Дождевальный аппарат Российский патент 2023 года по МПК B05B3/04 B05B3/06 

Дождевальный аппарат относится к сельскому хозяйству, в частности к дождевальным установкам для орошения сельскохозяйственных культур посредством различных напорных ирригационных установок и поливных машин путем дождевания.

Известен среднеструйный дождевальный аппарат ДКШ-64-00.060 дождевальной машины «Волжанка», содержащий штуцер (основание) и корпус с подпружиненным коромыслом, основным и вспомогательным стволами и соплами, соединенные и разжатые между собой посредством поворотной втулки и уплотнительной пружины с возможностью осевого вращения [«Справочник по механизации орошения» под редакцией Б.Г. Штепы, УДК 631.347(031), стр. 113, Рис. 34, Москва «КОЛОС», 1979].

Недостатком этого дождевального аппарата является невозможность изменения интенсивности дождя в зависимости от продолжительности полива в процессе дождевания, для обеспечения впитываемости почвы и исключения лужеобразования и стоков воды. Для изменения интенсивности дождя этого аппарата необходимо остановить дождевание и производить смену сопел, что усложняет его эксплуатацию и снижает эффективность.

Известен дождевальный аппарат, включающий корпус, ствол и насадку, при этом с целью изменения интенсивности дождя, насадка имеет несколько параллельно расположенных сопел, связанных между собой и с гидроцилиндром, обеспечивающим при смене сопл их перемещение перпендикулярно стволу, трубопроводы гидроцилиндра в месте соединения вращающегося фланца, установленного на стволе, и неподвижного диска, закрепленного на корпусе, сообщаются через кольцевую уплотнительную выемку в одном из соединяемых элементов [ а.с СССР № 266435, кл. 45f, 25/04, опубл. в Бюл. № 11 от 17.03.1970, прототип].

Недостатком этого дождевального аппарата является сложность конструкции и невысокая надежность и эффективность при оснащении им многогектарных систем полива дождеванием, где количество дождевальных аппаратов исчисляется десятками. Большое количество дождевальных аппаратов приводит к усложнению управления гидроцилиндров посредством пульта управления от головного узла системы путем создания гидравлических сигналов понижения и повышения давления в коммуникационных трубопроводах. Выполнение коммуникационных трубопроводов вдоль основного трубопровода приводит к повышению материалоёмкости и капитальных затрат при строительстве многогектарных систем орошения.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности и эффективности дождевального аппарата.

Указанная цель достигается тем, что в дождевальном аппарате, включающем основание (штуцер) и корпус с подпружиненным коромыслом, основным и вспомогательным стволами и соплами, соединенные и разжатые между собой посредством поворотной втулки и уплотнительной пружины с возможностью осевого вращения, вспомогательный ствол снабжен отсекателем расхода воды, выполненным в виде крышки с соединительным штуцером, эластичным клапаном с цилиндрической и лепестковой частями и корпусом с седлом, вспомогательным соплом и регулировочными винтами у выхода сопла и у лепестка эластичного клапана для регулирования, соответственно, качества дождя и расхода воды через вспомогательное сопло.

На Фиг. 1 изображен общий вид дождевального аппарата; на Фиг. 2 - общий вид дождевального аппарата в разрезе; на Фиг. 3 - вид отсекателя расхода воды в разрезе в открытом состоянии; на Фиг. 4 - конструкция эластичного клапана с цилиндрической и лепестковой частью; на Фиг. 5 - вид дождевального аппарата при работе с высокой интенсивностью дождя; на Фиг.6 - вид дождевального аппарата при работе с низкой интенсивностью дождя и на Фиг. 7 - вид отсекателя расхода воды в разрезе в закрытом состоянии.

