Устройство для полива

Полезная модель относится к области механизации сельского хозяйства, в частности к многоцелевому использованию оросительных систем дискретного полива для внесения в почву с поливной водой растворов средств химизации.
Известен сифон, содержащий всасывающее колено с воздушным колпаком, заглушкой и всасывающей трубкой с боковым выходным штуцером, сливное колено с муфтой, сливной трубкой и трубкой-сапуном и механизм запуска сифона, выполненного из упомянутых частей всасывающего и сливного колена. Всасывающая трубка по оси разделена перегородкой на две части, заглушена внизу полностью, а наверху - в части со стороны выходного штуцера, при этом нижняя часть перегородки выполнена выше нижней кромки всасывающей трубки, воздушный колпак установлен в верхней части всасывающей трубки и выполнен с буртиком с вырезом, причем вырез направлен в сторону выходного штуцера, выходной штуцер снабжен крепежной гайкой, а его конец и входной канал сливного колена выполнены гладкими для их соединения между собой скользящей посадкой. На фиг.12 приведена рабочая схема монтажа сифона с накопительной емкостью и потребителем (вариант потребителя - приемный коллектор и поливные трубки с водовыпусками), а на фиг. 13 - Состояние сифона после запуска в работу (происходит слив жидкости из накопительной емкости свободно потребителю) [Патент России 2694493, кл. F04F 10/00(2006.01), F04F 10/00 (2019.05) от 16.07.2019].
В этом патенте посредством накопительной емкости, сифона, приемной патрубки и поливных трубок с водовыпусками создано устройство для полива.
Недостатком этого устройства для полива является невозможность  внесения растворов средств химизации с поливной водой при каждом цикле «накопление - слив», что приводит к снижению его эффективности.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство для полива, содержащее накопительную емкость, питающую трубку с краном, сифон, работающий в автоматическом режиме, приемный коллектор, распределительные и поливные трубопроводы с водовыпусками, и смеситель. Смеситель помещен в накопительную емкость и выполнен в виде закрытой емкости, снабженной мерной емкостью, трубкой-сапуном и воздушным колпаком с гидравлическим каналом связи, при этом мерная емкость установлена выше закрытой емкости посредством полого штока (трубки) на уровне ниже верхнего уровня воды в накопительной емкости,  нижний конец трубки-сапуна установлен в верхней части закрытой емкости, а верхний - выше уровня мерной емкости, воздушный колпак установлен выше нижнего уровня воды в накопительной емкости и сообщен гидравлическим каналом связи с придонной частью закрытой емкости, мерная емкость выполнена в виде стакана с зажимом и шкалой подачи раствора средств химизации, причем ее  полость соединена с полостью накопительной емкости посредством гибкой трубки, один конец которой соединен с зоной его дна, а другой - пропущен через зажим с возможностью перемещения по шкале подачи раствора средств химизации [Положительное решение от 25.10.2021 г. по заявке № 2021111250/10(024072) от 21.04.2021 г.; (прототип)].
Недостатком этого устройства для полива являются сложность конструкции, невысокая надежность и эргономичность. Несоосность составных частей смесителя приводит к усложнению конструкции и снижению эргономичности, а конфигурация и малые проходные сечения гибкой трубки 21 приводят к накоплению грязи в ее колене и образованию воздушных пробок в ней, что нарушает точность дозированной подачи раствора средств химизации в поливную воду и снижает надежность устройства в целом.
Целью настоящей полезной модели является упрощение конструкции, повышение надежности и эргономичности путем выполнения составных частей смесителя соосно, мерной емкости с фиксатором у донной части и установления её на соединительной трубке со шкалой подачи раствора средств химизации герметично по скользящей посадке.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для полива, содержащее накопительную емкость, питающую трубку с краном, сифон, работающий в автоматическом режиме, приемный коллектор, распределительные и поливные трубопроводы с водовыпусками и смеситель, состоящий из закрытой и мерной ёмкостей, воздушного колпака с гидравлическим каналом связи и соединительной трубки, соединительная трубка в нижней части выполнена заодно и соосно с воздушным колпаком, а в верхней части - со шкалой подачи раствора средств химизации, при этом мерная емкость у донышка выполнена с фиксатором и установлена на соединительной трубке герметично по скользящей посадке.
