ДОЖДЕВАЛЬНО-ОПРЫСКИВАЮЩИЙ АГРЕГАТ Российский патент 2004 года по МПК A01G25/09 A01M7/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может найти применение при орошении сельскохозяйственных культур, в частности, в условиях аридной зоны и областях с резко континентальным климатом: высокая температура воздуха, низкая влажность воздуха, большие скорости приземных ветров, частая смена их направлений перемещения, острый дефицит влаги в корнеобитаемом горизонте при ее достаточном количестве в нижележащих горизонтах.

Известен агрегат для полива сельскохозяйственных культур, включающий установленную на самоходной опоре ферму с водопроводящими поясами, дефлекторными насадками и шланговыми водовыпусками, снабженными запорными органами, связанными посредством трубок управления с насосом, в котором с целью упрощения эксплуатации шланговые водовыпуски выполнены из упругого материала и снабжены с тыльной стороны водоналивными камерами, гидравлически связанными посредством трубки и через гидрораспределитель с напорной и всасывающей линиями насоса (SU, авторское свидетельство 1442138 А1, М.кл.⁴ А 01 G 25/09. Агрегат для полива сельскохозяйственных культур. /В.К.Федосеев (СССР). - 4243129/30-15; Заявлено 13.05.1987; Опубл. 07.12.1988, Бюл. 45. //Открытия. Изобретения. - 1988. - 45).

Недостатком данного агрегата является то, что, несмотря на достаточно более широкие возможности по сравнению с широко распространенными двухконсольными дождевальными агрегатами семейства ДДА-100МА и последующих моделей (ДДА-100 В-Х, ДДА-100В), в период суховеев только полив, включая дождевание, не снимает стресс с растений.

Известен также насадок дождевального аппарата, содержащий корпус, закрепленный на стойке дефлектор и сопло с центральным отверстием, в котором с целью обеспечения возможности регулирования интенсивности дождя в процессе полива сопло выполнено из материала с памятью формы с редукцией центрального отверстия с большего диаметра на меньший при нагревании, причем стойка выполнена из такого же, как и сопло, материала с массой, равной массе сопла; он снабжен источником электропитания и регулируемым сопротивлением, при этом стойка и сопло электрически связаны между собой и подключены к источнику электропитания через регулируемое сопротивление (SU, авторское свидетельство 1616711 А1, М.кл.⁵ В 05 В 1/18, 1/26. Насадок дождевального аппарата. /В.Б. Ковшевацкий (СССР). - 4638144/30-05; Заявлено 13.01.1989; Опубл. 30.12.1990, Бюл. 48. //Открытия. Изобретения. - 1990. - 48).

Описанным насадком можно изменять диаметр капель искусственного дождя и норму полива. Но эти изменения малоэффективны при возделывании сельскохозяйственных культур в условиях аридной зоны.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является дождевально-опрыскивающий агрегат, включающий базовый трактор с фермой, насос, водопроводящий пояс фермы с дождевальными насадками, а также дополнительный насос и трубопровод с центробежными разбрызгивателями, согласно изобретению водопроводящий пояс фермы снабжен компрессором и с помощью патрубков с кранами сопряжен с водовыпускными отверстиями центробежных разбрызгивателей, при этом к водозаборной линии дополнительного насоса подключена через насос-дозатор емкость для поверхностно-активного вещества (RU, патент 21730543 С1, МПК⁷ А 01 G 25/09, А 01 М 7/00. Дождевально-опрыскивающий агрегат. /В.К.Губин, К.В.Губер, Г.П.Лямперт, М.Ю.Храбров и др. (Российская Федерация). - 99127930/13; Заявлено 30.12.1999, Опубл. 10.09.2001, Бюл. 25. /Изобретения. Полезные модели. - 2001. - 25). Этот агрегат нами принят в качестве наиближайшего.