Дождевальный аппарат состоит из основания 1 (штуцер) и корпуса 2 с подпружиненным коромыслом 3, основным 4 и вспомогательным 5 стволами, основным соплом 6 и отсекателем расхода воды 7 (Фиг. 1). Основание и корпус соединены и разжаты между собой посредством поворотной втулки 8 и уплотнительной пружины 9 с возможностью осевого вращения (Фиг. 2). Отсекатель расхода воды 7 установлен на вспомогательном стволе 5 (Фиг. 2) и выполнен в виде крышки 10 с соединительным штуцером 11, корпуса 15 с седлом 16 и вспомогательным соплом 17, эластичного клапана 12 с цилиндрической 13 и лепестковой 14 частями (Фиг. 3, 4, 7). Корпус 15 снабжен регулировочными винтами 18 и 19, установленными у выхода сопла 17 и у лепестковой части 14 эластичного клапана 12, соответственно, для регулирования качества дождя и величины расхода воды через вспомогательное сопло 17. Эластичный клапан 12 с цилиндрической частью 13 неподвижно установлен на седле 16 таким образом, чтобы лепестковая часть 14 с выпуклой поверхностью оказалась напротив регулировочного винта 19.

Для работы дождевального аппарата, посредством основания 1 его устанавливают на стояке 20 дождевальной системы (Фиг. 5 и Фиг. 6), работающей зонами в цикличном режиме с возможностью подачи кратковременного гидравлического сигнала повышения и понижения давления воды в напорной трубопроводной сети.

Дождевальный аппарат работает в двух режимах:

Режим 1 - работа с высокой интенсивностью дождя;

Режим 2 - работа с низкой интенсивностью дождя.

Работает дождевальный аппарат следующим образом. Вода под давлением из дождевальной системы (на чертежах не показана) через стояк 20 и поворотную втулку 8 поступает в полость корпуса 2 и, проходя через основной и вспомогательные стволы 4 и 5, основное сопло 6 и отсекатель расхода 7, поступает на орошаемое поле в виде дождя. При этом подпружиненное коромысло 3 взаимодействуя со струей, вытекающей из основного сопла 6, приводит корпус 2, отжатый от основания 1 посредством уплотнительной пружины 9 и поворотной втулки 8 в осевое вращение, вследствие чего дождевальный аппарат производит орошение участка по кругу (Фиг. 2 и Фиг. 5).

В режиме 1 дождевальный аппарат работает следующим образом. При повышении давлении в сети заданной зоны дождевальной системы на 15-20% выше, чем рабочее давление дождевального аппарата, поток воды из корпуса 2 через вспомогательный ствол 5, проходные сечения соединительного штуцера 11 крышки 10, седла 16 и вспомогательного сопла 17 свободно проходит через отсекатель расхода воды 7, не привлекая лепестковую часть 14 эластичного клапана 12 в поток, тем самым, обеспечивая полив орошаемого участка по кругу вместе со струей, вытекающей из основного сопла 6 с высокой интенсивностью дождя (Фиг. 5). Лепестковая часть 14 не привлекается потоком воды, так как она находится вне потока воды в корпусе 15 и недостаточна скорость воды, чтобы снизить избыточное давление на внутреннюю сторону лепестка 14 и создать перепад давления между её наружной и внутренней поверхностью для сгибания в сторону потока. Качество дождя вытекающей струи из вспомогательного сопла 17 регулируется посредством регулировочного винта 18 путем взаимодействия его со струей. Рабочее давление дождевального аппарата устанавливается посредством взаимодействия регулирующего винта 19 и лепестковой части 14 эластичного клапана 12, путем регулирования степени приближения лепестковой части 14 к потоку воды в корпусе 15.

В режиме 2 дождевальный аппарат работает следующим образом. Для переключения работы дождевального аппарата из режима 1 в режим 2 из головного узла системы орошения дают кратковременный сигнал повышения давления в напорном трубопроводе работающей зоны, превышающего рабочее давление дождевального аппарата на 30-40%. При этом давление в полости корпусе 2 так же повышается, вследствие чего растет расход и скорость воды через ограничитель расхода воды 7, что приводит к снижению избыточного давления на внутреннюю поверхность и повышению статического давления на наружную поверхность лепестковой части 14 эластичного клапана 12. Под действием перепада давления на лепестковой части 14, он пригибается и входит в поток воды, после чего, релейно, посредством потока воды закрывает проходное сечение сопла 16 (Фиг. 6 и Фиг. 7) и прекращает полив участка через вспомогательное сопло 17. После прекращения полива через вспомогательное сопло 17, из головного узла системы орошения дают сигнал понижения давления в напорной трубопроводной сети до значения рабочего давления дождевального аппарата. При этом лепестковая часть 14 остается прижатом к седлу 16 под действием давления в напорной трубопроводной сети, а дождевальный аппарата далее продолжает работать, производя полив орошаемого участка только через основное сопло 6 с низкой интенсивностью дождя. После расчетного времени работы дождевального аппарата с низкой интенсивности дождя, из головного узла многозонной системы орошения, переключают полив в следующую зону. При этом отсекатель расхода воды 7 приходит в исходное положение, так как давления воды в полости корпуса 15 подает до атмосферного, и лепестковая часть 14 эластичного клапана 12 возвращается в исходное положение.

