ОСУШИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
DRYING SYSTEM

Изобретение относится к мелиорации и может найти применение как при орошении, так и осушении сельскохозяйственных угодий.
Известны регуляторы уровня грунтовых вод, основанные на принципе обеспечения автоматического сброса воды из дренажной сети, авторские свидетельства: SU №763519, кл. E02B 11/00, G05D 9/02 от 15.09.1980; SU №871153, кл. G05D 9/02, E02B 11/00 от 25.12.1975).
Однако такие устройства не могут обеспечить автоматическое, резкое и полное открытие клапана при достижении определенного уровня воды в колодце. Кроме того, запорные ораны, состоящие из многочисленных элементов жесткой конструкции с расположенным на нем рычажным устройством, с грузом и поплавками, недостаточно являются управляемыми, некоторые из них требуют ручной настройки для перехода на другой режим работы, а также имеют свойство запаздывания открытие клапана и его заклинивание.
Известна осушительная система, включающая дрены и коллектор, в устье которого в дренажном колодце расположена накопительная емкость с сифоном, колено сифона установлено на отметке, соответствующей критической глубине залегания грунтовых вод для почвенно-климатических и гидрологических условий района, в котором расположена осушительная система (патент RU №2076918, кл. E02B 11/00 от 10.04.1987).
К недостаткам осушительной системы относятся установка дополнительной емкости с сифоном, что не позволяет гибкое регулирование воды в колодце, соответственно снижается эффективность работы устройства. Кроме того, в процессе эксплуатации не представляется возможность точного и гибкого регулирования уровня грунтовых вод, что негативно влияет на осушаемые участки от поверхностных и подземных вод. На дне емкости и колодца могут быть отлагаться наносы, так как накопление воды в накопительных емкостях уменьшает скорость течения воды на сброс из-за перегородок, и невысокая эксплуатационная надежность, а дополнительная емкость усложняет конструкцию устройства.
Наиболее близким техническим решением из известных является осушительная система, включающая дрены, коллектор, герметичную накопительную емкость с воздушным клапаном, сифоном и входным патрубком, при этом гребень сифона выполнен не выше верхней стенки накопительной емкости, а входной патрубок присоединен к накопительной емкости ниже гребня сифона на величину Δh, которая определяется по формуле (Авторское свидетельство SU №1523632, кл. Е02В 11/00 от 23.11.1989).
Недостатком этой системы является установка накопительной емкости в местах дрен с закрытым коллектором, что не позволяет гибкое использование дренажной сети в каскаде по длине замкнутого контура дрен. Кроме того, низкая эффективность работы и надежность из-за того, что в накопительной емкости постоянно могут накапливаться наносы, происходит кольматация их, что затрудняет промывку емкости, даже в случаях ручного открытия сливного патрубка на сброс воды, т.е. служит отстойником для наносов. При этом система не может обеспечить автоматическое, резкое и точное открытие сливного отверстия при достижении определенного уровня воды в колодце даже несмотря на работу сифона в целом, так как работа сифона зависит от гидравлических параметров сооружения.
Задача изобретения - повышение эффективности работы путем повышения надежности и снижения затрат на эксплуатацию, а также улучшение динамических свойств струи жидкости при поступлении в накопительную емкость.
Поставленная задача решается тем, что оросительная система, включающая дрены и коллектор с дренажным колодцем, входной патрубок, воздуховод, в устье коллектора вмонтирована вставка активного сопла, установленного перед запорным органом, выполненным в виде клапана и соединенного через шток с поплавком, имеющего регулировочный наклонный винт, контактирующий свободным концом с дном колодца, при этом на стыке активного сопла с входным патрубком выполнено регулировочное впускное отверстие.
Кроме того, во входном патрубке выполнен дополнительный регулировочный наклонный винт, направленный в сторону клапана. Кроме того, воздуховод снабжен вентилем.
Технический результат выражается в том, что увеличение давления во вставке активного сопла, установленного перед клапаном с поплавковым приводом приводит к необходимому образованию высоконапорной струи жидкости за счет эффекта проходного сечения сопла и подсоса воздуха и впускного отверстия во входном патрубке, в результате чего увеличивается коэффициент эжекции и повышается пропускная способность впускного патрубка в накопительную емкость колодца, т.е. увеличивается пропускаемый в колодец расход. Уровень воды в колодце резко поднимается до тех пор, пока давление со стороны колодца на поплавковый привод подъема-опускания запорного органа, выполненного в виде клапана с регулировочным наклонным винтом, воздействует на закрытие сливного отверстия в выходном патрубке, расход воды в колодце уменьшается, обеспечивая смыв наносов и новый заданный уровень. Это упрощает конструкцию, и в процессе работы свободное истечение воды из колодца, весь выпавший осадок наносов выносится, например, в канал, что также позволяет исключить значительные потери энергии струи, вытекающей через сифон для улучшения его гидравлических характеристик.
Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить отсутствие технического решения в источниках, характеризующихся признаками, тождественным признакам предложенного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявленной осушительной системе, изложенных в формуле изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение не вытекает для специалистов явным образом из известного уровня техники, а является результатом творческого труда автора изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».
На чертеже изображена осушительная система, разрез по оси коллектора.
Осушительная система включает дрены 1, коллектор 2, в устье которого размещена емкость 3 колодца 4, в котором установлен поплавковый привод, выполненный из поплавка 5, связанного штоком 6 через шарнир с клапаном 7, размещенным на расходном отверстии 8 входного патрубка 9. Клапан 7 снабжен регулируемым наклонным винтом 10, свободный конец которого входит в контакт с дном 11 колодца 4. Клапан 7 шарниром 12 соединен с нижним концом входного патрубка 9, который может перемещаться по вертикали под действием штока 6, закреплено на нем с поплавком 5. В качестве дополнительного регулирования для неполного закрытия отверстия в выходном патрубке 9 клапаном 7 служит регулируемый наклонный винт 13, закрепленный в верхней части патрубка 9 и направленный в сторону клапана 7. Входной патрубок 9 сообщен воздуховодом 14, имеющим вентиль 15. Патрубок 9 содержит в нижней своей части регулируемое впускное отверстие 16 для возможного открытия и запирания сливного отверстия 16.
Устье коллектора 2 содержит также вставку активного сопла 17, которое образует камеру смешения в выходном патрубке 9 подвода активной среды в виде перемешивания воды с воздухом, что резко увеличивает пропускную способность выходного патрубка 9, сопряженного с емкостью 3 колодца 4. Опускание клапана 7 вниз ограничено регулируемым наклонным винтом 10, связанным с ограничителем давления от скоростного напора на плоскость клапана 7, который связан через шток 6 с поплавком 5.
Осушительная система работает следующим образом.
Фильтрующая из почвы вода через дрены 1 поступает в коллектор 2, проходит через суженный участок в виде вставки активного сопла 17 и быстро заполняет емкость 3 колодца 4, в котором размещены входной патрубок 9, клапан 7, соединенный через шток 6 с поплавком 5. В суженном участке активного сопла 1 образуется повышенное давление воды, а вокруг его образуется вакуум, посредством которого из отверстия в патрубке 9, сообщающегося с атмосферой, подсасывается воздух, а из отверстия 16 - вода, поступившая в емкость 3. Таким образом, впуская воду в емкость 3, она смешивается с воздухом, при непрерывной подаче из коллектора 2 и с увеличением давления в коллекторе 2 приводит к увеличению расхода в колодце 4, в результате чего поплавок 5, клапан 7 с регулирующим наклонным винтом 10 приподнимается и закрывает сливное отверстие патрубка 9, что приводит затем к сбросу при превышении критического уровня в колодце 4, а в дренах будет происходить передвижение влаги к корнеобитаемому слою почвы, которое требуется восстанавливать в промежутках между наполнением и сбросом воды из колодца.
Подпор в коллекторе 2 воды может подниматься вверх до тех пор, насколько давление воды будет отрегулировано клапаном 7 за счет открытия отверстия в патрубке 9 с помощью регулировочного наклонного винта 10, контактирующего упором в дно 11 колодца 4. Это приводит к заранее для поднятия клапана 7 вверх с поплавковым приводом. В этом случае гидростатическое давление от скоростного напора воды не будет влиять на полное открытие клапана 7, под действием которого резко повышается давление и формируется высоконапорная струя воды с достаточным запасом кинетической энергии в емкость 3 колодца 4 при заполнении ее водой. При открытом вентиле 15 воздух смешивается с водой и выносится в колодец, а часть его далее в нижний бьеф с водой, что обеспечивает увеличение расхода воды, поступающего в емкость колодца до тех пор, пока давление со стороны колодца на привод подъема-опускания поплавка 5 не возвратит клапан 7 на регулируемый винт 10 (упор) при контакте его с дном колодца.
Таким образом, в режиме осушения система автоматически поддерживает заданный уровень в коллекторе 2 при настройке клапана 7 с помощью регулируемого наклонного винта 10.
В промежутках, когда не требуется полного перекрытия отверстия выходного патрубка 9, возможен вариант ограничения настройкой верхнего регулируемого наклонного винта 1, следовательно, движение воды в этом случае также имеет напорный характер, что улучшает водоприемную и водопропускную способность дренажа, так как отсутствует защемление воздуха, оказывающего противодавление поступающей в коллектор воде. На зимний период винт 1 вкручивают в корпус патрубка 9, клапан 7 открыт, и выпавший осадок в коллекторе 2 выносится в колодец 4, далее в открытый канал.
Применение предложенного изобретения позволит повысить надежность мелиоративной системы и увеличить срок ее службы, а также подача воды в колодец 4 обеспечит увеличение его наполнения за счет вмонтированной вставки активного сопла в устье коллектора.