Дождевальный аппарат Российский патент 2024 года по МПК A01G25/00 B05B3/04 

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 сложность конструкции поворотного механизма, материалоёмкость и ступенчатость при изменении скорости вращения дождевального аппарата из-за применения возвратной пружины коромысла. Возвратная пружина приводит к увеличению частоты ударов коромысла об упор на корпусе, что снижает дальность полета струи и эффективность дождевального аппарата. При отклонении коромысла от упора, происходит постоянное нарастание крутящей силы возвратной пружины, что приводит ограничению отклонения коромысла от упора и высокой частоты его ударов об упор.

Известен дождевальный аппарат, включающий основание, поворотную втулку, уплотнительную пружину, корпус с полым штоком, упором и стволами, основное и дополнительные сопла и коромысло с рассекателем и реактивной лопаткой, в котором, с целью упрощение конструкции, повышение надежности, обеспечение плавного изменения скорости вращения дождевального аппарата, коромысло снабжено гибкой трубкой и механизмом изменения угла наклона конца гибкой трубки к оси основного сопла, выполненным на обратной стороне реактивной лопатки, при этом один конец гибкой трубки соединен с полым штоком, образуя петлю, а другой конец соединен с механизмом изменения угла наклона конца гибкой трубки, выполненным в виде цилиндрической части с переходом на направляющий паз и регулирующего винта, установленного перпендикулярно к оси цилиндрической части [ Патент № 2795 298, кл. А 01 G 25/00, В 05 В 3/04, опубл. в Бюл.№ 13 от 02.05.2023, прототип].

Недостатками этого дождевального аппарата являются сложность конструкции и невысокая надежность из-за снабжения коромысла гибкой трубкой и соединения одного ее конца с полым штоком образуя петлю, а другого конца с механизмом изменения угла наклона конца гибкой трубки к оси основного сопла, выполненного на обратной стороне реактивной лопатки. Наличие петли гибкой трубки при ее соединении с полым штоком препятствует максимально возможному отклонению коромысла от упора на корпусе дождевального аппарата, увеличивает частоту ударов коромысла об упор, сокращает дальность полета струи и снижает эффективность дождевального аппарата. Узел соединения петли гибкой трубки с полым штоком не защищает трущейся части полого штока с осевым направляющим коромысла от атмосферного воздействия и агрессивной среды состава поливной воды, что приводит к снижению надежности дождевального аппарата. Конструкция узла плавного изменения скорости вращения дождевального аппарата сложна.

Целью предполагаемого изобретения являются упрощение конструкции, повышение надежности и эффективности, и упрощение конструкции механизма плавного изменения скорости вращения дождевального аппарата.

Указанная цель достигается тем, что в дождевальном аппарате, включающем основание, поворотную втулку, уплотнительную пружину, корпус с полым штоком, упором и стволами, основное и дополнительные сопла и коромысло с осевым направляющим, рассекателем и реактивной лопаткой, коромысло выполнено с гидравлическим каналом и снабжено вспомогательным соплом с боковым выходом, при этом вход гидравлического канала расположен напротив выходного отверстия полого штока, а выход посредством резьбы соединен с вспомогательным соплом, полый шток в верхней части снабжен резиновым ограничителем с юбкой внизу и буртиком наверху, осевое направляющее в нижней части выполнен в виде юбки, а в верхней части - в виде цилиндрического выступа, расположенного в юбке резинового ограничителя.

Сущность предполагаемого изобретения приведена на рисунках, где на Фиг.1- общий вид дождевального аппарата; Фиг.2 - общий вид дождевального аппарата в разрезе; Фиг.3 - узел А на Фиг.2 ; Фиг.4 - вид А на Фиг.1; Фиг.5 - вид А с разрезом Б - Б на Фиг.1; Фиг.6 - вид дождевального аппарата на стойке в работе; Фиг.7 - вид В дождевального аппарата на Фиг.6 при работе и ударе коромыслом об опор и Фиг.8 - вид В дождевального аппарата на Фиг.6 при работе после отбрасывания коромысла против часовой стрелки.

