АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ВЛАЖНОСТИ Российский патент 1998 года по МПК A01G25/16 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, касается поливных устройств и может быть использовано для орошения земель на приусадебных участках.

Известно устройство для автоматического управления поливом с использованием датчика влажности и автоматизации полива по заданной влажности почвы с питающими и сливными трубами, исполнительным механизмом с поплавковым регулятором и преобразователем; устройство имеет гидропневматическое реле, вход которого подсоединен к датчику влажности, а выход - к преобразователю сильфонного типа и имеет стопорное приспособление, связанное кинематически с поплавковым регулятором. Данное устройство обеспечивает заданную влажность, но сложно в изготовлении и обслуживании [1].

Известен автоматический регулятор влажности с датчиком влажности, размещенным в почве и выполненным в виде мембранной камеры, заполненной водой, соединенной с сильфоном, подвешенным на подпружиненном рычаге. Один конец рычага снабжен клапаном, который перекрывает сливные патрубки гидроцилиндра. Увеличение влажности почвы ведет к увеличению ее веса, прогибу мембраны камеры и переливу воды в сильфон. Увеличение веса сильфона приводит к перекрытию патрубка, перемещению поршня гидроцилиндра в верхнее положение и закрытию задвижки. Для установки пределов регулирования влажности почвы применяется регулировочный винт. Указанный аналог обладает следующими недостатками: постоянно вытекающий из гидроцилиндра небольшой поток воды приводит к заболачиванию низких участков почвы. Кроме того, подвижные уплотнения между цилиндром и поршнем, штоком и цилиндром, штоком и корпусом запорного органа являются ненадежными элементами [2].

Задачей данного изобретения является повышение качества полива почвы, снижение просачивания жидкости (воды), то есть ликвидация заболоченных участков, и за счет отсутствия подвижных уплотнений - увеличение надежности устройства.

Поставленная задача характеризуется тем, что автоматический регулятор влажности имеет датчик влажности, размещенный в почве и выполненный в виде емкости, размещенной вместе с гибкими фильтрами в камере. Емкость с фильтрами имеет возможность вертикального перемещения в камере. Положение двуплечего рычага определяется воздействием веса емкости на рычаг с грузом. Ось двуплечего рычага расположена ниже центра его тяжести, и за счет этого рычаг имеет только два устойчивых положения: одно из его плечей всегда опущено, другое поднято. При любом положении рычаг воздействует на коромысло, которое, в свою очередь, взаимодействует с запорным органом или исполнительным механизмом, соединенными между собой гидравлически. В гидросистему подключен питающий трубопровод с дросселем. При этом исполнительный механизм выполнен в виде мембранной камеры, а запорный орган - в виде шлангового клапана.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с аналогом позволил установить, что оба изобретения имеют датчик влажности в почве, на рычаге задатчик влажности, запорный орган и исполнительный механизм, соединенные гидравлически. Однако заявляемое изобретение отличается тем, что датчик влажности выполнен другим, а именно в виде емкости с почвой данного участка и гибкими фильтрами, размещенными в камере, имея в ней возможность вертикального перемещения. Положение двуплечего рычага определяется воздействием веса емкости на рычаг с грузом. При этом рычаг с грузом имеет ось, расположенную ниже центра его тяжести, и имеет за счет этого только два устойчивых положения. Причем положением указанного рычага через коромысло осуществляется воздействие на запорный рычаг или исполнительный механизм. Таким образом, можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна". Признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, не выявлены при излучении данной области техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлен регулятор в положении "закрыто"; на фиг. 2 - в положении "открыто", на участок из сливного трубопровода поступает вода.

Автоматический регулятор влажности содержит расположенный в почвенном слое датчик влажности в виде емкости 1 с почвой с данного участка и гибкими фильтрами 2, размещенными в камере 3. Гибкие фильтры 2 соединяют почву поливного участка с почвой емкости, поэтому при увлажнении или высыхании почвы емкость меняет свой вес, и с этой целью емкость имеет возможность вертикального перемещения в камере. Датчик влажности связан двуплечим рычагом 4 с грузом 5. Вес емкости 1 определяет положение двуплечего рычага 4, ось 6 которого расположена ниже центра его тяжести. На одном плече рычага установлен задатчик влажности 7, а каждое плечо имеет выступы 8 и 9 для управления коромыслом 10. Коромысло 10 с поворотной осью 11 имеет пластину 12 и палец 13. Запорный орган 14 выполнен в виде шлангового клапана, который образован эластичной трубой 15 и пластиной 12. Запорный орган 14 соединен с питающим трубопроводом 16 и исполнительным механизмом 17, выполненным в виде мембранной камеры 18 с мембраной 19 и жестким центром 20. При влажности орошаемого участка в пределах, установленных задатчиком влажности, регулятор находится в следующем положении: емкость 1 находится в нижнем положении в камере 3, и рычаг 4 наклонен влево, груз 5 - вверху. При этом рычаг 4 выступом 8 давит на коромысло 10, правое плечо которого поднято вверх, а левое опущено вниз. Питающий трубопровод 16 с дросселем 21 гидравлически соединен с исполнительным механизмом 17 и запорным органом 14, поэтому при влажности орошаемого участка в пределах заданной жесткий центр 20 исполнительного механизма за счет давления воды в гидросистеме обеспечивает воздействие на палец 13 коромысла 10. При этом эластичная труба 15 пережата пластиной 12 коромысла 10 и, следовательно, запорный орган 14 "закрыт".