Сущность предполагаемой полезной модели приведена на рисунках, где на фиг.1 - общий вид устройства для полива; на фиг. 2 - общий вид конструкции смесителя; фиг.3 - компоновка накопительной емкости, питающей трубки с краном, сифона и смесителя в разрезе и после зарядки раствором средств химизации; фиг.4 - разрез А-А на фиг.3; фиг.5 - состояние уровней раствора средств химизации в смесителе при повышении уровня воды в накопительной емкости до нижнего уровня (НУ); фиг.6 - состояние уровней раствора средств химизации в смесителе при повышении уровня воды в накопительной емкости  до промежуточного уровня (ПУ); фиг.7 - состояние уровней раствора средств химизации в смесителе при верхнем уровне (ВУ) воды в накопительной емкости; фиг.8 - вид устройства для полива при снижении уровня воды  в накопительной емкости до промежуточного уровня (ПУ) и фиг.9 - состояние уровней раствора средств химизации в смесителе при снижении уровня воды в накопительной емкости до нижнего уровня (НУ).
С
Устройство для полива состоит из накопительной емкости 1, питающей трубки 2 с краном 3, сифона 4, работающем в автоматическом режиме, приемного коллектора 5, распределительных 6 и поливных 7 трубопроводов с водовыпусками 8 и смесителя 9 (фиг.1). меситель 9 (фиг.2) помещен в накопительной емкости 1 и выполнен в виде закрытой емкости 10, мерной емкости 11, соединительной трубки 12 со шкалой подачи раствора средств химизации 13 и воздушного колпака 14 с гидравлическим каналом связи 15. Соединительная рубка 12 выполнена с воздушным колпаком 14 заодно и соосно (фиг.3 и фиг.4). Мерная емкость 11 установлена выше закрытой емкости 10, посредством соединительной трубки 12, на уровне ниже верхнего уровня (ВУ) воды в накопительной емкости 1, нижний срез 16 воздушного колпака 14 установлен выше нижнего уровня (НУ) воды в накопительной емкости 1, а его полость 17 сообщена гидравлическим каналом связи 15 с придонной полостью закрытой емкости 10.  Мерная емкость 11 выполнена с фиксатором 18 в донной части и установлена на соединительной трубке 12 герметично по скользящей посадке с возможностью перемещения по шкале подачи раствора средств химизации 13 (фиг.5-9).
Перед началом работы устройства для полива необходимо заполнить закрытую емкость 10 смесителя 9 требуемым раствором средств химизации через мерную емкость 11. При этом уровень раствора средств химизации в гидравлических каналах установится как показано на (фиг.3), так как воздух из закрытой емкости 10 свободно удалится в атмосферу через соединительную трубку 12, благодаря ее большему  внутреннему диаметру, обеспечивающему движение одновременно двух потоков (раствор и воздух) в противоположных направлениях.
Устройство для полива работает следующим образом. Вода из питающей трубки 2 расходом q, задаваемым краном 3 поступает в накопительную емкость 1. Уровень воды в накопительной емкости 1 начинает медленно повышаться и до достижения НУ (начало цикла «накопление-слив») и уровня нижнего среза 16 воздушного колпака 14 не оказывает никакого воздействия на закрытую емкость 10 (фиг.5). Повышение уровня воды в накопительной емкости 1 от нижнего среза 16 воздушного колпака 14 до верхнего среза мерной емкости 11 создает воздушную пробку в полости 17 колпака 14 и гидравлическом канале связи 15, что надежно препятствует попаданию поливной воды из накопительной емкости 1 в закрытую емкость 10 и снижению концентрации раствора средств химизации в ней (фиг.6). Дальнейшее повышение уровня воды в накопительной емкости 1 выше уровня верхнего среза мерной емкости 11 и до достижения ВУ приводит к заполнению мерной емкости 11 и  соединительной трубки 12 со шкалой подачи раствора средств химизации 13 поливной водой и повышению уровня раствора средств химизации в гидравлическом канале связи 15 (фиг.7).
