Устройство управления мелиоративной системой Советский патент 1987 года по МПК A01G25/16 E02B13/00 

Изобретение относится к мелиорации зе- рмель в сельском хозяйстве и может быть использовано в гидроавтоматизированных системах подпочвенного орошения и осушения.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем двустороннего внтрипочвенного управления opOHjeHHeM и осушением.

На фиг. 1 представлена временная диа- грамма требуемы.х по .агротехнике в течение вегетационного периода развития растений уровней грунтовых вод на системе; на фиг. 2 - обшая схе.ма устройства; на фиг. 3 - схема привода узла управления с храповым колесом; на фиг. 4 - часть храпо- вого колеса с упорами для осуш,ествления периодических повторений циклов управления системой, вид сзади.

Устройство включает гидравлические исполнительные органы осушения 1 и орошения 2. Первый является исполнительным орга- пом отвода избыточных грунтовых вод из коллекторной сети, второй - исполнительным органом подачи воды на подпитывание грунтовых вод. Исполнительные органы 1 и 2 имеют каналы 3 и 4 управления. Канал 5 питания устройства подключен к напорной сети 6. Узел сравнения устройства имеет сосуды 7 и 8 с калиброванными сливными отверстиями (показаны в виде шелей), наполяемыми соответственно из воронки 9 и трубки 10, связанной датчиком уровня грунтовых вод (не показан). Выходной расход Q/uiTM пропорционален уровню грунтовых вод на участке. Сосуды 7 и 8 ус- тановлены на плечах коромысла, снабженного маятниковым грузом 11 для установки исходного (при пустых сосудах 7 и 8) го- ризонтального положения коромысла. Плечи коромысла кинематически связаны со штоками подпружиненных нор.мально закрытых клапанов 12 и 13, выходные каналы 14 и 15 которых связаны с каналами 3 и 4 исполнительных органов осушения 1 и орошения 2.

Задатчик мелиоративного состояния системы содержит емкость 16 с каналом 17 питания, подключенным к общему каналу 5 ни- тания, и сливным отверстием 18 для поддержания в ней начального уровня h,-, соответствующего в расчетном масштабе уровню h, начала работы устройства в начале вегетационного развития растений h,- («сев на фиг. 1). Уровень h/ устанавливается в е.чкости 16 над выходом сливной трубкой 19. Для имитации последующих фаз развития («вегетация и другие на фиг. 1) в емкости 16 установлены дополнительные выходы трубки 20. Трубки 19 и 20 установлены над воронками 21, имеющими сток в общую воронку 9 накопления через секторные щеле- вые прорези 22, выполненные в горизонтальном поворотном диске 23, выполняющем таким образом роль программатора в зависимости от конфигурации и взаимного расположения прорезей 22.

Поворотный диск 23 имеет привод от храпового колеса 24, имеющего привод от гидравлического гравитационного генератора 25, запитанного от канала 5 управления. Генератор выполнен (не показан) по известной схеме в виде периодически наполняемого через калиброванное средство сосуда, например в виде ковща с фиксируемым уровнем, по достижении которого осуществляется быстрое опорожнение его, например путем опрокидывания ковша, через выходной канал генератора.

Привод поворотного диска 23 узла управления и гененатор 25 установлены в корпусе с упором 26. Привод храпового колеса выполнен в виде гравитационного гидравлического элемента, состоящего из двуплечего рычага, качающегося на опоре 27 и снабженного на одном плече сосудом 28, гидравлически связанным с выходным каналом генератора 25, а на другом - грузом 29. Рычаг имеет выступ 30 с установленным на нем толкателем 31 привода храпового колеса 24 с собачкой 32. На оси храпового колеса 24 установлен связанный с ним барабан 33, приводимый через трос грузом 34 для возврата барабана 33 и колеса 24 в исходное положение при взаимодействии ползуна 35 (фиг. 4) с собачкой 32 для осуществления циклов управления мелиоративным состоянием системы. Ползун 35 движется в рамке 36 и периодически взаимодействует с упорами 37 и 38, устанавливаемыми с возможностью регулировки их положения на храповом колесе 24.