К недостатку описанного дождевально-опрыскивающего агрегата относится невозможность нанесения более эффективных поверхностно-активных веществ, нежели чем пенообразователи ПО-1 и ПО-6. Следует также отметить неоправданное усложнение дополнительных устройств к двухконсольным дождевальным агрегатам, их низкую техническую и эксплуатационную надежности.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - создание оптимального теплового режима при возделывании сельскохозяйственных культур в орошаемом земледелии в период суховеев.

Технический результат - повышение технической и эксплуатационной надежностей дождевально-опрыскивающего агрегата.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном дождевально-опрыскивающем агрегате, включающем базовый трактор с фермой, насос, водопроводящий пояс фермы с дождевальными насадками, компрессор, емкость для поверхностно-активного вещества, дополнительный трубопровод, размещенный эквидистантно на водопроводящем поясе фермы и гидравлически соединенные с емкостью дополнительным трубопроводом разбрызгиватели, согласно изобретению снабженный приводом компрессор пневморукавом соединен с барборатором, установленным на донной части емкости поверхностно-активного вещества, при этом емкость снабжена крышкой, манометром, предохранительно-впускным клапаном, краном с дистанционным управлением, соединенным с дополнительным трубопроводом и вентилем, гидравлически связанным с напорным рукавом насоса, а каждая насадка совмещена с разбрызгивателем, корпус насадки и корпус разбрызгивателя выполнены единой деталью, сопло разбрызгивателя направлено тангенциально к каплеобразующей лопатке насадки, при этом в сопле разбрызгивателя установлен с возможностью регулирования положения жиклер на конце винта, снабженного маховичком, к тому же полость сопла каждого разбрызгивателя соединена с дополнительным трубопроводом посредством компенсатора.

За счет того, что емкость для поверхностно-активного вещества снабжена барборатором, а корпус разбрызгивателя и корпус насадки выполнены единой деталью, при этом сопло разбрызгивателя ориентировано тангенциально к каплеобразующей лопатке насадки, достигается вышеуказанный технический результат.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена технологическая схема дождевально-опрыскивающего агрегата.

На фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1, поперечно-вертикальный разрез водопроводящего пояса, дополнительного трубопровода для подачи поверхностно-активного вещества и совмещенной насадки с разбрызгивателем.

На фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг.1, горизонтальный разрез емкости для поверхностно-активного вещества со смонтированными в нем барборатором, ниппелем и краном с дистанционным управлением, ниппелем и вентилем для подачи воды от напорной линии насоса и ниппелем с гибким рукавом для подвода сжатого воздуха от компрессора.

На фиг. 4-7 - соответственно сечения В-В, Г-Г, Д-Д и Е-Е на фиг.3, положения прорезей по длине рукава барборатора для распределения потоков сжатого воздуха в емкости для поверхностно-активного вещества.

На фиг. 8 - сечение Ж-Ж на фиг.1, продольно-вертикальный разрез предохранительно-впускного клапана.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Дождевально-опрыскивающий агрегат (см. фиг.1) содержит базовый трактор (марки ДТ-75Д-ХС4 или ДТ-75Н-ХС4 или ДТ-75МЛ-ХС4 и в силу своей известности на технологической схеме не показан) с фермой 1, насос 2 с плавучим клапаном 3 и всасывающей коммуникацией 4, водопроводящий пояс 5 фермы 1, компрессор 6, емкость 7 для поверхностно-активного вещества, дополнительный трубопровод 8, разбрызгиватели 9 и дождевальные насадки 10. Дождевальные насадки 10 соответствующим образом размещены посредством ниппелей 11 на водопроводящем поясе 5 (см. фиг.1 и 2). Разбрызгиватели 9 гидравлически связаны посредством дополнительного трубопровода 8 и запорной арматуры, заимствованной для водопроводной сети как стандартные (покупные) изделия.

