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 дождевальный аппарат Yuzuak АТОМ15 FC, включающий основание, корпус с основным и вспомогательным стволами и соплами, упором и подпружиненным коромыслом с рассекателем струи и реактивной лопаткой, установленные против основного сопла [2019-01 Price List. Yuzuak Irrigation Systems, www.yuzuak.com (компания Yuzuak Makina ith, Турция)].

Недостатками этого дождевального аппарата являются сложность конструкции поворотного механизма, невозможность плавного изменения скорости вращения аппарата и неудобства в эксплуатации.

Известен дождевальный аппарат, включающий 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 [Патент № 2 818 362, кл. А 01 G 25/00, В 05 В 3/04, опубл. в Бюл. № 13 от 02.05.2024, прототип].

Недостатками этого дождевального аппарата являются сложность конструкции и неудобства в эксплуатации из-за применения в конструкции резинового ограничителя для предотвращения осевого вертикального перемещения коромысла вовремя работы дождевального аппарата. Установка коромысла на полый шток сопряжено с определёнными неудобствами.

Целью предлагаемого изобретения являются упрощение конструкции, повышение надежности и создание удобства в эксплуатации.

Указанная цель достигается тем, что в дождевальном аппарате, включающем основание, поворотную втулку, уплотнительную пружину, корпус с полым штоком, упором и стволом, основное и вспомогательное сопла и коромысло с осевым направляющим, рассекателем и реактивной лопаткой, корпус выполнен осевой соединительной муфтой, на которой посредством резьбового соединения установлен полый шток с перегородкой, калиброванным отверстием и фильтром грубой очистки в нижней части и дренажными отверстиями и кольцевым выступом в верхней части, осевое направляющее коромысла в нижней части выполнено в виде пальчиковых зацепов с внутренними малым и большим радиальными размерами, причем радиальный размер кольцевого выступа полого штока выполнен больше малого, но меньше большого радиального размера пальчикового зацепа, выход вспомогательного сопла выполнен с прямым участком.

Сущность предлагаемого 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 упор; Фиг.8 - вид В дождевального аппарата на Фиг.6 при работе после отбрасывания коромысла против часовой стрелки и Фиг.9 - конструктивная схема дождевального аппарата при его работе водой, когда максимальный размер взвешенных частиц в ней значительно ниже чем размер диаметра калиброванного отверстия полого штока (фильтр не требуется).

Работа дождевального аппарата с применением фильтра грубой очистки (Фиг.2) и без него (Фиг.9) не имеет особых отличий. Рассмотрим состав и работу дождевального аппарата с применением фильтра грубой очистки.

Дождевальный аппарат состоит из основания 1, корпуса 2 с полым штоком 3, упором 4, стволом 5 и соединительной муфтой 6, основного 7 и вспомогательного 8 сопел и коромысла 9 с рассекателем 10, реактивной лопаткой 11 и осевым направляющим 12, изготовленный из гибкой пластмассы (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 8 с прямым боковым выходом 16 (Фиг.4 и 5). На осевой соединительной муфте 6 посредством резьбового соединения установлен полый шток 3 с перегородкой 17, калиброванным отверстием 18 и фильтром грубой очистки 19 в нижней части и дренажными отверстиями 20 и кольцевым выступом 21 в верхней части. Осевое направляющее 12 в нижней части выполнено в виде пальчиковых зацепов 22 с внутренними малым 23 и большим 24 радиальными размерами, причем радиальный размер кольцевого выступа 21 полого штока 3 выполнен больше малого 23, но меньше большого 24 радиального размера пальчикового зацепа 22(Фиг.3).

