НАСАДКА КОРОТКОСТРУЙНАЯ ДЕФЛЕКТОРНАЯ Российский патент 2021 года по МПК B05B1/18 A01G25/09 

Предлагаемое техническое решение относится к оросительной технике, в частности к устройствам для создания искусственного дождя, и может быть использовано в дождевальных машинах.

Для достижения с минимальными энергозатратами значений показателей качества искусственного дождя (интенсивности и структуры дождя) близких к агротехническим требованиям и снижения энергии воздействия капель дождя на почву используются короткоструйные дефлекторные насадки, работающие при давлении 0,05…0,15 МПа (Дождевальные машины / Б.М. Лебедев. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: «Машиностроение», 1977. - 244 с, стр. 23).

Известна насадка короткоструйная дефлекторная кругового действия, преимущественно из металла и с определенными конструкцией параметрами, содержащая корпус, включающий нижнюю часть с внутренней резьбой для навинчивания его на патрубок водопроводящего пояса дождевальной машины, продольный проходной канал, диафрагму с отверстием, изготовленную заодно с корпусом посредством литья и расположенную между нижней и верхней частями, и верхнюю часть, выполненную в виде воронки с окнами. При этом в верхней части воронки укреплена планка с дефлектором в виде конуса с углом при вершине 120°, ось конуса совпадает с осью диафрагмы, а вершина конуса направлена вниз. Причем расстояние от верхней плоскости отверстия диафрагмы до вершины конуса равно диаметру отверстия диафрагмы, а диаметр основания конуса равен двум диаметрам отверстия (Дождевальные машины / Б.М. Лебедев. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: «Машиностроение», 1977. - 244 с, стр. 23-24, рис. 7, а; Механизация полива: Справочник / Б.Г. Штепа, В.Ф. Носенко, Н.В. Винникова [и др.]. - М.: Агропромиздат, 1990. - 336 с, стр. 124, рис. 3. 1, а; Двухконсольный дождевальный агрегат ДДА-100МА. Руководство по сборке и эксплуатации. - Киев: Изд-во «Реклама», 1970. - 68 с, стр. 13-14, рис. 10).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся низкая технологичность устройства из-за металлоемкости и сложности его изготовления, а также высокая энергия воздействия капель дождя на почву из-за крупности и удельного веса капель.

Известна насадка короткоструйная дефлекторная секторного действия, преимущественно из металла и с определенными конструкцией параметрами, содержащая корпус, включающий нижнюю часть с внутренней резьбой для навинчивания его на патрубок водопроводящего пояса дождевальной машины, продольный проходной канал и верхнюю часть с ложкообразным дефлектором, выполненным заодно с корпусом и расположенным под углом 30°…38° к горизонту (Справочник по механизации орошения / Б.Г. Штепа, Н.В. Винникова, С.Х. Гусейн-заде [и др.]; под ред. Б.Г. Штепы. - М: Колос, 1979. - 303 с, стр. 108, рис. 27; Мелиорация и водное хозяйство. Орошение: Справочник / П.А. Айдаров, К.П. Арент, В.Н. Басе [и др.]; под ред. Б.Б. Шумакова. - М.: Колос, 1999. - 432 с, стр. 75, рис. 4. 2).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся низкая технологичность устройства, а формируемый дефлектором ложкообразный факел дождя в виде сплошной пленки характеризуется низкой ветроустойчивостью, малой дальностью полета капель и площадью захвата.