Устройство работает следующим образо.м.

Высота h, установки трубок 20 относительно уровня воды в емкости 16 задается пропорциональной высоте Н/ залегания грунтовых вод в характерной точке участка системы. Диск 23 поворачивается приводи- мы.м в действие генератором 25 храповым колесом, совершая шаговые перемещения через заданные интервалы времени. При этом через соответствующую прорезь 22 из трубки 19 и 20 в сосуд 7 поступает вода с секундным расходом Qcp.. С расходом Qcp сравнивается расход Q;iaT воды, поступающей от датчика уровня воды на поле. Если Qep Qjaj- , то наполнение сосуда 7 больще выполнения сосуда 8. Коромысло узла сравнения поворачивается согласно фиг. 2 в направлении движения против часовой стрелки, воздействуя на шток левого согласно фиг. 2 клапана 12, и в выходном канале 14 этого клапана создается давление, передающееся далее по каналу 3. Этот сигнал является командным для исполнительного органа 1, обеспечивающего отвод избыточных грунтовых вод по коллекторной сети.И наоборот, при Q,U,T сигнал передается по выходному каналу 15 другого клапана 13 и далее - по каналу 4. По этому

сигналу устройство управления формирует команду для исполнительного органа 2, обеспечивающего подачу воды на подпитывание грунтовых вод соответствующего участка поля. Изменение программы регулиро- вания уровня грунтовых вод осуществляется изменением положения по высоте трубок 20.

Храповое колесо 24 поворачивается при поступлении сигнала (порции воды) от гидравлического гравитационного генератора 25. Период между выдачей выходных сигналов генератора целесообразно устанавливать равным 24 часам. Эта цифра указывается далее, хотя указанный период может быть и иным по длительности. Количество зубьев храпового колеса берется несколько большим числа суток вегетационного сезона, включая сев и уборку урожая. Если программа управления водным режимом повторяется, то упоры 37 и 38 (фиг. 4) устанавливаются так, чтобы количество зубьев храпового колеса между этими упорами было равно числу суток повторяющейся программы (цикла) управления. В случае составления программы на весь вегетационный сезон количество зубьев храпового колеса между упорами 37 и 38 должно соответ- ствовать числу суток вегетационного сезона.

Привод узла управления устройства работает следующим образом.

Через каждые 24 ч в выходном канале генератора появляется поток воды (вытекает порция воды) и происходит наполнение сосуда 28. При этом поворачивается двуплечий рычаг на опоре (оси) 27 и толкателем

31храповое колесо 24 поворачивается на один зуб. Соответственно поворачивается и связанный с храповы.м колесом диск 23 узла управления. После опорожнения сосуда 28 под действием груза 29 гравитационный элемент возвращается в исходное положение. При этом левое (фиг. 3) плечо толкателя 31, скользя по упору 26, отводится вниз и толкатель выводится из зацепления с храповым колесом. Подпружиненная собачка

32перескакивает на один зуб храпового колеса и фиксирует его положение. Этот процесс повторяется при каждом срабатывании генератора. Вращение вала с барабаном 33 сопровождается подъемом груза 34. Ежесуточное перемещение храпового колеса в прямом направлении (по стрелке, показанной сплощной линией) соверщается до подхода упора 38 к ползуну 35. При следу- ющем повороте храпового колеса упор 38 подводит ползун под собачку 32. Собачка выходит из зацепления с храповым колесом,

и оно под действием груза 34 начинает вращаться в обратном направлении (указанном пунктирной стрелкой). Это вращение заканчивается, когда упор 37, столкнувщись с ползуном 35, переводит его в исходное его положение. Подпружиненная собачка 32

0

5 5

Q

5 0

0

5

опускается и останавливает вращение храпового колеса. При этом элементы привода, а вместе с ними и диск 23 узла управления возвращаются в исходное положенпе.

