RU2321250C2

RU2321250C2 - Sprinkler head

Info

Publication number: RU2321250C2
Application number: RU2006100522/12A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Александрович Соловьев (RU); Дмитрий Александрович Соловьев; Лариса Анатольевна Журавлева (RU); Лариса Анатольевна Журавлева; Сергей Григорьевич Краев (RU); Сергей Григорьевич Краев; Наиль Рафаэльевич Айбушев (RU); Наиль Рафаэльевич Айбушев
Original assignee: ФГОУ ВПО "Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова"
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2008-04-10
Also published as: RU2006100522A

Abstract

FIELD: agricultural engineering; watering.

SUBSTANCE: proposed sprinkler head has housing with narrowing atomizer in upper part, with inner longitudinal guide ribs, and fixed and movable perforated disks installed in middle part, one under the other, with spring fitted in between. Housing of sprinkler head in lower part is provided with longitudinal ribs. Upper outlet hole of atomizer is closed by plate on which three conical bowls are installed with angles of tilting of generatrix of conical surface of 60°, 70° and 80°, respectively, to longitudinal axis of symmetry, provided with radial ribs from back sides of bowls and perforated with holes, diameter 3-5 mm over entire surface. Conical deflector with angle of tilting of generatrix of conical surface equal to 50° rests through legs on upper bowl and it is provided over its surface with radially arranged guide ribs and perforated holes of diameter 3-5 mm. Invention provides constant flow rate and uniform distribution of rail drops both in height and circumference, irrespective if head and operating conditions.

EFFECT: improved quality of watering, reduced time taken for watering and consumption of water.

3 dwg

Description

Изобретение относится к технике полива сельскохозяйственных культур.The invention relates to techniques for irrigation of crops.

Известна дождевальная насадка, представляющая собой три расположенных соосно соплу перфорированных диска, средний из которых установлен подвижно и подпружинен со стороны сопла, и позволяющая автоматически сохранять постоянный расход воды при изменении напора (авторское свидетельство №454875, A01G 25/00, опубл. 30.12.74. Бюл. №48).A sprinkler nozzle is known, which consists of three perforated disks located coaxially to the nozzle, the middle of which is mounted movably and spring-loaded from the nozzle side, and which allows automatically maintaining a constant water flow rate when the pressure changes (copyright certificate No. 454875, A01G 25/00, publ. 30.12.74 . Bull. No. 48).

Недостатком является значительная неравномерность распределения капель воды, низкий факел распыла, значительные сопротивления движению воды.The disadvantage is the significant uneven distribution of water droplets, a low spray pattern, and significant resistance to water movement.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототипом) является распылитель жидкости, включающий конические чаши, аксиально установленные одна под другой на пустотелом цилиндре, в боковых стенках которого имеются питающие каналы с входным и выходным отверстиями, последние из которых расположены рядами на разных по высоте уровнях против конических чаш, причем входные отверстия питающих каналов выполнены на одном уровне, а конические чаши выполнены с разными углами наклона образующей конической поверхности (авторское свидетельство №733565, A01G 25/00, опубл. 15.05.80. Бюл. №18).Closest to the proposed invention (prototype) is a liquid atomizer comprising conical cups axially mounted one below the other on a hollow cylinder, in the side walls of which there are supply channels with inlet and outlet openings, the latter of which are arranged in rows at different heights against conical levels bowls, and the inlets of the supply channels are made at the same level, and the conical bowls are made with different angles of inclination of the generatrix of the conical surface (copyright certificate No. 733565, A01G 25/00, publ. 15.05.80. Bull. No. 18).

Недостатком является значительное сопротивление движению воды, а, следовательно, и большие потери на трение, а также невозможность сохранения постоянства расхода воды, а значит и качественных показателей дождя от напора.The disadvantage is significant resistance to water movement, and, consequently, large friction losses, as well as the inability to maintain a constant flow rate, and hence the quality of rain from pressure.

