Автоматизированная мелиоративная система
Иллюстрации
Реферат
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ-.
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
Т21) 3273612/29-15 (22) 03.04.81 . (46) 15.08.83. Вюл. t» 30 (72) А.В»Новоселов (71) Уральский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов (531 631,347.1(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство .СССР
Р 475980, кл. A 01 Я 25/00, 1975.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 516375, кл. A 01G 25/00, 1977. (54)(57) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ МЕЛИОРАТИВНАЯ СИСТЕМА, включающая насос ную станцию, коллекторы с задвижками йа входе и выходе, осушительный и оросительный водоводы и дрены, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия и равномерности регуллрования водновоздушного режима корнеобитаемого слоя почвы путем одновременного вакуумирования и создания избыточного
„,,Я(.) „„1035126 А (5В Е 02 В 11/00 A 015 25/06 давления в соседних дренах при осушении иодновременного подпочвенного .орошения и дождевайия при увлажнении почвы, система снабжена установкой подачи воздуха и воздухрпроводами с переключателями на входе с возможностью циклической подаЧи воздуха в воэдухопроводы под высоким и низким. давлением дождевальными аппаратами с камерами закручивания потока и вакуумными полостями, а также клапанами счетно-импульсного действия с реле времени и гидроаккумуляторами, причем вакуумные полости дождевальных аппаратов подсоединены к дренам, а камеры закручи. вания потока сообщены с воздухопро Ф водами через параллельно установленные клапаны низкого давления и счет» но-импульсного действия, причем управляющие полости последних под- С„ ключены к воэдухопроводу через клапаны высокого давления и снабжены перекрывающими и сбросными клаланами.
10 35126
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к мелиорации и может быть использовано при комплексном автоматизированном регулировании водного и теплового режимов жизнеобеспечения сельскохозяйственных культур.
Известна мелиоративная система, включающая дрены, коллекторы и ус«« тановки для вакуумирования и подачи воздуха (17.
Недостатком известной системы является одностороннее регулирование водного режима почв путем ускоренного отвода избыточных вод.
Известна автоматизированная ме лиоративная система, включающая насосную станцию, коллекторы с уп равляемыми эапорными органами на входе и выходе, осушительный и оросительный водоводы и дрены t 2). ,Недостатками этой системы являются малое быстродействие и недостаточная равномерность регулиро- .ния влажности почвы, а также отсутствие регулирования воздушного режима корнеобитаемого слоя почвы.
Цель изобретения - повышение быстродействия и равномерности регулирования водовоздушного режима корневого слоя почвы путем одновременного вакуумирования и повышения давления в соседних дренах при осушении и одновременного подпочвенного орошения и дождевания при увлажнении почвы.
Цель достигается, тем, что автоматизированная мелиоративная система снабжена установкой подачи воздуха и воэдухопроводами с переключателями на входе с возможностью .циклической подачи воздуха в воздухопроводы под высоким и низким ,давлением, дождевальными аппаратами камерами закручивания потока и, вакуумными полостями, а также клапанами счетно»импульсного действия с реле времени и гидроаккумуляторами, причем вакуумные полости дождевальных аппаратов подсоединены к дренам, а камеры закручивания потока -сообщены с воздухопроводами через параллельно установленные клапаны низкого давления и счетно-импульсного действия, причем управляющие полости: последниМ . подключены к воздухопроводу через клапаны .высокого давления и снабжены перекрывающими и сбросными клапанами °
На фиг. 1 изображена мелиоративная система, в плане(на фиг, 2 дождевальный аппарат со счетно-импульсным клапаном с реле времени и гидроаккумулятором и клапан низкого давления.
Мелиоративная система (фиг. 1 состоит иэ дрен-увлажнителей 1, 65.
Автоматическая мелиоративная сис-, тема работает .следующим образом. коллекторов 2 с устьевой 3 и головной 4 задвижками на выходе и входе коллекторов, осушительных 5 и оросительных 6 водоводов, насосной станции 7, установки для подачи воздуха
8 с воздухопроводами 9 и переключателями 10 — 13. На коллекторно-дренажной сети установлены дождевальные аппараты 14 с вакуумными полостями 15 и 16, стволами .17 и 18 и запорными органами с приводом 19 и камерами закручивания потоков 20 фиг. 2) . Приводы запорных органов
19 линией 21 соединены с линией 22.
