УСТАНОВКА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОЛИВА РАСТЕНИЙ Российский патент 2020 года по МПК A01G27/00 

Изобретение относится к области растениеводства для выращивания растений в закрытом грунте и может быть использовано для полива теплиц и садов.

Известна установка для автоматического полива растений, включающая резервуар-дозатор с выходным патрубком для слива воды в систему раздачи воды, поплавок со штоком с клапаном-затвором для перекрытия сливного отверстия выходного патрубка и трубопровод с запорным краном для подачи воды, при этом резервуар-дозатор снабжен вертикальной стенкой и сбросным сифоном, установленным на верхней части вертикальной стенки, разделяющей резервуар-дозатор на две секции-камеры, одна из которых выполнена герметичной с выпускным отверстием сифона и выходным патрубком для слива воды в систему раздачи воды, при этом поплавок снабжен крышкой из фермагнитного металла, на которой расположен уплотнитель, и направляющими, а на выпускном отверстии сифона установлены постоянные магниты для фиксации поплавка в верхнем положении после его всплытия и уплотнитель, который совместно с уплотнителем крышки поплавка при его всплытии обеспечивает герметичное закрытие выпускного отверстия сифона и воздушную трубку с обратным клапаном для выпуска воздуха (Патент RU №2671140, A01G 27/00 от 29.10.2018).

Недостатком этой установки является недостаточная эффективность при сифонном выполнении всасывающей части сифона, а также сложность управления сливной части сифона, когда необходимо отслеживать уровень заполнения успокоительной камеры, соответственно, и опорожнение ее, а также отслеживать уровень в герметичной камеры с учетом со временем ее наполнения. Кроме того, сложность конструкции поплавкового привода, а значит, не достаточно обеспечивает точность и быстродействие регулирования при большом диапазоне изменения подводимого расхода, что требует реконструкции для применения установки, т.е. необходимо медленно накапливать воду в герметичной секции-камеры и резко запускать сифон при большом расходе для равномерной раздачи воды в теплицы, грядки и сады.

Наиболее близким из известных технических решений является выбранная в качестве прототипа установка для автоматического полива растений, включающая резервуар-дозатор с выходным патрубком для слива воды в систему раздачи воды, поплавок со штоком с клапаном-затвором для перекрытия сливного отверстия выходного патрубка и трубопровод с запорным краном для подачи воды, при этом резервуар-дозатор снабжен вертикальной стенкой, сбросным сифоном, установленным на верхней части вертикальной стенки, разделяющей резервуар-дозатор на две секции-камеры, одна из которых выполнена герметичной с сифоном и выходным патрубком для слива воды в систему раздачи воды, и воздушной трубкой с обратным клапаном для впуска воздуха, при этом она содержит регулировочное устройство, выполненное в виде одного обратного воздушного клапана, компактно смонтированного для выпуска воздуха со штоком поплавка, устанавливаемого на заданной отметке срабатывания клапана-затвора над выходным вертикальным патрубком для слива воды в систему раздачи воды с возможностью изменения его момента силы, причем сквозное воздушное отверстие, расположенное под крышкой, имеет ограничение в виде упора верхнего положения при всплытии поплавка и обеспечивает свободный выход воздуха через воздушную трубку, при этом механизм запуска сифона выполнен в виде соединенных между собой трубки-датчика уровня жидкости и эжектора, причем трубка-датчик уровня жидкости сообщен с одной стороны со всасывающей частью сифона через отверстие, выполненное в вертикальной стенке герметичной секции-камеры, а с другой стороны - посредством эжектора со сливной частью сифона, расположенного в секции-камере через его входной патрубок, причем нижний конец трубки-датчика размещен в герметичной секции-камеры выше уровня расположения выходного вертикального патрубка для слива воды в систему раздачи воды, а конец сливной части сифона - ниже его уровня (Патент RU №2686617, A01G 27/00 от 29.04.2019).