Технической задачей изобретения является повышение равномерности распределения дождя, увеличение высоты факела распыла за счет снижения сопротивления прохождению воды, а также сохранение постоянства расхода воды и независимость качественных показателей дождя при изменяющемся напоре.An object of the invention is to increase the uniformity of the distribution of rain, increase the height of the spray pattern by reducing the resistance to the passage of water, as well as maintaining a constant flow rate and the independence of the quality indicators of rain with varying pressure.

Задача достигается в дождевальной насадке, включающей конические чаши, аксиально установленные одна над другой, выполненные с разными углами наклона образующей конической поверхности, где согласно изобретению конические чаши выполнены с разным диаметром основания и опираются на пластину, имеющую в центре отверстие в виде окружности, а также четыре прорези, расположенные друг напротив друга и имеющие форму полуколец, выполненные между основаниями чаши, причем угол наклона образующих конической поверхности составляет 60°, 70°, 80° к продольной оси симметрии соответственно, чаши перфорированы отверстиями диаметром 3-5 мм и имеют радиально расположенные ребра с обратных сторон, кроме того, над верхней конической чашей установлен конусный отражатель, выполненный с углом наклона образующей конической поверхности 50° к продольной оси симметрии, имеющий радиально расположенные направляющие ребра и перфорированный по всей поверхности отверстиями диаметром 3-5 мм.The task is achieved in a sprinkler nozzle, including conical bowls axially mounted one above the other, made with different angles of inclination of the generatrix of the conical surface, where according to the invention the conical bowls are made with different base diameters and rely on a plate having a circular hole in the center, and four slots located opposite each other and having the shape of half rings made between the base of the bowl, and the angle of inclination of the generatrices of the conical surface is 60 °, 70 °, 80 ° to the longitudinal respectively, the bowls are perforated with holes with a diameter of 3-5 mm and have radially located ribs on the back sides, in addition, a conical reflector is installed above the upper conical bowl, made with an angle of inclination of the generatrix of the conical surface 50 ° to the longitudinal axis of symmetry, having radially located guide ribs and perforated over the entire surface with holes with a diameter of 3-5 mm.

Новизна и оригинальность заключается в том, что в отличие от прототипа, три конические чаши выполнены с разным диаметром основания, угол наклона образующих конической поверхности составляет 60°, 70°, 80° к продольной оси симметрии соответственно (т.е. между поверхностями чаш, а также верхней чашей и рассекателем - равные промежутки, позволяющие равномерно распределить струи воды), и опираются на пластину, имеющую в центре отверстие в виде окружности, а также четыре прорези, расположенные друг напротив друга в форме полуколец, имеющие таким образом максимальную проходную площадь отверстий и расположенные между основаниями чаш, создавая минимальные сопротивления воды и улучшая распределение скоростей.The novelty and originality lies in the fact that, unlike the prototype, three conical bowls are made with different base diameters, the angle of inclination of the generatrices of the conical surface is 60 °, 70 °, 80 ° to the longitudinal axis of symmetry, respectively (i.e. between the surfaces of the bowls, as well as the upper bowl and the divider - equal intervals to evenly distribute water jets), and rely on a plate with a hole in the center in the form of a circle, as well as four slots located opposite each other in the form of half rings having such an ar the maximum passage area of the holes and located between the bases of the bowls, creating minimal water resistance and improving the distribution of speeds.

Чаши перфорированы отверстиями диаметром 3-5 мм, что, создавая эффект подсоса, позволяет передвинуть дальше начало отрыва потока, уменьшить потери и улучшить распределение скоростей струй воды, проходящей между чашами.The bowls are perforated with holes with a diameter of 3-5 mm, which, creating the effect of suction, allows you to move further the beginning of the flow separation, reduce losses and improve the velocity distribution of the jets of water passing between the bowls.

Также чаши имеют радиально расположенные ребра с обратных сторон, что позволяет отклонять часть потока с большими скоростями из средней области к поверхности чаш, в зону отрыва, тем самым зону отрыва уменьшая, что также улучшает распределение скоростей и снижает потери.The bowls also have radially spaced ribs on the reverse sides, which allows deflecting part of the flow at high speeds from the middle region to the surface of the bowls, to the separation zone, thereby reducing the separation zone, which also improves the distribution of velocities and reduces losses.

