Результат интеллектуальной деятельности: КАПЕЛЬНЫЙ ВОДОВЫПУСК

Изобретение относится к технике полива сельскохозяйственных культур капельным способом с помощью гибких поливных трубопроводов.

Известен водовыпуск, выполненный в виде установленного в отверстии трубопровода пистона, который с целью обеспечения капельного выпуска жидкости снабжен пористым элементом, перекрывающим отверстие трубопровода и прижатым к пистону, например, при помощи жестко связанной с ним пластины (Авторское свидетельство SU №471094, кл. A01G 25/02 от 25.05.2014).

К недостаткам описанного водовыпуска относятся низкая эксплуатационная надежность, неравномерность выдачи поливных норм водовыпусками по длине поливного трубопровода, забивание пористого элемента почвой, нетехнологичность изготовления.

Известен капельный водовыпуск поливного трубопровода, включающий вставку из эластичного материала, установленную в стенке трубопровода, вставка снабжена полукруглой канавкой в стенке трубопровода с размещенным в ней канатом из материала с плотностью 0,2-0,5 г/см³, при этом канат зафиксирован ушками, образующими с канавкой разомкнутое кольцевое пространство с выполненными водовыпускными отверстиями в его донной части (патент RU №2294628, кл. A01G 25/02 от 10.03.2007).

К недостаткам описанного капельного водовыпуска относятся забивание отверстия поживными остатками и микроорганизмами, плотность шара достаточно мала, что вызывает его колебательное движение, сказывающееся на неравномерности выдачи поливных норм при перепадах движения воды в трубопроводе, трудоемкость монтажа из-за фиксации корпуса и каната внутри трубопровода, а также затруднено технологическое обслуживание.

Наиболее близким техническим решением является капельница, содержащая выпускное отверстие, корпус с коаксиально установленными в нем перфорированной трубкой и трубчатым 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 мягкого 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 низкая надежность эксплуатации, сложность конструкции и отсутствие самоочистки; трудоемкость монтажа составляющих элементов капельницы и технического обслуживания. Кроме того, поток воды с находящимися в нем твердыми включениями забивает трубчатый канал, так как он имеет застойную зону воды на время, которое необходимо, чтобы вся жидкость прошла через все поры каждого слоя пористого элемента; в трубчатых пористых элементах происходит забивание и заиливание микропор мелкими частицами и другими остатками, находящимися в воде, что уменьшает расход через них. Это связано также с тем, что каждый слой имеет замкнутую поверхность, т.е. отсутствует проточность по высоте. Кроме того, в этих случаях возрастает шероховатость боковых стенок, а это влияет на перемещение поплавка (шара) вверх и вниз; стенки мягкого элемента изгибаются, что вызывает большое трение поверхности поплавка и снижается надежность работы устройства в целом. Следующим недостатком является то, что производить промывку непосредственно на работающем поливном устройстве затруднено.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, повышение эксплуатационной надежности и упрощение капельницы.

Технический результат достигается тем, что капельный водовыпуск, включающий выпускное отверстие, корпус, пористый элемент, выполнен многослойным, каждый из слоев которого разделен перфорированной трубкой, поплавок, и выпускное отверстие имеет запорный клапан, пористый многослойный элемент выполнен из соосно сферических секций, с размещенным в нем патрубком, полость которого разделена перегородкой на две камеры, в одной из которых со стороны впускного отверстия расположен шар с возможностью контактирования с перегородкой, а другой - шар, зафиксированный на пружине, которая связана с перегородкой, при этом корпус имеет зацепы, поддерживающие пористый многослойный элемент, причем последний установлен в корпусе с зазором.

Кроме того, концы перфорированных трубок имеют проточное отверстие.

Кроме того, со стороны впускного отверстия корпус снабжен вогнутым сетчатым фильтром.

Такая конструкция капельного водовыпуска препятствует забиванию или заиливанию микропор, улучшает просачивание воды. Поскольку перфорированные трубки сами по себе являются тонкими в диаметре, то очистка от микроэлементов непосредственно происходит без снятия капельницы, т.е. не требуется специально снятие для промывки микропор водой или воздухом.