Таким образом, путем снабжения вспомогательного ствола 5 отсекателем расхода воды 7, выполненным в виде крышки 10 с соединительным штуцером 11, эластичным клапаном 12 с цилиндрической 13 и лепестковой 14 частью и корпусом 15 с седлом 16, вспомогательным соплом 17 и регулировочными винтами 18 и 19 у выхода сопла 17 и у лепестка 14 эластичного клапана 12 для регулирования, соответственно, качества дождя и расхода воды через вспомогательное сопло 17, достигнуто упрощение конструкции дождевального аппарата и повышена его надежность и эффективность путем исключения из конструкции (по сравнению с прототипом) перемещающихся сопел с гидроуправляемыми цилиндрами и напорными коммуникационными трубопроводами, расположенными вдоль напорной трубпроводной сети системы орошения, что приводит к значительному повышению материалоемкости и капитальных затрат при строительстве многогектарных систем орошения. В предлагаемом дождевальном аппарате повышение и понижение интенсивности дождя достигается открытием и закрытием вспомогательного сопла 17, путем повышения и понижения давления воды уже существующей напорной трубопроводной сети системы орошения, что снижает капитальные затраты и повышает эффективность.

В 2022 г. в ФГБНУ ВНИИ «Радуга» была разработана конструкция дождевального аппарата и в условиях мастерских изготовлена партия экспериментальных образцов в количестве 40 шт. Заводские испытание на системе дождевания, работающей зонами поочерёдно, показало их работоспособность, высокую надежность и удобство в эксплуатации. Диаметры проходного сечения основного и вспомогательного сопла были приняты 3,5 мм, а рабочее давление дождевального аппарата было настроено на 0,30 МПа, при котором радиус действия струи по крайним каплям составил 12,5 м. Эластичный клапан 12 был выполнен из силиконовой трубки с наружным диаметром 9 мм и толщиной стенки 2 мм, так как силикон сохраняет свои технические характеристики в продолжительное время и в большем диапазоне изменения температуры в окружающей среде. Кратковременное повышение давления в системе для переключения дождевального аппарата из высокой интенсивности дождя на низкую интенсивность составило 0,42 МПа. При расстановке дождевальных аппаратов на системе дождевания по схеме квадрата со стороной 17 м коэффициент эффективного полива орошаемого участка составил 0,73, что в орошении участков путем дождевания считается относительно высоким.

Применение предполагаемого изобретения в сельском хозяйстве повысит надежность и эффективность систем орошения сельскохозяйственных культур и производительность производства сельскохозяйственной продукции.

Изобретение относится к дождевальному аппарату. Техническим результатом является упрощение конструкции, повышение надежности и эффективности дождевального аппарата. Технический результат достигается в дождевальном аппарате, который включает основание и корпус с подпружиненным коромыслом, основным и вспомогательным стволами и соплами, соединенные и разжатые между собой посредством поворотной втулки и уплотнительной пружины с возможностью осевого вращения. При этом вспомогательный ствол снабжен отсекателем расхода воды, выполненным в виде крышки с соединительным штуцером, эластичным клапаном с цилиндрической и лепестковой частями и корпусом с седлом и вспомогательным соплом, и регулировочными винтами у выхода сопла и у лепестка эластичного клапана. 7 ил.

Дождевальный аппарат, включающий основание - штуцер и корпус с подпружиненным коромыслом, основным и вспомогательным стволами и соплами, соединенные и разжатые между собой посредством поворотной втулки и уплотнительной пружины с возможностью осевого вращения, отличающийся тем, что вспомогательный ствол снабжен отсекателем расхода воды, выполненным в виде крышки с соединительным штуцером, эластичным клапаном с цилиндрической и лепестковой частями и корпусом с седлом и вспомогательным соплом, и регулировочными винтами у выхода сопла и у лепестка эластичного клапана.