СИСТЕМА КАПЕЛЬНОГО ПОЛИВА Российский патент 2001 года по МПК A01G25/02 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для капельного полива сельскохозяйственных культур и различных растений.

Проведенный патентный поиск на предшествующий уровень развития сельского хозяйства показал, что в России используются различные устройства и системы орошения и поливов сельскохозяйственных культур и растений. С целью поддержания оптимальной влажности почвы необходимой для питания растений используется капельный полив, т.е. к корням растений подается питательный раствор малыми дозами. Однако все известные устройства и системы капельного полива энергоемки и не обеспечивают равномерность полива, а также постоянно засоряются и требуют чистки.

Известно устройство для капельного орошения по авт. свид. SU N 1428299, кл. A 01 G 25/02, 1988 г., которое состоит из ковша, заполненного водой, опрокидывающегося при сливании воды в бачок, приемных патрубков бачка и поливных отводящих трубок.

Однако данное устройство ненадежно в работе, не экономично при расходовании воды и не обеспечивает подачу воды к растениям в равных каплях.

Известен водовыпуск для капельного орошения по патенту SU N 1080728, кл. A 01 G 25/02, 1984 г., который состоит из насадки с выпускными отверстиями, форсунок в виде цилиндров с геометрическими отверстиями.

Недостатком данного водовыпуска является сложность всей конструкции и движущихся его механических частей. Кроме того, известным водовыпуском не обеспечивается точность и равномерность распределения потока воды к растениям.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является устройство для капельного орошения по авт. свид. СССР N 634715, кл. A 01 G 25/02, 1978 г. , которое состоит из дозатора периодического действия с корпусом и поплавком внутри, фиксаторов, делителей, отводящих трубопроводов.

Однако данное устройство громоздко, требует больших трудо-энергозатрат и не обеспечивает надежность работы при капельном поливе.

Технической задачей настоящего изобретения является создание условий для надежной и равномерной работы системы капельного полива, а также достижение точного деления расходуемого на полив объема воды на определенное число капель и возможность подачи одинакового числа капель ко всем точкам орошения, разветвляющихся в геометрической прогрессии.

С целью решения поставленной задачи, в предлагаемом изобретении, помимо признаков, сходных с ближайшим аналогом (634715): наличие делителей с трубопроводами, имеются новые, отличительные от этого аналога признаки, это выполнение новой конструкции формирователя капель в виде жиклера с калиброванным отверстием, соосно с которым, ниже установлен сегментный рассекатель для деления вертикально падающей струи воды на части и подачи их к выходным отверстиям, к которым подсоединены гибкие трубки разной длины для подвода капель воды к любой точке орошения. Конструкция делителей выполнена новой и представляет собой жиклеры с калиброванными отверстиями, соосно с которыми ниже установлены сегментные рассекатели для деления вертикально падающей струи на равные части, каждый из последующих делителей расположен ниже предыдущего делителя. С целью формирования большого числа капель, одновременно, калиброванные отверстия жиклера формирователя капель имеют диаметр не менее 2 мм, увеличивающий проходное сечение формирователя капель. С целью предотвращения засорения, расстояние между выходным отверстием жиклера и центром сегментного рассекателя установлено равным не менее одного диаметра выходного отверстия жиклера формирователя капель. Жиклеры имеют форму усеченного конуса для предотвращения стечения струи воды по стенкам корпуса делителей и формирователя капель.

Новая конструкция формирователя капель и расположение каждого последующего делителя ниже уровня предыдущего делителя исключает засоряемость системы и обеспечивает равномерность истечения капель во всех точках орошения растений.

Анализируя всю совокупность признаков изложенных в данном разделе, установлено, что в ближайшем аналоге отсутствуют признаки, присущие предлагаемому изобретению, в связи с чем, система капельного полива соответствует критерию "новизна".

Из предшествующего уровня развития сельского хозяйства, где используется капельный полив растений различными устройствами и установками для их орошения и полива, не выявлены системы капельного полива с совокупностью признаков, содержащихся в формуле предлагаемого изобретения, в связи с чем, "Система капельного полива" соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 показана система капельного полива, в общем виде, в аксонометрии (пунктиром показано n количество делителей); на фиг. 2 - формирователь капель, вид в аксонометрии; на фиг. 3 - формирователь капель, вид сбоку, в сечении по А-А фиг. 1; на фиг. 4 - то же, вид сверху; на фиг. 5 - схема, поясняющая капельный полив осуществляемый заявляемой системой.