Недостаток этой установки является то, что она имеет несколько отдельных элементов для регулирования поплавкового устройства, связанного с клапанным затвором для перекрытия водовыпускного отверстия выходного вертикального патрубка, что снижает качество регулирования поплавкового устройства для поступления и слива воды в систему раздачи воды, а также наличие дополнительного отверстия в крышке для закрепления в нем, воздушной трубки, через которую не поступает атмосферный воздух из атмосферы (или компрессора), а также недостаточный контроль за уровнем воды в закрытой секции-камере в требуемых пределах контроля вне зависимости от изменения подачи расхода воды сифоном, поскольку необходимо иметь специальные устройства для измерения расхода воды.

При создании изобретения перед автором стояла задача расширении конструкции установки для автоматического полива растений, в том числе пустотелого поплавкового затвора с подачей в него не только заполнения полости водой, но и создать положительную плавучесть с применением малого импеллера, позволяющего подать атмосферный воздух под давлением в корпус затвора и, далее вытеснить воду из корпуса затвора, и затвор всплывает, открывая выходной патрубок для слива воды в систему раздачи воды, а также обеспечить надежность и улучшить условия труда обслуживающего персонала для независимости процесса задания и поддержания уровня в секции-камере, заполняемой водой сифоном, и возможность автоматической регистрации и управления процессами наполнения и слива воды в систему раздачи воды, т.е. с лучшими техническими и эксплуатационными характеристиками.

Технической задачей является повышение надежности работы установки и разработка конструкции, обеспечивающим повышение эффективности работы за счет возможности автоматического слежения секции-камеры наполнением воды и ее сработки на слив.

Заявленный технический результат достигается тем, что в установке для автоматического полива растений, включающая резервуар-дозатор с выходным патрубком для слива воды в систему раздачи воды, затвор для перекрытия сливного отверстия выходного патрубка и трубопровод с запорным краном для подачи воды, при этом резервуар-дозатор снабжен вертикальной стенкой, сбросным сифоном, установленным на верхней части вертикальной стенки, разделяющий резервуар-дозатор на две секции-камеры, одна из которых выполнена герметичной с сифоном и выходным патрубком для слива воды в систему раздачи воды и воздушной трубкой для выпуска воздуха, при этом на заданной отметке срабатывания затвора над выходным вертикальном патрубком для слива воды в систему раздачи воды с возможностью изменения его открытия, упор положения при поднятии затвора, при этом механизм запуска сифона выполнен в виде соединенных между собой трубки-датчика уровня жидкости и эжектора, причем трубка-датчик уровня жидкости сообщен с одной стороны со всасывающей частью сифона через отверстие, выполненное в вертикальной стенке герметичной секции-камеры, а с другой стороны - посредством эжектора со сливной частью сифона, расположенного в секции-камеры через его входной патрубок, причем нижний конец трубки-датчика размещен в герметичной секции-камере выше уровня расположения выходного вертикального патрубка для слива воды в систему раздачи воды, а конец сливной части сифона - ниже его уровня, отличающая тем, что затвор выполнен подвижным пустотелым поплавком автоматического действия с патрубком выпуска и впуска воздуха, расположенным в центре поверхности поплавкового затвора, и симметрично размещенными в его полости водовыпускными (впускными) патрубками, причем патрубок выпуска и впуска воздуха подсоединен к гибкому сильфону, верхним концом который присоединен к нижней части патрубка закрепленного в крышке с подключением к нему малого импеллера подачи воздуха под давлением из атмосферы, размещенного на крышке, сверху резервуара-дозатора, при этом затвор установлен с возможностью движения по высоте на полых направляющих, соединенных одним концом с дном секции-камеры, а другим - с крышкой, кроме того, поплавковый затвор имеет по внешнему периметру фланец, которым затвор опирается на фланец патрубок для слива воды в систему раздачи воды, и фланец по внешнему периметру поплавкового затвора приварен к кольцам, которыми поплавковый затвор надет на золотника.

Кроме того, на полых направляющих стойках устанавливают ограничители, определяющие границу вертикального подъема поплавкового затвора.

Кроме того, боковые стенки поплавкового затвора покрыты резиновым уплотнителем, который обеспечивает герметичное закрытие выходного вертикального патрубка для слива воды в систему раздачи воды, фиксирующегося в нижнем положении после опускания поплавкового затвора, одновременно заполняемого водой через симметрично размещенными в его полости водовыпускными (впускными) патрубками.