Коромысло 9 устанавливают на полом штоке 3 следующим образом. Устанавливают гидравлический канал 15 в полый шток 3 и путем легкого надавливания на осевое направляющее 12, благодаря гибкости материала коромысла 9, достигают увеличения малого радиального размера 23 и его перемещение из верхнего на нижнее положение кольцевого выступа 21. После перемещения в нижнее положение зацепы 22 возвращаются в исходное положение и обхватывая кольцевой выступ 21 обеспечивают свободное вращение коромысла 9 и препятствуют его осевому перемещению вверх. Для снятия коромысла 9 с полого штока 3 требуется небольшое усилие для его вытягивания вверх и снятия пальчиковых зацепов от кольцевого выступа 21, которое все ровно много больше чем силы образованные и направленные на верх при работе коромысла 9, что и предотвращает перемещение коромысла 9 по оси на верх.

Струи воды, вытекающие из сопел дождевального аппарата (Фиг. 6, 7 и 8) на чертежах условно указаны знаком - .

Для работы дождевального аппарата его устанавливают на стойке 25 посредством основания 1 (Фиг.6), выставляют угол наклона оси бокового выхода 16 вспомогательного сопла 8 в диапазоне 0-90° к горизонтальной плоскости и направляют против действия реактивной лопатки 11 (Фиг.7).

Работает дождевальный аппарат (Фиг.1 и 2) следующим образом. Вода под давлением через стойку 25 и поворотную втулку 13 поступает в полость корпуса 2 и проходя через ствол 5, основное сопло 7, фильтр грубый очистки 19, калиброванное отверстие 18, выполненное в перегородке 17, гидравлический канал 15 и вспомогательное сопло 8 с боковым выходом 16 выбрасывается на орошаемое поле в виде дождя (Фиг. 3 и 6). При этом реактивная струя, вытекающая из бокового выхода 16 вспомогательного сопла 8, подводит из любого исходного положения коромысло 9 с рассекателем 10 и реактивной лопаткой 11 к струе, вытекающей из основного сопла 7(Фиг. 6 и 8). 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 до 300° по отношению к оси ствола 5, преодолевая только постоянно действующую силу реактивной струи, вытекающей из бокового выхода 16 вспомогательного сопла 8 (Фиг.8), так как струя, переходя из отверстия 18 полого штока 3 в гидравлический канал 15, 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.

Дренажные отверстия 23 и осевое направляющее 12 исключают возможность попадания поливной воды и атмосферных осадков в зону трущихся частей пары полый шток 3 и осевое направляющее 12, что повышает надежность работы дождевального аппарата (Фиг.3).

Проходные сечения калиброванного отверстия 18 и гидравлического канала 15 выбраны таким образом, что вода, вытекающая из калиброванного отверстия 18 попадает в гидравлический канал 15 и под действием скоростного напора свободно выбрасывается на орошаемое поле в виде дождя через боковой выход 16 вспомогательного сопла 8, создавая во входе гидравлического канала 15 эжекцию, что в конечном результате обеспечивает герметичное бесконтактное соединение калиброванного отверстия 18 полого штока 3 с гидравлическим каналом 15 и исключение сопротивлений качению коромысла 9.

Изменение скорости вращения дождевального аппарата (изменение частоты ударов коромысла 9 об упор 4) достигается с помощью изменения угла наклона оси бокового выхода 16 по отношению к горизонтальной плоскости посредством вспомогательного сопла 8, вращая его по, или против часовой стрелки в пределах 0 - 90°. Максимальная скорость вращения дождевального аппарата соответствует углу наклона оси бокового выхода 16 к горизонтальной плоскости 0°, когда струя, вытекающая из бокового выхода 16 максимально воздействует на коромысло 9 и увеличивает частоту его ударов об упор 4. При увеличении угла наклона оси бокового выхода 16 к горизонтальной плоскости скорость вращения дождевального аппарата постепенно снижается, так как возвратное действие струи, вытекающей из бокового выхода 16 на коромысло 9 постепенно снижается и приводит к прекращению его ударов об упор 4.

Выполнение выхода вспомогательного сопла 16 с прямым участком позволил компоновать струю, увеличить ее дальность действия и реактивную силу на коромысло 9 и снизить переувлажнения близлежащего участка к дождевальному аппарату.