Система капельного полива содержит центральный трубопровод 1, соединенный с верхним делителем 2, в герметичном корпусе которого установлен жиклер 3 с калиброванным отверстием 4, снизу жиклера 3 и, соосно с ним, расположен сегментный рассекатель 5 для деления вертикально падающей струи воды на части, на основании которого выполнены выходные отверстия 6, в которые установлен промежуточный трубопровод 7 (количество трубопроводов определяется конструкцией системы), соединяющий делитель 2 с нижерасположенным от него следующим делителем 8, для последующего деления потока воды. В герметичном корпусе делителя 8 установлен жиклер 9 с калиброванным отверстием 10, снизу жиклера 9 и соосно с ним, расположен сегментный рассекатель 11 для деления вертикально падающей струи воды на части, к выходному отверстию 12 которого подсоединен трубопровод 13, соединяющий делитель 8 следующего промежуточного трубопровода с делителем 14, расположенным ниже предыдущего и состоящим из герметичного корпуса, в котором расположен жиклер 15 с калиброванным отверстием 16, снизу жиклера 15, соосно с ним расположен сегментный рассекатель 17, для деления вертикально падающей струи воды на части, к выходному отверстию 18, которого, подсоединен промежуточный трубопровод 19 соединяющий формирователь 20 капель с делителем 14. Таким образом, для исключения влияния давления предыдущего делителя на последующий, каждый из последующих делителей располагается ниже предыдущего делителя. Формирователь 20 капель (фиг. 2, 3, 4) состоит из герметичного корпуса, в котором расположен жиклер 21 с калиброванным отверстием 22, имеющим диаметр не менее 2 мм для увеличения проходного сечения формирователя капель и снизу, соосно с жиклером 21 расположен сегментный рассекатель 23 для деления вертикально падающей струи воды на части, к выходному отверстию 24 которого подсоединены гибкие трубки 25 разной длины для подвода капель воды к любой точке орошения, количество которых определяется конструктивными особенностями системы капельного полива.

Выходные отверстия 6, 12, 18 и 24 выполненные в основаниях 26, 27, 28 и 29 делителей 2, 8 и 14 и формирователя 20 капель, соответственно, могут быть расположены как в горизонтальной, так и вертикальной плоскостях (сбоку, снизу). Расстояние между калиброванными отверстиями 4, 10, 16 и 22 жиклеров 3, 9, 15 и 21 и центром сегментных рассекателей 5, 11, 17 и 23 установлено равным не менее одного диаметра калиброванного отверстия 24 жиклера 21 формирователя капель 20, для свободного прохода соринок диаметром чуть меньшим диаметра выходного отверстия 22 жиклера 21, что в свою очередь препятствует засорению формирователя капель (тогда как при диаметре меньше одного, соринки застревают по центру сегментного рассекателя). Сегментные рассекатели 5, 11, 17, 23 выполнены в виде тонких пластин 30, 31, 32 и 33 из недеформирующегося материала, стойким к агрессивным средам (могут иметь любую форму, но с соблюдением функции деления потока воды на равные сегменты), а высота пластин имеет размер, исключающий перетекание потока воды в соседние сегменты рассекателя. Жиклеры 3, 9, 15 и 21 имеют форму усеченного конуса.

Пластины 30, 31, 32 и 33 конструктивно разделяют пространство между выходными отверстиями 6, 12, 18 делителей 2, 8 и 14, соответственно, и выходного отверстия 24 формирователя капель 20 и предотвращают перетекание разделенных на сегменты частей воды в соседние выходные отверстия.

Промежуточные трубопроводы 7, 13 и 19 и гибкие трубки 25 могут быть выполнены различной длины, в зависимости от конструктивных особенностей системы капельного полива.

Работает система капельного полива следующим образом.

По центральному трубопроводу 1 в верхний делитель 2 подают воду, которая проходя в калиброванное отверстие 4 жиклера 3 из его конусообразной формы поступает вертикальной струей в сегментный рассекатель 5, где происходит начальное деление воды на равные части по сегментам между пластинами 30, при этом не происходит перетекание частей воды в соседние выходные отверстия. Затем из сегментов части воды в определенных и равных количествах проходят через выходное отверстие 6 и разветвляются в промежуточный трубопровод 7. Образовавшиеся равные части воды поступают в расположенный ниже от предыдущего делитель 8, проходят в калиброванное отверстие 10 жиклера 9 и из его конусообразной формы части воды падают вертикально на расположенный ниже предыдущего сегментный рассекатель 11, где струя воды снова разделяется по сегментам между пластинами 31, проходит через выходное отверстие 12, разветвляется в промежуточный трубопровод 13 и поступает в расположенный ниже предыдущего делитель 14, проходит в калиброванное отверстие 16 жиклера 15 и из его конусообразной формы падает вертикально вниз на сегментный рассекатель 17, где струя воды снова делится на равные части в сегментах между пластинами 32, после чего части воды проходят через выходное отверстие 18 по промежуточному трубопроводу 19 в расположенный ниже формирователь 20 капель, проходят в калиброванное отверстие 22 жиклера 21, через конусообразную форму и имеющего размер отверстия, например, 2 мм, при этом струя воды падает на расположенный ниже предыдущего сегментный рассекатель 23, который легко рассекает эту струю на большое число равных капель, разделяя их по сегментам между пластинами 23 (при этом не происходит засоряемости калиброванного отверстия 22).

