Устройство для введения жидких удобрений в поливную воду Российский патент 2024 года по МПК A01C23/04 A01C23/00 

Устройство для введения жидких удобрений в поливную воду относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для внесения агрохимикатов с поливной водой, и может быть использовано на дождевальных и поливных машинах, различных ирригационных установках и напорных оросительных трубопроводах для внесения жидких удобрений, гербицидов и других рабочих составов пестицидов с поливной водой.

Известно устройство для внесения жидких удобрений с поливной водой, содержащее емкость для жидких удобрений, имеющий рабочие полости мембранный насос-дозатор, кинематически связанный с гидродвигателем, сообщенным через имеющий сливную линию распределитель с напорным трубопроводом и блок обратных клапанов, при этом для обеспечения непрерывности дозирования жидких удобрений на напорном трубопроводе установлена трубка Вентури, минимальное проходное сечение которой гидравлически соединено с рабочими полостями насоса-дозатора и со сливной линией распределителя [Авторское свидетельство SU №1445599, кл. А01С 23/04, F04B 43/00 опубл. в Бюл. №47 от 23.12.1988].

Недостатками этого устройства являются сложность конструкции и невысокая надежность. Установка емкости для жидких удобрений выше уровня напорного трубопровода может привести сливу жидких удобрений самотеком из емкости в напорный трубопровод при изменении как условий потребителя (давление воды после эжектора колеблется), так и аварийных отключениях напорного трубопровода, что приводит к нарушению равномерной подачи удобрения в напорный трубопровод и неэффективному его использованию.

Известно устройство для введения жидких удобрений в поливную воду, содержащее емкость для жидких удобрений, напорный трубопровод с задвижкой, перфорированный трубопровод, гидравлические каналы связи, эжектор, запорные арматуры, фильтры, насос-дозатор, соединенный через обратные клапана с эжектором, гидродвигатель с рабочими полостями и поршнем, кинематически связанный через шток, с одной стороны с насосом-дозатором, а с другой стороны через подпружиненный переключатель с гидрораспределителем. Гидрораспределитель выполнен в виде корпуса с радиальными входным и выходными каналами с одной стороны и двумя рабочими каналами с другой стороны, торцевых крышек с эластичными шайбами и штока с седлами, ограничителем хода и упором. Входной канал сообщен через фильтр с напорным трубопроводом до задвижки. Выходной канал выполнен с возможностью сообщения с перфорированным трубопроводом или эжектором. Рабочие каналы сообщены с рабочими полостями гидродвигателя [Патент №2664569, кл А01С 23/04, опубл. в Бюл. №24 от 24.08.2018, прототип].

Недостатком этого устройства является невысокая надежность равномерной подачи жидких удобрений в напорный трубопровод из-за вероятности попадания в поливную воду незапланированного (нерасчетного) объема жидких удобрений из емкости путем прямого отбора эжектором, что имеет место при колебании нагрузки потребителем. Изменение нагрузки потребителем приводит к увеличению или уменьшению Р₂, что иногда приводит к созданию вакуума эжектором и прямого отбора жидкого удобрения из емкости и подачу в напорный трубопровод.

Целью изобретения является повышение надежности равномерной подачи жидких удобрений в поливную воду путем исключения вероятности прямого попадания жидких удобрений в поливную воду посредством эжектора.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для введения жидких удобрений в поливную воду, содержащее емкость для жидких удобрений, напорный трубопровод с задвижкой, эжектор, фильтры, насос-дозатор, соединенный через блок обратных клапанов с эжектором, гидродвигатель с рабочими полостями и поршнем, кинематически связанный через шток, с одной стороны с насосом-дозатором, а с другой стороны через подпружиненный переключатель с гидрораспределителем и гидравлические каналы связи, причем гидравлический канал связи эжектора с блоком обратных клапанов снабжен подпружиненным обратным клапаном, установленным ниже пересечения каналов связи.

На Фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для введения жидких удобрений в поливную воду; на Фиг. 2 - общий вид устройства для введения жидких удобрений в поливную воду со стороны рабочих каналов гидрораспределителя и на Фиг. 3 - конструктивная схема подпружиненного обратного клапана.

