Многопоточный распределитель жидкости
MULTIFLOW LIQUID DISTRIBUTOR

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности к устройствам для деления рабочей жидкости питательных растворов и других жидких химических сред, например жидких комплексных удобрений для их внесении в почву при возделывании зерновых культур.
Известно "Устройство для разделения потока жидкости на равные части" (RU №2056503), содержащее подводящий трубопровод, распределитель, выполненный в виде камеры смешения, снабженной мелкоячеистой сеткой, конусом, а напротив подводящего трубопровода симметрично установленный направляющий аппарат, отводящие трубопроводы, выполненные с поворотом на 180° и с самотечным участком.
Недостатком описанной конструкции является то, что в точках перелива жидкости сечение трубопровода круглое, что приводит к повышенной неравномерности распределения жидкости по отводам, особенно при отклонении корпуса устройства от вертикального положения. Кроме того, при делении потока на большое количество частей усложняется конструкция, увеличиваются габариты устройства.
Известно устройство "Делитель потока жидкости на равные части" (RU №2107159), содержащее корпус, выполненный в виде вертикального цилиндра с диаметром, большим диаметра подводящего трубопровода, и окнами одинакового прямоугольного сечения на боковой поверхности, установленными на одной и той же высоте, а отводящие трубопроводы выполнены в виде патрубков, прикрепленных к корпусу наклонно, при этом устройство выполнено с возможностью обеспечения перелива потока жидкости в патрубки через эти окна и поддержания столбов жидкости в каждом из патрубков ниже уровня перелива жидкости из корпуса.
К недостаткам данной конструкции следует отнести то, что распределитель не обеспечивает требуемое качество деления по равномерности при отклонении устройства от вертикальной оси.
Известно "Устройство для распределения жидкости" (А.с. СССР №1069664), имеющее подводящий и отводящие патрубки, выполненные по касательной к эллиптической поверхности устройства.
К недостаткам устройства такого типа нужно отнести высокую неравномерность распределения жидкости по выходным каналам и значительные энергозатраты.
Известен также, взятый за прототип, «Многопоточный распределитель жидкости» (RU №88899) содержащий основание, распределительную камеру с выходными отверстиями для стока жидкости (суспензии), патрубки, расположенные по окружности основания, дозирующую жидкостную форсунку с калиброванным отверстием, выполненную по центру распределительной камеры с механизмом продольного перемещения в виде винтовой пары и дефлектор. За счет распада набегающей водяной струи на дефлектор происходит ее равномерное распределение по заданному количеству отводящих жидкость патрубков.
К недостаткам данной конструкции следует отнести то, что для равномерного растекания жидкости по дефлектору требуется повышенное давление в системе, что усложняет конструкцию, увеличивает энергозатраты и приводит к удорожанию устройства.
Близким по технической сущности заявляемому устройству, также взятый за прототип, является «Делитель потока жидкости на равные части» (RU №2107159), содержащий подводящий трубопровод, корпус и отводящие трубопроводы. Он снабжен газоотводной трубой, размещенной в корпусе, который выполнен в виде вертикального цилиндра с диаметром, большим диаметра подводящего трубопровода, и окнами одинакового прямоугольного сечения на боковой поверхности, выполненными на одной и той же высоте, а отводящие трубопроводы выполнены в виде патрубков, прикрепленных к корпусу наклонно.
Недостатком этого устройства является то, что при отклонении от вертикальной оси оно не обеспечивает требуемую равномерность распределения жидкости по отводящим патрубкам.
Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение деления потока жидкости на равные части по расходу, равномерность распределения по рабочим органам жидкостей, вносимых в почву при отклонении от вертикальной оси на 3-6°, снижение энергозатрат на дозирование и повышение технологической эффективности.
Технический результат достигается тем, что согласно изобретению, многопоточный распределитель жидкости содержит вертикальный цилиндр с верхним и нижним основаниями, камер с выходными отверстиями для стока жидкости (по заданному количеству отводящих жидкость патрубков) и патрубки, расположенные по окружности нижнего основания, жидкостную форсунку центробежного типа, установленную на плоскости верхнего основания, выполненную по центру камер с механизмом вертикального перемещения в виде винтовой пары. На боковой поверхности вертикального цилиндра выполнены окна одинакового прямоугольного сечения и на одной и той же высоте. На перемычках между окнами с внутренней стороны вертикального цилиндра установлены рассекатели потока диспергированной жидкости в виде треугольника для отвода диспергированного потока жидкости в окна, а для исключения возможного ее перераспределения между окнами при отклонении распределителя жидкости от вертикали с внутренней стороны нижнего основания установлен конус, обращенный вершиной в сторону верхнего основания. Нижние стороны окон прямоугольного сечения находятся в одной плоскости с основанием конуса. Камеры с выходными отверстиями для стока жидкости разделены перегородками, установленными между внутренним вертикальным цилиндром в перемычках между окнами и внешним кожухом.
