НАСАДКА ДОЖДЕВАЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2024 года по МПК B05B1/18 A01G25/00 

Заявленное изобретение связано между собой вариантами выполнения, настолько, что образует единый творческий замысел технического решения насадка.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в дождевальных аппаратах дождевальных машин.

Известен насадок дождевального аппарата, содержащий корпус, ствол с основным и двумя дополнительными соплами, снабженный механизмом переключения подачи воды от основного сопла к дополнительным, при этом механизм переключения выполнен в виде двуплечего рычага, один конец которого снабжен двумя клапанами, установленными соосно-дополнительным соплам, а другой - вилкой, сопряженный с рычагом, взаимодействующим с подпружиненными упорами, установленными на корпусе дождевального аппарата (Патент RU №2184443, A01G 25/00, В05 1/14 от 10.07.2002).

Недостатком дождевального аппарата является сложность конструкции, недостаточная надежность технологического процесса из-за неустойчивой работы клапанов и рычажной системы, кроме того, отсутствие регулирующей реактивной крыльчатки по величине внедрения ее концов лепестком в виде пластин дождевального аппарата исходя из допустимого уменьшения ее радиуса действия, равного 0,60 м.

Известен распылитель жидкости, содержащий пластмассовый корпус со сквозным отверстием, отлитый путем прессования за одно целое со стальными - кольцом (круглой или шестигранной формы снаружи и фасками - внутри) и жестко соединенной с ней планкой, в которую после литья ввинчивается рассекатель струй воды, сквозное отверстие корпуса имеет форму усеченного конуса с большим диаметром на входе воды и меньший, переходящим в цилиндр, длиной равной 1-3 его диаметра, на выходе (Патент RU №2000121330, A01G 25/02 от 1004.2001).

Недостатком распылителя является сложность изготовления и отсутствие данных регулирующей реактивной крыльчатки по величине внедрения ее концов лепестков, в струю распылителя жидкости исходя из допустимого ее радиуса действия с уменьшенным расстоянием.

Известен распылитель жидкости турбинного типа, содержащий полый цилиндрический корпус с направляющим стержнем, жестко закрепленным к корпусной перегородке, конусный дефлектор с лопастями, выполненными в виде треугольника, у которого две стороны являются выпуклыми, а одна вогнутой с основанием треугольника, расположенным на периферии конусного дефлектора, регулировочную гайку, причем конусный дефлектор выполнен с возможностью перемещения по направляющему стержню в зависимости от выбранного расхода воды, а между направляющим стержнем и конусным дефлектором оставлена кольцевая полость для подвода воды к плоскости вращения (Патент RU №2262991, В05В 3/04 от 27.10.2005).

Недостатком данного распылителя является большая сила трения между регулировочной гайкой и направляющей втулкой конусного дефлектора по его конструктивным размерам, а также возможность забивания проходного сечения растительными включениями из-за наличия корпусной перегородки, кроме того, отсутствие данных регулирующей реактивной крыльчатки (турбинки) по величине внедрения ее концов лепестков, в струю распылителя жидкости исходя из допустимого его радиуса действия, равного 0,60 м.

Известен дождевальный аппарат, включающий в себя поворотный ствол, снабженный соплом, ось которого не пересекается с осью вращения поворотного ствола, и тормозное приспособление, при этом тормозное приспособление выполнено в виде жестко закрепленных на поворотном стволе двух лопаток, которые согласно известным условиям с кратчайшими от торца сопла расстояния от оси соответственно до ближайшего к ним торца первой от сопла лопатки, до места пересечения этой лопатки со второй лопаткой, до ближайшего к оси сопла торца второй лопатки, при этом лопатки и ось вращения поворотного ствола расположены по одну сторону от вертикальной плоскости, проходящей через ось сопла дождевального аппарата (Патент RU №2064761, A01G 25/02, В05В 3/06 от 10.08.1996).

Недостатком известного аппарата является каждый раз при остановки ствола приводит, затем поступление струи для большой дальности полета, хотя и при эксплуатации исключается узлы и детали механизмов вращения поворотного ствола, турбинки и т.д. Однако при этом отсутствие данных в размерах по величине внедрения самих лепестков и их отсутствия жесткого крепления к втулке с вращением реактивной крыльчатки и пучка изогнутых пластин, перекрывающих друг друга в сторону отверстия усеченного конуса и отсутствия повышения равномерности полива с коэффициентом К_р≥0,75 дождевальным аппаратом с обоснованием допустимого значения уменьшения его радиуса действия.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту принятый заявителем за прототип является насадка дождевального аппарата, включающая корпус со сквозным отверстием, имеющий на одном конце резьбу для соединения со стволом дождевального аппарата, и планку с винтом - рассекателем, жестко соединенную с гранью другого конца корпуса, при этом снабжена соплом, выполненным в виде кольца, при этом сопло с внешней стороны повторяет форму отверстия корпуса, выполненного из материала, отличного от материала из которого изготовлены корпус и планка с винтом-рассекателем, а его отверстие имеет форму усеченного конуса с большим диаметром на входе и меньшим переходящим в цилиндр, длиной равной 1-3 его диаметра (Патент RU №2066952, A01G 25/02, В05В 1/12, 1/26 от 27.09.1996).