Возможны различные варианты реализации рабочего процесса устройства управления с подачей по каналу питания 5 и далее - по каналам 3 и 4 воды пли сжатого воздуха. В качестве источника энергии во всех случаях используется давление в напорной магистрали б, как имеющиеся на участках перепады уровней воды. Если эти перепады малы для приведения в действие исполнительных органов, энергию воды можно аккумулировать.

Применение устройства обеспечивает автоматическое выдерживание заданной про- грам.мы сезонного изменения уровня грунтовых вод в осущительно-увлажните.чьных системах.

Формула изобретения

Устройство управления мелиоративной системой, включающее гидравлический гравитационный задатчик мелиоративного состояния системы, выполненный в виде емкости с каналом питания и сливным отверстием для поддержания в ней фиксированного начального уровня, узел сравнения, выполненный в виде двух сосудов со сливными отверстиями, установленных на плечах коромысла с маятниковым грузом для установки исходного горизонтального положения коромысла, кинематически связанного с исполнительным механизмом, и узел управления с механическим приводом, гидравлически связывающий воронку наполнения первого сосуда с выходом емкости за- датчика, а второй сосуд - с датчиком мелиоративного состояния системы, отличающееся тем, что, с целью расщпрения функциональных возможностей путем двустороне- него внутрипочвенного управления oponie- ния п осущения, емкост ь задатчпка мелиоративного состояния дополнительно снабжена несколькими выхо.т,ами, выполненными в виде трубок, установленных в емкости на разных уровнях в соответствии с расчетным масштабом для требуемых, по агротехнике для различных стадий развития растений, уровнях грунтовых вод, привод узла управления снабжен гидравлическим гравитационным генератором и выполнен в виде горизонтального поворотного диска, приводимого от генератора через зубчато-храповую передачу п имеюп1его секторные щелевые прорези на линиях сливов из трубок в воронку наполнения первого сосуда, исполнительный механизм выполнен в виде двух гидравлических испо.чнптель- ных органов орошения п осуп1ения. управляющие полости которых связаны с .чинней питания через два нормально закрытых

подпружиненных клапана, штоки которых кинематически связаны с плечами коромысла

I/7a effyf ffCfrr

Iif зе

ffoff

1

hi

1

i

сев

а датчик мелиоративного состояния выполнен в виде датчика уровня грунтовых вод.

1

i

i/ffff/3ffaf

tjjOO.

Ф(51

-25

Составитель Г. Параев

Редактор Н. ШвыдкаяТехред И. ВересКорректор (;. Черни

Заказ 5632/3Тираж 628Г1одиис(1ое

ВНИИПИ Государствеиного комитета СССР ио делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, РауИ1ская наб., д. 4/5 Производствеиио-иолиграфическое иредприятие, г. Ужгород, ул. Проектиая, 4

(Риг.

Изобретение относится к мелиорации земель в сельско.м хозяйстве и .может быть использовано для автоматизированного управления осушнтельно-увлажнительны.ми системами. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем двухстороннего внутрипочвенного управ.. 1ения орошением и осушением. Устройство включае.т гидравлический гравитационный задатчик .UL- лиоративного состояния системы, имитирую- идий требуемый уровень грунтовых вод с помощью трубок 19 и 20, установленных на разных уровнях в органе 1. Вода из трубок 19 и 20 через щелевые прорези 22 поворотного диска 23 и далее через воронки 21 и воронку наполнения 9 поступает в сосуд 7 узла сравнения. Пос.1еднпй включает коромысло с маятниковым грузом 11, на одном илече которого установлен сосуд 7, а на другом - сосуд 8, в который поступает вода от датчика уровня. В зависимости от положения плеч коромысла открывается один из двух нор.мально закрытых клапанов 12 пли 13, соединяющих канал питания 5 с гид- роприводныл исполнительны.м органо.м осушения 1 или орошения 2. Вращение поворотного диска осуществляется с помощью зубчато-храповой передачи от генератора гидравлических импульсов посредством ка- чанпя двуплечего рычага с грузом на одном .плече и сосудом на другом. 4 ил. ss (Л t t со сд оо оо О ю