Вертикальный цилиндр помещен во внешний кожух, размерами большими, чем вертикальный цилиндр, состоящий из двух усеченных конусов, взаимно обращенных и соединенных большими основаниями друг к другу.
Диспергированная центробежной форсункой жидкость равномерно распределяется во внутреннем пространстве вертикального цилиндра и оседает в камерах с выходными отверстиями для стока жидкости и через патрубки отводится к месту внесения.
На фиг. 1 и 2 схематично изображен многопоточный распределитель жидкости (фиг. 1 - фронтальный разрез; фиг. 2 - разрез по нижним сторонам окон).
1
На чертежах приняты следующие обозначения позиций: 1 - вертикальный цилиндр; 2 - верхнее основание; 3 - нижнее основание; 4 - выходные отверстия; 5 - патрубки; 6 - центробежная форсунка; 7 - камеры; 8 - перемычки; 9 - рассекатели потока распыленной жидкости; 10 - конус; 11 - окна; 12 - верхний конус; 13 - нижний конус; 14 - винтовая пара; d - внутренний диаметр цилиндра; h - расстояние от верхнего основания до верха окон; h - высота окна.
1
1
1
2
2
Многопоточный распределитель жидкости содержит вертикальный цилиндр 1, на боковой поверхности которого выполнены окна одинакового прямоугольного сечения 11, расположенных на одной и той же высоте h=15 мм от верхнего основания 2, и закрепленный на нижнем основании 3. Высота окон 11 определяется из условия максимального распределения диспергированной рабочей жидкости в камеры 7 и определяется величиной  где h - высота окна, d - внутренний диаметр цилиндра 1; α - корневой угол факела распыла жидкости, создаваемой центробежной форсункой. Нижнее основание 3 имеет выходные отверстия 4 для стока жидкости, выполненные по окружности основания и расположенные между вертикальным цилиндром и малым основанием усеченного нижнего конуса 13 и патрубки 5 для отвода жидкости к рабочим органам. На плоскости верхнего основания 2 расположена центробежная форсунка 6, установленная по центру камер 7 с механизмом вертикального перемещения в виде винтовой пары 14 для диспергирования жидкости. Для улавливания диспергированной рабочей жидкости сформированы камеры 7, ограниченные поверхностью вертикального цилиндра 1, нижним 13 и верхним 12 конусами и перемычками 8 между окнами 11. На перемычках 8 между окнами 11 с внутренней стороны вертикального цилиндра установлены рассекатели потока диспергированной жидкости в виде треугольника 9 со сторонами, равными ширине перемычки, для отвода распыленного потока жидкости в окна. Для предотвращения возможного стекания при распределении жидкости в смежные окна при отклонении распределителя от вертикали, внутри вертикального цилиндра 1 установлен конус 10 с диаметром основания, равного внутреннему диаметру вертикального цилиндра, обращенный вершиной в сторону верхнего основания 2. При этом нижние стороны окон прямоугольного сечения 11 находятся в одной плоскости с основанием конуса. Вертикальный цилиндр 1 помещен во внешний кожух, размерами большими, чем вертикальный цилиндр 1, состоящий из двух усеченных конусов, верхнего конуса 12 и нижнего конуса 13, установленного малой вершиной на нижнем основании 3, взаимно обращенных друг к другу большими основаниями и соединенных между собой. Для обеспечения устойчивого стекания диспергированной рабочей жидкости к выходным отверстиям 4 без отражения от стенок верхнего конуса 12 его стороны имеют угол наклона у основания β, равному 25° (β=25°), а угол наклона β у основания нижнего конуса 13 составляет 15° (β=15°).
Многопоточный распределитель жидкости работает следующим образом. Рабочая жидкость (жидкие минеральные удобрения), нагнетаемая из бака машины насосом (не показан), поступает к центробежной форсунке 6, которая диспергирует ее и распространяет образованный факел распыла в виде полого конуса с корневым углом α к окнам 11 вертикального цилиндра 1. Проходя через окна 11 диспергированная жидкость попадает в камеры 7, образованные поверхностью вертикального цилиндра 1, нижним 13 и верхним 12 конусами и перемычками 8 между окнами 11, оседает на внутреннюю поверхность верхнего конуса 12, стекает по ней к внутренней поверхности нижнего конуса 13 и перемещается к выходным отверстиям 4 и патрубкам 5 для дальнейшей транспортировки к месту внесения. Равномерность распределения жидкости при этом не зависит от вертикальной установки многопоточного распределителя, так как распределяющие силы преобладают над гравитационными.
Такое конструктивное выполнение многопоточного распределителя жидкости обеспечивает деление потока жидкости на равные части по расходу, равномерность распределения по рабочим органам жидкостей, вносимых в почву при отклонении от вертикальной оси на 3-6°, снижение энергозатрат на дозирование и повышение технологической эффективности.