Недостатком известного аппарата является отсутствие данных в размерах по величине внедрения и перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях винта-рассекателя в планке, отсутствие самих и отсутствия крепления к втулке с вращением реактивной крыльчатки (турбинки) с изогнутыми пластинами крепления, перекрывающих друг друга в сторону отверстия усеченного конуса из допустимой величины их внедрения, в струю дождевального аппарата исходя из допустимого значения уменьшения его радиуса действия равного 0,60 м.

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к получению мелкодисперсного, равномерного дождя (коэффициент равномерности полива по агротребованию К_р≥0,75) с обоснованием допустимого значения уменьшения его радиуса действия, когда перед конусным соплом на высоте находится вращающаяся крыльчатка с пучком лепестков, выполненных из изогнутых пластин, которые отсекают (каждый из них) часть воды при вращении на вертикальном направляющим стержне при фиксации и регулирующим как по высоте, так и по длине в горизонтальной прорези в планке, выполненной в виде плоской пластины, при этом также задача - создание мелкодисперсного насадка, обеспечивающего мелкодисперсное распыление оросительной водно-воздушной смеси, жидких химикатов, растворов удобрений и предотвращающего разрушение структуры почвы.

Технический результат достигается тем, что в насадке дождевального аппарата, включающей корпус со сквозным отверстием, вставку-сопло, имеющую часть в форме усеченного конуса с большим диаметром на входе и меньшим диаметром на выходе, переходящим в цилиндрическую часть сопла, рассекатель и кронштейн, согласно изобретению, корпус дождевального аппарата снабжен подвижной вставкой-соплом с продольным цилиндрическим каналом, входная часть которого выполнена с внутренней резьбой, в которую ввинчено сменное сопло Лаваля, образующее со стенками вставки-сопла кольцевой зазор, сообщенный с впускными воздухопроводящими радиальными сквозными отверстиями, не мене трех, которые совмещены со сквозными радиальными отверстиями в стенках корпуса, соответственно, и установлены таким образом, что воздушный поток внедряется в факел распыла цилиндрической части подвижной вставки-сопла, направленный в сторону рассекателя в виде реактивной крыльчатки для подачи направленной газожидкостной струи воды, при этом реактивная крыльчатка выполнена с нержавеющей металлической втулкой из латуни или бронзы, расположенной в центре реактивной крыльчатки с соосно установленным в ней направляющим стержнем, причем реактивная крыльчатка выполнена из оцинкованной стали и из пучка изогнутых пластин, скрепленных как одно целое с металлической втулкой, перекрывающих друг друга и выполненных с наклонно-выпуклой поверхностью в горизонтальной и вертикальной плоскости, П-образный кронштейн состоит из вертикальной боковой планки, и горизонтальной плоской планки в верхней части, а последняя выполнена в виде плоской пластины с продольной прорезью и с установленным в ней верхним концом направляющим стержнем с возможностью перемещения по резьбе верхней контргайки П-образного кронштейна, а снизу направляющий стержень зафиксирован ограничительными гайками и контргайками, соответственно, причем на резьбовой части направляющего стержня втулка снабжена сверху и снизу фторопластовой прокладкой, при этом пучок изогнутых пластин крыльчатки из оцинкованной стали при вращении и внедрении своих концов в струю дождевального насадка обеспечивают допустимое уменьшение значения их радиуса действия на величину, равную 0,3-0,5 диаметра цилиндрической части вставки-сопла, которая выполнена протяженностью не менее четырех диаметров струи (d), а радиальные отверстия равны 0,2d на расстоянии 0,5d от конца расширяющегося сопла Лаваля с выходящей струей потока до кромки выходного отверстии вставки-сопла.

Кроме того, направляющий стержень выполнен с возможностью перемещения вертикально и горизонтально вдоль продольной прорези, выполненной в средней части плоской пластины для изменения положения и крепления в ней направляющего стержня, и внедрение в струю дождевального насадка в виде концов пучка изогнутых пластин из оцинкованной стали на уменьшения их радиуса действия.

Кроме того, П-образный кронштейн выполнен из углеродистой стали.