Наличие таких конструктивных признаков, как выполнение пустотелого поплавкового затвора с его элементами автоматического действия с воздуховыпускным патрубком, соответственно, и являющегося и впускным патрубком, расположенным в центре поверхности затвора, причем поплавковый затвор установлен с возможностью движения по высоте на полых направляющих, дополнительно снабжен водовыпускными (впускными) патрубками в полости корпуса с возможностью положительного поднятия (всплытия) вверх под крышку при насыщении его сжатым воздухом от малого импеллера, воздух вытесняется из корпуса затвора через патрубок, и затвор всплывает после сработки сифона с подачей воды в закрытую секцию-камеры, открывая патрубок слива в систему раздачи воды. Имеет устройство контроля за уровнем воды в секции-камере, более достоверно количественно и качественно фиксирует заполнение водой секции-камеры.

Блок управления исполнительными механизмами автоматическими приборами в виде блок-схем, которые не приводятся, так как они не относятся к существу заявляемого предложения.

Следует отметить, что все элементы конструкции просты и надежны в эксплуатации, и работают в автоматическом режиме, а это значит, что в гарантированном происходящем процессе, выполняя заданную функцию сначала заполнения пустотелого корпуса затвора водой, а затем подается воздух от малого импеллера под давлением, вытесняет воду из корпуса затвора через патрубки, и затвор всплывает, открывая патрубок для слива воды в систему раздачи воды. Кроме того, обеспечивает установку автоматической системы управления в целом и создает контроль за происходящим процессом.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения и прототипа, показывает, что в заявленной совокупности признаков часть существенных признаков соответствует критерию «существенные отличия».

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена конструкция установки для автоматического полива.

Установка для автоматического полива растений включает резервуар-дозатор 1, разделенный на успокоительную секции-камеры 2 и 3, одна из которых выполнена герметичной камерой 3 со сливной 4 частью сифона 5 и выходным вертикальным патрубком 6 несколько сдвинутым в сторону для слива воды в систему раздачи воды. Сифон 5 с всасывающей ветвью 7 расположен в камере, снабженной вертикальной стенкой 8, а камера 9 имеет дно в виде горизонтальной полки 10 с выпускным отверстием 11. Манипуляциями запорного крана 12 обеспечивают поступление расчетного расхода воды из трубопровода 13 в накопительные камеры 2 и 9.

Всасывающая ветвь 7 сифона 5, имеющая на конце калиброванное отверстие 14, сообщена с успокоительной секции-камеры 2, а конец сливной 4 части сифона 5 расположен в стороне от выходного вертикального патрубка 6 и ниже уровня его в сторону дна успокоительной секции-камеры 3. Сливная часть 4 сифона 5 через эжектор 15 и трубку-датчик 16, механизм запуска сифона, сообщена с всасывающей ветвью 7 в сторону дна успокоительной камеры 3. Выходной вертикальный патрубок 6, соответственно, расположен выше конца сливной части 4 сифона 5, с возможностью затопления ее конца водой. При этом регулировочное поплавковое устройство выполнено в виде закрывающего затвора 17 с полым корпусом, имеющим по внешнему периметру фланец 18, которым затвор опирается на фланец 19 вертикального патрубка 6. К фланцу 18 приварены кольца 20, которыми затвор 17 надет на направляющие стойки 21 Затвор в центре поверхности имеет воздуховыпускной (впускной)) патрубок 24, а внутри корпуса водовыпускные (впускные) патрубки 25, выведенные на периферийную поверхность затвора, т.е. в секции-камеры 3.

