ДОЖДЕОБРАЗУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДОЖДЕВАЛЬНОЙ МАШИНЫ
RAIN-GENERATING DEVICE OF SPRINKLING MACHINE

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при орошении дождеванием, преимущественно в дождевальных широкозахватных машинах, работающих в движении.
Известны дождевальные насадки секторного типа, содержащие корпус с продольным проходным каналом, выполненным в виде конфузора, переходящего в цилиндрическое калиброванное отверстие, дефлектор с отражательной поверхностью, выполненной в виде поверхности эллипсоида с внутренней выемкой [1].
Число дождевальных насадок, устанавливаемых на пролетах машины «Кубань», различно. Например, ДН-6,0 монтируют на 1 пролете, начиная с номеров штуцеров с 3-го по 14-й; ДН-6,5 - на 1 пролете с 15-го по 20-й, на 11 - со 2-го по 19-й и на 111 - со 2-го по 14-й; ДН-7,0 - на 11 пролете с 1-го по 20-й, на 111 - с 1,15-го до 19-го, на 1V, V и V1 - с 1-го по 20-й.
Недостатком известных дождевальных насадок является ограниченность технологического использования из-за невозможности обеспечения малого расхода оросительной воды при высоком давлении ее в напорном трубопроводе, особенно в его начальном участке.
Известна короткоструйная дождевальная насадка, содержащая корпус с продольным проходным каналом, выполненным в виде конфузора, переходящего в цилиндрическое калиброванное отверстие, дефлектор с отражательной поверхностью, выполненной в виде поверхности эллипсоида с внутренней выемкой, высота калиброванного цилиндрического отверстия выбрана меньше 0,5d, а угол между касательными к поверхности внутренней выемки в точках пересечения с корпусом дефлектора выбран равным 155-160°, при этом расстояние от вершины конуса конфузора до плоскости истечения жидкости составляет (3,3-3,6)d, а до точки отражательной поверхности дефлектора равно (2,2-2,3)d, где d - диаметр калиброванного цилиндрического отверстия [2].
Оросительная вода из водопроводящего трубопровода дождевальной машины поступает в проходной канал насадки под давлением, необходимым для обеспечения заданного расхода и требуемого качества образуемого дождя. При движении по коническому конфузору поток воды, постепенно сжимаясь, увеличивает свою скорость до максимальной перед калиброванным отверстием и с наибольшей кинетической энергией поток воды ударяется в отражательную поверхность дефлектора, изменяет направление движения, и распадаясь на отдельные струи и капли, превращается в искусственный дождь, распределяемый по поверхности орошаемого участка.
Недостатком известной короткоструйной дождевальной насадки является ограниченность его технологического использования из-за невозможности уменьшения диаметра калиброванного отверстия менее ⌀2,5 мм по условиям очистки оросительной воды, а также из-за невозможности обеспечения малого расхода оросительной воды при высоком давлении ее в напорном трубопроводе, особенно в его начальном участке.
Целью изобретения является расширение технологических возможностей дождеобразующего устройства при повышенном давлении оросительной воды в напорном трубопроводе.
Поставленная цель достигается тем, что в дождеобразующем устройстве, включающем короткоструйную дождевальную насадку, содержащую корпус с продольным проходным каналом, выполненным в виде конфузора, переходящего в цилиндрическое калиброванное отверстие, дефлектор с отражательной поверхностью, выполненной в виде поверхности эллипсоида, с внутренней выемкой, дождевальная насадка снабжена дросселирующим элементом, выполненным в виде двухкамерного пустотелого корпуса с входной и выходной камерами одинакового поперечного сечения, между которыми размещена перегородка с выполненными отверстиями, а на перегородке в коническом конфузоре дождевальной насадки установлен усеченный конус с выполненным центральным углом α=13° и с возможностью осевого смещения.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное водозаборное устройство соответствует критерию «Новизна», так как имеет отличия от прототипа.
1. Дождеобразующее устройство снабжено дросселирующим элементом.
2. Дросселирующий элемент выполнен в виде двухкамерного пустотелого корпуса с входной и выходной камерами одинакового поперечного сечения.
3. Между входной и выходной камерами дросселирующего элемента выполнена перегородка.
4. Перегородка выполнена с отверстиями.
5. Отверстия выполнены в перегородке с диаметром не более 2,5 мм.
6. В корпусе дросселирующего элемента на перегородке установлен усеченный конус.
7. Усеченный конус выполнен с центральным углом α - 13-15°.
8. Усеченный конус на перегородке установлен с возможностью осевого смещения.
9. На дросселирующем элементе установлена короткоструйная дождевальная насадка.
10. Усеченный конус на перегородке дросселирующего элемента установлен в конический конфузор дождевальной насадки.
11. Дождевальная насадка установлена с возможностью изменения зазора между поверхностями конфузора и усеченного конуса дросселирующего элемента.
С целью снижения давления (напора) оросительной воды во входной камере короткоструйной дождевальной насадки дождеобразующее устройство снабжено дросселирующим элементом. Рабочее давление оросительной воды в напорном трубопроводе, а также перед дождевальной насадкой (выбранной за прототип) составляет не менее 0,4…0,6 МПа.
