НАСАДОК ДОЖДЕВАЛЬНОГО АГРЕГАТА
SPRINKLER NOZZLE

Изобретение относится к технике полива дождеванием и может быть использовано в дождевальных установках для получения мелкодисперсного дождя равномерной интенсивности для увлажнения широкого спектра сельскохозяйственных культур без образования корки на орошаемой поверхности почвы.
Известен дождевальный аппарат турбинного типа [1], содержащий полый цилиндрический корпус с направляющим стержнем, конусный дефлектор с криволинейными канавками, регулировочную гайку и контргайку, в котором корпус дополнительно снабжен перегородкой, а корпусный дефлектор - фторопластовой прокладкой, причем конусный дефлектор выполнен с возможностью перемещения по направляющему стержню в зависимости от выбранного расхода воды, при этом направляющий стержень жестко скреплен с корпусной прокладкой, а криволинейные канавки выполнены не доходящими до края корпусного дефлектора на величину, равную ширине кольца выходного отверстия.
К недостаткам описанного дождевального аппарата турбинного типа, несмотря на большую контактную поверхность конусного дефлектора для образования тонкой водяной пленки, относятся сложность конструкции самого аппарата и низкое качество дождя.
Известен насадок дождевального агрегата [2], содержащий корпус, закрепленный на стойке дефлектор и сопло с центральным отверстием, в котором сопло и корпус выполнены единой деталью, при этом центральное отверстие сопла сопряжено с плоскостью корпуса и выполнено с сужением в направлении среза сопла, а установленный на стойке дефлектор выполнен в виде тела вращения переменного сечения, уменьшающегося в сторону стойки, на поверхности дефлектора вдоль его оси выполнены равноудаленные желобки переменного сечения, разделенные между собой ребрами, к тому же нижняя резьбовая часть стойки смонтирована в плоскости корпуса посредством кронштейна.
К недостаткам описанного насадка дождевального агрегата относится высокая неравномерность размеров капель дождя в радиальных направлениях от корпуса насадка.
Известен насадок дождевального аппарата [3], содержащий корпус, закрепленный на стойке дефлектор и сопло с центральным отверстием, в котором с целью обеспечения возможности регулирования интенсивности дождя в процессе полива сопло выполнено из материала с памятью формы с редукцией центрального отверстия с большего диаметра на меньший при нагревании, причем стойка выполнена из такого же, как и сопло, материала с массой, равной массе сопла; он снабжен источником электропитания и регулируемым сопротивлением, при этом стойка и сопло электрически связаны между собой и подключены к источнику электропитания, регулирующего сопротивление.
К недостаткам описанного насадка дождевального аппарата относится высокая неравномерность диаметров капель дождя, несмотря на возможность изменения положения дефлектора к оси сопла.
Известна машина для дифференцированного внесения жидких минеральных удобрений [4], представляющая собой транспортное средство с установленным на нем гидропневморезервуаром с изолированными отсеками для удобрений, накопительными гидробаками с перемешивающими устройствами, емкостями для микроэлементов, компрессором и нагнетальным насосом, системами дождевания, распределения и подачи удобрений и сжатого воздуха, распределителем удобрения, прибором управления, связанным со всеми системами, в которой распределитель удобрения выполнен в виде параллелограммной штанги с форсунками, при этом штанга выполнена из системы шарнирных параллелограммов, из которых два боковых расположены в одной плоскости, центральный в плоскости, смещенной относительно плоскости боковых параллелограммов механизмов сжатия-растяжения всех параллелограммов в пределах постоянства рабочей ширины захвата машины, причем крайние части боковых параллелограммов снабжены механизмами поворота системы параллелограммов вокруг своей оси, а сопловой канал форсунок в поперечном сечении имеет форму эллипса, большая ось которого параллельна большой оси плоскости схода дефлектора, при этом перед выходным отверстием соплового канала перпендикулярно его продольной оси размещены с возможностью осевого перемещения сфероэллиптическая головка и выполненное на одной оси с ней в верхней части соплового канала турбулизирующее седло.
В описанной конструкции машины для дифференцированного внесения жидких минеральных удобрений используется дефлекторная форсунка, которая имеет корпус с регулируемым сечением редукционного отверстия и закрепленный посредством стойки дефлектор, при этом плоскость скоса дефлектора выполнена выгнуто-криволинейной.
Однако плоскость схода дефлектора неспособна образовать водяную пленку толщиной 0,1÷0,3 мм. Это приводит к крупным каплям дождя 4÷8 мм, что приводит к повреждению рассады овощных культур и образованию почвенной корки.