Камеры закручивания потоков 20 ли)5 ниями 22 через автоматические клапаны прерывистого действия 23 свя-заны с ваздухопроводами 9. Счетноимпульсные клапаны 23 состоят иэ клапана высокого давления 24, прием20 ника импульсов 25 с основной 26 и дополнительной 27 камерами, мембраны
28,.переключателя 29 со штоком.
На штоке переключателя установлены перекрывающий 30 и сбросной. 31 клапаны с уплотнительными шайбами.
Приемник импульсов 25 линией 32 связан с атмосферой, а линией 33 с дополнительным приводом 34 и механизмом подзавода 35 реле времени 36. Реле времени 36 состоит иэ подмембранной полости 37, дроссельных клапанов 38 и 39, которые связаны с надпоршневой полостью
40 гидроаккумулятора 41, с поршнем
42 и пружиной 43, взаимодействующей через кольцо 44 с мембраной 28.
Счетно-импульсный клапан включает мембрану 45, возвратную пружину 46, шток 47, который подвижно соединен с переключателем запорного
40,органа 48, связанным линией 49 с,запорным .органом 50. На штоке 47 подвижно закреплена собачка 51, контактирующая с храповым колесом 52, жестко связанным с дешифровочным диском
53. Дешифровочный диск 53 имеет отверстия„ частично снабженные подвижными подпружиненными толкателями
54„ взаимодействующими с рычагом 55, кинематически связанным с кольцом
44 гидроаккумулятора 41. Кроме того,. камеры закручивания потоков 20 линиями 22 и 56 через клапаны низкого давления 57 соединены с воздухопро-водами 9. Клапаны низкого давления
57 выполнены в виде слабо подпружиненной против направления потока воздуха отсекающей тарелки. В свою очередь дождевальные аппараты 14 через трубопроводы 58 и колодцы 59 сообщены с коллекторами 2, снабженными гидравлическими затворами 60 и задвижками 3 и 4 Ф нневмопривоДОМе
1035126
При достижении влажности почвы (уровня грунтовых вод и т.п.) a e заданного значения включается установка для подачи воздуха. 8; Один иэ переключателей 11 переводится на подачу воздуха к приводам устьевых задвижек 3., следующий переключатель
12 переводится на подачу воздуха с рабочим давлением к дождевальным аппаратам.14 и третий переключатель
13 переводится на подачу воздуха с ® низким давлением к следующей близ. лежащей группе дождевальных аппаратов 14. В результате выполнения этих операций устьевые задвижки 3 открываются, а головные задвижки 4 ос- f5 таются закрытыми (фиг. 1). Воздух с высоким давлением, поступающий в воэдухопроводы 9, закрывает клапаны низкого давления 57 (фиг. 2Р.
При этом клапаны высокого давления
24 открывают доступ воздуху через основную камеру 26 приемника импульсов 25 в дополнительную камеру 27.
Под напором мембрана 28 отходит влево, и уплотнительная шайба сбросного клапана 31 наштоке переключателя
29 перекрывает доступ воздуху в атмосферу по линии 32. Линия 33 соединяется с напорным воздухопроводом 9.
По ней воздух поступает в механизм подэавода 35 реле времени 36 и в дополнительный привод 34. Давлением воздуха мембрана 45 и шток 47, сжимая пружину 46, перемещаются вправо, и собачка 51 входит в зацепление с храповым колесом 52. Храповое N колесо 52 и жестко связанный с ним дешифровочный диск 53 устанавливаются таким образом, что после поворота их собачкой 51 у дождевального аппарата, который должен начать ра- 40 ботать, шток 47 проходит в отверстие 54 в дешифравочном диске 53, в результате чего выбирается свободный ход и срабатывает переключатель запорного органа 48. По линии 49 воз-g5 дух поступает в эапорный орган 50 и открывает его. У следующего по счету аппарата после поворота собачкой 51 храпового колеса 52 с дешифровочным диском 53 шток упирается в подпружиненный толкатель 54, вза- . имодействующий через него, рычаг 55 и кольцо. 44 с мембраной 28. При этом, за счет свободного хода, шток с переключателем запорного органа
-нв взаимодействует и запорный ор- 55 ган 50 не открывается.
На остальных аппаратах шток 47 упирается в диск, при этом его ход также меньше свободного хода, поэтому запорные органы остаются закрыты- 6О ми. 1 аким образом, очередность работы аппаратов задается .взаимным расположением храповых колес 52 с дешифровочными дисками 53 относительно штоков 47. 65
Одновременно под давлением воздуха масло иэ подмембранной полости
37 через дроссельный клапан 39 с заданной скоростью подается в .надпоршневую полость 40 гидроаккумулятора 41. Поршень 42 перемещается и сжимает пружину 43, происходит зарядка аккумулятора. Усилие сжатия пружины 43 передается мембране 28.