Кроме того, учитывая, что шар в верхней части патрубка работает стабильно в том случае, когда движение жидкости перпендикулярно к площади перегородки, а удельный вес шарового клапана составляет менее 1 г/см³, относительно удельного веса воды, то по мере заполнения водой верхней части патрубка (выше перегородки), шаровой клапан поднимается вверх, в результате чего шаровой клапан прижимается к вогнутой поперечной площади сетчатого фильтра. Высота подъема шара ограничивается высотой сетчатого фильтра. При этом положение его в верхнем положении будет зависеть от давления воды внутри патрубка выше перегородки. Шаровой клапан со стороны выпускного отверстия корпуса, поддерживаемой пружиной, во-первых, служит для уменьшения гидравлического удара, во-вторых, создает дополнительное сопротивление для истечения воды между зазорами со стенками корпуса. При этом удельный вес нижнего шарового клапана составляет несколько больше относительно удельного веса воды, т.е. в пределах 1,05-1,15 г/см³, что вызывает его опускание по мере увеличения истечения воды через выпускное коническое утолщение, расположенное соосно с шаровым клапаном и возможностью его постепенно прикрытия шаром, т.е. присутствует некоторый эффект «присоски».

Таким образом, благодаря возможности компактного расположения элементов конструкции работа происходит с большой эксплуатационной надежностью и равномерностью подачи воды через капельные водовыпуски по длине трубопровода. Очистка микропор производится непосредственно в корпусе водовыпуска от микрочастиц. Соответствующая величина площади узких перфорированных трубок при взаимодействии с утолщением пористого многослойного материала является величиной постоянной, зависящей от свойств мягкого материала, реагирующего на изменения расхода. При этом следует учитывать, что коэффициент расхода µ проходного сечения как трубок, так и между стенками корпуса водовыпуска есть величина переменная и, как следствие, при изменении напора Н в трубопроводе зазор и при поднятии вверх шарового клапана также меняется и расход стабилизируется в целом на выпускном отверстии водовыпуска.

Размеры и конструкция капельного водовыпуска зависят от удельного веса жидкости, скорости ее движения, веса шара, размеров трубок, мягкого материала, определяемых расчетом и опытным путем.

Таким образом, эффективность устройства обеспечивается за счет улучшения компоновки элементов капельного водовыпуска на гибком трубопроводе.

Изобретение поясняется чертежом, где схематично изображен разрез вдоль оси трубопровода с установленным капельным водовыпуском.

Капельный водовыпуск содержит корпус 1, входной 2 и выходной 3 патрубки. Входной патрубок 2 имеет ниппель 4 с выпускным отверстием 5. Выходной патрубок 3 имеет выпускное отверстие 6. Пористый многослойный элемент 7 выполнен из соосно сферических секций. Внутри пористого элемента 7 размещен патрубок 8, полость 9 которого разделена перегородкой 10 на две камеры, в одной из которых со стороны входного патрубка 2 расположен шар 11, удельный вес которого составляет менее 1 г/см³ относительно удельного веса воды. Второй шар 12 закреплен пружиной 13 и размещен со стороны выходного патрубка 3 с отверстием 6, при этом шар 12 связан с перегородкой 10. Шар 12 упирается в основание конического утолщения 14 выходного патрубка 3. В корпусе 1 установлены также зацепы 15 ,выполняющие роль поддерживающего конструктивно элемента в виде пористого многослойного элемента 7. При этом удельный вес шарового клапана 12 составляет 1,05-1,15 г/см³ относительно удельного веса воды, и клапан упирается в основание конического утолщения 14. Поверх шара 11 расположен сетчатый фильтр 16 вогнутой формы вверх, например параболической формы, в который упирается шар 11. Перфорированные трубки 17 закреплены к стержню 18, пропущенному через пористый мягкий материал, при этом концы стержня 18 закреплены к корпусу 1 с внутренними его стенками. Пористый многослойный элемент 7, выполненный из сферических секций, выполнен из газонаполняемого пластика, например полиуретана. Шаровые клапана 11 и 12 выполнены в форме поплавков.

Капельный водовыпуск работает следующим образом.