Известна насадка короткоструйная дефлекторная секторного действия, преимущественно из пластмассы и с определенными конструкцией параметрами, изготовленная посредством литья прессованием, содержащая многогранный корпус, включающий нижнюю часть с наружной резьбой для ввинчивания его в патрубок водопроводящего пояса дождевальной машины, продольный проходной канал, выполненный в виде конфузора, переходящего в цилиндрический насадок, и верхнюю часть с ложкообразным дефлектором, выполненным заодно с корпусом. При этом дефлектор выполнен в виде двухотвальной гребневой поверхности, расширяющейся при удалении от продольного проходного канала. Причем угол между линией гребня дефлектора и плоскостью, проходящей через площадку под выпускным отверстием, составляет 20°…30°, а угол между касательной к плоскости конечной верхней части дефлектора и той же плоскостью, проходящей через площадку под выпускным отверстием, составляет 40°…60° (Патент №2103865 РФ, МПК A01G 25/02, В05В 1/04, В05В 1/18, В05В 1/26, А01М 7/00, опубл. 10.02.1998).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся высокая энергия воздействия капель дождя на почву из-за крупности и удельного веса капель. Ложкообразный факел дождя из-за неполного покрытия дефлектора двухотвальной гребневой поверхностью формируется сначала в виде струек, а ближе к периферии дефлектора, смыкаясь, в виде сплошной пленки. Факел дождя в виде сплошной пленки, как уже отмечалось, характеризуется низкой ветроустойчивостью, малой дальностью полета капель и площадью захвата.

Известны насадки короткоструйные дефлекторные секторного действия, преимущественно из металла или пластмассы и с определенными конструкцией параметрами, изготовленные посредством литья, содержащие многогранный корпус, включающий нижнюю часть с наружной резьбой для ввинчивания его в патрубок водопроводящего пояса дождевальной машины, продольный проходной канал, выполненный в виде конфузора, переходящего в цилиндрический насадок, и верхнюю часть с дефлектором, выполненным заодно с корпусом. При этом дефлектор выполнен в виде поверхности эллипсоида с внутренней выемкой и с углом обхвата 155°…160° (А.с. №1729603, МПК В05В 1/04, опубл. 30.04.1992; Механизация поливных работ / Д.М. Сандигурский, Н.А. Безроднов. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Колос, 1983. - 288 с, стр. 8-9, рис. 2; Двухконсольный дождевальный агрегат ДДА-100В. Инструкция по эксплуатации. - Волгоград: Изд-во «Реклама», 1997. - 87 с, стр. 14-15, рис. 13, стр. 82-83, ДДА 01.263).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся высокая энергия воздействия капель дождя на почву из-за крупности и удельного веса капель. Формируемый дефлектором сферический факел дождя в виде сплошной пленки характеризуется низкой ветроустойчивостью, малой дальностью полета капель и площадью захвата.

Известна насадка короткоструйная дефлекторная секторного действия, преимущественно из металла и с определенными конструкцией параметрами, содержащая корпус, включающий нижнюю часть с наружной резьбой для ввинчивания его в патрубок водопроводящего пояса дождевальной машины и многогранной контргайкой для фиксации его в нужной плоскости, продольный проходной канал, выполненный в виде внешнего цилиндрического насадка, радиальные отверстия, и верхнюю часть с плоским дефлектором, выполненным заодно с корпусом и расположенным под углом 30° относительно оси продольного проходного канала, при этом на рабочей поверхности дефлектора выполнены треугольные канавки переменной глубины с шагом, равным максимальной глубине канавки на образующей дефлектора, расположенные в виде веера с углом обхвата 180°, центр веера относительно оси продольного проходного канала смещен в сторону противоположную образуемого факела дождя на расстояние равное диаметру продольного проходного канала (Патент №2361681 РФ, МПК В05В 1/18, опубл. 20.07.2009).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся низкая технологичность устройства из-за металлоемкости и сложности его изготовления. Формируемый дефлектором плоский факел дождя в виде струек из-за формы дефлектора и потерь напора в сторону противоположную вылету струи характеризуется малой дальностью полета капель и площадью захвата.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому устройству и принятому за прототип, является насадка короткоструйная дефлекторная, содержащая корпус, включающий нижнюю часть с наружной резьбой для ввинчивания его в патрубок водопроводящего пояса дождевальной машины, продольный проходной канал, выполненный в виде внешнего цилиндрического насадка диаметром d₁=4…8 мм и длиной l₁=(3…4)⋅d₁, радиальные отверстия диаметром d₂=0,2⋅d₁, выполненные на расстоянии l₂=(0,5…1,0)⋅d₁ от острой кромки входного отверстия внешнего цилиндрического насадка, и верхнюю часть с дефлектором, выполненным заодно с корпусом, при этом на рабочей поверхности дефлектора выполнены треугольные канавки переменной глубины h₁ от 0 до 1,5…2,0 мм с шагом, равным максимальной глубине канавки на образующей дефлектора, расположенные в виде веера, при этом корпус и дефлектор изготовлены посредством литья прессованием и соединены между собой плоской площадкой длиной l₃=10 мм и шириной b₁=(2…3)⋅d₁, расположенной под выпускным отверстием внешнего цилиндрического насадка, и симметричными и равноудаленными от оси внешнего цилиндрического насадка приливами, при этом корпус выполнен в виде многогранника, а дефлектор выполнен в виде криволинейной поверхности радиусом R₁=10⋅d₁, шириной b₂=(3…5)⋅d₁ и глубиной h₂=3,5…5,0 мм, и расположен под углом α=40…60° относительно плоской площадки, при этом треугольные канавки выполнены радиусом R₂=8⋅d₁ и расположены в виде веера с углом обхвата ϕ=155°…170°, а центр веера смещен в сторону плоской площадки на расстояние l₄=(1,5…2,0)⋅d₁, при этом в качестве пластмассы используется, например, полипропилен стеклонаполненный (Патент №173276 РФ, МПК В05В 1/18, опубл. 21.08.2017).

