Автоматизированная мелиоративная система Советский патент 1983 года по МПК E02B11/00 A01G25/06 

Изобретение относится к сельско хозяйству, а именно к мелиорации и может быть использовано при комплексном автоматизированном регули ровании водного и теплового режимо жизнеобеспечения сельскохозяйствен ных культур. Известна мелиоративная система, включающая дрены, коллекторы и установки для вакуумирования и подачи воздуха 1. Недостатком известной системы является одностороннее регулирование водного режима почв пут.ем ускоренного отвода избыточных вод, Известна автоматизированная мелиоративная система, включающая насосную станцию, коллекторы с -управляемыми запорныг-ш органами на входе и выходе, осушительный и оросительный водоводы и дрены t 2. ..Недостатками этой системы являются малое быстродействие и недостаточная равномерность регулиро- .ник влажности почвы, а также отсутствие регулирования воздушного режима корнеобитаемого слоя почвы. Цель изобретения повышение быстродействия и равномерности регулирования водовоздушного режима корневого слоя почвы путем одновре менного вакуумированйя и по.вышения давления в соседних дренах при осу шении и одновременного подпочвен ного орошения и дождевания при увлш нении почвы, ; Цель достигается, тем, что автоматизированная мелиоративная система снабжена установкой подачи воздуха и воздухопроводами с переключателями на входе с возможностью циклической подачи воздуха в воздухопроводы под высоким и низким давлением, дождевальными аппаратам камерами закручивания потока ц вакуумными полостями, а также клапанами счетно-импульсного действия с реле времени и гидроаккумуляторами, причем вакуумные полости дождевальных аппаратов подсоединены к дренам, а камеры закручивания пото;ка сообщены с воздухопроводами через параллельно установленные кл паны низкого давления и счетно-им.пульсного действия, причем управляющие полости ;пocлeдниk подключены к воздухопроводу через клапаны высокого давления и снабжены перекрывающимч и сбросными клапанами. . На фиг. 1 изображена мелиоративная система, в плане; на фиг. 2 дождевальный аппарат со счетно-импульсным клапаном с реле времени и гидроаккумулятором и клапан ниэкого давления. Мелиоративная система (фиг, 1 состоит из дрен-увлажнителей 1, коллекторов 2 с устьевой 3 и головной 4 задвижками на выходе и входе коллекторов, осушительных 5 и оросительных 6 водоводов, насосной станции 7, установки для подачи воздуха 8 с воздухопроводами 9 и переключателями 1.0 - 13. На коллекторно-дренажной сети установлены дождевальные аппараты 14 с вакуумными полостями 15 и 16, стволами 17 и 18 и запорными органами с приводом 19 и камерами закручивания потоков 20 1ФИГ. 2). Приводы запорных органов 19 линией 21 соединены с линией 22. Камеры закручивания потоков 20 линиями 22 через автоматические клапаны прерывистого действия 23 свя- заны с воздухопроводами 9, Счетноимпульсные клапаны 23 состоят из клапана высокого давления 24, приемника импульсов 25 с основной 26 и дополнительной 27 камерами, мембраны 28, .переключателя 29 со штоком. На штоке переключателя установлены перекрывающий 30 и сбросной- 31 клапаны-с уплотнительными шайбами. Приемник импульсов 25 линией 32 связан с атмосферой, а линией 33 с дополнительным приводом 34 и механизмом подзавода 35 реле времени 36. Реле времени 36 состоит из подмембранной полости 37, Дроссельных клапанов 38 и 39, которые связаны с надпоршневой полостью 40 гидроаккумулятора 41, с поршнем 42 и пружиной 43, взаимодействующей через кольцо 44 с мембраной 28, Счетно-импульсный клапан включает мембрану 45, возвратную пружину 46, шток 47, который подвижно соединен с переключателем запорного органа 48, связанным линией 49 с.запорным .органом 50. На штоке 47 подвижно закреплена собачка 51, контактирующая с храповым колесом 52, жестко связанным с дешифровочным диском 53.Дешифровочный диск 53 имеет отверстия, частично снабженные подвижными подпружиненными толкателями 54,взаимодействующими с рычагом 55, кинематически связанным с кольцом 44 гидроаккумулятора 41, Кроме того, камеры закручивания потоков 20 линиями 22 и 56 через клапаны низкого давления 57 соединены с воздухопроводами 9. Клапаны низкого давления 57 выполнены в виде слабо подпружиненной против направления потока воздуха отсекающей тарелки, В свою очередь дождевальные аппараты 14 через .трубопроводы 58 и колодцы 59 сообщены с коллекторами 2, снабженными гидравлическими затворами 60 и задвижками 3 и 4 С пневмоприводом. Автоматическая мелиоративная сие-, Тема работает .следующим образом. При достижении влажности почвы уровня грунтовых вод и т.