Снабженный приводом компрессор 6 пневморукавом 12 соединен с барборатором 13. Барборатор 13 установлен на донной части емкости 7 для поверхностно-активного вещества. В качестве поверхностно-активного вещества используют, например, кармидолом - высший жирный спирт с карбамидом (мочевина). Привод компрессора 6 выполнен в виде гидродвигателя 14. Полости гидродвигателя 14 гидравлически связаны с секцией гидрораспределителя базового трактора. Управление гидродвигателем производится ручкой гидрозолотника трактористом из кабины базового трактора. Компрессор 6 с гидродвигателем 14 кинематически связаны зубчатой муфтой 15.

Емкость 7 снабжена крышкой 16, манометром 17, предохранительно-впускным клапаном 18, краном 19 с дистанционным управлением, вентилем 20, гидравлически посредством трубопровода 21 связанным с напорным рукавом 22 насоса 2.

В полости емкости 7 для поверхностно-активного вещества установлены ребра жесткости 23 (см. фиг.3). Это позволяет создавать в емкости 7 рабочее давление до 1,0-1,5 МПа. Между крышкой 16 емкости 7 и ее горловиной установлена герметизирующая прокладка из эластичной технической резины. Этим достигается соответствующее давление в полости емкости 7 без утечки сжатого воздуха. Дополнительный трубопровод 8 выполнен из полиэтилена высокой плотности и с водопроводящим поясом 5 соединен посредством хомутов 24 с винтовыми парами (см. фиг.2). Дополнительный трубопровод 8 с краном 19 соединен с промежуточным трубопроводом 25 того же сечения и из такого же материала (см. фиг.1 и 3).

Барборатор 13 емкости 7 выполнен в виде U-образного колена из прорезиненного рукава. На поверхности рукава выполнены прорези 26, 27, 28 и 29 (см. фиг. 4-7). Прорези 26-29 на поверхности рукава выполнены с равным шагом. В исходом положении стенки прорезей 26-29 смыкаются. Каждая последующая прорезь 28 к предыдущей прорези 27 в плоскости, перпендикулярной к оси колена, повернута на угол 90^o (см. фиг.5 и 6). Свободный конец U-образного колена барборатора 13 снабжен пробкой 30 (см. фиг.3). Концы прорезиненного рукава U-образного колена барборатора 13 соединены с ниппелем 31 емкости 7 и пробкой 30 посредством стопорных колец 32.

Предохранительно-впускной клапан 18 (см. фиг.1 и 8) посредством ниппеля 33 Т-образной формы соединен с торцевой стенкой 34 или с боковой стенкой емкости 7 и снабжен шаровым клапаном 35 и эластичной мембраной 36. Шаровой клапан 35 установлен на подвижном поршне 37 и подпружинен как относительно поршня 37, так и относительно резьбовой крышки 38. Резьбовая крышка 38 навинчена на отвод 39 ниппеля 33. В резьбовой крышке 38 выполнены радиальные отверстия 40 для соединения полости емкости 7 с атмосферой при давлении сжатого воздуха больше 1,0 МПа. Под крышкой 38 установлен упругий элемент в виде витой цилиндрической пружины сжатия. На втором конце ниппеля 33, удаленном от торцевой стенки 34, смонтирована посредством резьбовой крышки 41 мембрана 36. Мембрана 36 снабжена смещенными от ее оси симметрии выпускными отверстиями 42. Мембрана 36 поджата резьбовой крышкой 41 и ее ребрами 43 к торцевому срезу ниппеля 33. Резьбовая крышка 41 навинчена на резьбовую часть ниппеля 33. Упомянутая крышка 41 имеет осевой канал 44, сопряженный с мембраной 36.