Над верхней конической чашей установлен конусный отражатель, выполненный с углом наклона образующей конической поверхности 50° к продольной оси симметрии, что позволяет получить равный промежуток между ним и верхней конической чашей, необходимый для равномерного распределения воды, при этом создает минимальное сопротивление движению воды и позволяет получить наибольшую дальность разбрызгивания.A conical reflector is installed above the upper conical bowl, made with an angle of inclination of the generatrix of the conical surface 50 ° to the longitudinal axis of symmetry, which allows to obtain an equal gap between it and the upper conical bowl, which is necessary for uniform distribution of water, while creating minimal resistance to water movement and allows to obtain the greatest range of spraying.

Радиально расположенные направляющие ребра и перфорированная поверхность отражателя отверстиями диаметром 3-5 мм также улучшает распределение скоростей и снижает потери струи воды, проходящей между верхней чашей и отражателем.The radially spaced guide ribs and the perforated surface of the reflector with 3-5 mm diameter holes also improve the velocity distribution and reduce the loss of water jet passing between the upper bowl and the reflector.

На фиг.1 представлена насадка, общий вид; на фиг.2 - продольный разрез насадки; на фиг.3 - разрез А-А.Figure 1 presents the nozzle, a General view; figure 2 is a longitudinal section of a nozzle; figure 3 is a section aa.

Насадка включает в себя цилиндрический корпус 1 (фиг.1), в верхней части которого установлен сужающийся распылитель 2 с углом наклона образующей 10-15°, при котором гидравлическое сопротивление имеет минимальное значение и не происходит отрыва потока вдоль стенок образующих, а также имеющий два внутренних продольных направляющих ребра 3 (фиг.2), выполненных друг напротив друга и способствующих уменьшению вихреобразования воды.The nozzle includes a cylindrical body 1 (Fig. 1), in the upper part of which there is a tapering nozzle 2 with an inclination angle of the generatrix of 10-15 °, at which the hydraulic resistance is minimal and there is no separation of the flow along the walls of the generators, as well as having two internal longitudinal guide ribs 3 (figure 2), made opposite each other and contributing to the reduction of vortex formation of water.

В средней части цилиндрического корпуса 1 насадки установлены друг под другом неподвижный 4, закрепленный под конусным распылителем 2 и подвижный 5 перфорированные диски, между которыми в корпус помещена пружина 6, а в нижней части корпус 1 насадки выполнен с продольными ребрами 7, ограничивающими перемещение подвижного диска 5 и способствующими уменьшению вихреобразования воды. Причем отверстия в неподвижном 4 и подвижном 5 диске имеют одинаковый диаметр, но при этом количество отверстий в неподвижном верхнем диске больше в 1,5-2 раза, чем в подпружиненном подвижном 5, что позволяет при изменении давления изменять общую площадь проходных отверстий путем перемещения подвижного диска 5, сжатия пружины 6 и перекрывания части отверстий в верхнем неподвижном диске 4, компенсируя тем самым расход воды при изменении давления.In the middle part of the cylindrical body 1 of the nozzle, stationary 4 mounted under the conical spray 2 and movable 5 are perforated disks, between which a spring 6 is placed in the body, and in the lower part of the body 1 of the nozzle is made with longitudinal ribs 7 restricting the movement of the movable disk 5 and contributing to the reduction of vortex formation of water. Moreover, the holes in the fixed 4 and movable 5 disc have the same diameter, but the number of holes in the fixed upper disc is 1.5-2 times greater than in the spring-loaded movable 5, which allows changing the total area of the through holes by changing the pressure by moving the movable disk 5, compression of the spring 6 and overlapping part of the holes in the upper stationary disk 4, thereby compensating for the flow of water when the pressure changes.

