УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВЕДЕНИЯ ЖИДКИХ УДОБРЕНИЙ В ПОЛИВНУЮ ВОДУ

Устройство для введения жидких удобрений в поливную воду относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для внесения агрохимикатов с поливной водой и может быть использовано на дождевальных и поливных машинах, различных ирригационных установках и напорных оросительных трубопроводах для внесения жидких удобрений, гербицидов и других рабочих составов пестицидов с поливной водой.
Известно устройство для внесения жидких удобрений с поливной водой, содержащее емкость для жидких удобрений, имеющий рабочие полости мембранный насос-дозатор, кинематически связанный с гидродвигателем, сообщенным через имеющий сливную линию распределитель с напорным трубопроводом и блок обратных клапанов, при этом для обеспечения непрерывности дозирования жидких удобрений, на напорном трубопроводе установлена трубка Вентури, минимальное проходное сечение которой гидравлически соединено с рабочими полостями насоса-дозатора и со сливной линией распределителя. [Авторское свидетельство SU №1445599, кл. А01С 23/04, F04В 43/00 опубл. в Бюл. №47 от 23.12.1988].
Недостатками этого устройства является сложность конструкции из-за рассредоточенных обратных клапанов мембранного насоса-дозатора и большие энергетические потери на сопле Вентури, особенно при необходимости ввода в поливную воду небольших объемов жидких удобрений при напорных трубопроводах с большим расходом.
Известно устройство для введения жидких удобрений в поливную воду, содержащее соединенный с насосами-дозаторами поршень гидродвигателя с напорным и сливным клапанами, кинематически связанную, с водилом переключающую рамку, один конец которой присоединен к поршню гидродвигателя, а другой - через установленные на горизонтальной оси пружины, емкость для удобрений, трубопроводы, блок обратных клапанов и соединительную арматуру, при этом для повышения эксплуатационной надежности и увеличения КПД гидродвигателя, оно снабжено дополнительной переключающей рамкой, установленной с противоположной стороны поршня гидродвигателя и кинематически связанной с водилом, при этом переключающие рамки снабжены упорами и установлены с возможностью поочередного взаимодействия с симметричными торцами клапанов, а корпус гидродвигателя снабжен упорами, установленными с возможностью ограничения угла отклонения переключающих рамок от нейтрального положения в пределах 5-7°, кроме того отношение расстояния между опорами пружин в нейтральном положении к расстоянию от оси переключающей рамки до горизонтальной оси крепления пружин равно 1,1-2,5. [Авторское свидетельство SU №1716995, кл. А01С 23/04, опубл. в Бюл. №9 от 07.03.1992, прототип].
Недостатками этого устройства являются сложность конструкции и неудобство в эксплуатации. Установка насосов дозаторов с разных сторон гидродвигателя, размещение обратных клапанов рассредоточенными на устройстве и труднодоступность рабочих элементов устройства при ремонтных работах приводят к усложнению конструкции и неудобству в эксплуатации.
Целью полезной модели является упрощение конструкции устройства, повышение его надежности и снижение затрат на эксплуатацию путем создания компактного насоса-дозатора и блока его обратных клапанов.
Указанная цель достигается тем, что в устройстве для введения жидких удобрений в поливную воду, содержащее емкость для жидких удобрений, трубопроводы, гидравлические каналы связи, гидродвигатель с поршнем, кинематический связанный через шток, с одной стороны с гидрораспределителем через подпружиненный переключатель, а с другой стороны с насосом-дозатором с рабочими полостями и обратными клапанами, обратные клапаны выполнены в одном блоке в виде корпуса с радиальными входным и выходными каналами и крышек с торцевыми рабочими каналами, причем входной канал сообщен с емкостью для жидких удобрений, выходной канал сообщен напорным трубопроводом, а торцевые рабочие каналы сообщены с рабочими полостями насоса-дозатора, кроме этого корпус обратных клапанов выполнен полым, с малым и большим диаметром симметрично оси входного канала, а крышки с торцевыми рабочими каналами снабжены малым и большим эластичными шайбами, контактирующими, соответственно, с малым и большим диаметрами полого корпуса, при этом торцевые рабочие каналы сообщены с межшайбевыми полостями малых и больших эластичных шайб, полость между двумя малыми шайбами сообщена с входным каналом, а полости над большими шайбами сообщены между собой и выходным каналом.
На Фиг. 1 изображено устройство для введения жидких удобрений в поливную воду; на Фиг. 2 Вид - А на Фиг. 1; на Фиг. 3 конструктивная схема блока обратных клапанов; на Фиг. 4 и на Фиг. 5 приведены фото экспериментального образца в разных положений.