Из распределительной сети системы капельного орошения вода под давлением по отношению к отверстию 5 в ниппеле 4 входного патрубка 2 поступает в полость корпуса 1 с водопроницаемым элементом (материалом). Проходя через корпус 1, вода наполняет камеру со стороны входного патрубка 2, и дальнейшее ее продвижение заставляет шаровой клапан 11, находящийся в камере на перегородке 10, и по мере заполнения которой шаровой клапан 11 поднимается вверх в сторону сетчатого фильтра 16, т.е. двигается в направлении, обратном движению струи. Шаровой клапан 11, согласно описанному эффекту, удельный вес которого составляет менее 1 г/см³ относительно удельного веса воды, начинает опережать заполнение камеры водой в начальный период, и по мере увеличения давления в камере шаровой клапан 11 прижимается к водовыпускному отверстию 5 с сетчатым фильтром 16, т.е. уменьшается рабочее сечение. В этом положении вода просачивается в полость корпуса 1. Необходимо также отметить, что в начальный период до наполнения верхней камеры шаровой клапан 11 находится на перегородке 10 и только по мере наполнения верхней камеры постепенно поднимается до высоты сетчатого фильтра 16 входного патрубка 2.

Учитывая, что погруженный в жидкость шаровой клапан 11 стабильно работает в том случае, когда форма корпуса в целом позволяет находиться в вертикальном положении и движение жидкости направлено перпендикулярно к площади перегородки 10, а стенки верхней камеры также перпендикулярны, работа шарового клапана 11 становится устойчивой с фиксированным положением в сетчатом фильтре 16.

Шаровой клапан 12, поддерживаемый пружиной 13, служит не только для уменьшения гидравлического удара, но также для частичного прикрытия выпускного отверстия 6 с помощью конического утолщения 14. Очищенная вода через сетчатый фильтр 16, таким образом, поступает в полость корпуса 1, заполняет перфорацию трубок 17 и микроотверстия в пористых сферических секциях, и далее выходной патрубок 3 в виде капель падает на орошаемый участок. Изменение расхода воды капельницей в целом зависит от положения шаровых кланов 11 и 12, а также с различным количеством и глубиной прорезей - перфорированных трубок. Таким образом, изменяя давление в системе, изменяют и скорость прохождения жидкости в напорном корпусе 1. По мере выхода воды из полости корпуса 1 до нижнего основания конического утолщения 14 выходного патрубка 3 шаровой клапан 12 поддерживаемой пружиной 13 постепенно опускается вниз, при опускании шара 12 до уровня конусного утолщения 14 происходит контактирование (присасывание) с последним, при этом остается небольшое рабочее сечение выходного патрубка 3, и регулируется расход воды.

В дальнейшем процесс повторяется. Период повторения зависит от гидравлических характеристик поливного трубопровода с капельными водовыпусками. Размеры и конструкция капельного водовыпуска зависят от удельного веса воды, скорости ее движения, веса каждого из шаровых клапанов, определяемые расчетом и опытным путем. Изменения к снижению микроотверстий в пористых сферических секциях, движение шаровых клапанов и приводит к увеличению гидравлических сопротивлений.

Таким образом, при прекращении подачи воды через отверстие входного патрубка 2 с сетчатым фильтром 16 в полость корпуса 1 вся вода из него сливается через отверстие 6 с утолщением 14 выходного патрубка 3. В сухом капельном водовыпуске исключены все негативные процессы развития микроорганизмов, препятствуя забиванию или заиливанию микропор.

Описанный капельный водовыпуск обеспечит надежность его работы. Этой же цели служит отсутствие застойной зоны, заусениц и шероховатость на рабочей поверхности патрубка с двумя образованными камерами, разделенного перегородкой, и коническим утолщением, в которое входит нижний шаровой клапан, поддерживаемый пружиной. Кроме того, в результате давления на нижний шаровой клапан вытекающая вода через боковые его обтекаемые поверхности приводит его к неплотному контакту с утолщением в основании выходного патрубка, что способствует замедленному стеканию воды на орошаемый участок.

Таким образом, предлагаемый капельный водовыпуск позволит повысить эксплуатационную надежность и упростить конструкцию за счет сферического корпуса с размещенными в нем элементами, исключающими застойную зону в пористом многослойном элементе.