К недостаткам данной конструкции относятся сложность изготовления, а предлагаемый способ соединения составных частей насадки будет приводить к смещению начала треугольных канавок и потока.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение технологичности устройства и улучшение показателей качества искусственного дождя.

Результатом предлагаемого технического решения является повышение технологичности и снижение себестоимости изделия, а также увеличение равномерности распыла, дальности полета капель дождя и площади захвата дождем.

Поставленный технический результат достигается тем, что насадка короткоструйная дефлекторная, содержащая корпус, включающий нижнюю часть с наружной резьбой для ввинчивания его в патрубок водопроводящего пояса дождевальной машины, продольный проходной канал диаметром dl=4…8 мм и длиной 11=(3…4)⋅d₁, радиальные отверстия диаметром d2=0,2⋅dl, выполненные на расстоянии 12=(0,5…1,0)⋅d1 от острой кромки входного отверстия продольного проходного канала, и верхнюю часть с дефлектором, выполненным заодно с корпусом, при этом корпус выполнен в виде многогранника, а дефлектор выполнен в виде криволинейной поверхности радиусом R1=10⋅d1, шириной b2=(3…5)⋅d1 и глубиной h2=3,5…5,0 мм, и расположен под углом α=40…60° относительно плоской площадки, при этом корпус и дефлектор изготовлены посредством литья единой деталью, в конце продольного проходного канала выполнена внутренняя резьба, в которую ввинчен сменный сопловой насадок, причем разность его диаметров определяется отношением 7/12, па дефлекторе расположен вертикальный рассекатель части потока, выполненный в виде клина, острая часть которого направлена навстречу потока и имеет угол 15…17°, угол между сторонами клина и плоскостью дефлектора составляет 90°, высоты сторон клина равные и образуют поверхность параллельную продольному проходному каналу, а ее высота соответствует центру окружности продольного проходного канала.

Параметры короткоструйной дефлекторной насадки обусловлены следующим:

1) диаметр d₁=4…8 мм и длина l₁=(3…4)⋅d₁ внешнего цилиндрического насадка приняты по результатам опыта проектирования дождеобразующих устройств;

2) диаметр радиальных отверстий d₂=0,2⋅d₁ принят из условия, что суммарная площадь их сечения должна быть меньше разницы площадей диаметров сопла и сжатого сечения струи (S_ОТВ<S_СП-S_СЖ);

3) расстояние от острой кромки входного отверстия внешнего цилиндрического насадка до радиальных отверстий l₂=(0,5…1,5)⋅d₁ -расстояние, на котором существует область с максимальным вакуумом (Истечение жидкости через насадки в среды с противодавлением / Б.Н. Сиов. - М., Машиностроение, 1968. - С. 140. - стр. 54.);

4) в конце продольного проходного канала выполнена внутренняя резьба, в которую ввинчено сменное сопло, причем разность его диаметров определяется отношением 7/12. Данное отношение позволяет обеспечить до 30% увеличения расхода жидкости и давления на выходе.