Воздуховыпускной (впускной) патрубок 24 соединен посредством гибкого сильфона 26 (или полиэтиленовый гибкий шланг, имеющий всегда плавучесть) с воздуховыпускным (впускным) патрубком 27, закрепленным в крышке 28. Конец патрубка 27, соответствен, подсоединен к малому импеллеру 29, установленным сверху на крышке 30 резервуара- дозатора 1 для нагнетания под давлением атмосферного воздуха корпуса затвора 17 для вытеснения воды из корпуса затвора, и последний всплывает, открывая выходной вертикальный патрубок б для слива воды в систему раздачи воды. В секции-камеры 3 помещены датчики 31 и 32 верхнего и нижнего уровня воды. Датчики уровня соединены с импеллером 29 через программный блок 33. На крышке 28 также установлен золотниковый механизм 34, сообщающийся посредством трубки 35 с полостью секции камеры 3, а управляющим входом - через электромагнит 36 связанный с программным блоком 33 управления. Последний имеет задатчик (не показан) продолжительности периодического открытия и закрытия золотникового механизма. Таким образом, управление малым импеллером 29 подачи сжатого воздуха обеспечивается автоматическими приборами блок-схемами, которые не приводятся, так как не относятся к существу заявляемого объекта и раскрытия этих блоков обеспечено связью с программным блоком 33, который также и связан с вышеперечисленными устройствами управления.

Блок 33 управления с электрокоммуникационной схемой (не показано) предназначен для управления всем устройством и включает в себя также электронные ключевые элементы, электромагнитное реле времени, блок сравнения, стабилизатор напряжения и блок переключателя (не показан).

Нижняя часть боковых стенок затвора 17 имеет обычно резиновые уплотнители, которые обеспечивают герметичное закрытие вертикального патрубка 6 с фланцем 19 для поступления и слива воды в систему 37 раздачи воды в теплицы, грядки, сады с капельным поливом из герметичной камеры 3, и при всплытии ходящего вдоль пустотелых направляющих стоек 21 за счет приваренных колец 20, которыми затвор 17 надет на направляющие стойки 21, чем достигается фиксация планового положения затвора 17. После посадки затвора на вертикальный патрубок 6 на направляющих стойках 21 устанавливаются нижние ограничители 22, и верхние ограничители 23, определяющие границу вертикального подъема затвора 17 при заполнении его водой через водовыпускные (впускные) патрубки 25, выведенные на периферийную поверхность затвора 17 камеры 3.

Работа для автоматического полива растений осуществляется в следующей последовательности.

При открытом положения запорного крана 12, камеры 9 и 2 заполняются водой, причем с помощью запорного крана 12 отрегулирована скорость поступления воды в камеру 7 (всасывающая ветвь сифона), откуда вода заполняет успокоительную камеру 2 по ее высоте при нерабочем состоянии сифона 5. Наполнение происходит за счет гидравлического перепада между уровнем запорной арматуры в виде трубопровода 13 с запорным краном 12 и уровнем воды в успокоительной камере 2. Таким образом, при достижении уровня воды в камере 2 к уровню всасывающей части трубки-датчика 16, диаметр которой соизмерим с заданным поступлением воды, она при незначительных величинах подводимого расхода запускается как сифон, сливая воду в герметичную камеру 3 и затапливая конец всасывающей ветви 7 сифона 5. После затопления конца всасывающей ветви 7 вода, проходя через эжектор 15, всасывает воздух из полости сифона 5, и воздух заполняет часть герметичную камеру 3. Одновременно уровень воды внутри камеры 3 повышается, вследствие дальнейшего отсоса воздуха в сифоне 5 в нем создается разряжение, и он запускается в работу. При достижении уровня поверхности нижней части затвора 17, корпус затвора 17 заполняется водой через водовпускные (выпускные) патрубки 25, а воздух из полости затвора 17 вытесняется в атмосферу через воздуховыпускной (впускной) патрубок 24, сильфон 26, патрубок 27, закрепленный в крышке 28 и 30, далее выходит через сопло малого импеллера 29, так как в это время он выключен из работы, а также воздух выходит одновременно и из камеры 3 в трубку 35 в атмосферу при заполнении самой камеры 3 максимально. Это объясняется тем, что малый импеллер 29 не работает при отсутствии включения его, соответственно, затвор 17 наполняясь, закрывает выходной вертикальный патрубок 6 с фланцем 19. При этом опускание может быть ограничено (настроено) за счет наличия удержания в плановом положении кольцами 20, приваренными к фланцам 18 затвора 17, причем упирается на положение размещения нижних ограничителей 22 на направляющих стойках 21 затвора 17 для закрытия полностью или частично (настройки) выходного вертикального патрубка 6, т.е. ход затвора 17 опускания вниз зависит также от настройки ограничителя 22 на направляющих стойках 21 (например, винт-гайка). Подача воды прекращается путем опускания вниз затвора 17 с резиновым уплотнением, которое охватывает боковые нижние конусные боковые стенки затвора 17, при этом затвор остается затопленным, а уровень повышается на отметку расположения в крышке 28, контролируемое задатчиками времени (не показаны), которые связаны с программным блоком управления 33. Программный блок 33 электромагнитом 36 воздействует на золотниковый механизм 34, перемещает его поршень, сообщая через трубку 35 полость камеры 3 с атмосферой.