п.) врше заданного значения включается установка для подачи воздуха. 8; Один из переключателей ll переводится на подачу -воздуха к приводам устьевых задвижек 3, следующий переключатель 12переводится на подачу воздуха с рабочим давлением к дождевальным аппаратам.14 и третий переключатель 13переводится на подачу воздуха с низким давлением к следующей близлежащей группе дождевальных аппаратов 14. В результате выполнения зти операций устьевые задвижки 3 открываются, а головные задвижки 4 ос таются закрытыми ( фиг. 1). Воздух с высоким давлением, поступающий в воздухопроводы 9, закрывает кла-. паны низкого давления 57 (фиг. 2). При этом клапаны высокого давления 24 открывают доступ воздуху через основную камеру 26 приемника импуль сов 25 в дополнительную камеру 27. Под .напором мембрана 28 отходит влево/ и УПЛОТНИТельная шайба сброс ного клапана 31 на штоке переключател 29 перекрывает доступ воздуху в атмос феру по линии 32. Линия 33 соединяется с напорным воздухопроводом 9. По ней воздух поступает в механизм подзавода 35 реле времени 36 и в дополнительный привод 34. Давлением воздуха мембрана 45 и шток 47, сжи.мая пружину 46, перемещаются вправо, и собачка 51 входит в зацеплени с храповым колесом 52. Храповое колесо 52 и жестко связанный с ним дешифровочный диск 53 устанавливаются таким образом, что после поворота их собачкой 51 у дождевального аппарата, который должен начать работать, шток 47 проходит в отверстие 54 в дешифравочном диске 53, в результате чего выбирается свободный ход и срабатывает переключатель запорного органа 48. По линии 49 во дух поступает в запорный орган 50 и открывает 9ГО. У следующего по счету аппарата: после поворота собач кой 51 храпового колеса 52 с дешифровочным диском 53 шток упирается в подпружиненный толкатель 54, взаимодействующий через него, рычаг 55 и кольцо 44 с мембраной 28. При этом, за счёт свободного хода, шток с переключателем запорного органа не взаимодействует и запорный орган 50 не открывается. На.остальных аппаратах шток 47 упирается в диск, при этом его ход также меньше свободного хода, поэто му, запорные органы остаются закрыты ми. Таким образом, очередность работы аппаратов задается взаимным расположением храповых колес 52 с дешифровочными дисками 53 относительно штоков 47. Одновременно под давлением воздуха масло из подмембранной полости 37 через дроссельный клапан 39 с заданной скоростью- подается в надпоршневук) полость 40 гидроаккумулятора 41. Поршень 42 перемещается и сжимает пружину 4 3, происходит зарядка аккумулятора. Усилие сжатия пружины 43 передается мембране 28. Соотношение площадей порщня 42 и мембраны 28 выбирается таким образом, что одного .усилия поршня 42 недостаточно, чтобы передвинуть мембрану вправо, ( Ждущий режимJ, а у аппарата, который затем начинает работать ( шток 47 уперся в подпружиненный толкатель 54), совместными усилиями iilTOKa -47 и аккумулятора 41 мембрана 28 перемещается вправо, отходит от уплотнительной шайбы 31, открывая доступ воздуху в атмосферу. В камере 27 происходит резкое снижение давления, мембрана 28 быстро идет вправо.и, встречаясь на своем пути с уплотнительной шайбой кла- пана 30, закрывает доступ воздуху в камеру 27. Из дополнительного привода 34 и механизма подзавода 35 до линии 33 дополнительной камеры 27, линии 32 воздух выбросится в атмосферу. Под действием пружины 46 шток 47 возвращается в исходное по-, ложение, собачка 51 выходит из зацепления с храповым колесом 5.2. Под действием пружины 43 поршень 42 с заданной скоростью -выталкивает масло из надпоршневой полости 40 через дроссельный клапан 38 в подмембранную полость 37. Через заданный реле времени 3jS .дромезкутрк времени уровень зарядки гидроаккумулятора достигает такой величины, при которой усилие пружины 43 на мембрану 28 меньше, чем давление. воздуха на клапан 30, вследствие чего он с мембраной 28 отходит влево, в дополнительную камеру поступает воздух, мембрана 28 прижимаемся к, уплотнительной шайбе сбросного клапана 31, перекрывая доступ воздуху в атмосферу. По линии 33 воздух поступает в механизм подзавода 35 и дополнительный привод 34, на .этот раз шток 47 после поворота собачкой 51 храпового колеса 52 с. дешифровочным диском 53 на угол одного зуба, проходя в отверстие 54 без толкателя, выбирает свободный ход, открывая линию 49, в результате чего запорный орган 50 открывается. При этом в напорном воздуховоде происходит снижение давления, так как сила давления воздуха на мембраны 28 у всех клапанов снич жается и гидроаккумуляторы 41 перемещают мембраны 28 вправо, и переключаются на разрядку. Дальше процесс работы клапанов повторяется;