Верхнее выходное отверстие распылителя 2 закрыто пластиной 8, на которой установлены три конические чаши 9, 10, 11 друг над другом на одной оси аксиально, имеющие разный диаметр в основании чаш, опирающихся на пластину 8, выполненные с углами наклона образующей конической поверхности соответственно 60°, 70°, 80° к продольной оси симметрии (т.е. между поверхностями чаш - равные промежутки), что позволяет равномерно распределить воду по окружности и по высоте факела распыла, при этом не создавая значительного сопротивления.The upper outlet of the atomizer 2 is closed by a plate 8, on which three conical cups 9, 10, 11 are mounted axially one above the other, having different diameters at the base of the cups, resting on the plate 8, made with angles of inclination of the generatrix of the conical surface, respectively, 60 ° , 70 °, 80 ° to the longitudinal axis of symmetry (i.e., between the surfaces of the bowls - equal intervals), which allows you to evenly distribute water around the circumference and the height of the spray jet, without creating significant resistance.

При этом чаши перфорированы по всей поверхности отверстиями диаметром 3-5 мм, что создавая эффект подсоса, позволяет затянуть начало отрыва потока, уменьшить потери и улучшить распределение скоростей струй воды, проходящей между чашами. При меньшем диаметре отверстий перфораций поверхность будет рассматриваться как имеющая дополнительную шероховатость, отверстия большего диаметра создают большие просачивания.Moreover, the bowls are perforated over the entire surface with openings with a diameter of 3-5 mm, which creates a suction effect, which allows you to delay the start of flow separation, reduce losses and improve the velocity distribution of the jets of water passing between the bowls. With a smaller diameter of the perforation holes, the surface will be considered as having additional roughness, holes of a larger diameter create large seepage.

На поверхности чаш также имеются направляющие, радиально расположенные ребра 12 с обратных сторон чаш 9, 10, 11, что позволяет отклонять часть потока с большими скоростями из средней области к поверхности чаши, в зону отрыва, тем самым зону отрыва уменьшая, что также улучшает распределение скоростей и снижает потери.On the surface of the cups there are also guides radially located ribs 12 from the back sides of the cups 9, 10, 11, which allows you to reject part of the flow at high speeds from the middle region to the surface of the cup, in the separation zone, thereby reducing the separation zone, which also improves the distribution speeds and reduces losses.

На верхнюю чашу 9 опирается при помощи двух-четырех ножек 13 конусный отражатель 14 с углом наклона образующей конической поверхности 50° к продольной оси симметрии, что позволяет получить равный промежуток между ним и верхней конической чашей 9, необходимый для равномерного распределения воды, при этом создавая минимальное сопротивление движению воды и позволяя получить наибольшую дальность разбрызгивания и имеющий также на своей поверхности направляющие радиально расположенные ребра 15 и перфорированный по всей поверхности отверстиями диаметром 3-5 мм. Радиально расположенные направляющие ребра и перфорированная поверхность отражателя также улучшает распределение скоростей и снижает потери струи воды, проходящей между верхней чашей 9 и отражателем 14.A cone reflector 14 with a tilt angle of the generatrix of the conical surface of 50 ° to the longitudinal axis of symmetry is supported on the upper bowl 9 with two or four legs 13, which makes it possible to obtain an equal gap between it and the upper conical bowl 9, necessary for uniform distribution of water, while creating minimum resistance to water movement and allowing to obtain the greatest spraying range and having also on its surface guides radially located ribs 15 and perforated over the entire surface with holes with a diameter of 3-5 mm. The radially spaced guide ribs and the perforated surface of the reflector also improves the distribution of speeds and reduces the loss of a stream of water passing between the upper bowl 9 and the reflector 14.

Пластина 8, на которой установлены чаши 9, 10, 11, имеет в центре отверстие в виде окружности (фиг.3), а также четыре прорези, расположенные друг напротив друга 16, 17, 18, 19, в форме полуколец, имеющие таким образом максимальную проходную площадь отверстий и расположенные между основаниями чаш, создавая минимальные сопротивления воды и улучшая распределение скоростей.The plate 8 on which the bowls 9, 10, 11 are mounted has a hole in the center in the form of a circle (Fig. 3), as well as four slots located opposite each other 16, 17, 18, 19, in the form of half rings, having thus maximum passage area of openings and located between the bases of the bowls, creating minimal water resistance and improving the distribution of speeds.