При достижении уровня воды в накопительной емкости 1 до ВУ сифон 4 автоматически запускается в работу и производит слив с расходом Q накопленного объема воды с раствором средств химизации на орошаемый участок через приемный коллектор 5, распределительные 6 и поливные 7 трубопроводы с водовыпусками 8. Медленное накопление воды в накопительной емкости 1 с подводимым расходом q и быстрый слив из неё с расходом Q, иногда превышающим подводимый расход q на два и более порядка позволяют получить равномерное распределение поливной воды  по орошаемому участку через водовыпуски 8. Снижение уровня воды в накопительной емкости 1 (фиг.8)  ниже уровня верхнего среза мерной емкости 11 обеспечивает задаваемый объем подачи раствора средств химизации в поливную воду за цикл «накопление - слив» посредством фиксатора 18 и шкалы подачи растворов средств химизации 13. Дальнейшее снижение уровня воды в накопительной емкости 1, под действием напора воды в мерной емкости 11, приводит к вытеснению раствора средств химизации из закрытой емкости 10 в накопительную емкость 1 через гидравлический канал связи 15 и воздушный колпак 14. Снижение уровня воды в накопительной емкости 1 до НУ (конец цикла «накопление - слив»)  сообщает воздушную полость 17 колпака 14 с атмосферой, обеспечивает  перетекание объема воды из мерной емкости 11 в верхнюю часть  ёмкости 10 и вытеснение столько же объема раствора средств химизации из неё в накопительную емкость 1 (фиг.9). Далее при каждом цикле «накопление - слив» из мерной емкости 11 в верхнюю часть емкости 10 поступает заданный объем поливной воды и вытесняет из её придонной полости в накопительную емкость 1 дозированный объем концентрированного раствора средств химизации.
Перемещение мерной емкости 11 по шкале 13 и ее фиксация фиксатором 18 на соединительной трубке 12 позволяет получить требуемую дозу подачи раствора средств химизации путем изменения мертвого объема воды  в ней. Мертвый объем воды в мерной емкости формируется между уровнем верхнего среза соединительной трубки 12 и донышком мерной емкости 11.
Таким образом, путем выполнения и установки составных частей смесителя соосно, совмещения функции трубки сапуна с функцией соединительной трубки с большим внутренним диаметром и установления мерной емкости с фиксатором на соединительной трубке со шкалой подачи раствора средств химизации герметично по скользящей посадке достигнуто упрощение конструкции, повышения надежности и эргономичности.
2
В условиях мастерских ФГБНУ ВНИИ «Радуга» в 2022 году был изготовлен экспериментальный образец устройства для полива участка площадью до 36м со следующими конструктивными параметрами:
Накопительная емкость 1
объем 18 л
Сифон 4, соединительный размер 1/2"
с накопительной емкостью
1
Приемный коллектор 5
ПНД32
Распределительные 6 и поливные 7 трубопроводы
ПВХ6
Количество водовыпусков 8
36 шт.
Смеситель 9:
Мерная емкость 11
объем 0,07 л
Воздушный колпак 14 Ф36 мм
высота 22 м
Закрытая емкость 10
объем 0,75 л
Гидравлический канал связи 15
трубка ПВХ6
Проведены стендовые испытания экспериментального образца в лабораторных условиях с целью определения надежности его работы и стабильности подачи концентрированного раствора средств химизации в поливную воду при каждом цикле «накопление - слив» поливной воды. Результаты испытания положительны.
Применение полезной модели в системах дискретного полива для внесения в почву с поливной водой растворов средств химизации значительно повысит надежность и эффективность этих систем.