Кроме того, кольцо сопла выполняют из латуни, или меди, или полиэтилена высокой прочности.

Кроме того, по варианту выполнения, радиальные отверстия корпуса могут быть выполнены с внутренней резьбой для соединения ввинчиванием в них цельных резьбовых винтов, наружный конец которых снабжен жесткой гайкой под ключ, чтобы закрыть поступление атмосферного воздуха в полость цилиндрической вставки-сопла.

Новизна заявляемого технического решения обусловлена тем, что совершенствование конструкции насадка дождевального аппарата обеспечивает повышение равномерности полива с обеспечением допустимого значения уменьшения его радиуса действия, где реактивная крыльчатка расположена в горизонтальном положении и закрепленной на направляющем стержне с помощью вращающейся втулки с закрепленными из оцинкованной стали пучков лепестков, что защищает лепестки от внешних воздействий и механических повреждений. При этом это обеспечивает антикоррозионную защиту, и лепестки оцинкованы методом горячего цинкования, что придает им долговечность и высокую надежность. Кроме того, реактивная крыльчатка состоит внутри из нержавеющей металлической втулки из латуни или бронзы, причем боковая часть реактивной крыльчатки выполнена из нержавеющего пучка изогнутых пластин и связанных жестко с втулкой вращения вокруг направляющего стержня, при этом крыльчатка сверху и снизу ограничены регулирующими гайками и контрогайками на резьбовой части направляющего стержня сверху и снизу, а также фторопластовыми прокладками. При этом допустимое отсекание части воды струи со стороны отверстия корпуса сопла, на величину, равную 0,3-0,5 диаметра цилиндрической части сопла, чем обеспечивается формирование мелкодисперсного дождя со средним размером капель от 0,8 до 1,2 мм. При этом капли такого искусственного дождя имеют низкую кинетическую энергию и не оказывают декструктивного воздействия на почву и растения. Кроме того, крыльчатка с помощью направляющего стержня закреплена в продольном пазу плоской пластины сверху и, боковая планка и верхняя пластина образуют форму П-образный кронштейн.

Наклонно-выпуклые пластины (лопасти) выполнены пучком (в количестве 9 штук), приваренных сбоку к втулке так, чтобы при ее горизонтальном вращении на закрепленном направляющем стержне, концы пластин отсекали часть воды струи (0,3-0,5 диаметра цилиндрического сопла), где струя распадается в воздухе на капли и обеспечивают изменению дисперсности распыления и допустимого значения уменьшения его радиуса действия на величину, равную 0,3-0,5 диаметра сопла. Происходит уменьшение сил трения вращающейся реактивной крыльчатки (турбинки) на регулирующем направляющем стержне, и позволяет он изменять устройство, как в горизонтальном, так и в вертикальной плоскостях в виде применения П-образного кронштейна, состоящего из двух элементов, что позволяет ее погружения в струю в сторону сопла, а также возможность использования загрязненной воды с различными растительными включениями, а значит, повышена надежность эксплуатации аппарата. Эти элементы могут быть изготовлены, как и П-образный кронштейн из углеродистой стали, а сопло и втулка выполнены из латуни, или меди, или полиэтилена высокой прочности.

Кроме того, с целью дифференциации дождевальных насадок по расходу воды, цилиндрическая часть вставки-сопла может быть выполнена сменным диаметром выходного отверстия от 4 мм до 14 мм.

Практическая работоспособность предлагаемого насадка дождевального аппарата очевидна.

Качество искусственного дождя определяется его интенсивностью, размером капель, слоем осадка, равномерного распределения на орошаемой площади, на базе создания усовершенствованного насадка дождевального аппарата.

Предлагаемая насадка дождевального аппарата имеет простую модульную конструкцию, обладает высокой надежностью и долговечностью, а также обеспечивает эффективный полив сельскохозяйственных культур методом дождевания.

Выполнение устройства подобной конструкции не выявлено по изученной научно-технической информации, патентной документации, что позволяет судить об изобретательском уровне заявляемого технического решения.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена насадка дождевального аппарата, общий вид;

на фиг. 2. - фрагмент крыльчатки, вид сверху;

на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1, сечение вставки-сопла и корпуса с размещением воздушных отверстий, соответственно.

на фиг. 4 - фрагмент верхней планки, выполненной в виде плоской пластины с продольной прорезью в средней части, вид сверху.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявляемого технического решения, заключаются в следующем.

