Результат интеллектуальной деятельности: КАПЕЛЬНИЦА

Изобретение относится к сельскохозяйственной мелиорации, а именно к устройствам для капельного орошения, и может быть использовано при орошении сельскохозяйственных культур.

Известна капельница, установленная поперек поливного трубопровода и содержащая подвижный патрубок и соосно связанный с ним трубчатый пористый мягкий элемент, второй конец которого укреплен внутри поливного трубопровода, в который с целью повышения эффективности работы подвижный патрубок снабжен коаксиально установленной в нем перфорированной трубкой, одним концом зафиксированной в отверстии трубопровода, при этом пористый упругий элемент закреплен на перфорированной трубке с возможностью изменения своего сечения посредством подвижного патрубка; снабжена фиксатором положения подвижного патрубка (Авторское свидетельство SU №1516061, кл. A01G 25/02 от 23.10.1989).

К недостаткам описанной капельницы применительно к решаемой проблеме относятся забивание водорослями и микроорганизмами пористого элемента и перфорированной трубы из-за наличия воды в поливном трубопроводе после ее подачи насосной установки, высокая степень неравномерности поливных норм при перепадах давления воды, высокая степень очистки воды фильтрами.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту относится капельница, содержащая выпускное отверстие, корпус с коаксиально установленными в нем перфорированной трубкой и трубчатый пористым мягким элементом, последний выполнен из газонаполняемого пластика, трубчатый пористый элемент выполнен многослойным, каждый из слоев которого разделен перфорированной трубкой, водопроницаемость каждого слоя пористого элемента уменьшается в периферийном направлении, при этом в полости трубчатого пористого элемента наименьшего диаметра размещен поплавок, а выпускное отверстие имеет запорный клапан (патент RU №2280355, кл. A01G 25/02 от 27.07.2006).

Недостатками капельницы являются высокая сложность конструкции за счет наличия большого количества фильтров и перфорированных трубок, встроенных в корпус и обеспечивающих очищение устройства. Наличие этих элементов обуславливает низкую эксплуатацию и высокую стоимость. Другим недостатком является наличие застойной зоны внутри трубчатого пористого элемента, обуславливает забивание и заиливание микропор мелкими частицами другими остатками, находящимися в воде, что резко уменьшает расход через них. Кроме того, из-за шероховатости внутренних стенок трубчатого пористого элемента перемещение поплавка (шара) затруднено вверх и вниз; промывка капельницы затруднена в целом.

В результате поиска были найдены технические средства капельного орошения, авторские свидетельства: SU №1416083, кл. A01G 25/02 от 15.08.1988, SU №1468474, кл. A01G 25/02 от 30.03.1989, SU №1501981, кл. A01G 25/02 от 23.08.1989, а также патенты: RU №2283582, кл. A01G 25/02 от 13.04.2005, RU №2314678, кл. A01G 25/02 от 20.01.2008, RU №2328109, кл. A01G 25/02 от 10.07.2008, RU №2337527, кл. A01G 25/02 от 10.11.2008.

Однако недостатком известных технических решений является то, что они имеют низкую эксплуатационную надежность в работе из-за незащищенности фильтрующих пористых элементов от забивания и заиливания микропор плавающими примесями, и необходимость точной взаимной центровки со стенками поливного трубопровода, а также трудоемкость монтажа.

Технический результат - повышение надежности путем снижения возможности засорения и снижение стоимости капельницы.

Технический результат достигается тем, что капельница, содержащая выпускное отверстие, корпус, трубчатый пористый мягкий элемент, в корпусе капельницы с управляющей полостью часть трубчатого патрубка размещена в управляющей камере и снабжена двумя диаметрально расположенными продольными отверстиями, перекрываемыми внутри трубчатым пористым элементом с проточным каналом, при этом входная часть трубчатого патрубка заглушена и выполнена в виде конусной головки и упорами со скосами, прикрепленными к внутренней боковой стенке патрубка, поперечное сечение которых выполнено в виде конусных незамкнутых коротких патрубков, перекрываемых гибкими пластинами в виде лепестков по периметру и закрепленных хомутами ниже концов трубчатого пористого элемента с проточным каналом.

Кроме того, длина продольных отверстий больше диаметра выпускного отверстия патрубка, а суммарная площадь, ограниченная продольными отверстиями, больше, чем площадь оставшейся между продольными отверстиями части боковой поверхности патрубка.