Известна также насадка [5], содержащая корпус с входным каналом, рассекатель с двумя параллельными каналами и сопло, в которой с целью повышения ее надежности в работе и улучшения условий эксплуатации корпус выполнен с каналом-конфузором, расположенным между входными отверстиями параллельных каналов рассекателя и соплом, причем выходные отверстия параллельных каналов плавно сопряжены с входным отверстием канала-конфузора с образованием по дну трений, а выходное поперечное сечение сопла выполнено в виде прямоугольника, продольная ось которого перпендикулярна плоскости, проходящей через оси каналов рассекателя; отношение длины продольной оси выходного поперечного сечения сопла к длине его поперечной оси выбрано равным 1,7÷2,3 мм, отношение площади выходного сечения сопла к сумме площадей каналов рассекателя выбрано равным 2,5÷3,0 мм, а отношение длины канала-конфузора к длине продольной оси поперечного сечения сопла - 0,8÷1,1 мм.
К недостаткам описанного насадка относятся низкое качество дождя и сложность конструкции.
Известна дождевальная насадка [6], содержащая сопло, упругий элемент и корпус с регулятором расхода, в которой с целью обеспечения эффекта падающего дождя при сохранении постоянного расхода воды и упрощения конструкции упругий элемент выполнен в виде сферического рассекателя, установленного перед соплом на подвижном основании, соединенном шарнирно с корпусом насадки, а регулятор расхода - в виде хомута, охватывающего корпус и основание.
К недостаткам описанной насадки относится низкое качество дождя, несмотря на стремление увеличения поверхности водяного потока перед дроблением на капли.
Известна дождевальная установка [7], включающая раму из труб с рукояткой, смонтированный на ней барабан, трубчатая ось которого присоединена через гибкий шланг барабана к стояку дождевального аппарата, в которой с целью упрощения конструкции и повышения удобства в обслуживании рукоятка соединена с рамой шарнирно, выполнена полой и гидравлически связана с трубчатой осью барабана, при этом стык дождевального аппарата смонтирован на свободном конце рукоятки.
К недостаткам описанной дождевальной установки относится низкое качество дождя, несмотря на размещение насадок, напоминающих по форме заявленный объект.
Известен дождевально-опрыскивающий агрегат [8], включающий базовый трактор с фермой, насос, водопроводящий пояс фермы с дождевальными насадками, компрессор, емкость для поверхностно-активного вещества, дополнительный трубопровод, размещенный эквизистантно на водопроводящем поясе фермы, и гидравлически соединенные с емкостью дополнительным трубопроводом разбрызгиватели, в котором снабженный приводом компрессор пневморукавом соединен с барборатором, установленным на данной части емкости для поверхностно-активного вещества, при этом емкость снабжена крышкой, манометром, предохранительно-впускным клапаном, краном с дистанционным управлением, соединенным с дополнительным трубопроводом и вентилем, гидравлически связанным с напорным рукавом насоса, а каждая насадка совмещена с разбрызгивателем, корпус насадки и корпус разбрызгивателя выполнены единой деталью, сопло разбрызгивателя направлено тангенциально к каплеобразующей лопатке насадки, при этом в сопле разбрызгивателя установлен с возможностью регулирования положения жиклер на конце винта, снабженного маховичком, к тому же полость каждого разбрызгивателя соединена с дополнительным трубопроводом посредством компенсатора.
К недостаткам описанных дождевальных насадок в дождевально-опрыскивающем агрегате относятся низкое качество дождя и сложность конструкции, хотя имеется сходство с решаемой технической задачей.
Наиболее близким техническим решением является насадок дождевального агрегата [9], содержащий монтируемый на ниппеле водопроводящего трубопровода корпус и закрепленный посредством стойки дефлектор, в котором корпус выполнен из сопряженных цилиндрической и конической частей, в нем размещен направитель потока, выполненный в виде двух разновеликих конусов с общим основанием, в цилиндрической части корпуса размещен малый конус, а на боковой поверхности большого конуса закреплен по винтовой линии резиновый жгут, диаметр которого равен расстоянию между стенками конической части корпуса и боковой поверхностью большого корпуса, при этом нижняя часть конуса снабжена тарельчатым обтекателем, а дефлектор имеет резьбовой стержень для фиксации в корпусе разновеликих конусов.
К недостаткам описанного насадка дождевального агрегата относятся сложность конструкции и низкое качество дождя. Этот насадок нами принят в качестве прототипа.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - получение мелкодисперсного дождя равномерной интенсивности.
Решение данной задачи состоит в равномерном распределении искусственных осадков на орошаемой поверхности без образования почвенной корки.
1
2
Результат достигается тем, что в известном насадке дождевального агрегата, содержащем монтируемый на ниппеле водопроводящего трубопровода корпус с редукционным отверстием и закрепленный посредством стойки дефлектор, согласно изобретению рабочая поверхность дефлектора выполнена вогнутой в виде поверхности второго порядка с осью симметрии, лежащей в плоскости оси редукционного отверстия и не пересекающей ее; рабочая поверхность дефлектора выполнена в виде части поверхности тора, при этом радиус окружности, образующей поверхность тора, выполнен равным R=20÷30 мм, а радиус R вращения этой окружности выполнен равным 30÷40 мм.