Каждая насадка 10 совмещена с разбрызгивателем 9. Корпус насадки 10 и корпус разбрызгивателя 9 выполнены единой деталью. Корпус насадки 10 своим резьбовым участком ввернут в ниппель 11 водопроводящего трубопровода 5. Положение насадки 10 в резьбовом ниппеле 11 зафиксировано контргайкой 45. Геометрическая ось 1-1 сопла 46 разбрызгивателя 9 направлена тангенциально к рабочей поверхности 47 каплеобразующей лопатки 48 (см. фиг.2) насадки 10. Сопло 49 насадки 10 направлено нормально к оси сопла 46 разбрызгивателя 9. В сопле 46 разбрызгивателя 9 установлен с возможностью регулирования положения жиклер 50 на конце винта 51. Жиклер 50 и винт 51 снабжены маховичком 52. Полость сопла 46 разбрызгивателя 9 соединена с дополнительным трубопроводом 8 посредством компенсатора 53. Накидные гайки 54 и 55 компенсатора 53 соединены с ниппелем 56 дополнительного трубопровода 8 и сгоном 57 совмещенного корпуса разбрызгивателя 9 и насадки 10. Этим достигается высокая монтажепригодность дополнительных узлов на серийно выпускаемый двухконсольный дождевальный агрегат ДДА-100В ОАО "Оросительная техника" (г.Волгоград, Российская Федерация).

Дождевально-опрыскивающий агрегат работает следующим образом.

Работу агрегата рассмотрим на трех примерах, наиболее часто используемых вариантах работы дождевально-опрыскивающего агрегата при возделывании сельскохозяйственных культур в условиях орошаемого земледелия.

Пример 1. При работе агрегата в режиме дождевания вода из открытого оросителя на орошаемом участке плавучим клапаном 3 через всасывающую коммуникацию поступает в полость насоса 2 и под давлением в напорный рукав 22. Из рукава 22 поток воды делится на русла и направляется в водопроводящий пояс 5 фермы 1 (см. фиг.1). Из пояса через ниппели 11 вода под давлением попадает в сопло 49, сужается и с большой скоростью ударяется о рабочую поверхность 47 каплеобразующей лопатки 48 насадки 10. Поток оросительной воды сначала формируется в тонкий водяной слой, а затем при встрече с воздухом разбивается на мелкие капли, которые оседают на поверхность почвы и листостебельную поверхность возделываемых растений. При движении агрегата поверхность орошаемого участка равномерно увлажняется. При работе дождевального-опрыскивающего агрегата в режиме капельного орошения вентиль 20 и кран 19 закрыты.

Пример 2. При комбинированных поливах дождевально-опрыскивающий агрегат работает следующим образом. При работающем насосе 2 открывают вентиль 20. Вода из напорного рукава 22 под напором через вентиль 20 и трубопровод 21 поступает в емкость 7. При заполнении ее объема на 1/2-3/4 частей, посредством ручки гидрораспределителя базового трактора включают гидродвигатель 14 и, следовательно, компрессор 6. Воздух от компрессора 6 по рукаву 12 поступает в полость барборатора 13 и через прорези 26-29 U-образного колена гибкого рукава заполняет свободное пространство в емкости 7.

Сжатый воздух давит на зеркало воды в емкости 7. При открытии крана 19 вода под давлением до 1,0 МПа через промежуточный трубопровод 25 направляется в дополнительный трубопровод 8 (см. фиг.1, 4-7).

Из дополнительного трубопровода 8 вода под давлением через ниппель 56, компенсатор 53 и сгон 57 поступает в полость сопла 46. Жиклером 50, поварачивая винт 51 маховичком 52, предварительно регулируют индивидуально каждый разбрызгиватель на соответствующее качество распыла воды. Вода при подаче тонкой струей и под большим давлением разбивается на капли диаметром 100-300 мкм и в виде тумана по касательной к факелу дождя из насадки 10 направляется на листовую поверхность растений. Капли воды из насадки 10 оседают на листья и почву, а мелкодисперсные частички воды находятся во взвешенном состоянии и тем самым снижают температуру воздуха в окружающем пространстве и самих растений, предохраняя их от ожога при суховеях (см. фиг.1 и 2).

