АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ДОЖДЕВАЛЬНАЯ МАШИНА КРУГОВОГО ДЕЙСТВИЯ
AUTOMATED ALL-ROUND IRRIGATION MACHINE

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в орошаемом земледелии для обеспечения оптимального режима влажности почвы.
Известна автоматизированная дождевальная машина кругового действия, включающая напорный трубопровод с запорным органом на входе машины, гидравлическую систему аварийной защиты с исполнительными клапанами, датчики запроса орошения, выполненные в виде испарителей, установленных в секторах орошения, и последовательно подключенные к полости управления гидрореле, при этом главными элементами контроля за режимом орошения являются подпружиненные клапаны датчиков испарителей, состоящие из корпуса, запорного штока с пружиной чувствительного элемента, выполненного из гидроскопического набухающего материала (а.с. 1662436, кл. A01G 25/09, аналог).
Недостатком данной конструкции является низкая надежность в работе по причине высокой погрешности элементов контроля за режимом орошения и влажностью орошаемого поля, а также сложность конструктивного исполнения.
Известна другая автоматизированная машина кругового действия, включающая напорный трубопровод, размещенный на опорных тележках, с системой аварийной защиты, соединенной линией связи с управляющей полостью гидрореле гидропривода запорного органа, установленного на входе в трубопровод машины, и дюзой, выход которых сообщен с атмосферой.
Клапаны управления поливом соединены гидравлически с системой аварийной защиты и связаны кинематически с чувствительными элементами датчиков запроса орошения, а датчики запроса орошения снабжены пористым элементом, размещенным в почве на соответствующей контрольной площадке, при этом чувствительный элемент каждого датчика выполнен в виде установленной в корпусе подпружиненной мембраны, взаимодействующей с штоком клапана распределителя поливом, при этом пружина мембраны работает на сжатие, а полость в корпусе мембраны со стороны пружины гидравлически подключена к пористому элементу (патент 2048066, кл. A01G 25/09, прототип).
Недостатком данной конструкции является низкая надежность в работе по причине постоянной одновременной гидравлической связи водопроводящей линии всех секторных клапанов управления поливов посредством гидролинии с полостью управления гидрореле и внешней системой аварийной защиты.
Вышесказанное аргументируется следующим: при работе одного из секторов определенный расход воды из напорного трубопровода через клапан управления поливом и его водопроводящие каналы поступает по гидролинии в полость управления гидрореле и во внешнюю систему защиты. Благодаря дюзе, осуществляющей определенный отток из внешней системы защиты, обеспечивается устойчивое определенное давление в системе и устойчивая работа машины, а при возникновении аварийной ситуации - падение давления в системе и остановка машины. Однако при указанной выше гидравлической связи давление создается не только в полости управления гидрореле и внешней системе защиты, но и в выходных каналах секторных клапанов управления поливом, орошаемая площадь которых в данный момент не поливается машиной. Это приводит к подъему давления перед эластичной мембраной клапана управления поливом, что вызывает неустойчивость его работы и точность срабатывания, а в отдельных моментах приводит к его открытию. В результате этого вода из напорного трубопровода начинает поступать в полость гидрореле и внешнюю систему защиты через те клапаны управления поливом, установленные в секторах, где полив (по влажности почвы) не должен осуществляться. Это приводит к увеличению расхода воды, поступающей в полость гидрореле и внешнюю систему защиты, в 2-3 раза (в зависимости от количества клапанов управления поливом). Возникновение аварийной ситуации на дождевальной машине приводит к открытию исполнительного клапана системы защиты, но отток в атмосферу, вызванный открытием клапана, будет меньше, нежели приток (превышающий обусловленный в 2-3 раза). Это не позволит снизить давление в полости гидрореле до необходимой величины, обеспечивающей отключение машины от питающей сети, что приводит к поломке машины. Таким образом, известное решение (прототип) обеспечивает надежную работу в режиме автоматики только лишь при работе одного сектора полива (одного клапана управления полива) при условии, что все другие в этот момент находятся в отключенном состоянии. Однако в данном случае при подходе машины к другому сектору полива требуется подключение соответствующего секторного клапана управления поливом и отключение клапана управления в секторе, полив которого был проведен. Это требует постоянного вмешательства оператора в работу машины, не обеспечивая автоматизацию ее работы.
Техническая задача изобретения - повышение надежности работы дождевальной машины в автоматическом режиме управления по влажности почвы.