В случае настроенного на работу эадатчика очередности (запорный орган 50 открыт) воздух -по линии 22 поступает в камеру затсручивания потоков 20 дождевального аппарата 14. В камере 20 воздух, з акручиваясь, создает вихрь с зоной разряжения ВЦентре, азатем через вакуумную полость 16 ствол 18 и открывающийся по линии 21 запорный орган 19 с шнимaльным давлением выходит в атмосферу. В результате действия зоны разряжения происходит вакуумирование коллекторно-дренажной сети, воздух из которой через вакуумную полость 15 и ствол 17 -также удаляется в атмосферу.

У счетно-импульсных клапанов 23 с задатчиками очередности, настроенными на перерыв, доступ воздуха к Дождевальным аппаратам 15 перекрыт, а на зарядку гидpoaккy yлятopoв 43 открыт. Зарядка гидроаккумуляторов 43 продолжается до тех пор пока у клапанов 23 с настроенными на перерыв задатчиками очередности мембраны 28 приемников импульсов давления 25 не достигнут Ждущего режима,а у клапанов 23 с настроенными на работу задатчиками очередности не произойдет автоматического срабатывания переключателя 29 на разрядку гироаккумулятора 41,затем происходит автоматическое срабатывание переключателя 29 на новую зарядку: гидроаккумулятора 41 и подачу воздуха к , дождевальному аппарату 14. Увеличение расхода воздуха, вызванное включением в работу очередного дождевального аппарата 14, приводит . к импульсу снижения давления, ко-торый улаЗлйвается мембранами 28, настроенным на -Ждущий режим. В результате этого счетно-импульсные, клапаны 24 переключаются наразрядку гидроаккумуляторов 41, а у отработавших клапанов 23, кроме того, отключается подача воздуха к дождевальному аппарату 14. Повторение циклов работа - перерыв продолжается-до выключения подачи воздуха в воздухопроводы 9 по сигналу о достижении заданного уровня влажности почвы I грунтовых вод и т.д.;,

Воздух, поступающий. от установки 8 черев переключатель 13 по воздухопроводу 9 с низким давлением, не может перекрыть линию 56 клапаном 57. Поэтому воздух по линии 56 через клапан 57 и линию 21 попадает в дождевальный аппарат 14. Так как низкое давление не ведет к открытию запорного органа 19, воздух из дождевального аппарата 14 по трубопроводу 58 через колодец 59 поступает в коллекторно-дренажную сеть, создавая в ней избыточное

давление. Гидравлические,затворы 60 препятствуют сообщению коллекторно-дренажной сети с атмосферой при открытых задвижках 3. на вакуумируе№ах коллекторах 2 повышается надежность перекрытия линий 56 кла-. панами 57 за счет суммирования сил давления со стороны воздухопроводов и разряжения в коллетсторно-дренажной сети.