Дождевальный аппарат состоит из основания 1 и корпуса 2 с полым штоком 3, упором 4, стволами 5 и 6, основным 7 и дополнительным 8 соплами и коромысла 9 с рассекателем 10, реактивной лопаткой 11 и осевым направляющим 12(Фиг.1). Основание 1 и корпус 2 соединены и отжаты друг от друга посредством поворотной втулки 13 и уплотнительной пружины 14 с возможностью осевого вращения (Фиг. 2). Коромысло 9 выполнено с гидравлическим каналом 15 и снабжено вспомогательным соплом 16 (Фиг.3 и 4) с боковым выходом 17, при этом вход 18 гидравлического канала 15 расположен напротив выходного отверстия 19 полого штока 3, а выход 20 посредством резьбы соединен с вспомогательным соплом 16, полый шток 3 в верхней части снабжен резиновым ограничителем 21 с юбкой 22 внизу и буртиком 23 наверху, осевое направляющее 12 в нижней части выполнено в виде юбки 24, а в верхней части в виде цилиндрического выступа 25, расположенного в юбке 22 резинового ограничителя 21(Фиг.2,3 и 5).

Для работы дождевального аппарата его устанавливают на стойке 26 посредством основания 1(Фиг.6), выставляют угол наклона оси бокового выхода 17 вспомогательного сопла 16 в диапазоне 0-90° к горизонтальной плоскости и направляют против действия реактивной лопатки 11.

Работает дождевальный аппарат (Фиг.1) следующим образом. Вода под давлением через стойку 26 и поворотную втулку 13 поступает в полость корпуса 2 и проходя через стволы 5 и 6, основное сопло 7, вспомогательное сопло 8, полый шток 3, гидравлический канал 15 и вспомогательное сопло 16 с боковым выходом 17 выбрасывается на орошаемое поле в виде дождя (Фиг. 3 и 6). При этом реактивная струя, вытекающая из бокового выхода 17 вспомогательного сопла 16, подводит из любого исходного положения коромысло 9 с рассекателем 10 и реактивной лопаткой 11 к струе, вытекающей из основного сопла 7(Фиг. 6). Рассекатель 10 втягивается в струю и производит коромыслом 9 удар об упор 4, вследствие чего корпус 2 совершает поворот на определённый угол по часовой стрелке. Далее струя, обходя рассекатель 10, попадает на реактивную лопатку 11 и отбрасывает коромысло 9 против часовой стрелки на угол более 300° по отношении оси основного ствола 5, преодолевая только постоянно действующую силу реактивной струи, вытекающей из бокового выхода 17 вспомогательного сопла 16 (Фиг.8), так как струя переходя из отверстия 19 полого штока 3 в гидравлический канал 5 не создает никакого сопротивления для максимального перемещения коромысла против часовой стрелки. Далее коромысло 9 совершает возвратно - поступательное движение и периодически с небольшой частотой ударяет об упор 4, что приводит корпус 2, отжатый от основания 1 посредством уплотнительной пружины 14 и поворотной втулки 13, в осевое вращение, вследствие чего дождевальный аппарат производит орошение участка по кругу с максимальной дальностью полета струи и высокой эффективностью.

Юбка 24, накрывающая основание полого штока 3 и цилиндрический выступ 25, расположенный в юбке 22 резинового ограничителя 21 исключают воздействия атмосферных осадков и агрессивной среды поливной воды на работу пары полый шток 3 и осевое направляющее 12, что повышает надежность работы дождевального аппарата (Фиг.3).

Буртик 23, расположенный перед входом 18 гидравлического канала 15 вместе с полым штоком 3 образуют стакан с осевым отверстием 19 на дне (Фиг.3). Проходные сечения отверстия 19 и гидравлического канала 15 выбраны таким образом, что вода, вытекающая из отверстия 19 попадает в гидравлический канал 15 и под действием скоростного напора свободно выбрасывается на орошаемое поле в виде дождя через боковой выход 17 вспомогательного сопла 16, создавая во входе 18 эжекцию. Далее возможно образованные капли воды вокруг периметра входа 18 стекают в стакан, созданный буртиком 23, а струя воды, вытекающая под давлением из отверстия 19, притягивает к себе воду из стакана и подает обратно в гидравлический канал 15, в результате чего исключается стекание воды через верхнюю кромку буртика 23, что в конечном результате обеспечивает герметичное бесконтактное соединение полого штока 3 с гидравлическим каналом 15 и исключение всяких сопротивлений при качении коромысла 9 на полом штоке 3.

Изменение скорости вращения дождевального аппарата (изменение частоты ударов коромысла 9 об упор 4) достигается с помощью изменения угла наклона оси бокового выхода 17 по отношении горизонтальной плоскости посредством вспомогательного сопла 16, вращая его по или против часовой стрелки в пределах 0 - 90°. Максимальная скорость вращения дождевального аппарата соответствует углу наклона оси бокового выхода 17 к горизонтальной плоскости 0°, когда струя вытекающая из бокового выхода 17 максимально воздействует на коромысло 9 и увеличивает частоту его ударов об упор 4. При увеличении угла наклона оси бокового выхода 17 к горизонтальной плоскости скорость вращения дождевального аппарата постепенно снижается и достигает нуль при угле 90°, так как струя, вытекающая из бокового выхода 17, больше не оказывает возвратное действие на коромысло 9 и приводит к прекращению его ударов об упор 4.