Пример 3. При высоких температурах воздуха и низкой влажности активная фотосинтетическая деятельность растений прекращается и создаются стрессовые условия для их жизнедеятельности. Для снижения негативного воздействия высокой температуры и низкой влажности воздуха применяют обычное и мелкодисперсное дождевание с использованием поверхностно-активных веществ, выпускаемых отечественной промышленностью либо в виде растворов, либо в виде пасты, либо в виде порошка, либо в виде готовой продукции (эмульсии и т.п. растворы). В качестве одного из них используют кармидолом. Норму внесения каждого из них устанавливают для каждого конкретного случая с учетом требований окружающей среды и состояния растений.

При открытой горловине емкости 7 и снятой крышки 16 в полость емкости 7 помещают требуемое поверхностно-активное вещество. Крышку 16 плотно завинчивают на горловину емкости 16. При включенном вентиле 20 вода из напорного рукава 22 поступает по трубопроводу 21. По мере заполнения емкости 7 на 3/4 ее объема вентиль 20 закрывают. Включают гидродвигатель 14 и приводят в работу компрессор 6. Сжатый воздух по пневморукаву 12 поступает в барборатор 13. При истечении воздуха через прорези 26-29 на U-образном колене барборатора разнонаправленными потоками воздуха поверхностно-активное вещество (кармидолом) интенсивно перемешивается с водой, образуя раствор равной концентрации во всем объеме. Одновременно с этим в емкости 7 увеличивается рабочее давление, величина которого фиксируется манометром 17. При увеличении рабочего давления воздуха выше допустимой величины в работу вступает предохранительно-впускной клапан 18.

При повышении давления воздух давит на подвижный поршень 37 и шаровой клапан 35. При подъеме шарового клапана 35 вверх из-за меньшего веса и большей соприкасающейся с воздухом поверхности, сжимая витки упругого элемента (см. фиг. 8), открывается отверстие в поршне 37 и избыток воздуха через отверстие 40 в крышке 38 сбрасывается в атмосферу. При снижении давления под действием сжатых витков пружины шаровой клапан возвращается в исходное положение.

При открытии крана 19 раствор поверхностно-активного вещества по промежуточному трубопроводу 25 из емкости 7 поступает в полость дополнительного трубопровода 8.

Под давлением до 1,0 МПа раствор жидкости из трубопровода 8 ранее описанным способом поступает в полость сопла 46 разбрызгивателя 9. Раствор поверхностно-активного вещества при выходе из сопла 46 разбивается о воздух на капли диаметром 100-300 мкм и в мелкодисперсном состоянии оседает на капли искусственного дождя, созданные каплеобразующей лопаткой 48 в каждой насадке 10.

Поверхностно-активное вещество на каплях дождя образует мономолекулярный слой, существенно снижающий интенсивность их испарения. Это приводит к более продолжительному по сравнению с обычным дождеванием сохранению влаги на листовой поверхности растений, медленное испарение которой создает благоприятный тепловой режим посева и позволяет избежать негативного воздействия на растения суховеев.

Дополнительно в качестве веществ, вносимых дождевально-опрыскивающим агрегатом по описанной выше технологии, используют гербициды, стимуляторы роста, антитранспираторы, химмелиоранты, удобрения и другие водные растворы.

Таким образом, предлагаемый дождевально-опрыскивающий агрегат имеет более широкие функциональные возможности по сравнению с ближайшим аналогом и позволяет выполнять орошение сельскохозяйственных культур в нескольких режимах: обычное дождевание, сочетание обычного и мелкодисперсного дождевания, комбинация обычного и мелкодисперсного дождевания с применением поверхностно-активных и иных веществ.