5) на дефлекторе расположен вертикальный рассекатель части потока, выполненный в виде клина, острая часть которого направлена навстречу потока и имеет угол 15…17°, угол между сторонами клина и плоскостью дефлектора составляет 90°, высоты сторон клина равные и образуют поверхность параллельную продольному проходному каналу, а ее высота соответствует центру окружности продольного проходного канала. Рассекатель разделяет нижнюю половину потока жидкости из сопла на две части, направляя их на края дефлектора, а верхняя половина потока жидкости распыляется в центральной части, тем самым достигается равномерность распыла.

6) дефлектор в виде криволинейной поверхности с конструктивно выбранными параметрами - радиусом R₁=10⋅d₁, шириной b₂=(3…5)⋅d₁ и глубиной h₂=3,5…5,0 мм, с углом обхвата ϕ=155°…170° и со смещенным центром, расположенный под углом α=40…60° относительно плоской площадки за счет ложкообразного факела дождя и отсутствия потерь напора при вылете струи обеспечивает наименьшие энергозатраты на дробление струи, наибольшую дальность полета капель и площадь захвата дождем.

7) плоская площадка, расположенная под выпускным отверстием внешнего цилиндрического насадка, с конструктивно выбранными параметрами - длиной l₃=10 мм и шириной b₁=(2…3)⋅d₁.

На чертеже, на фиг. 1 изображен вид сбоку насадки; на фиг. 2 - вид сверху насадки; на фиг. 3 - сечение А-А; на фиг. 4 - сечение Б-Б.

Насадка короткоструйная дефлекторная секторного действия содержит корпус, включающий нижнюю часть с наружной резьбой, продольный проходной канал 1, радиальные отверстия 2, острую кромку входного отверстия 3 продольного проходного канала 1 в конце которого выполнена внутренняя резьба, в которую ввинчен сменный сопловой насадок 4, верхнюю часть с дефлектором 5 и плоской площадкой 6, соединяющей его с корпусом через продольный проходной канал 1, вертикальный рассекатель части потока 7.

Насадка короткоструйная дефлекторная работает следующим образом. Водный поток под давлением 0,05…0,15 МПа, движущийся по водопроводящему поясу дождевальной машины, поступает в продольный проходной канал 1. Так как острая кромка входного отверстия 3 продольного проходного канала 1 острая, то при входе в него струя воды медленно сужается, отрывается от стенок и создает зону разрежения. Пространство между струей воды и стенками продольного проходного канала 1 в зоне разряжения также заполнено водой, находящейся во вращательном вихревом движении при давлении ниже атмосферного. Через радиальные отверстия 2, соединяющие зону разряжения продольного проходного канала 1 с атмосферой, производится подсос воздуха, который интенсивно диспергируется в воду, тем самым образуя водовоздушную смесь. После этого струя водовоздушной смеси постепенно расширяется и заполняет все сечение продольного проходного канала 1 на выходе. Далее струя водовоздушной смеси проходит через сменный сопловой насадок 4, за счет чего увеличивается расход жидкости и давление на выходе, тем самым создавая большее разрежение и лучшую дисперсность водовоздушной смеси. Затем струя, при достижении вертикального рассекателя части потока 7, разделяется на две равные части, верхняя - проходя мимо вертикального рассекателя части потока 7 направляется к центральной части дефлектора, а нижняя в свою очередь делится еще на две части вертикальным рассекателем части потока 7 и направляется на края дефлектора 5.

Все части разделенного потока водовоздушной смеси ударяются о дефлектор 5, выполненный в виде криволинейной поверхности и далее, разбиваясь о него отдельными потоками, образуют общий ложкообразный сплошной факел. При дальнейшем движении в воздухе водовоздушные струйки на некотором участке пути сохраняют сплошность, но затем распадаются и продолжают движение в виде капель. За счет плоской площадки 6, расположенной между сменным сопловым насадком 4 и вертикальным рассекателем части потока 7 имеется возможность замены сменного соплового насадка на аналогичный с другими геометрическими параметрами.

