RU2691569C1

RU2691569C1 - Sprinkler apparatus

Info

Publication number: RU2691569C1
Application number: RU2018139964A
Authority: RU
Inventors: Василий Александрович Черноволов; Людмила Владимировна Кравченко; Андрей Юрьевич Несмиян; Дмитрий Николаевич Протасов
Priority date: 2018-11-12
Filing date: 2018-11-12
Publication date: 2019-06-14

Abstract

FIELD: agriculture; machine building.SUBSTANCE: invention relates to agricultural machine building, in particular, to reclamation machines intended for irrigation of crops by sprinkling method. Apparatus comprises rotary body (3) and turbine (10) secured thereon. Turbine (10) is made in the form of a Segner wheel with nozzles. Rotating body (3) is bent in middle part from vertical axis at an angle of about 30°. End part of housing (3) is equipped with plug (9). In walls of upper part there is a concentric row of through radial holes. On its outer generatrix surface is hinged hub (4) with inner annular groove located opposite through radial holes of housing. On hub (4) are rigidly fixed bent consoles (5) with nozzles, forming together with hub second turbine in form of Segner wheel.EFFECT: higher uniformity of water distribution over irrigation area.1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к мелиоративным машинам, предназначенным для орошения сельскохозяйственных культур методом дождевания.The invention relates to agricultural machinery, in particular to ameliorative machines intended for irrigation of crops by sprinkling.

Известны дождевальные аппараты, устанавливаемые стационарно либо на мобильных дождевальных машинах, имеющие корпус, продолжением которого является ствол, расположенный под углом около 30° к горизонту. Такие дождевальные аппараты оснащены пружинно-инерционным механизмом поворота, под воздействием которого струя, выбрасываемая стволом, вращается вокруг вертикальной оси и орошает круговую площадь [Халанский, В.М. Сельскохозяйственные машины / В.М. Халанский, И.В. Горбачев. - М.: КолосС, 2003, 624 с. - аналог].Known sprinklers installed either permanently or on mobile sprinklers, having a body, the continuation of which is the trunk, located at an angle of about 30 ° to the horizon. Such sprinklers are equipped with a spring-inertial mechanism of rotation, under the influence of which the jet ejected by the barrel rotates around a vertical axis and irrigates a circular area [Khalansky, V.М. Agricultural machinery / V.M. Khalansky, I.V. Gorbachev. - M .: KolossS, 2003, 624 p. - analogue].

Недостатком подобных дождевальных аппаратов является сложность конструкции механизма поворота, а также то, что процесс распада струи на капли неуправляем, поэтому зона дождевания орошается неравномерно. Для повышения равномерности орошения приходится применять дополнительные сопла с меньшим углом установки к горизонту, пластинчатые и винтовые рассекатели струи и многократное перекрытие зон дождевания.The disadvantage of such sprinklers is the complexity of the design of the turning mechanism, as well as the fact that the process of disintegration of the jet into droplets is uncontrollable, therefore the sprinkling zone is irrigated unevenly. To improve the irrigation uniformity, it is necessary to use additional nozzles with a smaller installation angle to the horizon, lamellar and screw jet spreaders and multiple overlapping of the sprinkling zones.

Наиболее близким техническим решением к предложенному изобретению является дождевальный аппарат, содержащий водопроводящий канал, вращающийся корпус со стволами и насадками, редуктор и турбинку с упругими лопатками, выполненную по принципу сегнерова колеса и обеспечивающую поворот ствола [А.с. SU 184554 Дождевальный аппарат, 1966 г., бюл. №15 - прототип].The closest technical solution to the proposed invention is a sprinkler, containing a water-conducting channel, a rotating body with barrels and nozzles, a gearbox and an impeller with elastic blades, made according to the Segner wheel principle and ensuring the rotation of the barrel [A. SU 184554 Sprinkler, 1966, bull. No. 15 - prototype].