Так как формируется большое число капель одновременно, за счет этого стало возможным увеличить диаметр калиброванного отверстия 22 жиклера 21 для пропускания массы воды суммой всех капель. От количества формируемых капель зависит диаметр калиброванного отверстия 22, т.е. чем больше капель, тем больше диаметр калиброванного отверстия (без ограничений). Сформированные капли проходят через выходные отверстия 24 и через гибкие трубки 25 формирователя 20 капель и падают к растениям, орошая их. Так как гибкие трубки 25 могут быть выполнены любой длины, то имеется возможность подачи капель на любые уровни, расположенные ниже формирователя капель.

Конусообразная форма жиклеров предотвращает стечение струи воды по стенкам корпуса делителей и формирователя капель при отклонении от вертикали их корпусов.

Для доказательства возможности получения последовательного деления объема воды и формирования точного числа капель, подаваемых к растениям, приводится конкретный расчетный пример (см. фиг. 5), в котором количество выходных отверстий делителей и формирователя капель, а также промежуточные трубопроводы взяты в n количестве. По центральному трубопроводу 1 проходит заданное количество воды V за единицу времени t, которая, пройдя делитель 2, разветвляется в промежуточный трубопровод 7, количество которых n, т.е. через промежуточные трубопроводы проходит количество воды Пройдя делитель 8, вода также разветвляется по промежуточному трубопроводу 13, в количестве также n, т.е. по формуле Пройдя делитель 14, вода также разветвляется по промежуточному трубопроводу 19, в количестве, так же n, т.е. по формуле В формирователь 20 капель поступает уже вода в количестве и после деления формирователем 20 капель на n к растениям поступает в единицу времени t капли воды массой Таким образом, из объема воды V за единицу времени t получено количество капель n⁴ массой Изменяя число порядков делителей, изменяем коэффициент деления n, можно рассчитать любое заданное число точек орошения без ограничения их количества и во всех точках будет выпадать одинаковое число капель, что особенно важно в малообъемной технологии полива растений.

Обеспечивается надежность и стабильность работы системы за счет исключения засоряемости формирователя капель и выходных отверстий жиклеров, что в свою очередь обеспечивает равномерность истечения капель во всех точках орошения растений.

Предлагаемая система капельного полива является универсальной, прецизионной и отличается от известных устройств и систем тем, что в ней используется последовательное деление в геометрической прогрессии определенного объема воды на определенное число капель.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для капельного полива сельскохозяйственных культур и различных растений. Система содержит делители с трубопроводами и снабжена формирователем капель, выполненным в виде жиклера с калиброванным отверстием. Соосно с последним ниже установлен сегментный рассекатель для деления вертикально падающей струи воды на части и подачи их к выходным отверстиям, к которым подсоединены гибкие трубки разной длины для подвода капель воды к любой точке орошения. Делители также имеют жиклеры с калиброванными отверстиями, соосно с которыми ниже установлены сегментные рассекатели для деления вертикально падающей струи на равные части. Каждый из последующих делителей расположен ниже предыдущего делителя. Система является универсальной, позволяет обеспечить надежность и стабильность процесса капельного полива. 3 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Система капельного полива, включающая делители с трубопроводами, отличающаяся тем, что она снабжена формирователем капель, выполненным в виде жиклера с калиброванным отверстием, соосно с которым ниже установлен сегментный рассекатель для деления вертикально падающей струи воды на части и подачи их к выходным отверстиям, к которым подсоединены гибкие трубки разной длины для подвода капель воды к любой точке орошения, делители также имеют жиклеры с калиброванными отверстиями, соосно с которыми ниже установлены сегментные рассекатели для деления вертикально падающей струи на равные части, причем каждый из последующих делителей расположен ниже предыдущего делителя. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что, с целью формирования большого числа капель одновременно, калиброванные отверстия жиклера формирователя капель имеют диаметр не менее 2 мм, увеличивающий проходное сечение формирователя капель. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что, с целью предотвращения засорения, расстояние между выходным отверстием жиклера и центром сегментного рассекателя установлено равным не менее одного диаметра выходного отверстия жиклера формирователя капель. 4. Система по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что жиклеры имеют форму усеченного конуса.