Устройство для введения жидких удобрений в поливную воду состоит из гидродвигателя 1, кинематически связанного с одной стороны через подпружиненный переключатель 2 с гидрораспределителем 3 с рабочим органом 4, а с другой стороны - с насосом-дозатором 5 с блоком обратных клапанов 6, напорного 7 и перфорированного 8 трубопроводов и емкости для жидких удобрений 9. Гидродвигатель имеет рабочие полости 10 и 11, поршень 12 и шток 13, жестко закрепленные между собой. На левом конце штока закреплены кулачки 14 и 15 для взаимодействия с переключателем 2, а на правом конце установлен поршень 16 насоса-дозатора 4 с рабочими полостями 17 и 18. Гидрораспределитель 3 имеет входной 19, выходной (сливной) 20 и рабочие 21 и 22 гидравлические каналы связи. Входной канал связи 19 сообщен с напорным трубопроводом 7 через фильтр 23 и кран 24, сливной канал связи 20 сообщен с перфорированным трубопроводом 8, а рабочие 21 и 22 каналы связи сообщены, соответственно, с рабочими полостями 10 и 11. Блок обратных клапанов 6 имеет входной 25, выходной 26 и рабочие 27 и 28 гидравлические каналы связи. Входной канал связи 25 сообщен с емкостью для жидких удобрений 9 через фильтр 29, а выходной канал связи 26 выполнен с возможностью сообщения с напорным трубопроводом 7 через кран 30 и с емкостью для жидких удобрений 9 через кран 31 и гидравлический канал связи 32. Блок обратных клапанов 6 состоит из корпуса 33 с малым 34 и большим 35 диаметрами, выполненными симметрично оси входного канала 25 и крышек 36 и 37 с торцевыми рабочими каналами 27 и 28 соответственно. Крышка 36 снабжена малым 38 и большим 39 эластичными шайбами, а крышка 37 снабжена малым 40 и большим 41 эластичными шайбами, при этом малые эластичные шайбы 38 и 40 контактируют с малыми диаметрами 34 корпуса, а большие эластичные шайбы 39 и 41 с большими диаметрами 35 корпуса 33. Крышки 36 и 37, корпус 33 и эластичные шайбы 38, 39, 40 и 41 образуют полости 42, 43, 44, 45 и 46. Полости 42, 46 сообщены с выходным каналом связи 26 через канал связи 47. Полость 43 сообщена с рабочим каналом связи 27 через радиальные 48 и осевые 49 отверстия, а полость 45 сообщена с рабочим каналом связи 28 через радиальные 50 и осевые 51 отверстия. В нерабочем режиме устройства краны 24, 30 и 31 находятся в закрытом положении. Стрелки () на Фиг. 1 показывают направление движения воды в напорном трубопроводе 7, а стрелки на Фиг. 3 показывают направление движения раствора удобрения в соответствующих гидравлических каналах связи блока обратных клапанов 6.
Устройство для введения жидких удобрений в поливную воду работает следующим образом. В емкость 8 загружают растворимые удобрения, открывают краны 30, 31 и через гидравлические каналы связи 26 и 32 заполняют емкость 9 водой до получения необходимой концентрации раствора жидких удобрений, после чего кран 30 и 31 закрывают. Из емкости 9 раствор удобрений подается в напорный трубопровод 7 посредством насоса-дозатора 5 с блоком обратных клапанов 6. Чтобы привести в движение насос-дозатор 5 открывают краны 24 и 30. При этом вода под давлением из напорного трубопровода 7 через кран 24, фильтр 23, входной гидравлический канал 19, гидрораспределитель 3 и рабочий канал связи 22 поступает в рабочую полость 11 гидродвигателя 1. Поршень 12 со штоком 13 начинают движение влево, (Фиг. 1) вытесняя воду из рабочей полости 10, через рабочий канал связи 21, гидрораспределитель 3, выходной (сливной) канал связи 20 и перфорированный трубопровод 8 в атмосферу (начало цикла). При этом перемещается влево также поршень 16 насоса-дозатора 5, заполняя рабочую полость 18 жидким раствором удобрений из емкости 9 через фильтр 29, входной канал связи 25, блок обратных клапанов 6 и рабочий канал связи 28, и вытесняя раствор удобрений из полости 17 в напорный трубопровод 7 через рабочий канал связи 27, блок обратных клапанов 6, выходной канал связи 26 и кран 30. При перемещении поршня 12 в крайне левое положение кулачок 13, контактируя с подпружиненным переключателем 2, релейно переводит рабочий орган 4 гидрораспределитель 3 в правое устойчивое положение, сообщая входной канал связи 19 с каналом связи 21, а канал связи 22 с выходным каналом связи 20. Начинается перемещение поршня 12, поршня 16 и штока 13 вправо и вытеснение воды из полости 11 в атмосферу через рабочий канал связи 22, распределитель 3, выходной канал связи 20 и перфорированный трубопровод 8, вытеснение раствора удобрений из рабочей полости 18 в напорный трубопровод 7 через рабочий канал связи 28, блок обратных клапанов 6, канал связи 26 и кран 30 и заполнение раствором удобрения рабочей полости 17 из емкости 9 через фильтр 29, входной канал связи 25, блок обратных клапанов 6 и рабочий канал 27. При достижении поршня 16 крайне правого положения (Фиг. 2), кулачок 15, контактируя с подпружиненным переключателем 2, релейно переводит рабочий орган 4 гидрораспределителя 3 в левое устойчивое пложение, сообщая входной канал связи 19 с каналом связи 22, а канал связи 21 с выходным каналом связи 20 (конец цикла). Далее циклы повторяются, гидродвигатель 1 совершает возвратно-поступательные движения посредством переключателя 2 и гидрораспределителя 3, и за счет энергии незначительного количества воды, отобранного из напорного трубопровода 7, и утилизированного после отработки через перфорированный трубопровод 8 по прилагающей к нему территории, непрерывно закачивает насосом-дозатором 5 раствор удобрения из емкости 9 в напорный трубопровод 7.