Предлагаемая насадка дождевального аппарата включает: корпус 1, внутри которого 1 находится подвижная вставка-сопло 2 и сменное распыляющее сопло Лаваля 3. Подвижная вставка-сопло 2 имеет радиальные отверстия 4, совпадающими с радиальными отверстиями 5 корпуса 1. Непосредственно на корпусе 1 навинчена профилированная гайка 6, к которой крепится П-образный кронштейн, состоящий из вертикальной боковой планки 7 и горизонтальной плоской пластины 8. Средняя часть пластины 8 имеет продольную прорезь 9 (вырез). В продольной прорези 9 плоской пластины 8 закреплен направляющий стержень 10. Стержень 10 содержит рассекатель в виде реактивной крыльчатки 11, снабженной внутри из нержавеющей втулки 12 из латуни или бронзы, которая сверху ограничена регулирующей гайкой 13 с контрогайкой 14 на резьбовой части направляющего стержня 10 и вмонтирована фторопластовая прокладка 15. Снизу втулка 12 также на направляющем стержне 10 ограничена регулирующей гайкой 16 с контрогайкой 17, и также вмонтирована фторопластовая прокладка 18, таким образом, трущиеся торцевые поверхности сверху и снизу втулки 10 между фторопластовыми прокладками 15 и 18 имеют конструктивно минимальное сопротивление, и улучшение вращения, и износостойкости трущуюся поверхность на направляющем стержне 10, что снизит энергетические затраты.

Рассекатель, выполненный в виде реактивной крыльчатки 11, выполнен из оцинкованной стали пучка лепестков - пластин 19 приваренных сбоку к втулке 10, пластины которой имеют наклонно-выпуклую поверхность, и частично своими концами перекрывают в горизонтальной плоскости друг друга, и концы их направлены в отсекаемую часть воды струи, выходящей из цилиндрической части вставки-сопла 2 с возможностью одновременного вращательного движения реактивной крыльчатки 11. Таким образом, узел вращения реактивной крыльчатки представляет собой втулку 12, закрепленной на направляющем стержне 10 с регулирующими сверху и снизу гайками 13 и 16 с контрогайками 14 и 17, с помещенными фторопластовыми прокладками 15 и 18, соответственно. Направляющий стержень 10, вставленный в прорезь 9 горизонтальной плоской пластины 8, и фиксируется сверху контрогайкой 20.

В горизонтальной и вертикальной плоскости под определенными углами пластины 19 крыльчатки 11 приварены сбоку жестко с наклонно-выпуклыми поверхностью каждой пластины, которые выполнены из оцинкованной стали материала пучка лепестков в виде пластин 19, так чтобы при ударе о конец пластин части воды от струи, выходящей из цилиндрической вставки-сопла 2, которая входной частью соединена с соплом Лаваля 3, а образующий кольцевой зазор связан с радиальными отверстиями 4 вставки-сопла 2, совпадающими с радиальными отверстиями 5 корпуса 1, вода, которая насыщается воздухом. Воздух заполняет образующийся со стенками кольцевой зазор, а выход струи воды из сопла Лаваля создает одинаковое разряжение в конце за счет эффекта эжекции. Подача воздуха может быть реализована конструктивно во все стороны круговой струй за счет, не менее трех, сквозных радиальных отверстий 4 и 5, соответственно. Таким образом, за счет сужения сопла Лаваля часть кинетической энергии струи потока переходит в потенциальную, повышая давление и не давая атмосферному воздуху проникнуть во внутрь полости сопла Лавала, затем водновоздушная смесь (водновоздушный поток) ударяет о концы пластин 19 реактивной крыльчатки 11, заставляет ее вращаться под действием силы удара отсеченной струи воды и образует центробежную силу.

По варианту выполнения, радиальные отверстия 5 в корпусе 1 в сечении могут иметь винтовые нарезки в которые ввинчиваются винт 21 на резьбе, на внешнем конце которых имеются головки 22 (гайки) под ключ, с возможностью закрытия поступления атмосферного воздуха в сторону радиальных отверстий 4 вставки-сопла 2, что меняет также гидравлические характеристика потока, а значит, различные кинетические энергии выбрасываемых струй, благодаря чему может меняться длина выбрасываемых отсеченных струй в целом.

Из теории по гидравлике известно, что при внезапном сужении (Справочник по гидравлическим расчетам. // Под редакцией П.Г. Киселева. М.: Энергия, 1972 г., стр. 54) в насадке за счет эжекции выходного конца сопла Лаваля 3, может достигать максимальной величины 0,75-0,80 от давления перед выходом струи в сторону цилиндрической вставки-сопла 2 (насадки).

Известно также, что дефлекторные насадки обеспечивают хорошее качество дождя, начиная с давления перед насадкой, равное 0,05 МПа.

