ВОДОВЫПУСК ПОЛИВНОГО ТРУБОПРОВОДА
WATER OUTLET OF IRRIGATION PIPELINE

Изобретение  относится к технике полива сельскохозяйственных культур капельным способом с помощью гибких поливных трубопроводов.
Известна капельница, установленная поперек поливного трубопровода и содержащая подвижный патрубок и соосно связанный с ним трубчатый пористый мягкий элемент, второй конец которого укреплен внутри поливного трубопровода, в который с целью повышения эффективности работы подвижный патрубок снабжен коаксиально установленной в нем перфорированной трубкой, одним концом зафиксированной с возможностью изменения своего сечения посредством подвижного патрубка; снабжена фиксатором положения подвижного патрубка (Авторское свидетельство SU №1516061, кл. A01G 25/02 от 23.10.1989).
К недостаткам описанной капельницы применительно к решаемой нами проблеме относятся забивание водорослями и микроорганизмами пористого элемента и перфорированной трубы из-за наличия воды в поливном трубопроводе после ее подачи насосной установки, высокая степень неравномерности поливных норм при перепадах давления воды, высокая степень очистки воды фильтрами, утечки воды через кольцевые уплотнения.
Известен водовыпуск поливного трубопровода, включающий корпус со сливным отверстием и крепежный элемент, соединяющий корпус с трубопроводом, при этом корпус образован двумя боковинами, соединенными сводом, состоящим из передней горизонтальной части, плавно сопряженной с ней задней криволинейной горизонтальной части, направленной выпуклостью наружу, при этом выпускное отверстие корпуса размещено в нем напротив задней криволинейной части свода, и крепежные элементы выполнены в виде пластины, размещенной с внутренней стороны трубопровода и соединенной с последним ее корпусом посредством винтов, выполненных впотай, при этом пластина снабжена выступом с косым срезом, расположенным за впускным отверстием (Авторское свидетельство SU №1501981, кл. А01G 25/02 от 23.08.1989).
Недостатками водовыпуска являются ограниченные функциональные возможности, трудность монтажа, низкое качество полива.
Известен водовыпуск, выполненный в виде установленного в отверстие трубопровода пистона, снабженного пористым элементом, перекрывающим отверстие трубопровода и прижатым к пистону, например, при помощи жесткой связанной с ним пластины (Авторское свидетельство SU №471094 кл. А01G 25/02, В05В 1/20 от 15.051975).
Недостатками данного водовыпуска являются ограниченные функциональные возможности, низкая эксплуатационная надежность, отсутствие возможности регулирования подачи воды. Кроме того, забивание пористого элемента почвой и пожнивными остатками, нетехнологичность изготовления.
Известен водовыпуск (патент RU №2314676, кл. А01G 25/02 от 20.01.2008), а также клапан водовыпуска поливного трубопровода (патент RU №2295233, кл. А01G 25/02 от 20.03.2007).
Однако известные водовыпуски также являются ограниченными по своим функциональным возможностям, низкая эксплуатационная надежность, высокие требования к качеству оросительной воды и к диапазону рабочего давления в поливных трубопроводах.
Наиболее близким объектом к заявляемому водовыпуску поливного трубопровода по своей сущности и количеству существенных признаков является водовыпуск поливного трубопровода, включающий отверстия в стенке трубопровода и водовыпуск, каждый водовыпуск выполнен в виде подвижного клапана, состоящего из запорной головки, выполненной в виде конуса, закрепленного к упругоэластичной диафрагме и имеющего у наружной поверхности трубопровода ограничительную головку, зафиксированную пружиной, размещенной в корпусе, который закреплен к наружной стенке трубопровода и имеет водовыпускные окна, а в стенке трубопровода выполнены водовыпускные отверстия, упругоэластичная диафрагма имеет опору на внутренней стенке трубопровода с помощью выступов, выполненных по наружному периметру (патент RU №23375527, кл. A01G 25/02 от 10.01.2008).
К недостаткам этого водовыпуска поливного трубопровода относятся низкая эксплуатационная надежность, ограниченная производительность, высоки требования к качеству оросительной воды и к диапазону рабочего давления в поливных трубопроводах. Все эти недостатки связаны с тем, что возможно заклинивание конической запорной головки в выпускных отверстиях при попадании мелких водорослей и микроорганизмов между стенками, и с изменением напора в поливном трубопроводе, регулировка величины расхода может прекратиться, что затруднит разжатие пружины. Упругоэластичная пластина то сжимается, то разжимается, происходит смещение ее в сторону, для чего необходимо иметь надежную опору на концах, при этом возникают большие трения концов ее о стенки трубопровода, соответственно автоматическое регулирование нарушается, а это связано также с изменением напора воды в самом поливном трубопроводе по длине.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, повышение эксплуатационной надежности работы капельницы.
Технический результат при рабочих различных давлениях в трубопроводе обеспечивает гарантированную подачу оросительной воды в заданном количестве.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном водовыпуске поливного трубопровода, включающего отверстие в стенке трубопровода, водовыпуск, упругая диафрагма играет некоторую роль сетчатого фильтра, пружину, корпус, выпускные окна, каждый водовыпуск содержит шток и размещенный в нем корпус с водопропускными отверстиями, размещенный в камере поплавок, верхний и нижний слои его образованы в виде равновеликих плоских колец, а между ними размещен пористый водопроницаемый материал, шток жестко соединен с дном корпуса, концентрично штоку установлен поплавок с возможностью перемещения по направляющей, выполненной по поверхности штока в спиралеобразной канавке, с которой контактно связан палец, закрепленный на поплавке.