Блок обратных клапанов 6 (Фиг. 3) работает следующим образом.
При движении поршня 16 насоса-дозатора 5 влево (начало цикла) в полости 18 создается вакуум, вследствие чего, раствор удобрений из емкости 9 через фильтр 29, входной канал связи 25, полость 44, отжимая края эластичной шайбы 40 от малого диаметра 34 корпуса 33, поступает в полость 45 и далее через радиальное 50 и осевое 51 отверстия, выполненные в крышке 37, и канал связи 28 в полость 18, так как эластичной шайбой 41 предотвращено поступление воды из полости 46 в полость 45 и далее в полость 18. В полости 17 создается избыточное давление, превышающее давление в напорном трубопроводе 7, вследствие чего раствор удобрения из полости 17 через канал связи 27, осевое 49 и радиальное 48 отверстия, выполненные в крышке 36, поступает в полость 43 и далее, отжимая края эластичной шайбы 39 от большого диаметра 35 корпуса 33, поступает в напорный трубопровод 7 через полость 42, выходной канал связи 26 и кран 30, так как эластичной шайбой 38 предотвращено поступление раствора удобрений из полости 43 в полость 44.
При движении поршня 16 насоса-дозатора 5 вправо (конец цикла), благодаря взаимодействиям эластичных шайб 38, 39 и 40, 41 с крышками 36 и 37 и малым 34, большим 35 диаметрами корпуса 33 создается вакуум в полости 17, а в полости 18 избыточное давление, превышающее давление в напорном трубопроводе 7, вследствие чего полость 17 заполняется раствором удобрения из емкости 9, а раствор удобрения из полости 18 через канал связи 28, осевой 51 и радиальный 50 отверстия поступает в полость 45 и далее, прижимая края малой эластичной шайбы 40 к малому диаметру 34 корпуса 33, и отжимая края большой эластичной шайбы 41 от большого диаметра 35, поступает в напорный трубопровод через полость 45, канал связи 47, полость 42, выходной канал связи 26 и кран 30.
Таким образом, установка насоса дозатора 5 с рабочими полостями 17, 18 с одной стороны гидродвигателя 1 и снабжение его обратными клапанами в виде блока обратных клапанов 6, выполненного из полого корпуса 33 с радиальными каналами связи 25, 26 и крышек 36, 37 с эластичными шайбами 38, 39, 40, 41 и торцевыми каналами связи 27, 28 позволили упростить конструкцию устройства в целом, повысить надежность и снизить эксплуатационные затраты, путем обеспечения легкодоступности рабочих элементов при ремонтных работах.
В 2016 г в условиях мастерских ФГБНУ ВНИИ «Радуга» был изготовлен экспериментальный образец устройства для введения жидких удобрений в поливную воду. Лабораторные испытания показали его работоспособность, высокую надежность и удобство в эксплуатации. При диаметре поршня гидродвигателя 120 мм и поршня насоса-дозатора 80 мм устройство работает устойчиво в диапазоне изменения давления в напорном трубопроводе 7 0,15…0,95 МПа, перекачивая раствор удобрений из емкости 9 в напорный трубопровод 7 с производительностью 10…300 л/ч. Масса устройства составила 13 кг (Фиг. 4 и Фиг. 5).
Применение полезной модели в сельском хозяйстве повысит надежность систем орошения сельскохозяйственных культур и производительность производства сельскохозяйственной продукции.