Таким образом, повышение технологичности устройства и улучшение показателей качества искусственного дождя достигается за счет изготовления корпуса и дефлектора посредством литья единой деталью. В конце продольного проходного канала 1 выполнена внутренняя резьба, в которую ввинчен сменный сопловой насадок 4 с разностью диаметров, определяемым отношением 7/12. На дефлекторе 5 расположен вертикальный рассекатель части потока, выполненный в виде клина, острая часть которого направлена навстречу потока и имеет угол 15…17°, угол между сторонами клина и плоскостью дефлектора составляет 90°, высоты сторон клина равные и образуют поверхность параллельную продольному проходному каналу, а ее высота соответствует центру окружности продольного проходного канала.

Данное техническое решение позволяет повысить технологичность и снизить себестоимость изделия, а также увеличить равномерность распыла, дальность полета капель дождя и площадь захвата дождем.

Изобретение относится к области оросительных устройств. Насадка содержит корпус, включающий нижнюю часть с наружной резьбой для ввинчивания его в патрубок водопроводящего пояса дождевальной машины, продольный проходной канал диаметром d₁=4…8 мм и длиной l₁=(3…4)⋅d₁, радиальные отверстия диаметром d₂=0,2⋅d₁, выполненные на расстоянии l₂=(0,5…1,0)⋅d₁ от острой кромки входного отверстия продольного проходного канала, и верхнюю часть с дефлектором, выполненным заодно с корпусом. Корпус выполнен в виде многогранника, а дефлектор выполнен в виде криволинейной поверхности радиусом R₁=10⋅d₁, шириной b₂=(3…5)⋅d₁ и глубиной h₂=3,5…5,0 мм и расположен под углом α=40…60° относительно плоской площадки. Корпус и дефлектор изготовлены посредством литья единой деталью. В конце продольного проходного канала выполнена внутренняя резьба, в которую ввинчен сменный сопловой насадок, причем разность его диаметров определяется отношением 7/12. На дефлекторе расположен вертикальный рассекатель части потока, выполненный в виде клина, острая часть которого направлена навстречу потоку и имеет угол 15…17°. Угол между сторонами клина и плоскостью дефлектора составляет 90°, высоты сторон клина равные и образуют поверхность, параллельную продольному проходному каналу, а ее высота соответствует центру окружности продольного проходного канала. Обеспечивается повышение технологичности, увеличение равномерности распыла, дальности полета капель дождя и площади захвата дождем. 4 ил.

Насадка короткоструйная дефлекторная, содержащая корпус, включающий нижнюю часть с наружной резьбой для ввинчивания его в патрубок водопроводящего пояса дождевальной машины, продольный проходной канал диаметром d₁=4…8 мм и длиной l₁=(3…4)⋅d₁, радиальные отверстия диаметром d₂=0,2⋅d₁, выполненные на расстоянии l₂=(0,5…1,0)⋅d₁ от острой кромки входного отверстия продольного проходного канала, и верхнюю часть с дефлектором, выполненным заодно с корпусом, при этом корпус выполнен в виде многогранника, а дефлектор выполнен в виде криволинейной поверхности радиусом R₁=10⋅d₁, шириной b₂=(3…5)⋅d₁ и глубиной h₂=3,5…5,0 мм и расположен под углом α=40…60° относительно плоской площадки, отличающаяся тем, что корпус и дефлектор изготовлены посредством литья единой деталью, в конце продольного проходного канала выполнена внутренняя резьба, в которую ввинчен сменный сопловой насадок, причем разность его диаметров определяется отношением 7/12, на дефлекторе расположен вертикальный рассекатель части потока, выполненный в виде клина, острая часть которого направлена навстречу потоку и имеет угол 15…17°, угол между сторонами клина и плоскостью дефлектора составляет 90°, высоты сторон клина равные и образуют поверхность, параллельную продольному проходному каналу, а ее высота соответствует центру окружности продольного проходного канала.