 и снабжена дополнительными отверстиями (не обозначено). Для увеличения дальности полета струи и отказа от размещения в основном стволе 2 выпрямителя с целью упрощения конструкции и повышения надежности работы аппарата, корпус 1 и основной ствол 2 соединены через посредство расширения преобразователя скорости и направления потока, который выполнен в виде фигурной камеры 9, образованной полым телом 10 со сферической внутренней поверхностью и усеченными правильными конусами 11 и 12. Первый из них малым основанием закреплен на корпусе 1, а второй соединен со стволом 2. При этом для достижения эффекта снижение турбулентности потока внутренний диаметр малого выходного основания конуса 12, соединенного с основным стволом 2, и диаметр последнего, выполнены меньше входного малого основания конуса 11, закрепленного на корпусе 1, т.е. d₁>d₂. При выполнении d₁<d₂ достигается обратный эффект, наблюдается потеря скорости потока в стволе 2. Кроме того, для обеспечения наибольшего снижения турбулентности и увеличения дальности полета струи минимальная площадь проходного сечения малого нижнего основания конуса 11, соединенного с корпусом 1, выполнено равным сумме проходных сечений дополнительного и основного стволов 2 и 4, т.е. 0,25πd21

≥ 0,25πd22 + 0,25πd23 , где d₁ - внутренний диаметр малого основания конуса 11, d₂ - внутренний диаметр малого основания конуса 12 или основного ствола 2, d₃ внутренний диаметр основания дополнительного ствола 4. Для обеспечения максимального эффекта внутренняя поверхность конуса 12, соединенного торцом основания и основным стволом 2, сопряжена с внутренней поверхностью сферического тела 10, т.е. последняя плавно переходит в коническую поверхность. Кроме этого конусность конуса 12 меньше конусности конуса 11. Для уменьшения турбулентности потока в основном стволе 2, а также для более надежного обеспечения прерывистого вращения дождевального аппарата дополнительный ствол 4 закреплен своим основанием на конусе 12 у стыка последнего с основным стволом 2.

Работает дождевальный аппарат следующим образом.

Вода из корпуса 1 поступает в расширенную камеру 9. Благодаря увеличению объема и форме камеры 9 скорость потока в ней уменьшается, при этом конус 12, сопряженный со сферической поверхностью полого тела 10, формирует ламинарный поток, постепенно увеличивая его скорость. Последнее обеспечивается благодаря меньшей его конусности, чем у конуса 11, и меньшему сечению отверстий, выводящих поток из конуса 12, по сравнению с сечением входного отверстия в конус 11 . Все это способствует увеличению дальности полета струи, а, следовательно, снижению интенсивности дождя. Отсутствие выпрямителя в стволе 2 предотвращает его засорение. Поскольку дополнительный малый ствол 4 направлен в противоположную сторону от основного потока, то исключается его засорение. Струя вылетающая из дополнительного сопла 5, создает реактивную силу, вращающую аппарат, так как дополнительный ствол 4 направлен под углом к основному стволу 2. Малая струя поливает внутреннюю окружность, а струя, формируемая основным соплом 2, поливает кольцо вокруг последней. При этом при вращения аппарата струи направлены в разные стороны, что исключает их соприкосновение даже при ветре или уклонах поля. Это предотвращает образование линейной и поверхностной эрозии почвы и обеспечивает лучшее впитывание воды. При вращении ствола 2 наблюдается мнимый изгиб струи в сторону лопатки 6, если смотреть сверху, и уменьшение радиуса полива. На самом деле каждая капля воды в горизонтальном летит прямо, но
ствол 2 вместе с лопаткой 6 вращается, в результате лопатка 6 попадает под струю, происходит отклонение последней в противоположную сторону в направлении вращения, что обеспечивает предварительное увлажнение почвы. Струя, вылетающая из сопла 3, частично распадается, ударяясь о лопатку 6. При этом на последнюю воздействует сила, обратная вращению и реактивной силе струи дополнительного сопла 5. Одновременно при вращении создается центробежная сила, оттягивающая воду от дополнительного сопла 5 к основному соплу 3, т.е. напор в сопло 5 падает, реактивная сила снижается. В результате этого, а также тормозящего действия неподвижной лопатки 6 вращение на некоторое время прекращается, что вызывает увеличение дальности полета струй, вылетающих из сопел 3 и 5. Периодическое увеличение дальности полета струи сопла 3 способствует снижению интенсивности дождя, так как возрастает площадь захвата. Импульсное периодическое увеличение дальности полета струи дополнительного сопла 5 обеспечивает повышение равномерности распределения осадков по площади. После прекращения вращения центробежная сила, направленная от дополнительного сопла 5, падает, реактивная сила его струи возрастает, поскольку в этот момент струя, вылетающая из основного сопла летит мимо лопатки 6, так как вращения нет, то снова последнее снова возобновляется, что вызывает уменьшение дальности полета струи и повторение цикла, ведущего в конечном счете к прерыванию вращения.

Таким образом совершается прерывистое вращение с изменением дальности полета струй основного и дополнительного сопел 3 и 5 и периодическим распылением основной струи сопла 3.

Уменьшение подачи воды к дополнительному соплу 5, т.е. снижение реактивной соли при вращении аппарата, происходит потому, что сопло 5 расположено от центра вращения ближе, чем вход в дополнительный ствол 4 и чем основное сопло 3, а также потому, что сопло 5 направлено в обратную сторону от основного сопла 3.

Таким образом, предлагаемый дождевальный аппарат проще по конструкции, надежнее и обеспечивает лучшее качество орошения.

Использование: в сельскохозяйственном машиностроении, в частности в дождевальных аппаратах для полива сельскохозяйственных угодий. Сущность изобретения: в аппарате корпус 1 определенным образом гидравлически соединен с основным стволом 2, оснащенным соплами 3 и 5 посредством конусов 11 и 12 и сферы 9. При этом стволы 2 и 4 установлены под углом друг к другу и направлены в разные стороны. На основном стволе 2 неподвижно закреплена лопатка 6. Наличие фигурной камеры, состоящей из конусов 11 и 12 и сферы 9, позволяет исключить выпрямитель и увеличить дальность полета струи. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ДОЖДЕВАЛЬНЫЙ АППАРАТ, включающий вертикальный корпус, основной и дополнительный стволы с соплами, лопатку, расположенную на основном стволе, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе, улучшения качества полива и упрощения конструкции, дополнительный ствол в плане установлен под углом к основному и направлен от него в противоположную сторону, а лопатка закреплена неподвижно в створе дополнительного ствола, при этом вертикальный корпус соединен с основным стволом через фигурную камеру, состоящую из сферы и двух усеченных подсоединительных конусов, причем основание дополнительного ствола расположено на конусе у стыка его с основным стволом, а соединенный с корпусом усеченный конус имеет проходное сечение малого основания, минимальное значение которого равно сумме значений проходных сечений обоих стволов. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что внутренняя поверхность конуса, соединенного со стволом, плавно сопряжена с внутренней поверхностью сферы, при этом указанный конус имеет конусность, максимальное значение которой равно конусности второго конуса. 3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительный ствол в плане установлен под тупым углом к основному.