Кроме того, поплавку придана форма трапеции со стороны водопропускных отверстий корпуса, а стенки его выполнены водопроницаемыми, вписанными относительно окружности штока.
Таким образом, подаваемая в трубопровод вода, проходит через сетчатый фильтр, далее через водопропускные отверстия в корпусе, вода, соответственно давит на верхнее плоское кольцо, дно и на боковые стенки, последние являются пористым водопроницаемым материалом, что приводит поплавок к постепенному опусканию вниз. При движении воды в трубопроводе и в зависимости от действующего напора поплавок занимает определенное положение относительно водовыпускных отверстий в камере. Скорость воды гасится, и часть воды начинает просачиваться через пористый водопроницаемый материал. Водовыпуск работает по заданной программе. По мере повышения действующего напора в поливном трубопроводе поплавок, преодолевая усилие пружины, опускается по спиралеобразной канавке по кругу, в которой расположен направляющий палец.
Автором не выявлены технические решения с признаками, сходными с признаками, отличающими заявленное решение от прототипа, следовательно, заявленное решение отвечает критерию «существенные отличия».
Изобретение поясняется чертежом, где изображен диаметральный разрез водовыпуска в рабочем положении.
Водовыпуск поливного трубопровода включает магистральную часть, имеющую замкнутую по цилиндрической поверхности стенку 1, в которой через заданное расстояние выполнены водопропускные отверстия 2 в корпусе 3. Корпус 3 сверху закрыт сетчатым фильтром 4. Водовыпуск содержит цилиндрическую камеру 5, закрепленную к корпусу 3, в которой размещен поплавок 6. Верхний слой 7 и нижний слой 8 образованы в виде равновеликих плоских колец, например, поливинилхлоридная смола с композиционными наполнителями известных марок. Толщина каждого слоя имеет толщину менее 1 мм. Материал 9 между слоями 7 и 8 выполнен пористым водопроницаемым с ориентированными в нем ячейками; может также использоваться другой пористый водопроницаемый материал. Поплавок 6 внутренней частью 10 выполнен в форме трапеции с боковыми стенками 11 и дном 12 со стороны водопропускных отверстий 2 (окон), и направляющая втулка 13 с пальцем 14, закрепленные на штоке 15, в котором выполнена направляющая перемещения поплавка 6 в виде спиралеобразной канавки 16, с которой контактно связан палец 14. Шток 15 жестко крепится к дну корпуса 3 с водопропускными отверстиями 2. Поплавок 6 подпружинен относительно водовыпускных отверстий 17 в нижней части цилиндрической камеры 5, пружиной 18, закрепленной одним торцом к шайбе 19, соединенной с направляющей втулкой 13, а другим - к ввинчиваемой зафиксированной втулке 20.
Водовыпуск поливного трубопровода работает следующим образом.
В процессе эксплуатации при установившемся истечении оросительной воды, подаваемой из магистрального или распределительного трубопровода в поливной трубопровод через сетчатый фильтр 4 и далее в водопропускные отверстия 2 корпуса 3, вода, соответственно, давит на верхнее плоское кольцо 7, дно 12 и на боковые стенки 11, последние являются водопроницаемым материалом 9, что приводит к постепенному опусканию вниз поплавка 6. При движении воды в трубопроводе и в зависимости от действующего напора поплавок 6 занимает определенное положение относительно водовыпускных отверстий 17. Кроме того, по мере повышения действующего напора в поливном трубопроводе поплавок 6, преодолевая усилие пружины 18, опускается по спиралеобразной канавке 16, в которой расположен палец 14 против часовой стрелки, обеспечивая создание пружиной 18 противодавления, уравновешивающего давление над поплавком 6 в камере 5. Вода из пористого водопроницаемого материала 9 в дне цилиндрической камеры 5 подается в почву.
В режиме повышения давления в корпусе 3 это приводит к дальнейшему повороту поплавка 6 по окружности вокруг штока 15, перемещению вдоль его вниз и сжатию пружины 18. При расширении потока сверху в камере 5 над поплавком 6 давление будет несколько меньше, чем в поливном трубопроводе в результате резкого изменения сечений сетчатого фильтра 4 и водопропускных отверстий 2 в корпусе 3.
При максимальном давлении и расширении потока воды над поплавком 6, живое сечение увеличивается, и по этой причине поток воды давит на верхнее кольцо 7 пористого водопроницаемого материала 9 и за счет давления смещаются в сторону нижнего кольца 8, которое перекрывает водовыпускные отверстия 17 в дне камеры 5. Таким образом, в зависимости от действующего напора производится автоматическая регулировка расхода через водопропускные отверстия 2 корпуса 3 по всей длине трубопровода.
При больших перепадах рабочего давления вода поступает в строго дозированном количестве через пористый водопроницаемый материал 9 и через кольцевые зазоры между верхним 7 и нижним 8 кольцами.
При понижении напора в поливном трубопроводе под действием пружины 18 поплавок 6 перемещается вверх, палец 14 перемещается по спиралеобразной канавке 16, поплавок 6 поворачивается по часовой стрелке, сохраняя тем самым напор в верхней части камеры 5 над поплавком 6. С изменением напора в камере 5 над поплавком 6, который зависит от поступления воды через сетчатый фильтр 4, отверстий 2 в корпусе 3, процесс работы продолжается. Регулировка величины напора выполняется изменением сжатия пружины 18 при помощи ввинчиваемой гайки 20.
Описываемый водовыпуск поливного трубопровода обеспечивает дифференцированную подачу воды в почву, очищает ее от мелких примесей, повышает качество полива за счет равномерности выдачи поливной нормы в системе капельного орошения и обеспечивает требуемую эксплуатационную надежность.