Таким образом, путем исключения из конструкции дождевального аппарата возвратной пружины коромысла со ступенчатым регулированием и резинового ограничителя для предотвращения осевого вертикального перемещения коромысла вовремя работы дождевального аппарата (по сравнению с аналогом и прототипом) и выполнения корпуса 2 с осевой соединительной муфтой 6, на которой посредством резьбового соединения установлен полый шток 3 с перегородкой 17, калиброванным отверстием 18 и фильтром грубой очистки 19 в нижней части и дренажными отверстиями 20 и кольцевым выступом 21 в верхней части, выполнив осевое направляющее 12 коромысла 9 в нижней части в виде пальчиковых зацепов 22 с внутренними малым 23 и большим 24 радиальными размерами и выход 16 вспомогательного сопла 8 с прямым участком достигнуто упрощение конструкции дождевального аппарата, создано удобство для эксплуатации и снижено переувлажнения близлежащего участка к дождевальному аппарату. Установка коромысла 9 на полый шток 3 и его снятие обеспечивается посредством зацепов 22 легко надавливая на осевое направляющее 12 и вытягивая его на верх. Ограничение перемещения коромысла 9 по оси вверх вовремя работы дождевального аппарата обеспечивают пальчиковые зацепы 22 взаимодействуя с кольцевым буртиком 21.

В 2024 г. в научных отделах ФГБНУ ВНИИ «Радуга» разработан и изготовлен (напечатан) на 3D принтере экспериментальный образец дождевального аппарата из гибкой пластмассы (только коромысло 9) и испытан на стенде в лабораторных условиях. Испытание показало его работоспособность и высокую надежность, а также удобство при плавном изменении скорости вращения и при снятии и установке коромысла 9 на шток 3. Соединительный размер основания 1 был выбран G 1", диаметры проходного сечения основного и вспомогательного сопла соответственно 6 мм и 3,5 мм, а их наклон к горизонту 27°. Рабочее давление дождевального аппарата было настроено в диапазоне 0,15…0,35МПа., при этом период вращения дождевального аппарата составил до 2 минут, а радиус действия струи по крайним каплям более 17 м.

Применение предлагаемого 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 стволом (5), основное (7) и вспомогательное (8) сопла и коромысло (9) с осевым направляющим (12), рассекателем (10) и реактивной лопаткой (11). Корпус (2) выполнен осевой соединительной муфтой (6), на которой посредством резьбового соединения установлен полый шток (3) с перегородкой (17), калиброванным отверстием (18) и фильтром грубой очистки (19) в нижней части и дренажными отверстиями (20) и кольцевым выступом (21) в верхней части. Осевое направляющее (12) коромысла (9) в нижней части выполнено в виде пальчиковых зацепов (22) с внутренними малым (23) и большим (24) радиальными размерами. Радиальный размер кольцевого выступа (21) полого штока (3) выполнен больше малого (23), но меньше большого (24) радиального размера пальчикового зацепа (22). Выход вспомогательного сопла (8) выполнен с прямым участком. Обеспечивается упрощение конструкции, повышение надежности и создание удобства в эксплуатации. 9 ил.

Дождевальный аппарат, включающий основание, поворотную втулку, уплотнительную пружину, корпус с полым штоком, упором и стволом, основное и вспомогательное сопла и коромысло с осевым направляющим, рассекателем и реактивной лопаткой, отличающийся тем, что корпус выполнен осевой соединительной муфтой, на которой посредством резьбового соединения установлен полый шток с перегородкой, калиброванным отверстием и фильтром грубой очистки в нижней части и дренажными отверстиями и кольцевым выступом в верхней части, осевое направляющее коромысла в нижней части выполнено в виде пальчиковых зацепов с внутренними малым и большим радиальными размерами, причем радиальный размер кольцевого выступа полого штока выполнен больше малого, но меньше большого радиального размера пальчикового зацепа, выход вспомогательного сопла выполнен с прямым участком.