Поставленная задача достигается тем, что дюза установлена в конце линии выходных каналов клапанов управления поливом и гидравлически соединена через тройник с началом системы аварийной защиты, блоком управления гидрореле и напорным трубопроводом, а выходные каналы в их начале снабжены обратными клапанами, установленными на корпусе каждого клапана управления поливом в резьбовом соединении с его внешней стороны и соединяющими движение воды из напорного трубопровода в систему аварийной защиты и блок управления гидрореле, кроме этого входные каналы в их конце оснащены упорными седлами, расположенными в корпусах клапанов управления, взаимодействующими через шток, снабженный упорной пятой с эластичной диафрагмой, при этом диаметр упорной пяты больше диаметра упорного седла.
Размещение дюзы в конце линии выходных каналов клапанов управления поливом для обеспечения соединения через тройник начала системы аварийной защиты и блока управления гидрореле с напорным трубопроводом обеспечивает повышение надежности работы дождевальной машины в режиме управления влажности поливом за счет исключения отказов в работе, вызванных изменениями подачи расхода от секторных клапанов управления поливом, что неизбежно приводит в прототипе к поломке машины при возникновении аварийной ситуации.
Благодаря снабжению выходных каналов обратными клапанами, установленными на корпусе каждого клапана управления в резьбовом соединении с его внешней стороны и соединяющими движение воды из напорного трубопровода в систему защиты и блок управления гидрореле, исключается возможность подачи двойного, тройного расхода воды (в зависимости от количества клапанов управления поливом) через клапаны управления поливом, расположенные в секторах поля машины, где влажность почвы не требует полива, что невозможно осуществить техническим решением, известным в прототипе, и тем самым избежать поломки машины. Этот положительный эффект, присущий заявленному изобретению, несомненно повышает надежность работы в режиме автоматизации машины при управлении поливом по влажности почвы.
Оснащение входных каналов в их конце упорными седлами, расположенными в корпусах клапанов управления, взаимодействующих через шток, снабженный упорной пятой с эластичной диафрагмой, обеспечивает надежную работу клапана управления благодаря герметичной, исключающей переток по каналам управления, работы при их различных режимах эксплуатации.
Выполнение упорной пяты диаметром больше диаметра седла обеспечивает не только надежную герметизацию входного канала за счет хорошего прилегания диафрагмы к седлу, но и уменьшает ее износ, исключая разрыв, закусывание, продавливание и т.д.
Таким образом, благодаря новому расположению дюзы в гидролинии клапанов управления поливом и новой ее взаимосвязи, а также снабжению выходных каналов новыми элементами (обратными клапанами) и новыми взаимосвязями достигается новый эффект (ранее неизвестный в прототипе и аналоге): исключение поломки машины при увеличении расхода воды, подаваемой из напорного трубопровода через каналы управления в систему аварийной защиты и управляющий блок гидрореле.
Кроме этого снабжением выходных клапанов и штоков клапанов управления поливами новыми элементами - упорной пятой и упорным седлом, их взаимосвязями обеспечивается более надежная и устойчивая работа клапанов управления поливами в сравнении с прототипом.
Все вышеперечисленное в значительной степени повышает надежность работы дождевальной машины в автоматическом режиме управления по влажности почвы.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где
- на фиг.1 приведена общая схема автоматизированной дождевальной машины кругового действия;
- на фиг.2 - клапан управления поливом в кинематической взаимосвязи.
Автоматизированная дождевальная машина кругового действия, включающая трубопровод на опорных тележках (на чертежах не показан) с системой аварийной защиты 1, исполнительными клапанами 2 и дюзой 3, соединенными линией связи с управляющим блоком 4 гидрореле 5, запорный орган 6 с гидроприводом 7, клапаны 8 управления поливом, гидравлически соединенные входными 9 каналами с напорным трубопроводом 10, а выходными 11 каналами с системой защиты 1 и управляющим блоком 4 гидрореле 5 и кинематически связанные с подпружиненными мембранами 12 через шток 13 с эластичной диафрагмой 14 и пористым элементом 15, размещенным в почве соответствующего сектора машины. Дюза 3 установлена в конце линии выходных каналов 11 клапанов 8 управления поливом и гидравлически соединена через тройник 16 с началом системы аварийной защиты 1, блоком управления 4 гидрореле 5 и напорным трубопроводом 10. Выходные 11 каналы в их начале снабжены обратными клапанами 17, установленными на корпусе 18 каждого клапана 8 управления поливом в резьбовом соединении с его внешней стороны, соединяющими движение воды из напорного трубопровода 10 в систему аварийной защиты 1 и блок управления 4 гидрореле 5. Входные 9 каналы в их конце оснащены упорными седлами 19, расположенными в корпусах каналов 8 управления, взаимодействующими через шток 13, снабженный упорной пятой 20 с эластичной диафрагмой 14, при этом диаметр упорной пяты 20 больше диаметра упорного седла 19.