Изобретение поясняется чертежами (фиг.1-3).
На фиг.1 показан насадок дождевального агрегата со стороны вогнутой рабочей поверхности дефлектора.
1
На фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, диаметральный разрез насадка с указанием радиуса R окружности, образующей поверхность тора.
2
На фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2, горизонтальное сечение стойки дефлектора с указанием радиуса R вращения окружности для образования поверхности тора.
Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.
Насадок дождевального агрегата содержит монтируемый на ниппеле водопроводящего трубопровода корпус 1 (фиг.1) с редукционным отверстием 2 и закрепленный посредством стойки 3 дефлектор 4. Корпус 1 резьбовым участком 5 ввинчивают в ниппель водопроводящего трубопровода. Корпус 1 выполнен в виде шестигранной призмы под размер рожкового ключа (S=41 мм) для свинчивания или ввинчивания в ниппель водопроводящего трубопровода. На резьбовом участке 5 выполнена трубная резьба с размерами 1″ или 3/4″. В редукционном отверстии 2 происходит трех-пятикратное поджатие водяного потока. Положение стойки 3 и дефлектора 4 на корпусе 1 усилено ребрами жесткости 6 (фиг.2, 3).
Рабочая поверхность 7 дефлектора (фиг.2) выполнена вогнутой в виде поверхности второго порядка, описываемая уравнением:
2
2
2
Ax+Bу+Cz+Dxу+Eуz+Fzx+Gx+Hу+Kz+L=0,
где х, у, z - координаты в системе координат OXYZ;
А, В, С, D, Е, F, G, Н, K и L - коэффициенты пропорциональности.
Это уравнение с помощью формул преобразования координат можно привести к канонической форме. Ось вертикальная симметрии 8 (фиг.1) рабочей поверхности 7 дефлектора 4 лежит в плоскости оси 9 редукционного отверстия 2 и не пересекает ее (фиг.3).
В частном порядке рабочая поверхностью 7 дефлектора 4 выполнена в виде части поверхности тора.
Тор - тело, ограниченное поверхностью, получаемой от вращения окружности вокруг оси, лежащей в плоскости этой окружности и не пересекающей ее.
1
1
2
Радиус R окружности, образующей поверхность тора, выполнен равным R=20÷30 мм (фиг.2). Радиус R вращения этой окружности выполнен равным 30÷40 мм (фиг.3).
Насадок дождевального агрегата функционирует следующим образом.
2
При подаче оросительной воды в ниппель водопроводящего трубопровода дождевальной машины под давлением 0,35÷0,45 МПа (3,5÷4,5 кгс/см) поток воды направляется в редукционное отверстие 2, где за счет сужения увеличивается скорость истечения. На выходе из редукционного отверстия 2 поток воды поступает на рабочую поверхность 7 дефлектора 4. За счет большой скорости потока воды и высокого давления слой воды на рабочей поверхности 7 выдавливается в тонкую пленку толщиной 0,1÷0,3 мм и криволинейно-вогнутой рабочей поверхностью 7 по радиальным направлениям сходит с дефлектора 4. При этом тонкая пленка воды (фиг.3) сходит со стойки 3 и дефлектора 4 практически с углом распыла 170°±5°.
При встрече с воздушной массой тонкий водяной слой распадается на капли дождя диаметром не более 0,4 мм. Таким образом, в мелкодисперсном состоянии водяной поток наносится на листья и стебли сельскохозяйственных культур и приземный слой воздуха. При осаждении оросительная вода по микропорам почвы увлажняет ее корнеобитаемый слой без образования почвенной корки.
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. RU патент №2257051, A01G 25/02, В05В 1/26, от 27.07.2005 г.
2. RU патент №2174876, В05В 1/18, 1/26, от 27.07.2001 г.
3. RU A.С. №1616711, В05В 1/18, 1/26, Б.И. №48, от 30.12.1990 г.
4. RU патент №2149532, А01С 17/00, от 27.05.2000 г.
5. SU A.С. №1171098, В05В 1/18, 1/04, Б.И. №29, от 07.08.1985 г.
6. SU А.С. №611680, В05В 1/18, Б.И. №23, от 25.06.1978 г.
7. SU А.С. №1500208, A01G 25/09, Б.И. №30, от 25.08.1989 г.
8. RU патент №2222940, A01G 25/09, А01М 7/00, от 10.02.2004 г.
9. RU патент №2317862, В05В 1/18, Б.И. №6, от 27.02.2008 г.