Недостатком прототипа является постоянство угла выброса основной струи и ее неуправляемый распад на капли. В середине траектории полета струя распадается более интенсивно, образуя кольцо повышенной интенсивности дождевания. В начале и в конце траектории образуются участки недополива. Недополив под дождевальными аппаратами устраняется многократным перекрытием зон дождевания от соседних аппаратов. Неравномерное орошение приводит к нерациональному расходу воды и к водной эрозии почвы. В местах повышенной интенсивности дождевания вода не успевает впитываться, образуются лужи и поверхностный сток, т.е. размокание структуры и смыв частиц почвы, а после высыхания - образование поверхностной корки.The disadvantage of the prototype is the constancy of the angle of emission of the main jet and its uncontrolled decay into drops. In the middle of the flight path, the jet disintegrates more intensely, forming a ring of increased sprinkling intensity. At the beginning and at the end of the trajectory under-flow areas are formed. Under-irrigation under the sprinklers is eliminated by multiple overlapping of the sprinkling zones from the neighboring apparatus. Irregular irrigation leads to wasteful water and water erosion of the soil. In places of increased sprinkling intensity, water does not have time to be absorbed, puddles and surface runoff are formed, i.e. disintegration of the structure and washing away of soil particles, and after drying, the formation of a superficial crust.

Задачей настоящего изобретения является повышение равномерности орошения круговой зоны дождевания, и за счет этого уменьшение зоны перекрытия и увеличение площади орошения каждого аппарата.The present invention is to improve the uniformity of irrigation of the circular sprinkling zone, and thereby reduce the overlap zone and increase the irrigation area of each apparatus.

Поставленная задача достигается за счет того, что в дождевальном аппарате, содержащем вращающийся корпус, закрепленную на нем турбинку, выполненную в виде сегнерова колеса с насадками, вращающийся корпус отогнут в средней части от вертикальной оси под углом около 30 градусов, его торцевая часть оснащена заглушкой, а в стенках верхней части изготовлен концентрический ряд сквозных радиальных отверстий. При этом на ее внешней образующей поверхности шарнирно установлена ступица с внутренней кольцевой проточкой, расположенной против сквозных радиальных отверстий корпуса. На ступице жестко закреплены изогнутые консоли с насадками, образующие вместе со ступицей вторую турбинку в виде сегнерова колеса.The task is achieved due to the fact that in the sprinkler, containing a rotating body, a turbine attached to it, made in the form of a Segner wheel with nozzles, the rotating body is bent in the middle part from the vertical axis at an angle of about 30 degrees, its end part is equipped with a plug, and in the walls of the upper part a concentric row of through radial holes is made. At the same time, on its outer forming surface, there is a hinged hub with an inner annular groove located against the through radial openings of the housing. Curved cantilevers with nozzles are rigidly fixed on the hub, which together with the hub form a second impeller in the form of a Segner wheel.

Предложенное изобретение поясняется иллюстрациями. На фиг. 1 представлена схема предложенного дождевального аппарата. На фиг. 2 и 3, соответственно, - сечения А-А и Б-Б на фиг. 1. На фиг. 4 изображена схема зон орошения при работе предложенного дождевального аппарата.The proposed invention is illustrated with illustrations. FIG. 1 shows a diagram of the proposed sprinkler. FIG. 2 and 3, respectively, are sections A-A and B-B in FIG. 1. In FIG. 4 shows a diagram of irrigation zones during operation of the proposed sprinkler.