Насадка работает следующем образом. Вода из трубопровода попадает в корпус 1, где, проходя по направляющим 7, приобретает упорядоченный характер, через отверстия в подвижном 5 и неподвижном 4 дисках поступая в сопло распылителя 2. С внутренней стороны сопло распылителя 2 имеет направляющие ребра 3, проходя через которые вода окончательно упорядочивается. Проходя далее через перфорированные отверстия пластины 8, вода равномерно распределяется между чашами 9, 10, 11 и отражателем 14, и двигаясь вдоль направляющих ребер 12 чаш и направляющих ребер 15 отражателя 14, поступает наружу равномерным факелом.The nozzle works as follows. Water from the pipeline enters the housing 1, where, passing along the guides 7, it acquires an ordered character, through the holes in the movable 5 and fixed 4 disks entering the nozzle of the sprayer 2. From the inside, the spraying nozzle 2 has guide ribs 3, through which the water finally is streamlined. Passing further through the perforated holes of the plate 8, water is evenly distributed between the bowls 9, 10, 11 and the reflector 14, and moving along the guide ribs 12 of the bowls and the guide ribs 15 of the reflector 14, flows out with a uniform torch.

Эффект подсасывания пограничного слоя, образуемый при прохождении воды по перфорированным поверхностям, позволяет предупреждать отрыв потока, вследствие чего зона отрыва отодвигается вниз по потоку, течение воды становится более плавным, уменьшая сопротивление.The suction effect of the boundary layer, formed when water passes along perforated surfaces, allows to prevent separation of the flow, as a result of which the separation zone is moved downstream, the water flow becomes smoother, reducing resistance.

При расчетном давлении воды в трубопроводе подвижный диск 5 под действием пружины 6 прижат к направляющим ребрам 7.When the design pressure of the water in the pipeline, the movable disk 5 under the action of the spring 6 is pressed against the guide ribs 7.

При повышении давления диск 5 перемещается, сжимая пружину 6, при этом часть отверстий верхнего диска перекрывается, благодаря чему уменьшается суммарная площадь сечения отверстий, компенсируя тем самым расход воды, возросший от увеличения давления.With increasing pressure, the disk 5 moves, compressing the spring 6, while part of the holes of the upper disk overlaps, thereby reducing the total cross-sectional area of the holes, thereby compensating for the water flow increased from the increase in pressure.

При уменьшении давления пружина возвращает подпружиненный диск в исходное положение, обеспечивая постоянство расхода.When pressure decreases, the spring returns the spring-loaded disk to its original position, ensuring constant flow.

Предлагаемое конструктивное решение позволяет независимо от величины напора и режимов работы сохранять постоянный расход и равномерность распределения капель дождя как по высоте, так и по окружности, что повышает качество орошения, исключает необходимость увеличения времени полива из-за неравномерности орошения, снижает расход воды.The proposed constructive solution allows, regardless of the pressure head and operating modes, to maintain a constant flow rate and uniform distribution of rain drops both in height and circumference, which improves the quality of irrigation, eliminates the need to increase irrigation time due to irregularity of irrigation, and reduces water consumption.

Claims

Sprinkler nozzle, including conical bowls, axially mounted one under the other, made with different angles of inclination of the generatrix of the conical surface, characterized in that the conical bowls are made with different diameters of the base and rest on a plate having a circular hole in the center, as well as four slots located opposite each other and having the shape of half rings located between the base of the bowl, and the angle of inclination of the generators of the conical surface is 60 °, 70 °, 80 ° to the longitudinal axis of symmetry Accordingly, the bowls are perforated with holes with a diameter of 3-5 mm and have radially spaced ribs on the reverse sides; in addition, a conical reflector is installed above the upper conical bowl, made with an angle of inclination of the generatrix of the conical surface 50 ° to the longitudinal axis of symmetry, having radially located guide ribs perforated over the entire surface with holes with a diameter of 3-5 mm.