Автоматизированная дождевальная машина кругового действия работает следующим образом.
Включение и отключение дождевальной машины обусловливается установочной влажностью почвы в секторе дождевальной машины, задаваемой клапаном 8 управления поливом. В зависимости от влажности почвы внутри замкнутой системы клапанов 8 управления поливом создается разряжение от пористого элемента 15, воспринимаемое подпружиненной мембраной 12, которое при достижении заданной величины (порога срабатывания) приводит к перемещению подпружиненной мембраны 12 вниз, обеспечивая тем самым передвижение штока 13 с упорной пятой 20 под действием веса вниз, в связи с чем давление из напорного трубопровода 10 через входной канал 9 опускает эластичную диафрагму. В результате этого вода из напорного трубопровода 10 через входной канал 9, выходной канал 11, обратный клапан 17 поступает к дюзе 3, которая выдает определенный заданный расход через тройник 16 в блок управления 4 гидрореле 5 и систему аварийной защиты 1. При отсутствии аварийной ситуации на машине исполнительные клапаны 2 находятся в закрытом состоянии, это обеспечивает поддержание давления в системе аварийной защиты 1 и управляющем блоке 4 гидрореле 5, при этом благодаря обратным клапанам 17 исключается поступление воды в отключенные по влажности почвы клапаны 8 управления поливом, находящиеся в других секторах. Поддерживающее давление в системе защиты обеспечивает открытое положение запорного органа 6 с помощью гидропривода 7. В результате этого машина осуществляет полив орошаемого сектора. В случае возникновения аварийной ситуации при проведении полива в секторе происходит открытие исполнительного клапана 2, вызывающего отток воды из системы аварийной защиты 1 в атмосферу, и в связи с малым расходом, поступающим через дюзу 3 из напорного трубопровода 10, обеспечивается падение давления в системе аварийной защиты и управляющем блоке 4 и гидрореле 5. Запорный орган 6 закрывается с помощью гидропривода 7, машина прекращает полив сектора.
После устранения неисправности машины производится герметизация открытого клапана 2, что и приводит к автоматическому открытию запорного органа 6 и включению машины в работу.
По окончании полива сектора орошаемого поля и подходе машины к другому сектору, требующему полива (т.е. клапан 8 управления поливом следующего сектора открыт), происходит подача воды от двух клапанов 8 (1-го - завершаемого сектора полива и 2-го - требующего проведения полива), что создает режим подачи двойного расхода, однако благодаря дюзе 3 расход в системе аварийной защиты 1 и управляющем блоке 4 гидрореле 5 не изменяется, т.е. остается в заданном режиме. Это исключает поломку машины при возникновении аварийной ситуации.
При достижении влажности почвы в секторах заданной величины (после проведения полива) происходит уменьшение разряжения внутри клапанов 8 управления поливом, в результате чего подпружиненная мембрана 12 под действием пружины начинает перемещаться вверх и, воздействуя на шток 13 упорной пятой 20, осуществляет прижатие эластичной диафрагмы 14 к упорному седлу 19 входного канала 9. Подача воды из напорных трубопроводов 10 в систему аварийной защиты 1 и блок управления 4 гидрореле 5 прекращается. Остановка подачи воды и естественные утечки из системы защиты, составляющие 5-10% от расхода питания (ТУ на гидравлическую систему защиты), приводят к падению давления в системе аварийной защиты 1 и управляющем блоке 4 гидрореле 5, вызывая остановку машины, т.е. прекращение полива поля.
По мере снижения влажности почвы в секторе поля происходит срабатывание клапана 8 управления поливом и включение машины в работу. Цикл повторяется.
При использовании изобретения сокращаются на 20-30% затраты на проведение полива сельскохозяйственных культур за счет надежной работы автоматики и управления машиной.
Оптимальное поддержание влажности почвы за счет надежной работы автоматики и управления машиной в течение вегетационного периода позволяет увеличить урожайность сельскохозяйственных культур на 8-10% и сократить расходы оросительной воды на проведение полива в период роста и развития растений.