Изобретение используется в сельском хозяйстве - в орошаемом земледелии и может найти применение при возделывании сельскохозяйственных культур, в частности, в условиях аридной зоны и областях Российской Федерации с резко континентальным климатом. Агрегат содержит базовый трактор, несущую ферму, насос, водопроводящий пояс фермы с дождевальными насадками, компрессор, емкость для поверхностно-активного вещества, дополнительный трубопровод, размещенный эквидистантно на водопроводящем поясе фермы, и гидравлически соединенные с емкостью трубопроводом разбрызгиватели. Компрессор снабжен приводом. Компрессор пневморукавом соединен с барборатором. Он установлен на донной части емкости для поверхностно-активного вещества. В качестве последнего используют кармидолом - высший жирный спирт+карбамид (мочевина). Емкость снабжена манометром, предохранительно-впускным клапаном, краном с дистанционным оборудованием, вентилем и крышкой. Емкость посредством крана с дистанционным управлением связана с дополнительным трубопроводом. Вентиль соединяет напорный рукав насоса с емкостью для поверхностно-активного вещества. Каждая насадка совмещена с разбрызгивателем. Корпус насадки и корпус разбрызгивателя выполнены единой деталью. Сопло разбрызгивателя направлено тангенциально к каплеобразующей лопатке насадки. В сопле разбрызгивателя установлен с возможностью регулирования положения жиклер на конце винта. Винт имеет маховичок. Полость разбрызгивателя соединена с дополнительным трубопроводом посредством компенсатора. Изобретение способствует повышению технической и эксплуатационной надежности агрегата. 8 з.п.ф-лы, 8 ил.

1. Дождевально-опрыскивающий агрегат, включающий базовый трактор с фермой, насос, водопроводящий пояс фермы с дождевальными насадками, компрессор, емкость для поверхностно-активного вещества, дополнительный трубопровод, размещенный эквидистантно на водопроводящем поясе фермы, и гидравлически соединенные с емкостью дополнительным трубопроводом разбрызгиватели, отличающийся тем, что снабженный приводом компрессор пневморукавом соединен с барборатором, установленным на донной части емкости для поверхностно-активного вещества, при этом емкость снабжена крышкой, манометром, предохранительно-впускным клапаном, краном с дистанционным управлением, соединенным с дополнительным трубопроводом и вентилем, гидравлически связанным с напорным рукавом насоса, а каждая насадка совмещена с разбрызгивателем, корпус насадки и корпус разбрызгивателя выполнен единой деталью, сопло разбрызгивателя направлено тангенциально к каплеобразующей лопатке насадки, при этом в сопле разбрызгивателя установлен с возможностью регулирования положения жиклер на конце винта, снабженного маховичком, к тому же полость каждого разбрызгивателя соединена с дополнительным трубопроводом посредством компенсатора.2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что привод компрессора выполнен в виде гидродвигателя, гидравлически связанного с секцией гидрораспределителя базового трактора, при этом компрессор и гидродвигатель кинематически связаны зубчатой муфтой.3. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что в полости емкости для поверхностно-активного вещества установлены ребра жесткости.4. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что барборатор выполнен в виде U-образного колена из прорезиненного рукава, на поверхности которого выполнены с равным шагом смыкающиеся прорези длиной 15-25 мм и каждая последующая прорезь к предыдущей прорези в плоскости, перпендикулярной к оси колена, повернута на 90°.5. Агрегат по п.4, отличающийся тем, что свободный конец U-образного колена барборатора снабжен пробкой.6. Агрегат по пп.4 и 5, отличающийся тем, что концы прорезиненного рукава U-образного колена соединены с ниппелем емкости и пробкой посредством стопорных колец.7. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что между крышкой емкости и горловиной емкости установлена герметизирующая прокладка.8. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что дополнительный трубопровод выполнен из полиэтилена высокой плотности и с водопроводящим поясом соединен посредством хомутов с винтовыми парами.9. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что предохранительно-впускной клапан посредством ниппеля Т-образной формы соединен с торцевой или боковой стенкой емкости и снабжен шаровым клапаном, установленным на подвижном поршне в отводе и подпружиненным относительно поршня и резьбовой крышки, снабженной отверстиями для соединения с атмосферой, а на втором конце ниппеля установлена мембрана, снабженная смещенными от ее оси симметрии выпускными отверстиями, при этом мембрана поджата резьбовой крышкой, навинченной на резьбовой части ниппеля, а упомянутая крышка имеет осевой канал, сопряженный с мембраной.