Диаметр отверстия конической подвижной вставки-сопла 2 и место установки подвижной реактивной крыльчатки 11, закрепленной на подвешенном направляющем стержне 10 при разном изменении высоты (уставки), соответственно будет влиять на коэффициент равномерности полива (К_р), где указанная величина крыльчатки с указанными концами пластин, равна 0,3-0,5 диаметра подвижной вставки-сопла 2 и достигает наилучшего значения для К_р=0,75, при этом значение уменьшения радиуса действия насадка дождевального аппарата составит 0,70 по сравнению при отсутствии реактивной крыльчатки 11, т.е. с обеспечением соответствующих значений уменьшения радиуса действия, и как следствие, изменения коэффициента равномерности полива. При этом коэффициент равномерности полива К_р, который должен быть не менее 0,7-0,8. Поэтому при ветре более 5 м/с дождевание считается нецелесообразным.

Жесткий каркас пучка лепестков 11 защищен от внешних воздействий и механических повреждений, а также обеспечивает удобную установку и замену таких ее частей, а также подвижную вставку-сопла 2 с радиальными отверстиями 4, совпадающими при установке с радиальными отверстиями 5 корпуса 1, и внутри вставки-сопла 2 имеет место, сменное расширяющееся сопла Лаваля 3. С целью антикоррозионной защиты пучок лепестков 11 (пластин) оцинкован методом горячего цинкования, что придает им долговечность и высокую надежность.

Следует отметить, что наилучшей высотой установки насадка дождевального аппарата считается 1,0 м от поверхности земли, так как при такой высоте, радиус полива достигает 6,0 м. Для практических целей внедрения установка аппарата применима в пределах 1,0…1.5 м от поверхности земли.

Итак, качество дождя характеризуется его интенсивностью, диаметром капель, равномерностью полива и силой удара о почву и растение.

Работает насадка дождевального аппарата следующим образом. Поток воды, проходя через проточную часть, сменного насадка в сопло Леваля 3 сжимается, создавая разряжение за счет эффекта эжекции. Через совпадающие отверстия 4 и 5 вода насыщается воздухом. Подсос воздуха осуществляется стабильно. Водновоздушная струя, выходя из вставки-сопла 2, выполненным цилиндрической, образует общий водновоздушную струю, где достигает предельно высокой скорости, что обеспечивает максимально вращательное действие реактивной крыльчатки 11, и получение тонкой распыли струи, но достаточной скорости, затем распадаются в виде капель. При этом струя воды ударяется в сторону под нижнюю плоскость наклонно-выпуклой поверхности пучка конца лепестков, например, в виде пластин 19 из девяти штук в диаметре своем в виде из нержавеющего материала, т.е. самой реактивной крыльчатки, пластины которой жестко одними концами связаны с втулкой 12, закрепленной в нижней части направляющего стержня 10, заставляя вращаться крыльчатку, состоящую из пучка лепестков 11, и отсекает часть воды от струи и отбрасывает ее на площадь полива, превращая в мелкодисперсный дождь и соединяясь с основной струей, выходящей из вставки-сопла 2, внутри которой закреплено сменное сопло Лаваля 3, на выходе которого поток достигает достаточной скорости, чтобы «захватить» собой поступающий через радиальные и совпадающие отверстия 4 и 5, соответственно для его поступления в сторону расположения реактивной крыльчатки 11 с внедрением концов вращающегося пучка пластин в водно-воздушную струю, на величину 0,3-0,5 диаметра вставки-сопла 2.

Как отмечалось выше, насадка обеспечивает хорошее качество дождя при работе непосредственно крыльчатки, начиная с давления перед насадкой, равной 0,05 МПа.

Учитывая, что истечение струи в сторону реактивной крыльчатки, затем в атмосферу, можно гарантировать, что проточная часть ее выполняется с внезапным сужением за счет применения сопла Лаваля с его расширением, то последнее закрепляют на расстоянии 0,5d (диаметр струи) от конца кромки выходного отверстия вставки-сопла 2, при этом форма кольца наружной полости сопла Лавала позволяет создавать полость, куда поступает атмосферный воздух через радиальные отверстия 4 и 5 с одинаковым разряжением за счет максимального эффекта эжекции в сужении сопло Лаваля, при этом, отверстия, которые составляют 0,2d, не менее трех на расстоянии 0,5d от конца расширяющего сопла Лаваля 3 до кромки выходного отверстия вставки-сопла 2. Таким образом, в сочетании с обеспечением движения водновоздушной струи в сторону реактивной крыльчатки (регулируемой), затем распадаются и продолжают движение в виде капли, при этом крыльчатка, соответственно, может совершать свое вращение.