Дождевальный аппарат (фиг. 1) предложенной конструкции содержит стояк 1 трубопровода машины, к которому с помощью штуцера 2 со свободной посадкой и возможностью поворота присоединяется вращающийся корпус 3. Вращающийся корпус 3 выполнен в виде изогнутой в средней части трубы с утолщениями и резьбой на концах, при этом нижняя часть вращающегося корпуса 3 расположена вертикально, а верхняя его часть отклоняется от вертикали примерно на 30°. На верхней части вращающегося корпуса 3 по скользящей посадке, с возможностью вращения относительно его оси, установлена ступица 4, в утолщения которой ввернуты две изогнутые консольные трубки 5 с насадками 6 и 7, образующие со ступицей 4 турбинку в виде сегнерова колеса (фиг. 2). Внутри ступицы 4 выполнена кольцевая канавка (фиг. 1), а во вращающемся корпусе 3 против нее - сквозные радиальные отверстия. К верхней торцевой части ступицы 4 примыкает нижняя часть пружины 8, верхняя часть которой упирается в фиксатор 9, расположенный соосно верхней части вращающегося корпуса 3. К нижней, вертикальной части вращающегося корпуса 3 жестко крепится турбинка 10 с насадками 11 и 12, также выполненная в виде сегнерова колеса (фиг. 3).The sprinkler (Fig. 1) of the proposed design contains a riser 1 of the machine’s pipeline, to which a rotating body 3 is connected with a free-fit nipple 2 and a rotatable body 3. The rotating body 3 is made in the form of a pipe bent in the middle part with thickenings and threads on the ends, while the lower part of the rotating body 3 is located vertically, and its upper part deviates from the vertical by approximately 30 °. A hub 4 is installed on the upper part of the rotating body 3 along a sliding fit, rotatably about its axis, in the thickenings of which two curved cantilever tubes 5 with nozzles 6 and 7 are screwed, forming with the hub 4 an impeller in the form of a Segner wheel (Fig. 2) . An annular groove (FIG. 1) is made inside the hub 4, and through radial holes in the rotating body 3 against it. The upper end of the hub 4 adjoins the lower part of the spring 8, the upper part of which rests on the clamp 9 located coaxially with the upper part of the rotating body 3. The lower, vertical part of the rotating body 3 is rigidly fixed to the turbine 10 with nozzles 11 and 12, also made in the form Segner wheels (Fig. 3).

Дождевальный аппарат предложенной конструкции работает следующим образом.Sprinkler proposed design works as follows.

При подаче воды из полости стояка 1 трубопровода во внутреннюю полость вращающегося корпуса 3 (фиг. 1) она под давлением вырывается из насадок 11 и 12 турбинки 10, дробясь на отдельные капли. При этом за счет шарнирного размещения и момента реактивных сил вращающийся корпус 3 поворачивается в штуцере 2 относительно вертикальной оси. Оставшийся поток воды через внутреннюю полость вращающегося корпуса 3 и изготовленные в его верхней части радиальные отверстия поступает в кольцевую канавку ступицы 4, а затем через насадки 6 и 7 изогнутых консольных трубок 5 под давлением вырывается наружу, дробясь на отдельные капли. Причем, за счет скользящей посадки ступицы 4 и под воздействием момента реактивных сил, турбинка, образованная ступицей 4 и изогнутыми консольными трубками 5 с насадками 6 и 7, вращается вокруг оси верхней части вращающегося корпуса 3.When water is supplied from the cavity of the riser 1 of the pipeline into the internal cavity of the rotating body 3 (Fig. 1), it is pulled out under pressure from the nozzles 11 and 12 of the impeller 10, crushing into separate drops. At the same time, due to the hinge arrangement and the moment of reactive forces, the rotating body 3 is rotated in the choke 2 about a vertical axis. The remaining water flow through the internal cavity of the rotating body 3 and the radial holes made in its upper part enters the annular groove of the hub 4, and then through the nozzles 6 and 7 of the bent cantilever tubes 5 under the pressure breaks out, crushing into separate drops. Moreover, due to the sliding fit of the hub 4 and under the influence of the moment of reactive forces, the impeller formed by the hub 4 and curved cantilever tubes 5 with nozzles 6 and 7 rotates around the axis of the upper part of the rotating body 3.