Аналогичным образом мелиоративная система работает при регулировании воздушного режима, когда периодическое опорожнение дрен от некачественной газовой смеси и заполнение их атмосферным воздухом ведет к достижению оптимального качественногд и количественного газового составов. Многократное чере-. дование вакуумирования с нагнетанием теплового атмосферного воздуха в коллекторно-дренажную сеть способствует регулированию теплового режима почвы.

При достижении влажности почвы (уровня грунтовых вод и т.д.) ниже заданного значения включается установка для подачи воздуха 8. Переключатель 10 переводится на подачу воздуха к.приводу головных задвижек 4, следующий переключатель 12 переводится на. подачу воздуха с рабочим давлением к дождевальным аппаратам 14. Включается насосная станция 7, и открывается подача воды в коллекторно-дренажную сеть без напора, В результате выполнения данных операций головные задвижки 4 открываются, устьевые задвижки 3 остаются закрытыми, а коллекторнодренажная сеть заполняется водой. Воздух, поступающий с рабочим давлением в воздухопроводы 9, на которых установлены дождевальные аппараты 1-4, воздействует на клапанынизкого давления 57 и перекрывает лнии 56. Клапан высокого Давления 24 открывает доступ воздуху к приемнику импульсов давления 25 и к гидроаккумулятору 41. При настроенном на работу задатчике очередности, воздух по линии 22 поступает в камеру закручивания 20 дождевального аппарата 14, в который он.создает вихрь с зоной разряжения в центре. За счет разряжения вода из коллектора 2 через колодец. 59 и трубопровод 58 поступает в камеру закручивания 20, где приобретает вращательное движение вместе с подакндимся в нее воздухом. По мере продвижения вверх вода улавливается вакуумной полостью 15 и через направляющий ство 17 с открывающимся под давлением запорным органом 19 подается на периферийную площадь орошаемого участка. Водновоздушная смесь улавливаетея полостью 16 и 1ерез направля

ющий ствол 18 выбрасывается в атмосферу, орошая центральную площадь участка. Вакуумные полости 15 и 16 со стволами 17 и 18 .вращаются вокруг своей оси. Клапаны 23 так же, как и при осушении, обеспечивают поочередное включение - выключение дождевальных аппаратов 14, расположенных на одном воздухопроводе 9. После окончания работы дождевальных аппаратов 14, расположенных на.одном воздухопроводе 9, включается подача воздуха в следующий воздухопровод 9. Через заполненные водой дрены i происходит подпитка корнеобитаемого слоя почвы на всей системе, . -Чередование вакуумирования с поливом создает активный промывочный тип орошения, способствует выщела чиванию солей из корнеобитаемого слоя, и ведет к регулированию .солевого режима почвы.

Наличие в мелиоративной системе дождевальных аппаратов вихревого типа позволяет регулировать водный, воздушны), тепловой, пищевой и солевой режима жизнеобеспечения .растений. Регуллрование производится автоматически без перенастройки оборудования с минимальными дополнителными затратают труда и с использованием безнапорных трубопроводов для подачи воды. Расположение дрен очередного коллектора между дренами предыдущего коллектора и использование автоматических клапанов способствует интенсификации процессов и повышению оперативности .работы, системы. Комплексное и оперативное регулирование режимов жизнеобеспечения растений, повышение уровня автоматизации работ к исключение потребнойти в напорных водоводах ведет к получению максимального и гарантированного урожая при снижении эксплуатационных затрат на единицу обрабатываемой площади на 200300 руб.

43

57 39 36 4i mi/ / ч Д д 1 PV у/7Чли

3t S 23-. 1,г5