Кроме того, отсекаемая часть воды, где дождевальные капли смешиваются с остальной воды струи, выходящей из вставки-сопла 2, а обтекаемая часть струи, способствует одновременно центробежную силу наклонно-выпуклой поверхности концов из пластин 19 (лопастей), благодаря их конструктивной особенности, каждой отталкивающей по кругу и находящаяся на величину 0,3-0,5 диаметра вставки-сопла в сторону от корпуса самой вставки-сопла 2, достигая равномерно полива и уменьшающего расстояния до 6,0 м.

Теоретическое обоснование предложения.

С учетом вращения реактивной крыльчатки, на концах пластин происходит чередование удара отсеченных части струи, от одного лепестка (пластины) и передачи к другому лепестку, что способствует их более мелкому раздроблению и, в целом, образования «туманного облака» в воздухе, в результате чего достигается коэффициент равномерности полива, К_р=0,75 по агротребованиям. Причем расход жидкости, проходящей через края лепестков (пластин) реактивной крыльчатки можно изменять путем положения направляющего стержня как в перемещении его в продольной прорези 9 (вырез в виде паза) в планке в виде плоской горизонтальной пластины 8, входящей в конструкцию П-образного кронштейна, так и вертикальной плоскости. Полая конусная конфигурация подвижной вставки-сопла с подсосом воздуха, также может работать на воде с различными растворенными удобрениями и с различными мелкими включениями, а также исключает забивание проходных отверстие сопла 2 и сопла Лаваля 3, что в конечном итоге повышает надежность эксплуатации.

Частота вращения реактивной крыльчатки (турбинки) может быть определена, как: N_t=60u/ПD, где u - окружная скорость концов лепестков крыльчатки, м/с; D - диаметр крыльчатки (турбинки) по концам наклонных лепестков, м. Окружная скорость концов лепестков крыльчатки u=K_oV, где К_о - коэффициент окружной скорости; V - скорость жидкости в струе, м/с; (ϕ - коэффициент скорости, который можно принять, равный 0,97; Н - напор перед аппаратом, м).

Протяженность цилиндрической части вставки-сопла 2 равна четырем диаметрам струи. В соответствии с рекомендациями П.Г. Киселева «Справочник по гидравлическим расчетам. «Энергия», М., 1972, стр. 54, длину цилиндрической части насадка с соплом Лавала внутри, может быть принято ≥3d, при этом коэффициент расхода μ, скорости ϕ, сжатия струи на выходе из насадка е и сопротивления λ имеют значения в квадратичной области сопротивления. При этом величина потерянной энергии в цилиндрической части составит до 33% от напора.

В насадке образуется разряжение за счет эффекта эжекции после сопла Лаваля, и в сжатом сечении сопла Лаваля оно может достигать 0,75-0,80 от напора воды перед вставкой-сопла.

Размер радиальных отверстий принимается из расчета суммарной площади сечения радиальных отверстий (F_отв.), которая меньше разности площадей диаметров сопла (F_сп) и сжатого сечения струи (F_сж.); F_отв.<F_сп.-F_сж.

Обработка отверстий возможна режущим инструментом.

Расстояние отверстия в сужающее пространство между наружными стенками сопло Лаваля и внутренними стенками вставки-сопла, принято из условия максимального эффекта эжекции от попадания радиальных отверстий в кольцевую наружную полость между стенками.

Диаметр вставки-сопла принят (2,5…3,0)d_ст. За основу принята рекомендация Б.М. Лебедева «Дождевальные машины», М.: Машиностроение, 1977 г., стр. 24-27.

Из теории струй дождевальных машин (Б.М. Лебедев. «Дождевальные машины», М.: Машиностроение, 1977 г., стр. 79) известно, что диаметр капли (d_к) определяется по следующей зависимости:

где α - коэффициент поверхностного натяжения капли;

ρ_возд. - плотность воздуха;

С_х - аэродинамический коэффициент сопротивления воздуха;

V_max - максимальная скорость падения капли.

Анализируя уравнение, видим, что переменным может быть коэффициент поверхностного напряжения капли α, т.к. в капле появился воздух. Следовательно, при прочих равных параметрах размер капли будет меньше, удельный ее также будет меньше с помощью применения реактивной крыльчатки и уменьшит энергию воздействия их на почву.

Давление, оказываемое каплей на землю, определяют ниже приведенной зависимостью: Р=2y⋅V_max/3q,

где Р - давление, оказываемое каплей на почву; y - удельный вес капли; q - ускорение свободного падения.

Анализируя последнее уравнение, можно отметить, что капля, наполненная воздухом, будет иметь меньший удельный вес. Таким образом, можно получить мельче капли и уменьшить энергию воздействия их на почву за счет применения реактивной крыльчатки с вращающимися пучков пластин, смещенной в сторону на величину 0,3-0,5 диаметра вставки-сопла. Кроме того, следует отметить, что сопло Лаваля представляет собой трубу переменного сечения, состоящую из двух частей. Скорость воды, протекающей через нормально работающее сопло Лаваля, непрерывно увеличивается, в частности, в сужающей части она максимальная. Размеры этого сечения сопла устанавливаются расчетом, учитываются скорость и отношение давлений по его длине для данного расхода.

