Водовыпуск поливного трубопровода систем капельного орошения

Водовыпуск поливного трубопровода систем капельного орошения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для использования в мелиорации, в частности в системах капельного орошения.

Известна капельница, включающая крышку с входным штуцером, мембрану, размещенную в корпусе, основание которого выполнено с клинообразным выпуском в середине, а основание корпуса снабжено кольцевым выступом с плечиками, на которых установлена мембрана, фиксируемая клапаном, при этом в кольцевом выступе выполнены радиальные отверстия для подачи воды в подмембранную полость, а в куполообразном выступе - центральное отверстие, соединенное с рядом наклонных отверстий, имеющих выход в нижней части основания, которое снабжено хвостовиком для заглубления в почву (RU, патент №2181539. С2. МПК⁷ А01G 25/02. Капельница / Абезин В.Г., Алимов А.Г., Карпунин В.В., Карпунин В.В., Карпунин А.В., Батищев В.И., Потапова Т.И. (RU). - Заявка №2000112458/13. Заявлено 17.05.2000. Опубл. 27.04.2002. Бюл. №12).

Недостатками описанной конструкции капельницы являются необходимость создания в водополивном трубопроводе значительного напора (давления воды) для преодоления жесткости диафрагмы. Отсутствие возможности регулирования расхода воды капельницей в зависимости от напора приводит к ее низкой эксплуатационной надежности и неравномерности увлажнения почвенного слоя по глубине корнеобитаемого горизонта.

Известен также дозатор - капельница, включающий водовыпуск и разъемный корпус, при этом водовыпуск снабжен клапаном, выполненным в виде упругоэластичного клапана и размещен в нижней части поливного трубопровода, а разъемный корпус инъектора смонтирован на поливном трубопроводе посредством хомута и фиксатора (RU, патент №2250601. МПК⁷ А01G 25/02. Дозатор - капельница / Карпунин В.В., Абезин В.Г., Григоров М.С., Карпунин А.В., Сердюков Д.А., Чушкин А.Н. (RU). - Заявка №2004107750/12. Заявлено 15.03.2004. Опубл. 27.04.2005. Бюл. №12).

К недостаткам данного инъектора относятся низкая эксплуатационная надежность, отсутствие возможности регулирования расхода в зависимости от напора в поливном трубопроводе.

Наиболее близким аналогом к заявленному объекту по совокупности общих признаков является капельница, включающая смонтированный в отверстии увлажнителя корпус и установленный в нем регулирующий элемент, выполненный в виде поплавкового клапана с одной верхней запорной иглой в виде пирамиды на верхней поверхности клапана и оппозитно ориентированными к нему запорными иглами на донной его части, сопрягаемыми в исходном положении поплавкового клапана с выпускными отверстиями в корпусе увлажнителя, а увлажнитель имеет форму U-образных колен, внутренняя поверхность каждого снабжена лабиринтными каналами в виде чередующихся, не пересекающихся выступов и впадин, при этом U-образные колена образованы совмещением частей сердечника из водопроницаемого материала, размещенного в полости инъектора (RU, патент №2214087. С1. МПК⁷ А01G 25/02. Капельница / Абезин В.Г., Карпунин В.В., Карпунин А.В., Карпунин В.В., Корнаухов Н.В., Салдаев A.M. (RU). - Заявка №2002106525/13. Заявлено 13.03.2002. Опубл. 20.10.2003. Бюл. №29).

Недостатками этой капельницы являются отсутствие возможности регулирования расхода в зависимости от напора, низкая эксплуатационная надежность и сложность конструкции.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - повышение эксплуатационной надежности и обеспечение возможности регулирования расхода воды в зависимости от напора в поливном трубопроводе.

Технический результат - повышение урожайности сельскохозяйственных культур и уменьшение поливных норм.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном водовыпуске поливного трубопровода систем капельного орошения, включающем клапан, выполненный в виде упругоэластичного элемента, который расположен в нижней части поливного трубопровода, согласно изобретению водовыпуск снабжен запорной иглой, которая сопряжена с нижней плоскостью упругоэластичного элемента, причем последний выполнен по дуге, имеющей уширенную форму, тыльная часть которой расположена по окружности, радиус которой превышает в 3...3,5 раза радиус водовыпускного отверстия, при этом передний конец упругоэластичного элемента зафиксирован с удалением от водовыпускного отверстия, которое имеет форму усеченного конуса с конусной поверхностью 10...15°, а длина упругоэластичного элемента от опорной плоскости до оси водовыпускного отверстия составляет 1,6...1,8 внутреннего диаметра трубопровода.