Дождевальные насадки, используемые в дождевальных широкозахватных машинах, изготавливают с различными калиброванными отверстиями.
Давление оросительной воды в трубопроводе широкозахватной машины при удалении от неподвижной опоры уменьшается. Дождевальные насадки устанавливаются на водопроводящем трубопроводе с меньшим диаметром калиброванного отверстия около неподвижной опоры и с увеличением диаметра калиброванного отверстия соответственно при увеличении расстояния от неподвижной опоры.
Конструкция известной короткоструйной дождевальной насадки, выбранной за прототип, ограничивает ее использование из-за невозможности обеспечения малого расхода оросительной воды при высоком давлении ее в напорном трубопроводе, особенно в его начальном участке.
В предлагаемом дождеобразующем устройстве за счет установки дросселирующего элемента имеется возможность изменять давление оросительной воды во входной камере дождевальных насадок, установленных по всей длине водопроводящего трубопровода широкозахватной дождевальной машины.
С целью изменения давления оросительной воды во входной камере дождевальной насадки дросселирующий элемент выполнен в виде двухкамерного пустотелого корпуса с входной и выходной камерами с одинаковым поперечным сечением.
Конструкция дросселирующего элемента представляет местное гидравлическое сопротивление, характеризующее потерей давления (напора) с местным сопротивлением. Дросселирующий элемент позволяет снижать давление оросительной воды во входной камере короткоструйной дождевальной насадки
С целью изменения давления оросительной воды во входной и выходной камерах одинакового поперечного сечения в дросселирующем элементе размещена перегородка.
С целью очистки оросительной воды от крупных механических примесей размером более 2,5 мм перегородка выполнена с отверстиями.
При выполнении перегородки с отверстиями не более 2,5 мм оросительная вода очищается, и калиброванное отверстие дождевальной насадки не забивается механическими примесями
С целью изменения давления воды во входной камере дождевальной насадки на перегородке дросселирующего элемента установлен усеченный конус. Усеченный конус выполнен с центральным углом α=13°-15°.
Для наиболее распространенных типоразмеров в короткоструйных дождевальных насадках, используемых на широкозахватных дождевальных машинах, как и у дождевальной насадки, выбранной за прототип, обеспечивается оптимальная величина угла конусности конфузора α=13°-15°. Усеченный конус, установленный на перегородке дросселирующего элемента, входит в конфузор дождевальной насадки. Поэтому усеченный конус выполнен с центральным углом 13°-15°, то есть с таким же углом, как и конфузор дождевальной насадки.
С целью возможности изготовления дросселирующего элемента в виде двухкамерного пустотелого корпуса с входной и выходной камерами и резьбы на внутренней цилиндрической части выходной камеры усеченный конус установлен съемным и с возможностью изменения осевого смещения. При изготовлении дросселирующего элемента изготавливаются входная и выходная камеры и перегородка с отверстиями, а также нарезается резьба для присоединения дождевальной насадки. Затем устанавливается усеченный конус с резьбовым соединением. Усеченный конус вворачивается в перегородку на необходимое положение в осевом направлении и затягивается гайкой.
С целью получения возможности выдачи незначительного расхода оросительной воды дождевальным устройством, например в диапазоне 0,020…0,100 л/с при сравнительно высоком рабочем давлении оросительной воды в водонапорном трубопроводе в диапазоне не менее 0,4…0,6 МПа дождеобразующая насадка установлена на дросселирующем элементе. При этом за счет усеченного конуса имеется возможность регулировать давление оросительной воды во входной камере дождевальной насадки.
С целью получения возможности изменения давления оросительной воды во входной камере дождевальной насадки, усеченный конус дросселирующего элемента установлен в конический конфузор.
С целью обеспечения возможности выдачи воды дождевальной насадкой, например, в диапазоне 0,020…0,100 л/с при сравнительно высоком рабочем давлении оросительной воды в трубопроводе дождевальной машины в диапазоне 0,4…0,6 МПа дождевальная насадка установлена на дросселирующем элементе с возможностью изменения зазора между поверхностями конфузора и усеченного конуса дросселирующего элемента.
При увеличении зазора давление оросительной воды во входной камере дождевальной насадки увеличивается, а также увеличивается расход оросительной воды дождевальным устройством.
При уменьшении зазора между конфузором и усеченным конусом давление оросительной воды у входной камеры дождевальной насадки уменьшается, и расход оросительной воды дождевальной насадкой уменьшается.
Выявленные признаки технического решения предлагаемого дождеобразующего устройства позволяют сделать вывод о соответствии технического решения критерию «Существенные отличия».
На фиг.1 изображен продольный разрез дождеобразующего устройства, установленного на напорном трубопроводе дождевальной машины; на фиг.2 - поперечное сечение А-А на фиг.1.