Кроме того, внешняя поверхность патрубка выполнена в виде кольцевой, охватывающей его сетчатым фильтром, кромки которого закреплены на наружных боковых поверхностях торцов патрубка.

Такая конструкция капельницы отличается тем, что:

- капельница выполнена с управляющей полостью и трубчатый патрубок размещен в управляющей камере, что исключает засорение трубчатого пористого элемента с проточным каналом;

- входной конец трубчатого патрубка заглушен и выполнен в виде конической головки в сторону впускного отверстия поливного трубопровода;

- патрубок выполнен с двумя продольными отверстиями, перекрываемыми с внутренней стороны стенками трубчатого пористого элемента;

- конусная головка со стороны крепления трубчатого пористого элемента, как и стенка выходного отверстия трубки, имеют упоры со скосами, прикрепленные с наружной стенки коротких патрубков и выполненные в виде конусных незамкнутых патрубков, перекрываемые гибкими пластинами (или упругим материалом) в виде лепестков по периметру, закрепленных хомутами с концами пористого элемента.

Соотношения длины капельницы и ее поперечного размера (высота) обеспечивают возможность выполнения капельницы при соответствующей величине площади узкого сечения и расхода, поступающего через проточный канал в пористом элементе, расход которой является величиной постоянной для данной капельницы, зависящий при прочих условиях (равных) от упругих свойств всех предложенных элементов, реагирующих на изменение расхода в корпусе капельницы, т.е. от изменения напора Н в поливном трубопроводе.

Для расширения пределов изменения расхода воды сечения капельницы могут быть изменены путем установки комплекта таких устройств в полости корпуса с разными размерами самого патрубка.

Для лучшего прилегания (сжатия) стенок трубчатого пористого элемента между собой к проточному каналу и выхода воды к выпускному отверстию трубки к торцам внутри патрубка дополнительно прикреплены упоры со скосами с гибкими пластинами в виде лепестков по периметру, закрепленных хомутами.

При этом следует отметить, что проточный канал в трубчатом пористом элементе есть величина переменная и, как следствие, при изменении напора Н в поливном трубопроводе зазор проточного канала меняется, несмотря на пропускную способность пористого элемента, которая также меняется при сжатии его к центру проточного канала, т.е. идет процесс дросселирования потока. Давление сверху зависит от соотношения длины продольных отверстий и диаметра патрубка, входящих в контакт со стенками проточного канала в пористом цилиндрическом элементе.

Изобретение поясняется чертежом, где схематично изображен разрез вдоль оси трубопровода с капельницей.

Капельница содержит корпус 1 с управляющей полостью 2, связанной через входное отверстие 3 с поливным трубопроводом 4. Полость 2 связана с патрубком 5, а через выходное отверстие 6 с выпускной трубкой 7. Патрубок 5 в средней части, размещенный в управляющей полости 2, имеет два диаметрально расположенных отверстия 8 и 9, а проточный канал 10 в пористом эластичном элементе 11 размещен внутри патрубка 5. Передняя часть патрубка 5 заглушена и выполнена в виде конусной головки 12. Упоры 13 и 14 со скосами 15 и 16 прикреплены со стороны внутренней стенки патрубка 5, поперечное сечение коротких патрубков 17 и 18 выполнено в виде конусов, перекрываемых гибкими пластинами 19 в виде лепестков по периметру, т.е. выполнены в виде обхватывающих пористый гибкий элемент 10 на наружных боковых поверхностях торцов с коротким патрубками 17 и 18 с помощью хомутов 20. Пунктиром показаны отверстия 8 и 9 в патрубке 5. Корпус 1 с патрубком 5 и с трубкой 7 соединен по резьбе со съемной крышкой 21 и фиксируется регулировочной гайкой 22. Длина продольных отверстий 8 и 9 больше, чем диаметр патрубка 5, а суммарная площадь, ограниченная отверстиями 8 и 9, больше, чем площадь оставшейся между продольными отверстиями части боковой поверхности патрубка 5. Поперечное сечение по длине патрубка 5 с внешней стороны выполнено кольцевой, охватывающей его сетчатым фильтром 23, кромки которого закреплены с помощью хомутов 24 в корпусе 1.