Соотношение площадей поршня 42 и мембраны 28 выбирается таким образом, что одного,усилия поршня 42 недостаточно, чтобы передвинуть мембрану вправо, ("Ждущий".режим), а у аппарата,. который затем начинает работать (шток 47 уперся в подпружиненный толкатель 54>, совместными усилиями Штока 47 и аккумулятора 41 мембрана 28 перемещается вправо, отходит от уплотнительной шайбы 31, открывая доступ воздуху в атмосферу.
В камере 27 происходит резкое снижение давления, мембрана 28 -быстро идет вправо.и, встречаясь на своем пути с уплотнительной шайбой клапана 30, закрывает доступ воздуху в камеру 27. Из дополнительного привода 34 и механизма подзавода 35 до линии 33 дополнительной камеры 27, линии 32 воздух выбросится в атмосферу. Под действием пружины 46 шток 47 возвращается в исходное по-.
;ложение, собачка 51 выходит из .зацепления с храповым колесом 52.
Под действием пружины 43 поршень
42 с заданной скоростью выталкивает масло из надпоршневой полости
40 через дроссельный клапан 38 в подмембранную полость 37. Через заданный реле времени 36 промежуток времени уровень зарядки гидроаккумулятора достигает такой величины, при которой усилие пружины 43 на. мембрану 28 меньше, чем давление: воздуха на клапан 30, вследствие чего он с мембраной 28.отходит влево, в дополнительную камеру поступает воздух, мембрана 28 прижимается к. уплотнительной шайбе сбросного клапана 31, перекрывая доступ воздуху в атмосферу. По линии 33 воздух поступает в механизм подзавода 35 и дополнительный привод 34, на этот раз шток 47 после поворота собачкой 51 храпового колеса 52 с.дешифровочным диском 53 на угол одного зуба, проходя в отверстие
54 без толкателя, выбирает свободный ход, открывая линию 49, в результате чего запорный орган 50 открывается. При этом в напорном воздуховоде происходит снижение давления, так как сила давления воздуха на мембраны 28 у всех клапанов cHHi жается и гидроаккумуляторы 41 перемещают мембраны 28 вправо, и переключаются на разрядку ° Дальше процесс работы клапанов повторяется;
1035126
Воздух, поступающий от установки 8 через переключатель 13 по воздухопроводу 9 с низким давлением, не может перекрыть линию 56 клапаном 57. Поэтому воздух по линии 56 через клапан 57 и линию 21 попадает в дождевальный аппарат 14. Так как низкое давление не ведет к открытию запорного органа 19, воздух иэ дождевального аппарата 14 по трубопроводу 58 через колодец 59 поступает в коллекторно-дренажную сеть, создавая в ней избыточное t 65
В случае настроенного на работу эадатчика очередности {эапорный орган 50 открыт) воздух по линии 22 поступает в камеру за-.<ручивания потоков 20 дождевального аппарата 14, В камере 20 воздух, закручиваясь, создает вихрь с эойой разряжения в центре, а затем через вакуумную полость 16 ствол 18 и открывающийся по линии 21 запорный орган 19 с минимальным давлением выходит в атмосферу. B результате действия эоны разряжения происходит вакуумирование коллекторно-дренажной сети, воздух из которой через вакуумную полость 15 и ствол 17 также уда- 15 ляется в атмосферу. у счетно-импульсных клапанов 23 с задатчиками очередности, настроенными на перерыв, доступ воздуха к дождевальным аппаратам 15 перекрыт, gQ а на зарядку гидроаккумуляторов 43 открыт, Зарядка гидроаккумуляторов
43 продолжается до тех пор, пока у клапанов 23 с настроенными на перерыв задатчиками очередности мембра- 25 ны 28 приемников импульсов давления
25 не достигнут "Ждущего" режима,а у клапанов 23 с настроенными на работу задатчиками очередности не про» изойдет автоматического срабатывания переключателя 29 на разрядку гидроаккумулятора 41,затем происходит автоматическое срабатывание переключателя 29 на новую зарядку гидроаккумулятора 41 и подачу воздуха к дождевальному аппарату 14. Увеличение расхода воздуха, вызванное включением в работу очередного дождевального аппарата 14, приводит . к импульсу снижения давления, ко-торый улавлйвается мембранами 28, настроенными на,"Ждущий" режим. В результате этого счетно-импульсные; клапаны 24 переключаются на разрядку гидроаккумуляторов 41, а у отработавших клапанов 23, кроме того, 45 отключается подача воздуха к дождевальному аппарату 14. Повторение циклов работа — перерыв продолжается"до выключения подачи воздуха в воздухопроводы 9 по сигналу о 5О достижении заданного уровня влажноети почвы (грунтовых вод и т.д.). давление ° Гидравлические затворы
60 препятствуют сообщению коллекторно-дренажной сети с атмосферой при
Открытых задвижках 3. на вакуумируемых коллекторах 2 повышается надежность перекрытия линий 56 кла-. панами 57 за счет суммирования сил давления со стороны воэдухопроводов и разряжения в коллекторно-дренажной сети.