Устройство для введения жидких удобрений в поливную воду состоит из гидродвигателя 1, кинематически связанного с одной стороны через подпружиненный переключатель 2 с гидрораспределителем 3, а с другой стороны - с насосом-дозатором 4 с блоком обратных клапанов 5, напорного трубопровода 6 с задвижкой 7, эжектора 8 и емкость для жидких удобрений 9. Гидродвигатель 1 имеет рабочие полости 10 и 11, поршень 12 и шток 13, жестко закрепленные между собой. На левом конце штока 13 закреплен рычаг 14 с толкателями 15 и 16 для взаимодействия с переключателем 2, а на правом конце установлен поршень 17 насоса-дозатора 4 с рабочими полостями 18 и 19. Гидрораспределитель 3 имеет входной 20, выходной (сливной) 21 и рабочие 22 и 23 гидравлические каналы. Входной канал 20 посредством гидравлических каналов связи 24 и 25 сообщен с напорным трубопроводом 6 через фильтр 26 и кран 27, сливной канал 21 сообщен с эжектором 8 через гидравлические каналы связи 28 и 29, а рабочие 22 и 23 каналы связи сообщены, соответственно, с рабочими полостями 10 и 11. Вход эжектора 8 сообщен с напорным трубопроводом 6 до задвижки 7 через гидравлические каналы связи 30 и кран 31, выход - с напорным трубопроводом после задвижки 6 через гидравлические каналы связи 32 и кран 33, а всасывающая часть соединена с нагнетательной частью блока обратных клапанов 5 через гидравлический каналы связи 29, подпружиненный обратный клапан 34 с входным 35 и выходным 29 каналами и канал связи 35, и со сливным выходом 21 через гидравлические каналы связи 29 и 28. Для приготовления раствора удобрений, емкость 9 через гидравлический канал связи 36 и кран 37 сообщен с напорным трубопроводом 6. Всасывающая часть блока обратных клапанов 5 через гидравлический канал связи 38 и фильтр 39 сообщена с емкостью 9. Блок обратных клапанов 5 содержит всасывающие 40, 41 и нагнетательные 42, 43 обратные клапана. Подпружиненный обратный клапан 34 имеет входной 44, выходной 45 каналы, пружину 46 и клапан 47.

Стрелки на Фиг. 1 и на Фиг. 2 показывают направления движения воды в напорном трубопроводе 6.

Для подготовки устройства к работе необходимо выполнить следующие действия:

- в емкость 9 загружать растворимые удобрения, открыть кран 37 и через гидравлический канал связи 36 заполнить емкость водой до получения необходимой концентрации раствора жидких удобрений, после чего закрыть кран 37;

- открыть краны 31 и 33;

- посредством задвижки 7 (с помощью перекрывания) создать до и после задвижки, соответственно, давления Р₁ и Р₂ таким образом, чтобы эжектор 8 создал пониженное давление в гидравлическом канале связи 29;

- подпружиненный обратный клапан 34 настроить согласно зависимости:

где F - усилие предварительного сжатия пружины 46, кг;

S - площадь проходного сечения входного канала 44, см;

Р_вакуум - максимально пониженное давление, создаваемое в канале связи 29 посредством эжектора 8, кг/см².

Устройство для введения жидких удобрений в поливную воду работает следующим образом.

Открывают кран 27, что приводит в движение насос-дозатор 4 с блоком обратных клапанов 5 и обеспечивает подачу раствора жидких удобрений из емкости 9 в напорный трубопровод 6. При этом вода под давлением Р₁ из напорного трубопровода 6 до задвижки 7 через кран 27, гидравлический канал связи 25, фильтр 26, гидравлический канал связи 24, входной гидравлический канал 20, гидрораспределитель 3, неподвижно закрепленный на корпусе подпружиненного переключателя 2, и рабочий канал связи 22, поступает в рабочую полость 10 гидродвигателя 1. Поршень 12 со штоком 13 начинают движение влево (Фиг. 1), вытесняя воду из рабочей полости 11 в напорный трубопровод 6 после задвижки 7, через рабочий канал связи 23, гидрораспределитель 3, выходной (сливной) канал связи 21, гидравлические каналы связи 28, 29, эжектор 8, гидравлический канал связи 32 и кран 33 (начало цикла). При этом перемещается влево также поршень 17 насоса-дозатора 4, заполняя рабочую полость 19 жидким раствором удобрений из емкости 9 через фильтр 39, гидравлический канал связи 38, всасывающую часть блока обратных клапанов 5 и обратный клапан 41 и вытесняя раствор удобрений из полости 18 в напорный трубопровод 6 после задвижки 7 через обратный клапан 42, напорную часть блока обратных клапанов, гидравлические каналы связи 35, 29, 32, подпружиненный обратный клапан 34 с входным 35 и выходным 45 каналами, эжектор 8 и кран 33.