Снятие вакуума в результате поступления воздуха с водой, заполняемого под крышкой 28, выходи в атмосферу. Импеллер 29 через патрубки 27, 24 и сильфон 26 подает под давлением воздух в затвор 17, воздух вытесняет воду из корпуса затвора и затвор 17 всплывает, ограничивающего его всплытие верхними ограничителями 23, камера 3 вступает в работу. При этом затвор 17 скользит по вертикальным направляющим 21, но удерживается в плановом положении кольцами 20, приваренными к фланцу 18 затвора, этим предотвращается его перекос по высоте и его форма выполнения (купол и конусность боковых стенок играют свою положительную роль плавучести). Работа камеры 3 продолжается до тех пор, пока уровень в ней не достигнет минимального, при этом сифон 5 отключен из работы по времени наполнения и связи с камерами 9 и 2, с манипуляциями (настройкой) запорного крана 12 трубопровода 13. Верхний и нижний уровни воды в камере 3 контролируются датчиками 31 и 32, сигналы от которых поступают в программный блок 33 для управления работой малого импеллера 29 подачи воздуха под давлением, тем самым создавая положительную плавучесть затвора 17 и вытеснения из его корпуса воды через патрубки 25. Через определенный промежуток времени программный блок 33 электромагнитом 36 воздействует на золотниковый механизм 34, перемещает его поршень, сообщая через трубку 35 полость камеры 3 с атмосферой, т.е. снимается вакуум в полости камеры 3.

В результате происходит дальнейшее заполнение через сифон 5 камеры 3 и затвора 17. В дальнейшем процесс повторяется.

Изменение по высоте поплавкового затвора 17 над выпускном вертикальном патрубке 6 с фланцем 19, можно регулировать его расположением с помощью перемещения ограничителей 22 (в виде винт-гайка), соответственно, и делать промывку камеры 3 при минимальном расходе воды. В этом случае, систему 37 раздачи воды отключают (не показано). Благодаря такому режиму работы расширяются функциональные возможности поплавкового затвора, а также достигается полная автоматизация управления устройством камеры 3, погрешность которой достаточна высока.

Таким образом, связь работы сифона и камеры с поплавковым затвором в течение всего периода полива теплиц и садов с капельным поливом через определенное заданное время автоматизирована, определяющим ее надежность и обеспечение долговременной (продолжительной) эксплуатации и улучшения условий труда обслуживающего персонала, является независимость процесса задания и поддержания уровня в закрытой камере, заполняемой водой с помощью сифона и других устройств, имея простую систему узлов автоматизации полива.

