CS225540B1

CS225540B1 - Device for liquid pumping,especially of water in plants

Info

Publication number: CS225540B1
Application number: CS667982A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ing Dvorak
Original assignee: Dvorak Jiri
Priority date: 1982-09-17
Filing date: 1982-09-17
Publication date: 1984-02-13

Description

Předmětem vynálezu je zařízení pro čerpání kapalin, zejména vody k rostlinám.The present invention relates to an apparatus for pumping liquids, in particular water, to plants.

Jedním z nejdůležitějších faktorů intenzifikace výnosů kul turních rostlin jsou závlahy, kterými je zajišťován přívod vody k rostlinám a tím i optimální průběh asimilace a růst biomasy bez negativních dopadů na chemickou rovnováhu přírody. Jsou zná my a používány různé závlahové systémy, umožňující přívod vody k rostlinám bez závislosti na dešťových srážkách. Nejznámější a nejrozšířenšjší jsou závlahové kanály, které však mají nevýhody ve značné nákladnosti, malé rovnoměrnosti přívodu vody k rostli nám, zmenšování půdního prostoru pro pěstování a omezování možnosti nasazení mechanizace. Další, značně rozšířenou skupinu představují velkoplošné závlahy, kde je tlaková voda dopravována systémem potrubí k rozstřikovacím hubicím, kterými je voda usměrňována na rostliny. Přes zlepšenou účinnost a rovnoměrnost je tento systém nákladný a energetický značně náročný. Pro zvýšení účinnosti se u některých provedení prostřednictvím počítačů vyhodnocuje množství dopravované vody v závislosti na některých klimatických a provozních podmínkách, sledovaných stanoveným programem počítače, jenž dává ovládací signály k zapínání a vypínání závlahového systému. Tím došlo k energetickým úsporám, zamezilo se možnosti předávkování závlahové vody, avšak za cenu zvýšení nákladů. V posledních letech se hledají vedle uvedených klasických závlahových systémů systémy nové, které využívají sluneční energii k zajišťování tlakové vody. Jedná se o známé provedení čerpadla kapalin prostřednictvím vratně pohyblivých komor složených ze dvou částí a navzájem oddělených pohyblivou přepážkou, oddělující čerpanou kapalinu od plynu, na který nepřímo působí komplikovaným provedením sluneční záření.One of the most important factors of intensification of crop yields is irrigation, which ensures the water supply to the plants and thus the optimal course of assimilation and biomass growth without any negative impact on the chemical equilibrium of nature. Various irrigation systems are known and used to allow water to be supplied to plants without dependence on rainfall. Irrigation channels are the best known and most widespread, but they have the disadvantages of considerable cost, the lack of uniformity of water supply to us, the reduction of soil for cultivation and the possibility of mechanization. Another large group is represented by large-area irrigation, where the pressurized water is conveyed by a piping system to the spray nozzles through which the water is directed to the plants. Despite improved efficiency and uniformity, this system is costly and energy intensive. In order to increase efficiency, in some embodiments, the amount of water conveyed is evaluated by means of computers according to some climatic and operating conditions monitored by a specified computer program that gives control signals to turn the irrigation system on and off. This resulted in energy savings, avoiding the possibility of irrigation water overdose, but at the expense of cost. In recent years, besides the classical irrigation systems, new systems have been sought which use solar energy to provide pressurized water. It is a known embodiment of a liquid pump by means of reciprocating chambers composed of two parts and separated from each other by a movable partition separating the pumped liquid from the gas, which is indirectly affected by a complicated embodiment of solar radiation.

225 540225 540

Účelem vynálezu je vytvořit takové zařízení pro čerpání kapalin, zejména vody k rostlinám, které výše uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje a umožňuje přívod vláhy prestřednictvím solární energie v závislosti na množství slunečního svitu.The object of the invention is to provide a device for pumping liquids, in particular water, to plants which largely removes the above-mentioned drawbacks and allows the supply of moisture through solar energy depending on the amount of sunshine.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že na rámu, kyvně uloženém na čepu, je protilehle upraven jednak první pracovní prostor, jednak druhů pracovní prostor, každý opatřený pohyblivým členem a nad ním upravenou expanzní komorou, propojenou s příslušnou ohřívací komorou spojovacím kanálem, kteréžto pracovní prostory jsou přes sací ventily napojeny na přivaděč a ohebným potrubím propojeny přes výtlačné ventily s dopravním potrubím buň přímo nebo přes větrník, přičemž vždy jen jedna z ohřívacích komor se nachází pod usměrňovacím světlovodem.SUMMARY OF THE INVENTION The first working space and the second working space, each provided with a movable member and an expansion chamber arranged above it, connected to a respective heating chamber through a connecting channel, are arranged on the frame pivotably mounted on the pivot. they are connected via a suction valve to a feeder and connected via a flexible line via a discharge valve to a cell transport line directly or via a vane, with only one of the heating chambers located below the rectifying light guide.