Выполнение корпуса 1, резьбовой крышки 21, патрубка 5 с продольными отверстиями 7 и 8, трубчатого пористого элемента 11 с проточным каналом 10, сетчатого цилиндрического фильтра 23 и других элементов, обеспечивают при монтаже и возможность эксплуатации пригодность капельницы из серийно выпускаемых деталей, например, на основе широкого применения в настоящее время полимерных материалов, не содержащих коррозийно-опасных при эксплуатации.

Капельница работает следующим образом.

Из поливного трубопровода 4 системы капельного орошения вода под давлением через отверстие 3 поступает в управляющую полость 2. Вода поступает через цилиндрический сетчатый фильтр 23, далее через продольные отверстия 8 и 9 в патрубок 5. Под действием давления воды вытесняется сначала воздух через микропоры, заполняя весь объем трубчатого пористого эластичного элемента 11 с проточным каналом 10. Взвеси и сор благодаря наличию цилиндрического сетчатого фильтра 23 оседают сверху его, что предотвращает засорение капельницы, достигается надежность работы ее. Очищенная таким образом вода поступает в проточный канал 10 трубчатого пористого эластичного элемента 11. При повышении статического напора воды в управляющей полости 2 происходит изменение рабочей площади цилиндрического пористого элемента 11 при сжатии его со всех сторон внутри патрубка 5 (рабочая камера). Таким образом, происходит сужение цилиндрического пористого элемента 11, а потенциальная энергия (статический напор) потока действует на эффективную цилиндрическую площадь, заключенную внутри патрубка 5 с пористым элементом 11, и сжимает его, задавая необходимый расход воды, поступающий в отверстие 6 выпускной трубки 7. Скорость перетекания воды (жидкости) через микропоры пористого элемента 11 зависит от соотношения размеров продольных отверстий в патрубке и положения сжатия пористого элемента 11 с проточным каналом 10 и подбирается таким образом, чтобы обеспечивалось быстрое снижение давление воды по длине трубопровода, сохраняя просачивание воды через микропоры в виде капель. Этот процесс происходит одновременно на всех капельницах системы капельного орошения, в результате чего стабилизируется давление по длине трубопровода. Следовательно, автоматически поддерживается заданный расход воды для растений во всех капельницах.

С увеличением или уменьшением давления воды в управляющей полости 2 корпуса 1 пористый элемент 11 соответственно в большей или меньшей степени автоматически перекрывает поперечное сечение проточного канала 10, сохраняя при этом данные расходные характеристики капельницы. Кроме того, поток воды, проходя через входное отверстие 3, гасится с помощью заглушки, выполненной в виде конусной головки 12, закрепленной к патрубку 5 со стороны поливного трубопровода 4. При этом скосы 15 и 16 с упорами 13 и 14, короткие патрубки 17 и 18 обеспечивают такое положение сжатия трубчатого пористого элемента 11, что при контакте торцов его происходит плавная деформация пористого элемента 11 по всей его длине внутри патрубка 5, т.е. вместе его прижатия и фиксации с помощью хомутов 20. Такое крепление исключает случайный отрыв от стенок коротких патрубков 17 и 18 при сжатии пористого элемента 11, т.е. плавно огибает в поперечном сечении короткие патрубки. Благодаря наличию гибких пластин 19, выполненных в виде лепестков по периметру ниже концов пористого элемента 11 также скрепленных хомутами 20, обеспечивается устойчивое исходное положение пористого элемента 11 с уменьшением или отключением воды в поливном трубопроводе 4, в результате чего проточный канал 10 в пористом элементе 11 в поперечном сечении увеличивается для выпуска воды через отверстие 6 впускной трубки 7. Таким образом, это зависит, при прочих условиях (равных), пластин 19, выполненных в виде лепестков.

Для расширения пределов изменения сечения патрубка 5 (рабочей камеры) и модулей расхода могут быть изменены путем установки других таких устройств в управляющей полости 2 корпуса 1 разным объемом трубчатого пористого элемента 11 с проточным каналом 10. Давление сверху зависит от соотношения длины отверстий 8 и 9 и диаметра патрубка 5, а также площади сечения данных отверстий.

При отключении подачи воды также постепенно снижается давление в управляющей полости 2, в результате гибких пластин 19 в виде лепестков, трубчатый пористый элемент 11 возвращается в исходное положение и микропоры принимают также первоначальное положение.

Описанная капельница обеспечит повышение надежности путем снижения возможности засорения и снижение стоимости в систем капельного орошения.