Основные детали могут быть изготовлены из оцинкованной стали, углеродистой стали, из латуни, меди, из полиэтилена высокой прочности.

Оросительная вода поступает в виде мельчайших частичек, выбрасывается в приземный слой воздуха и под действием гравитационных сил в виде водяной пыли («тумана») оседает на листья, стебли растений и верхний слой почвы. Это увлажнение снимает стрессовое состояние с растений. Происходит медленное снижение температуры окружающей среды и растений. Каждое растение приспосабливается к изменяющейся температуре.

Проведенный заявителями большой анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволяет установить, что заявителями не обнаружен аналог, характеризующийся признаками идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию «изобретательского уровня», заявители провели дополнительный патентный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от ближайшего аналога признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники и технологий, поскольку из уровня техники и технологий, определенных заявителем, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения преобразованной на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень» по действующему законодательству.

Следует также отметить, что при подаче воды, водного раствора удобрений или суспензии ядохимикатов во внутреннюю полость вставки-сопла 2, затем в сопло Лаваля 3 с включающими радиальными отверстиями для поступления атмосферного воздуха, поток взаимодействует с реактивной крыльчаткой, которая имеет возможность перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях за счет продольной прорези 9 (вырез), пластины крыльчатки 11, которой выполнены с наклонно-выпуклыми поверхностями и приобретает поток с отсекаемыми струйками вращательное движение. При этом поток разрушается на отдельные водновоздушные струйки, которые взаимодействуют с концами пластин крыльчатки 11 и разбиваются в виде мелкодисперсных капель на листостебельную часть растений и на почву.

Орошение мелкодисперсным насадком дождевального аппарата обеспечивает высокое качество полива и предотвращает разрушение структуры почвы, что повышает урожайность сельскохозяйственных культур.

Обработка мелкодисперсным ядохимикатом позволяет полностью уничтожать болезнетворных микробов и вредителей, что также повышает урожайность. Кроме того, происходит внекорневая подкормка посевов мелкодисперсным раствором удобрений и значительно повышает урожайность сельскохозяйственных культур.

Все конструктивные параметры насадка дождевального аппарата взаимосвязаны между собой, в связи с этим их необходимо рассматривать в комплексе.

Теоретическая часть определения работы устройства подробно описана выше.