При высыхании почвы на участке и в емкости в определенный момент груз 5 перетягивает емкость 1, рычаг 4 поворачивается на оси 6 и занимает другое крайнее положение: плечо рычага с грузом - внизу. Выступом 9 рычаг давит на коромысло 10, которое поворачивается на оси 11 и занимает другое положение: палец 13 коромысла 10 давит на жесткий центр 20 и соответственно на мембрану 19. При этом мембрана прогибается, запорный орган приоткрывается. Как только приоткрылся запорный орган 14 и появился расход воды через дроссель 21, давление в мембранной камере 18 падает за счет потери давления на дросселе 21, мембрана прогибается еще глубже, пластина 12 поднимается еще выше, и расход воды увеличивается. В результате мембрана 19 с жестким центром 20 занимает крайнее нижнее положение, а пластина 12 - крайнее верхнее. Запорный орган открыт. Этот процесс длится от 0,5 с до 1 с.

В процессе полива, когда почва насыщается водой до заданной влажности, в определенный момент емкость 1 перетянет груз 5, рычаг 4 повернется на оси 6 и займет другое крайнее положение. При этом выступом 8 рычаг давит на коромысло 10, которое поворачивается на оси 11. При этом пластина 12 воздействует на эластичную трубу 15 и уменьшает ее проходное сечение. За счет уменьшения расхода воды через дроссель 21 падение давления воды на дросселе уменьшается, что вызывает повышение давления в мембранной камере 18 и прогиб мембраны 19 вверх, уменьшение проходного сечения эластичной трубы 15 и уменьшение расхода воды. В итоге запорный орган 14 закрывается. Время перекрытия от 0,5 с до 1 с.

Таким образом, решается главная задача заявляемого изобретения - ликвидация просачивания воды, что обеспечивается конструкцией регулятора и подтверждается описанием, а также увеличение надежности за счет отсутствия подвижных уплотнений.

Данное устройство может быть реализовано в заводских условиях с использованием обычных механических прессов мощностью 10 т и 25 т с помощью штампов. Для изготовления датчика влажности можно использовать термопластоавтомат горизонтальный с ЧПУ ДЕ 3332.Ф1-300 см.

Источники информации.

1. Авт.св. N 520956, A 01 G 27/00.

2. Авт.св. N 1360651, A 01 G 25/09.

Автоматический регулятор предназначен для управления поливом при орошении приусадебных участков или теплиц. Регулятор имеет рычаг, одним плечом связанный с датчиком влажности, а другим - с грузом. Ось рычага расположена ниже его центра тяжести. Датчик выполнен в виде емкости, заполненной почвой с орошаемого участка. Почва емкости соединена с орошаемой почвой при помощи фильтров. Емкость имеет возможность вертикального перемещения в камере. Вес емкости определяет положение рычага, и при увеличении влажности емкость позволяет перекрыть запорный орган, при уменьшении - открыть его. Это дает возможность повысить качество полива и увеличить надежность устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Автоматический регулятор влажности, содержащий задатчик влажности на рычаге, датчик влажности, сообщенный с почвой, питающий трубопровод, соединенный гидравлически с исполнительным механизмом, отличающийся тем, что датчик влажности выполнен в виде емкости с почвой и гибкими фильтрами и размещен в камере с возможностью вертикального перемещения в ней, рычаг выполнен двуплечим с датчиком влажности и грузом на его плечах, взаимодействующих посредством коромысла с запорным органом и исполнительным механизмом, при этом рычаг укреплен на оси, расположенной ниже центра его тяжести. 2. Регулятор по п.1, отличающийся тем, что исполнительный механизм выполнен в виде мембранной камеры, а запорный орган - в виде шлангового клапана.