При перемещении поршня 12 в крайне левое положение толкатель 16 рычага 14, контактируя с подпружиненным переключателем 2, релейно переводит шток гидрораспределителя 3 в крайне правое положение, сообщая входной канал связи 20 с рабочим каналом связи 23, а сливной канал связи 21 с рабочим каналом связи 22. Начинается перемещение поршней 12, 17 и штока 13 вправо и вытеснение воды из полости 10 в напорный трубопровод 6 после задвижки 7, через рабочий канал связи 22, гидрораспределитель 3, выходной (сливной) канал связи 21, гидравлические каналы связи 28, 29, 32, эжектор 8 и кран 33, вытеснение раствора удобрений из рабочей полости 19 в напорный трубопровод 6 после задвижки 7 через обратный клапан 43, напорную часть блока обратных клапанов, гидравлические каналы связи 35,29,32, эжектор 8 и кран 33 и заполнение раствором удобрения рабочую полость 18 жидким раствором удобрений из емкости 9 через фильтр 39, гидравлический канал связи 38, всасывающую часть блок обратных клапанов и обратный клапан 40. При достижении поршня 17 крайне правого положения, толкатель 15, контактируя с подпружиненным переключателем 2, релейно переводит шток гидрораспределителя 3 в крайне левое положение (Фиг. 1), сообщая входной канал связи 20 с рабочим каналом связи 22, а сливной канал связи 21 с рабочим каналом связи 23 (конец цикла). Далее циклы повторяются, гидродвигатель 1 совершает возвратно-поступательные движения посредством взаимодействия переключателя 2 и гидрораспределителя 3, и благодаря разнице давления P₁ и Р₂, создания эжектором 8 пониженного давления в гидравлическом канале связи 29 и настройки подпружиненного обратного клапана 34 согласно зависимости (1), непрерывно закачивает только насосом-дозатором 4 раствор удобрения из емкости 9 в напорный трубопровод 6 после задвижки 7, подавая отработанную гидродвигателем 1 воду обратно в напорный трубопровод 6 после задвижки 7. Подпружиненный обратный клапан 34 исключает вероятность попадания жидких удобрений из емкости 9 в напорный трубопровод 6 посредством эжектора 8, так как развиваемый эжектором максимальный вакуум в гидравлическом канале 29 не может преодолеть усилие пружины 46, оторвать клапан 47 от седла входного канала 44 (Фиг. 3) и сообщить напорную часть блока обратных клапанов 5 с эжектором 8. Оторвать клапан 47 от седла входного канала 44 и сообщить емкость жидких удобрения 9 с эжектором 8 возможно только посредством давлений, создаваемых в полостях 18 и 19.

Таким образом, путем снабжения гидравлического канала связи 29 эжектора 8 с блоком обратных клапанов 5 подпружиненным обратным клапаном 34, установленным ниже пересечения гидравлических каналов связи 28, 29 и настроенным согласно зависимости (1), достигнуто исключение вероятности прямого попадания жидких удобрений из емкости 9 в напорный трубопровод 6 посредством эжектора 8 и повышена надежность равномерной (расчетной) подачи удобрения в напорный трубопровод 6 благодаря работе только насоса-дозатора 4.

В 2021 г. в условиях мастерских ФГБНУ ВНИИ «Радуга» был изготовлен экспериментальный образец устройства для введения жидких удобрений в поливную воду. Лабораторные испытания показали его работоспособность и высокую надежность равномерной подачи жидких удобрений из открытой емкости в напорный трубопровод.

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

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Устройство для введения жидких удобрений в поливную воду характеризуется тем, что содержит емкость для жидких удобрений, напорный трубопровод с задвижкой, эжектор, фильтры, насос-дозатор, соединенный через блок обратных клапанов с эжектором, гидродвигатель с рабочими полостями и поршнем, кинематически связанный через шток, с одной стороны с насосом-дозатором, а с другой стороны через подпружиненный переключатель с гидрораспределителем и гидравлические каналы связи, причем гидравлический канал связи эжектора с блоком обратных клапанов снабжен подпружиненным обратным клапаном, установленным ниже пересечения каналов связи. Изобретение позволяет повысить надежность равномерной подачи жидких удобрений в поливную воду. 3 ил.

Устройство для введения жидких удобрений в поливную воду, характеризующееся тем, что содержит емкость для жидких удобрений, напорный трубопровод с задвижкой, эжектор, фильтры, насос-дозатор, соединенный через блок обратных клапанов с эжектором, гидродвигатель с рабочими полостями и поршнем, кинематически связанный через шток, с одной стороны с насосом-дозатором, а с другой стороны через подпружиненный переключатель с гидрораспределителем и гидравлические каналы связи, причем гидравлический канал связи эжектора с блоком обратных клапанов снабжен подпружиненным обратным клапаном, установленным ниже пересечения каналов связи.