За счет того, что в поливном трубопроводе выполнен конический клапан-регулятор в виде иглы, размещенной на упругоэластичном элементе и зафиксированный над водовыпускным отверстием, достигается указанный выше технический результат.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен водовыпуск поливного трубопровода, разрез в горизонтальной плоскости по оси трубопровода.

На фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного технического решения, заключаются в следующем.

Водовыпуск поливного трубопровода систем капельного орошения включает стенку 1, на внутренней поверхности которой выполнен упругоэластичный элемент 2, имеющий уширение 3, выполненное по дуге радиуса, превышающего радиус водовыпускного отверстия в 3...3,5 раза.

Уширение 3 выполнено совместно с конической запорной иглой 4, размещенной над водовыпускным отверстием 5. Коническая запорная игла 4 зафиксирована над водовыпускным отверстием 5 с помощью упругоэластичного элемента 2. Водовыпускное отверстие 5 выполнено в стенке 1 трубопровода в форме усеченного конуса с конусной поверхностью 10...15°, что предотвращает ее засорение при работе.

Возможность регулирования заданного режима расхода через водовыпускное отверстие 5 обеспечивается длиной упругоэластичного элемента от опорной плоскости до оси водовыпускного отверстия, которая составляет 1,6...1,8 внутреннего диаметра трубопровода.

Водовыпуск поливного трубопровода систем капельного орошения работает следующим образом.

При движении потока воды по направлению, указанному стрелкой, на упругоэластичный элемент 2 и уширение 3 действует гидростатическое давление и гидродинамический напор.

Величина гидростатического давления зависит от площади фигуры упругоэластичного элемента и уширения, а также статического напора, создаваемого насосом.

В общем действующий в трубопроводе напор обеспечивает определенный расход через водовыпускные отверстия 5, который может быть определен по уравнению

где μ - коэффициент расхода;

ω - живое сечение потока;

Н - напор над центром тяжести расчетного сечения.

Если размер живого сечения ω всех водовыпускных отверстий одинаков, то коэффициент расхода тоже будет иметь одинаковую величину. В этом случае расход через водовыпускное отверстие определяется только действующим напором.

При движении воды по трубопроводу возникают потери по длине, связанные с трением жидкости о стенки трубопровода и местные потери, связанные с изменением скорости по величине или направлению.

Потери по длине определяют по формуле Дарси

где λ - коэффициент гидравлического трения;

l - длина трубопровода;

d - диаметр трубопровода;

V - средняя скорость потока;

g - ускорение свободного падения.

Из уравнения видно, что с увеличением длины трубопровода величина потерь возрастает.

Местные потери определяются по формуле Вейсбаха

где ζ - коэффициент местного сопротивления, отнесенный к тому сечению потока, протекающего через местное сопротивление, в котором берется средняя скорость V.

Полные потери в трубопроводе равны

Таким образом, с увеличением длины трубопровода потери будут возрастать, а напор уменьшаться. С уменьшением напора будет уменьшаться и расход через водовыпускные отверстия, если не обеспечить регулирование расхода. Вначале трубопровода напор имеет большую величину и упругоэластичный элемент под его воздействием будет прижиматься к внутренней стенке трубопровода, а коническая запорная игла 4 будет перекрывать водовыпускное отверстие 5, что приведет к уменьшению расхода через него. По мере увеличения длины трубопровода напор будет уменьшаться, а упругоэластичный элемент будет приподнимать коническую запорную иглу и увеличивать живое сечение водовыпускного отверстия 5.

Применение разработанной конструкции обеспечит равномерный расход через водовыпускные отверстия по всей длине поливного трубопровода, что позволит производить равномерное увлажнение почвы по всей оросительной системе и повысить урожайность сельскохозяйственных культур.

Водовыпуск поливного трубопровода систем капельного орошения, включающий клапан, выполненный в виде упругоэластичного элемента, который расположен в нижней части поливного трубопровода, отличающийся тем, что водовыпуск снабжен конической запорной иглой, которая сопряжена с нижней плоскостью упругоэластичного элемента, причем последний выполнен по дуге, имеющей уширенную форму, тыльная часть которой расположена по окружности, радиус которой превышает в 3...3,5 раза радиус водовыпускного отверстия, при этом передний конец упругоэластичного элемента зафиксирован с удалением от водовыпускного отверстия, которое имеет форму усеченного конуса с конусной поверхностью 10...15°, а длина упругоэластичного элемента от опорной плоскости до оси водовыпускного отверстия составляет 1,6...1,8 внутреннего диаметра трубопровода.