ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПОДКОРМЩИК К ДОЖДЕВАЛЬНЫМ МАШИНАМ
HYDRAULIC FEEDER TO SPRINKLER MACHINES

Гидравлический подкормщик к дождевальным машинам 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 являются сложность конструкции мембранного насоса-дозатора и гидродвигателя, и большие энергетические потери на сопле Вентури, особенно при необходимости равномерного ввода небольших объемов жидких удобрений в напорный трубопровод с большим расходом.
Известен гидравлический подкормщик к дождевальным машинам, содержащий установленную на напорном трубопроводе емкость для жидких удобрений и насос-дозатор, выполненный в виде разгонной трубки с ударным клапаном, которая расположена в напорным трубопроводе, закреплена на несущем патрубке и сообщена через обратный клапан и вентиль с емкостью. [Авторское свидетельство SU №1202504, кл. А01С 23/04, опубл. в Бюл. №1 от 07.01.1986, прототип].
Недостатками этого гидравлического подкормщика к дождевальным машинам являются сложность конструкции, низкий уровень ремонтогодности из-за расположения ударного клапана и разгонной трубки внутри напорного трубопровода и узкий диапазон изменения производительности всасывания жидких удобрений из открытой емкости из-за работы ударного клапана только под воздействием скоростного напора в напорном трубопроводе. Прямая разгонная трубка увеличивает габариты насоса-дозатора и приводит к неудобству в эксплуатации.
Целью предполагаемого изобретения является упрощение конструкции гидравлического подкормщика, расширение диапазона изменения производительности и снижение эксплуатационных затрат путем обеспечения удобства в эксплуатации.
Указанная цель достигается тем, что в гидравлическом подкормщике к дождевальным машинам, содержащем емкость для жидких удобрений и насос дозатор, установленный на напорном трубопроводе и включающий часть напорного трубопровода, ударный клапан, разгонную трубу и вентиль с обратным клапаном, сообщающим разгонную трубу с емкостью для жидких удобрений через канал связи, разгонная труба выполнена коленообразно с шаровым краном и ударным клапаном на входе и шаровым краном на выходе и расположена вне полости напорного трубопровода, а часть напорного трубопровода насоса-дозатора разделена на две части посредством запорного крана, при этом вход и выход разгонной трубы соединены, соответственно, с частями напорного трубопровода до и после запорного крана.
Сущность предполагаемого изобретения приведена на рисунках, где на Фиг. 1 изображена принципиальная конструктивная схема гидравлического подкормщика к дождевальным машинам (исходное положение); на Фиг. 2 - вид гидравлического подкормщика к дождевальным машинам в работе, в момент закрытия ударного клапана; на Фиг. 3 - конструктивная схема ударного клапана; на Фиг. 4 - конструкция рабочего органа ударного клапана; на Фиг. 5 - вид А-А на Фиг. 4.
Гидравлический подкормщик к дождевальным машинам содержит емкость 1 для жидких удобрений и насос дозатор 2, установленный на напорном трубопроводе 3 и включающий часть напорного трубопровода 4, ударный клапан 5, разгонную трубу 6 и вентиль 7 с обратным клапаном 8, сообщающим разгонную трубу 6 с емкостью для жидких удобрений 1 через канал связи 9. Разгонная труба выполнена коленообразно с шаровым краном 10 и ударным клапаном 5 на входе и шаровым краном 11 на выходе и расположена вне полости напорного трубопровода 3 (Фиг. 1). Часть напорного трубопровода 4 насоса дозатора 2 разделена на части 12 и13 посредством запорного крана 14. Части напорного трубопровода 12 и 13 снабжены, соответственно, манометрами 15 и 16, вход и выход разгонной трубы 5 соединены, соответственно, с частями напорного трубопровода 12 и 13 (Фиг. 2). Ударный клапан 5 (Фиг. 3) содержит корпус 17 с седлом 18, выходным каналом 19 и входным каналом 20 для жидких удобрений, крышку 21 с входным каналом 22 и рабочий орган 23 (Фиг. 4). Рабочий орган 23 имеет в верхней части тарелку 24 с уплотнителем, а в нижней части расположенных на двух уровнях диски 25 с направляющими 26 (Фиг. 5). Внутренние размеры корпуса 17, крышки 21 и наружные размеры тарелки 24, диска 25 и направляющих 26 обеспечивают свободный проход воды через ударный клапан 5. Для обеспечения надежной работы насоса-дозатора 2 необходимо ударный клапан 5 установить в вертикальное положение.
Для подготовки запуска гидравлического подкормщика в работу при наличии давления воды в напорном трубопроводе 3 необходимо выполнить следующие действия:
- в емкость 1 загружать растворимые удобрения и заполнить ее водой до получения необходимой концентрации раствора жидких удобрений;
- открывать вентиль 7;
- закрывать шаровые краны 10 и 11;
1
2
1
2
- посредством запорного крана 14 (с помощью перекрывания) и манометров 15 и 16 создать частях 12 и 13 напорного трубопровода 4, соответственно, давления Р и Р, таким образом, чтобы Р - Р было не менее 0,01 МПа;
- открыть полностью шаровой кран 11;
- медленно открывать шаровой кран 10, таким образом, что бы не закрывался ударный клапан 5 и вытеснять воздух из разгонной трубы 6 в напорный трубопровод 3 после запорного крана 14;
Работает гидравлический подкормщик к дождевальным машинам следующим образом.