Таким образом, путем исключения из конструкции возвратной пружины коромысла со ступенчатым регулированием и гибкой трубки с механизмом изменения угла наклона ее конца к оси основного сопла, выполненным на обратной стороне реактивной лопатки (по сравнению с аналогом и прототипом) и выполнения коромысла 9 с гидравлическим каналом 15 и снабжения вспомогательным соплом 16 с боковым выходом 17, расположив вход 18 гидравлического канала 15 напротив выходного отверстия 19 полого штока 3, а выход 20 посредством резьбы соединив с вспомогательным соплом 16, полый шток 3 в верхней части снабдив резиновым ограничителем 21 с юбкой 22 внизу и буртиком 23 наверху, и выполнив осевое направляющее 12 в нижней части в виде юбки 24, а в верхней части в виде цилиндрического выступа 25, расположенного внутри юбки 22 резинового ограничителя 21 достигнуто упрощение конструкции, повышена надежность и эффективность дождевального аппарата и упрощена конструкция механизма плавного изменения скорости его вращения. Плавное изменение скорости вращения дождевального аппарата достигается путем легкого плавного изменения угла наклона оси бокового выхода 17 относительно горизонтальной плоскости посредством вспомогательного сопла 16, закрутив или открутив его по резьбе на выходе гидравлического канала 15.

В 2022 г. в условиях мастерских ФГБНУ ВНИИ «Радуга» был изготовлен экспериментальный образец дождевального аппарата и испытан в полевых условиях для полива участка с многолетними травами. Испытание показало его работоспособность, высокую надежность и эффективность, а также удобство при изменении скорости вращения. Соединительный размер основания 1 был выбран G 1", диаметры проходного сечения основного и вспомогательного сопла соответственно 6мм и 3,2мм, а их наклон к горизонту 27° и 22°. Диаметры проходного сечения отверстия 19 и гидравлического канала составили соответственно 2,5мм и 4мм. Рабочее давление дождевального аппарата было настроено на 0,35МПа, при этом период вращения дождевального аппарата составил около 3 минут, а радиус действия струи по крайним каплям более 17м. Вовремя работы дождевального аппарата не наблюдался ни капель утечек воды из соединения полого штока 3 с гидравлическим каналом 15.

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

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Дождевальный аппарат содержит основание (1), поворотную втулку (13), уплотнительную пружину (14), корпус (2) с полым штоком (3), упором (4) и стволами (5 и 6), основное (7) и дополнительное (8) сопла и коромысло (9) с осевым направляющим (12), рассекателем (10) и реактивной лопаткой (11). Коромысло (9) выполнено с гидравлическим каналом (15) и снабжено вспомогательным соплом (16) с боковым выходом (17). Вход (18) гидравлического канала (15) расположен напротив выходного отверстия (19) полого штока (3), а выход (20) посредством резьбы соединен с вспомогательным соплом (16). Полый шток (3) в верхней части снабжен резиновым ограничителем (21) с юбкой (22) внизу и буртиком (23) наверху. Осевое направляющее (12) в нижней части выполнено в виде юбки (24), а в верхней части - в виде цилиндрического выступа (25), расположенного внутри юбки (22) резинового ограничителя (21). Обеспечивается упрощение конструкции, повышение надежности и эффективности, упрощение конструкции механизма плавного изменения скорости вращения дождевального аппарата. 8 ил.

Дождевальный аппарат, включающий основание, поворотную втулку, уплотнительную пружину, корпус с полым штоком, упором и стволами, основное и дополнительное сопла и коромысло с осевым направляющим, рассекателем и реактивной лопаткой, отличающийся тем, что коромысло выполнено с гидравлическим каналом и снабжено вспомогательным соплом с боковым выходом, при этом вход гидравлического канала расположен напротив выходного отверстия полого штока, а выход посредством резьбы соединен с вспомогательным соплом, полый шток в верхней части снабжен резиновым ограничителем с юбкой внизу и буртиком наверху, осевое направляющее в нижней части выполнено в виде юбки, а в верхней части - в виде цилиндрического выступа, расположенного внутри юбки резинового ограничителя.