Изобретение относится к области растениеводства и может быть использовано для капельного полива теплиц и садов. Установка включает в себя резервуар-дозатор с выходным патрубком для слива воды в систему раздачи воды, поплавковый затвор автоматического действия с воздуховыпускным/впускным патрубком и трубопровод с запорным краном для подачи воды. Воздуховыпускной/впускной патрубок расположен в центре поверхности затвора с симметрично размещенными в его полости водовыпускными/впускными патрубками. Поплавковый затвор установлен с возможностью движения по высоте на полых направляющих стойках, соединенных одним концом с дном камеры, а другим - с крышкой камеры. Воздуховыпускной/впускной патрубок присоединен к сильфону, который верхним концом присоединен к нижней части патрубка, закрепленного в крышке, с подключением к нему малого импеллера для подачи воздуха под давлением в затвор. Резервуар-дозатор снабжен вертикальной стенкой, сбросным сифоном и воздушной трубкой для выпуска воздуха из камеры. Сифон установлен в верхней части стенки, разделяющей резервуар-дозатор на две секции-камеры, одна из которых выполнена герметичной с сифоном и патрубком для слива воды в систему раздачи воды. Контролируют работу закрытой камеры посредством блока управления с электроннокоммутирующей схемой и подключенными к нему электромагнитными датчиками контроля уровня воды в камере. Источник сжатого воздуха в виде импеллера подключен к блоку управления, золотниковый механизм установлен с возможностью сообщения полости камеры с атмосферой и соединен управляющим входом через электромагнит с программным блоком, входы которого связаны с датчиком уровня, а выход с малым импеллером. Блок снабжен задатчиком продолжительности периодического открытия и закрытия золотника. Техническим результатом является повышение надежности работы установки за счет управления уровнем воды в камере. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для автоматического полива растений, включающая резервуар-дозатор с выходным патрубком для слива воды в систему раздачи воды, затвор для перекрытия сливного отверстия выходного патрубка и трубопровод с запорным краном для подачи воды, при этом резервуар-дозатор снабжен вертикальной стенкой, сбросным сифоном, установленным на верхней части вертикальной стенки, разделяющий резервуар-дозатор на две секции-камеры, одна из которых выполнена герметичной с сифоном и выходным патрубком для слива воды в систему раздачи воды и воздушной трубкой для выпуска воздуха, при этом на заданной отметке срабатывания затвора над выходным вертикальном патрубком для слива воды в систему раздачи воды с возможностью изменения его открытия имеется упор положения при поднятии затвора, механизм запуска сифона выполнен в виде соединенных между собой трубки-датчика уровня жидкости и эжектора, причем трубка-датчик уровня жидкости сообщен с одной стороны со всасывающей частью сифона через отверстие, выполненное в вертикальной стенке герметичной секции-камеры, а с другой стороны - посредством эжектора со сливной частью сифона, расположенного в секции-камеры через его входной патрубок, причем нижний конец трубки-датчика размещен в герметичной секции-камере выше уровня расположения выходного вертикального патрубка для слива воды в систему раздачи воды, а конец сливной части сифона - ниже его уровня, отличающаяся тем, что затвор выполнен подвижным пустотелым поплавком автоматического действия с патрубком выпуска и впуска воздуха, расположенным в центре поверхности поплавкового затвора, и симметрично размещенными в его полости водовыпускными/впускными патрубками, причем патрубок выпуска и впуска воздуха подсоединен к гибкому сильфону, верхним концом который присоединен к нижней части патрубка, закрепленного в крышке, с подключением к нему малого импеллера подачи воздуха под давлением из атмосферы, размещенного на крышке сверху резервуара-дозатора, при этом затвор установлен с возможностью движения по высоте на полых направляющих, соединенных одним концом с дном секции-камеры, а другим - с крышкой, кроме того, поплавковый затвор имеет по внешнему периметру фланец, которым затвор опирается на фланец патрубка для слива воды в систему раздачи воды, и фланец по внешнему периметру поплавкового затвора приварен к кольцам, которыми поплавковый затвор надет на полые направляющие стойки, кроме того, закрытая секция-камеры снабжена блоком управления с электроннокоммутирующей схемой и подключенными к нему электромагнитными датчиками контроля уровня воды секции-камеры, причем источник сжатого воздуха в виде импеллера подключен к блоку управления, золотниковый механизм установлен с обеспечением возможности сообщения полости секции-камеры с атмосферой и соединен управляющим входом через электромагнит с программным блоком, входы которого связаны с датчиком уровня, а выход с малым импеллером, при этом блок снабжен задатчиком продолжительности периодического открытия и закрытия золотника.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что на полых направляющих стойках устанавливают ограничители, определяющие границу вертикального подъема поплавкового затвора.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что боковые стенки поплавкового затвора покрыты резиновым уплотнителем, который обеспечивает герметичное закрытие выходного вертикального патрубка для слива воды в систему раздачи воды, фиксирующегося в нижнем положении после опускания поплавкового затвора, одновременно заполняемого водой через симметрично размещенными в его полости водовыпускными/впускными патрубками.