Наличие разбавленных удобрений и мелких наносов в оросительной воде не препятствует выполнению технологического процесса насадки - созданию водовоздушных капель заданных размеров и требуемой интенсивности дождя. Капля, наполненная воздухом, будет иметь меньший удельный вес. Таким образом, данная насадка позволит при прочих данных условиях (равном напоре и расходе) получить мельче капли и уменьшить энергию воздействия их на растения и почву. Техническое решение позволит упростить модульную конструкцию насадка, а также повысит ее надежность и долговечность, обеспечив при этом повышение урожайности и качества сельскохозяйственной продукции методом дождевания, а значит, положительно влияет на протекание биологических процессов в растениях.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в дождевальных аппаратах дождевальных машин. Насадка дождевального аппарата включает корпус со сквозным отверстием, вставкой-соплом, имеющим часть в форме усеченного конуса с большим диаметром на входе и меньшим диаметром на выходе, переходящим в цилиндрическую часть сопла, рассекатель и кронштейн, причем корпус дождевального аппарата снабжен подвижной вставкой-соплом с продольным цилиндрическим каналом, входная часть которого выполнена с внутренней резьбой, в которую ввинчено сменное сопло Лаваля, образующее со стенками вставки-сопла кольцевой зазор, сообщенный с впускными воздухопроводящими радиальными сквозными отверстиями, не мене трех, которые совмещены со сквозными радиальными отверстиями в стенках корпуса, соответственно, и установлены таким образом, что воздушный поток внедряется в факел распыла цилиндрической части подвижной вставки-сопла, направленный в сторону рассекателя в виде реактивной крыльчатки для подачи направленной газожидкостной струи воды. Реактивная крыльчатка выполнена с нержавеющей металлической втулкой из латуни или бронзы, расположенной в центре реактивной крыльчатки с соосно установленным в ней направляющим стержнем. Реактивная крыльчатка выполнена из оцинкованной стали и из пучка изогнутых пластин, скрепленных как одно целое с металлической втулкой, перекрывающих друг друга и выполненных с наклонно-выпуклой поверхностью в горизонтальной и вертикальной плоскостях, П-образный кронштейн состоит из вертикальной боковой планки и горизонтальной плоской планки в верхней части, а последняя выполнена в виде плоской пластины с продольной прорезью и с установленным в ней верхним концом направляющим стержнем с возможностью перемещения по резьбе верхней контргайки П-образного кронштейна, а снизу направляющий стержень зафиксирован ограничительными гайками и контргайками, соответственно. На резьбовой части направляющего стержня втулка снабжена сверху и снизу фторопластовой прокладкой. Пучок изогнутых пластин крыльчатки из оцинкованной стали при вращении и внедрении своих концов в струю дождевального насадка обеспечивает допустимое уменьшение значения их радиуса действия на величину, равную 0,3-0,5 диаметра цилиндрической части вставки-сопла, которая выполнена протяженностью не менее четырех диаметров струи (d), а радиальные отверстия равны 0,2d на расстоянии 0,5d от конца расширяющегося сопла Лаваля с выходящей струей потока до кромки выходного отверстии вставки-сопла. Обеспечивается упрощение модульной конструкции насадка дождевального аппарата, повышение надежности и долговечности, получение мелкодисперсного дождя равномерного полива. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Насадка дождевального аппарата, включающая корпус со сквозным отверстием, вставкой-соплом, имеющим часть в форме усеченного конуса с большим диаметром на входе и меньшим диаметром на выходе, переходящим в цилиндрическую часть сопла, рассекатель и кронштейн, отличающаяся тем, что корпус дождевального аппарата снабжен подвижной вставкой-соплом с продольным цилиндрическим каналом, входная часть которого выполнена с внутренней резьбой, в которую ввинчено сменное сопло Лаваля, образующее со стенками вставки-сопла кольцевой зазор, сообщенный с впускными воздухопроводящими радиальными сквозными отверстиями, не мене трех, которые совмещены со сквозными радиальными отверстиями в стенках корпуса, соответственно, и установлены таким образом, что воздушный поток внедряется в факел распыла цилиндрической части подвижной вставки-сопла, направленный в сторону рассекателя в виде реактивной крыльчатки для подачи направленной газожидкостной струи воды, при этом реактивная крыльчатка выполнена с нержавеющей металлической втулкой из латуни или бронзы, расположенной в центре реактивной крыльчатки с соосно установленным в ней направляющим стержнем, причем реактивная крыльчатка выполнена из оцинкованной стали и из пучка изогнутых пластин, скрепленных как одно целое с металлической втулкой, перекрывающих друг друга и выполненных с наклонно-выпуклой поверхностью в горизонтальной и вертикальной плоскостях, П-образный кронштейн состоит из вертикальной боковой планки и горизонтальной плоской планки в верхней части, а последняя выполнена в виде плоской пластины с продольной прорезью и с установленным в ней верхним концом направляющим стержнем с возможностью перемещения по резьбе верхней контргайки П-образного кронштейна, а снизу направляющий стержень зафиксирован ограничительными гайками и контргайками, соответственно, причем на резьбовой части направляющего стержня втулка снабжена сверху и снизу фторопластовой прокладкой, при этом пучок изогнутых пластин крыльчатки из оцинкованной стали при вращении и внедрении своих концов в струю дождевального насадка обеспечивает допустимое уменьшение значения их радиуса действия на величину, равную 0,3-0,5 диаметра цилиндрической части вставки-сопла, которая выполнена протяженностью не менее четырех диаметров струи (d), а радиальные отверстия равны 0,2d на расстоянии 0,5d от конца расширяющегося сопла Лаваля с выходящей струей потока до кромки выходного отверстии вставки-сопла.

2. Насадка по п. 1, отличающаяся тем, что направляющий стержень выполнен с возможностью перемещения вертикально и горизонтально вдоль продольной прорези, выполненной в средней части плоской горизонтальной пластины для изменения положения и крепления в ней направляющего стержня, и внедрения в струю дождевального насадка концов пучка изогнутых пластин из оцинкованной стали для уменьшения их радиуса действия.

3. Насадка по п. 1, отличающаяся тем, что П-образный кронштейн выполнен из углеродистой стали.

4. Насадка по п. 1, отличающаяся тем, что сопло цилиндрической вставки-сопла выполняют из латуни, или меди, или из полиэтилена высокой прочности.

5. Насадка по п. 1, отличающаяся тем, что радиальные отверстия корпуса могут быть выполнены с внутренней резьбой для соединения ввинчиванием в них цельных резьбовых винтов, наружный конец которых снабжен жесткой гайкой под ключ, чтобы закрыть поступление атмосферного воздуха в полость цилиндрической вставки-сопла.