Дождеобразующее устройство имеет дождевальную насадку секторного действия 1. Корпус дождевальной насадки 1 имеет в верхней части дефлектор 2 с отражательной поверхностью 3 и присоединительный резьбовой участок 4 для присоединения к дросселирующему элементу 5. В корпусе дождевальной насадки 1 выполнен проходной канал 6 в виде конического конфузора с прямолинейной образующей 7 с калиброванным цилиндрическим отверстием 8. Отражательная поверхность 3 дефлектора выполнена фрезерованием и представляет собой часть поверхности эллипсоида вращения в вертикальной плоскости. Центральный угол конуса конфузора равен α=13°-15°, его вершина А находится на расстоянии hк=(3,3÷3,6)d от плоскости истечения 9 оросительной воды из калиброванного отверстия 8.
Дросселирующий элемент 5 выполнен в виде двухкамерного пустотелого корпуса с входной 10 и выходной 11 камерами. Между входной 10 и выходной 11 камерами дросселирующего элемента выполнена перегородка 12. Перегородка 12 выполнена с отверстиями 13. Отверстия 13 выполнены в перегородке 12 с диаметром не более 2,5 мм. Отверстия 13 выполняют роль фильтра. По условиям очистки оросительной воды не допускаются механические примеси размером более 2,5 мм.
В корпусе дросселирующего элемента 5 на перегородке 12 установлен усеченный конус 14. Усеченный конус 14 выполнен с центральным углом α=13°. Усеченный конус 14 установлен на перегородке 12 с возможностью осевого смещения. Для этого усеченный конус 14 вворачивается в перегородку 12 и затягивается гайкой 15.
На дросселирующий элемент 5 установлена дождевальная насадка 1, а усеченный конус 14, вставленный в перегородку 12 дросселирующего элемента 5, входит в конфузор.
Дождевальная насадка установлена с возможностью изменения зазора между поверхностями конфузора и усеченным конусом 14 дросселирующего элемента 5.
Дросселирующий элемент 5 закреплен в штуцере 16 водопроводящего напорного трубопровода 17 над его водовыпускном отверстии 18. На наружной поверхности корпуса дросселирующего элемента 5 со стороны входной камеры 10 выполнена резьба для установки в штуцере 16 напорного трубопровода 17. На внутренней поверхности выходной И камеры дросселирующего элемента 5 выполнена резьба для установки и крепления дождевальной насадки 1.
Дождеобразующее устройство работает следующим образом.
Усеченный конус 14 вворачивается в перегородку 12 дросселирующего элемента 5 на необходимое положение и затягивается гайкой 15. Дросселирующий элемент 5 в сборе с усеченным конусом 14 вворачивается в штуцер 16 напорного трубопровода 17. В выходную камеру 11 вводится дождевальная насадка 1 по резьбовому участку 4 и устанавливается в рабочем положении так, чтобы зазор между поверхностями конфузора дождевальной насадки 1 и усеченного конуса 14 создавал необходимое давление (напор) из калиброванного отверстия 8, т.е. на расход оросительной воды дождевальным устройством в необходимом диапазоне. Дождевальное устройство устанавливается в рабочем положении так, чтобы отражательная поверхность 3 дождевальной насадки 1 была направлена перпендикулярно продольной оси водопроводящего трубопровода 17.
Оросительная вода под давлением от гидранта закрытой оросительной сети подается в напорный водопроводящий трубопровод 17 дождевальной машины и через водовыпускное отверстие 18 и штуцер 16 поступает во входную камеру 10 дросселирующего элемента 5. Из входной камеры 10 оросительная вода подается через отверстия 13, выполненные в перегородке 12, в выходную камеру 11 дросселирующего элемента 5.
Оросительная вода из выходной камеры 11 дросселирующего элемента 5 поступает через зазор, образованный поверхностями конфузора с прямолинейной образующей 7 и усеченного конуса 14, необходимый для обеспечения заданного расхода и требуемого качества образуемого дождя. При движении по коническому конфузору поток воды, постепенно сжимаясь, увеличивает свою скорость до максимальной перед калиброванным отверстием 8. С наибольшей кинетической энергией поток воды через калиброванное отверстие 8 ударяется в отражательную поверхность 3 дефлектора 2, изменяет направление движения и, распадаясь на отдельные струи и капли, превращается в искусственный дождь, распределяемый по поверхности орошаемого участка.
Для получения необходимого расхода оросительной воды дождевальным устройством при сравнительно высоком рабочем давлении оросительной воды в водонапорном трубопроводе дождеобразующая насадка устанавливается на дросселирующем элементе с необходимым зазором между поверхностями конфузора и усеченного конуса 14.
Зазор между поверхностями усеченного конуса 14 и коническим конфузором, выполненным с прямолинейной образующей 7, играет роль местного динамического сопротивления потоку воды. В зависимости от величины зазора происходит изменение давления (напора) оросительной воды перед калиброванным отверстием 8.
Дождеобразующее устройство позволяет снизить давление воды (напор) перед калиброванным отверстием дождевальной насадки и установить требуемый расход оросительной воды при сравнительно высоком давлении воды в напорном трубопроводе дождевальной машины.
Источники информации
1. Луцкий В.Г., Ильин С.П. Дождевальная машина «Кубань». - М.: Агропромиздат, 1985. - 64 с.
2. А.с. СССР № 1729603, кл. В05В 1/04, 20.03.90.