1
2
1
2
Поливная вода под давлением через напорный трубопровод 3, части напорного трубопровода 4, 12, 13 и запорный кран 14, создавая давление P и Р, соответственно до и после запорного крана 14 поступает к дождевателю дождевальной машины, разбрызгивается по орошаемому полю и производит орошение участка. Небольшая часть поливной воды благодаря разнице давления P и Р из части напорного трубопровода 12 с манометром 15 через шаровой кран 10, ударный клапан 5 (входной канал 22 крышки 21, проходные сечения между корпусом 17 и рабочим органом 23, выходной канал 19), разгонную трубу 6 и шаровой кран 11 поступает часть напорного трубопровода 13 с манометром 16, и далее с основным потоком поливной воды поступает к дождевателю дождевальной машины. Для работы гидравлического подкормщика необходимо посредством шарового крана 10 путем открывания и закрывания вводить ударный клапан 5 в ударный режим работы. При ударном режиме работы ударного клапана 5 рабочий орган 23 с нижнего положения (начало цикла работы насоса-дозатора 2, исходное положение) (Фиг. 1) под действием скоростного напора в разгонной трубе 6 и собственного веса, благодаря дискам 25 и направляющим 26 (Фиг. 5) перемещается вверх (Фиг. 2) и ударяет об седло 18 корпуса 17 тарелкой 24 с уплотнением (Фиг. 4). При ударе тарелкой 24 об седло 18 происходит гидравлический удар, поток воды до седла резко останавливается, а после седла 18 продолжает движение в разгонной трубе 6 по инерции. Создается отрицательное давление во входном 20, выходном 19 каналах и разгонной трубе 6. Под действием отрицательного давления в разгонной трубе 6 обратный клапан 8 открывается и раствор жидких удобрений под действием атмосферного давления из емкости 1 через канал связи 9, обратный клапан 8, вентиль 7 и входной канал 20 поступает в полость выходного канала 19 и далее в разгонную трубу 6. Далее гидравлический удар сопровождается возникновением обратной ударной волны. В разгонной трубе 6 начинается волна повышения давления, которая распространяется от части 13 напорного трубопровода 3 в сторону ударного клапана 5 (Фиг. 3). При достижении волны повышения давления в разгонной трубе 6 к ударному клапану 5 происходит закрытие обратного клапана 8 и открытие ударного клапана 5, так как давление на рабочий орган 23 сверху и снизу выравнивается, и он под действием своего веса опускается вниз и приводит к восстановлению исходного положения (конец цикла работы насоса-дозатора 2). Далее циклы работы насоса-дозатора 2 повторяются с определенной частотой, и он при каждом цикле из открытой емкости 1 подает определенный объем жидких удобрений в напорный трубопровод 3 после запорного крана 14.
1
2
1
2
1
2
Частота циклов работы насоса - дозатора 2 регулируется посредством хода и веса рабочего органа 23, разницы давления Р и Р и длины разгонной трубы 6. Производительность насоса-дозатора 2 регулируется в большом диапазоне посредством изменения разницы давления P и Р и длины разгонной трубы 6. При увеличении длины разгонной трубы 6 и разницы давления P и Р производительность насоса-дозатора увеличивается. Доза подачи жидких удобрений устанавливается при помощи вентиля 7 с помощью изменения его площади проходного сечения. Работу насоса-дозатора 2 останавливают посредством закрытия шаровых кранов 10 и 11. Выполнение разгонной трубы 6 коленообразно и расположение ее и ударного клапана 5 вне полости напорного трубопровода 3 позволили выполнить конструкцию насоса-дозатора 2 компактно, что упростило управление насосом-дозатором 2, снизило его габаритные размеры и эксплуатационные затраты при выполнении ремонтных работ.
1
2
1
2
Таким образом, выполнение разгонной трубы 6 коленообразно с шаровым краном 10 и ударным клапаном 5 на входе и шаровым краном 11 на выходе и расположение ее вне полости напорного трубопровода 3, разделение части напорного трубопровода 4 насоса дозатора 2 на две части 12 и 13 посредством запорного крана 14 и соединение входа и выхода разгонной трубы 6, соответственно, с частями напорного трубопровода до и после запорного крана 14 позволили упростить конструкцию гидравлического подкормщика, расширить диапазон изменения производительности путем обеспечения работоспособности насоса-дозатора 2 не под действием скоростного напора (имеет одно значение) в напорном трубопроводе 3, а под действием разницы давления P и Р (значение P - Р можно изменить в большом диапазоне) и длины разгонной трубы 6 и снизить эксплуатационные затраты устройства, путем обеспечения легкодоступности рабочих элементов при ремонтных работах.
В 2017 г в условиях мастерских ФГБНУ ВНИИ «Радуга» был изготовлен экспериментальный образец гидравлического подкормщика к дождевальным машинам. Лабораторные испытания в стендовых условиях показали его работоспособность, высокую надежность и удобство в эксплуатации.
Применение предполагаемого изобретения в сельском хозяйстве повысит надежность систем орошения сельскохозяйственных культур и производительность производства сельскохозяйственной продукции.