Аналогичным образом мелиоративная система работает при регулировании воздушного режима, когда периодическое опорожнение дрен от некачественной газовой смеси и заполнение их атмосферным воздухом ведет к достижению оптимального ка1 чественного и количественного газоаого составов, Многократное чере-. дование вакуумирования с нагнетанием теплового атмосферного воздуха в коллекторно-дренажную сеть способствует регулированию теплового режима почвы.
При достижении влажности почвы (уровня грунтовых вод и т.д.) ниже заданного значения .включается установка для подачи воздуха 8. Переключатель 10 переводится на подачу воздуха к приводу головных задвижек 4, следующий переключатель 12 переводится на подачу воздуха с рабочим давлением к дождевальным аппаратам 14. Включается насосная станция 7, и открывается подача воды в коллекторно-дренажную сеть без напора. В результате выполнения данных операций головные задвижки
4 открываются, устьевые задвижки
3 остаются закрытыми, а коллекторнодренажная сеть заполняется водой.
Воздух, поступающий с рабочим давлением в воздухопроводы 9, на которых установлены дождевальные аппараты 1-4, воздействует на клапаны низкого давления 57 и перекрывает линии 56. Клапан высокого давления 24 открывает доступ воздуху к приемнику импульсов давления 25 и к гидроаккумулятору 41. При настроенном на работу задатчике очередности, воздух по линии 22 поступает в камеру закручивания 20 дождевального аппарата
14, в который он создает вихрь с зоной разряжения в центре. 3а счет разряжения вода из коллектора 2 через колодец. 59 и трубопровод 58 поступает в камеру закручивания 20, где приобретает вращательное движение вместе с подающимся в нее воздухом. По мере продвижения вверх вода улавливается вакуумной полостью 15 и через направляющий ствол
17 с открывающимся под давлением запорным органом 19 подается на периферийную площадь орошаемого участка. Водновоздушная смесь улавливается полостью 16 и через направл
1035126 киаий ствол 18 выбрасывается в атмосферу, орошая центральную площадь участка. Вакуумные полости 15 и 16. со стволами 17 и 18 вращаются вокруг своей оси. Клапаны 23 так же, как и при осушении, обеспечивают поочередное включение .- выключение дождевальных аппаратов 14, располо- женных на одном воэдухопроводе 9, После окончания работы дождевальных аппаратов 14, расположенных на.одном воэдухопроводе 9, включается подача воздуха в следующий воздухо. провод 9. Через заполненные водой дрены 1происходит подпитка корнеобитаемого слоя йочвы на всей системе.
Чередование вануумировання с поливом создает активный промывочный тип орошения, способствует выщела чиванию солей из корнеобитаемого слоя.-и ведет к регулированию,солевого режима почвы.
Наличие в мелиоративной системе дождевальных аппаратов вихревого типа позволяет регулировать водный, воздушны, тепловой, пищевой и солевой режима жизнеобеспечения,растений. Регуллрованне производится автоматически беэ перенастройки оборудования с минимальными дополнительными затратами труда -и с использованием безнапорных трубопроводов для подачи воды. Расположение дрен очередного коллектора между дрена10 ми предыдущего коллектора и использование автоматических клапанов способствует интенсификации процессов и повышению оперативности .работы, системы. Комплексное -и оперативное
1-5 регулирование режимов жизнеобеспечения растений, повышение уровня автоматизации работ и исключение потребности в напорных водоводах ведет к получению максимального и гарантированного урожая при снижении эксплуатационных затрат на единицу .. обрабатываемой площади на 200300 руб.
1035126
Составитель Г. Параев
Редактор Т. НарФенова Техред Т.Маточка Корректор О. Билак
Заказ 5773/26 Тираж 673 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35р Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул. Проектная, 4