Рассмотрим конфигурацию зоны дождевания (фиг. 4), при этом угол β поворота вращающегося корпуса 3 и угол α поворота верхнего сегнерова колеса с изогнутыми консольными трубками 5 отсчитываются от положения, изображенного на фиг. 1. При β=0 и α=0 (в положении сегнеровых колес, изображенных на фиг. 1) все струи выбрасываются горизонтально, но на разной высоте. При повороте верхней турбинки на α=90° по часовой стрелке (вид А-А) струя из насадки 7 выбрасывается под углом -30° к горизонту, а из сопла 6 - под углом +30°. Так как дальность полета струй различна, то орошается площадь эллипса смещенного влево от аппарата (фиг. 4). При повороте колеса на α=180° по часовой стрелке струи выбрасываются горизонтально. При повороте колеса на α=270° струя из насадки 6 выбрасывается под углом -30° к горизонту, а из насадки 7 - под углом +30°. Так как дальности полета струй различны, то орошается площадь эллипса смещенного влево от аппарата (фиг. 4). При повороте корпуса на угол β=90° эллипс орошения смещен вверх, при β=180° - вправо, при β=270° - вниз. При непрерывном вращении корпуса эллипс зоны дождевания вращается, и общая площадь дождевания изображается кругом. Любой радиус круга орошается струями с углами выброса в диапазоне от -30° до +30°.Consider the configuration of the sprinkling zone (Fig. 4), while the angle β of rotation of the rotating body 3 and the angle α of rotation of the upper Segner wheel with curved cantilever tubes 5 are counted from the position shown in FIG. 1. At β = 0 and α = 0 (in the position of the Segner wheels shown in Fig. 1) all jets are ejected horizontally, but at different heights. When the upper impeller is rotated α = 90 ° clockwise (view A-A), the jet from nozzle 7 is ejected at an angle of -30 ° to the horizon, and from nozzle 6 at an angle of + 30 °. Since the range of the jets is different, the area of the ellipse displaced to the left of the apparatus is irrigated (Fig. 4). When turning the wheel α = 180 ° clockwise, the jets are ejected horizontally. When turning the wheel at α = 270 °, the jet from nozzle 6 is ejected at an angle of -30 ° to the horizon, and from nozzle 7 - at an angle of + 30 °. Since the flight distances of the jets are different, the area of the ellipse displaced to the left of the apparatus is irrigated (Fig. 4). When the housing is rotated by an angle β = 90 °, the irrigation ellipse is shifted upwards, at β = 180 ° - to the right, and at β = 270 ° - downwards. With continuous rotation of the housing, the ellipse of the sprinkling area rotates, and the total area of the sprinkling is depicted around. Any circle radius is sprayed with jets with emission angles ranging from -30 ° to + 30 °.

За счет того, что каждый из радиусов в зоне дождевания орошается многими струями с различными углами выброса относительно горизонта, равномерность распределения воды по площади орошения возрастает.Due to the fact that each of the radii in the sprinkling zone is irrigated by many jets with different emission angles relative to the horizon, the uniform distribution of water over the irrigated area increases.

Центр зоны дождевания дополнительно орошается струями насадок 11 и 12, угол выброса которых постоянен (не обязательно нулевой) и выбирается по условию равномерности дождя и по скорости вращения аппарата. Чем больше отклонены изогнутые концы консольных трубок турбинки 10 от горизонтали, тем меньше скорость вращения корпуса. Дополнительно скорость поворота вращающегося корпуса 3 может регулироваться изменением сжатия пружины, устанавливаемой на нижнем конце вращающегося корпуса 3 (не указана), а скорость вращения верхнего сегнерова колеса - изменением ежатия пружины 8, путем перемещения фиксатора 9.The center of the sprinkling zone is additionally irrigated with jets of nozzles 11 and 12, the ejection angle of which is constant (not necessarily zero) and is selected according to the condition of rain uniformity and the speed of rotation of the apparatus. The more deflected the curved ends of the console tubes of the impeller 10 from the horizontal, the lower the speed of rotation of the housing. Additionally, the speed of rotation of the rotating body 3 can be adjusted by changing the compression of the spring mounted on the lower end of the rotating body 3 (not specified), and the speed of rotation of the upper Segner wheel by changing the spring tension 8 by moving the latch 9.

Claims

A sprinkler, containing a rotating body, an impeller fixed on it, made in the form of a Segner wheel with nozzles, characterized in that the rotating body is bent in the middle part from the vertical axis at an angle of about 30 °, its end part is equipped with a plug, and in the upper part walls a concentric row of through radial holes was made, while on its outer forming surface a hub was installed with an inner annular groove located against the through radial openings of the body on the st Itza rigidly fixed curved console with nozzles, forming together with the second impeller hub to form segner wheel.