Hlavní výhody řešení podle vynálezu spočívají v tom, že se umožňuje regulovaný přívod předehřáté závlahové vody a tím i optimální růst biomasy v daných klimatických podmínkách. Řešení je energeticky nenáročné, využívající koncentrovaného slunečního záření prostřednictvím čočky a usměrňovacího světlovodu a pro svou poměrnou jednoduchost je zařízení vhodné zejména pro malé ‘plochy. Využití se proto předpokládá zejména v zahradnictvích a na zahrádkách pro zavlažování zeleniny i ovocných stromků nízkotlakovou předehřátou závlahovou vodou, převáděnou až ke kořenům rostlin.The main advantages of the solution according to the invention are that it allows a controlled supply of preheated irrigation water and thus an optimal biomass growth in given climatic conditions. The solution is energy-efficient, using concentrated solar radiation through a lens and a rectifying light guide, and because of its relative simplicity, the device is particularly suitable for small ‘areas. Therefore, it is expected to be used especially in horticulture and in gardens for irrigation of vegetables and fruit trees by low-pressure pre-heated irrigation water, transferred to the roots of plants.

Na připojeném výkresu je v řezu schematicky znázorněn příklad provedení zařízení pro čerpání kapalin, zejména vody k rostlinám podle vynálezu.In the accompanying drawing, an exemplary embodiment of a device for pumping liquids, in particular water, to plants according to the invention is schematically shown in section.

Zařízení pro čerpání kapalin sestává z rámu 1, jenž je kyvně uložen na čepu 2, v příkladném provedení upraveném na větrníku J a opatřeném dorazy 4, Na rámu 1 je pak upraven v podstatě souměrně k čepu 2 první pracovní prostor a druhý pracovní prostor 6 a každý z těchto pracovních prostorů 2» 6. je opatřen pohyblivým členem 2» tvořeným např. pružnou membránou, volným pístem apod., nad nímž jsou upraveny expanzní komory 8, 8*. Expanzní komora 8 prvního pracovního prostoru £ je spojovacím kanálem 2 propojena s druhou ohřívací komorou 11. kdežto expanzní komora 8* druhého pracovního prostoru 6 je spojovacím kanálem propojena s první ohřívací komorou 10, přičemž tyto soustavy jsou vyplněny vhodným plynem, např. kysličníkem uhličitým, vodíkem,heliem apod.The liquid pumping device consists of a frame 1, which is pivotably mounted on a pin 2, in an exemplary embodiment provided on a pinwheel J and provided with stops 4. The first working space and a second working space 6 are arranged substantially symmetrically to the pin 2 and each of these working spaces 2 ' 6. is provided with a movable member 2 ' comprising, for example, a flexible membrane, a free piston or the like, over which expansion chambers 8, 8 ' The expansion chamber 8 of the first working space 6 is connected via a communication channel 2 to the second heating chamber 11. whereas the expansion chamber 8 * of the second working space 6 is connected via a connecting channel to the first heating chamber 10, these systems being filled with a suitable gas, e.g. hydrogen, helium, etc.

225 540225 540

Sluneční záření je na ohřívací komory 10 a 11 usměrňováno usměrňovacím světlovodem 12 a koncentrátorem záření 13 např. čočkou.The solar radiation is directed to the heating chambers 10 and 11 by a rectifying light guide 12 and a radiation concentrator 13, eg by a lens.

S přivaděčem 15 čerpané kapaliny např. vody je v příkladném provedení přes sací ventily 14 nebo uzaviratelné klapky připojen jak první pracovní prostor tak i druhý pracovní prostor 6, jenž jsou dále ohebnými potrubími 16, 16* přes výtlačné ventily 17 napojeny na větrník J. Z větrníku je pak kapalina vedena dopravním potrubím 18 do zavlažovaciho kanálu 19 a nebo přímo k rostlinám. Mezi první ohřívací komorou 10 a druhou ohřívací komorou 11 je s výhodou upraven kryt 20, zajištující jejich určité odstínění. Pro zvýšení tlaku dopravované kapaliny lze zařízení alternativně řešit též tak, že jeden z prostorů 2 a jS např. druhý pracovní prostor 6 je svým ohebným potrubím 16 napojen přes sací ventil 14 na první pracovní prostor jehož ohebné potrubí 16 je pak již popsaným způsobem napojeno na dopravní potrubí 18.In the exemplary embodiment, the first working space and the second working space 6 are connected to the pumped liquid supply 15 of the pumped liquid, e.g. water, through the suction valves 14 or the shut-off flaps. The fluid is then conveyed through the conveyor line 18 to the irrigation channel 19 or directly to the plants. Preferably, a cover 20 is provided between the first heating chamber 10 and the second heating chamber 11 to provide some shielding. In order to increase the pressure of the conveyed liquid, the device can alternatively also be designed such that one of the spaces 2 and 6, for example the second working space 6, is connected by its flexible line 16 via a suction valve 14 to the first working space. transport piping 18.

Pro zamezení možnosti vzniku rovnovážného stavu rámu 1 s pracovními prostory a 6 na čepu 2 je vhodné jejich kyvné uložení opatřit neznázorněným zpožňovacím členem nebo brzdou a dále i aretačním ústrojím pro zajištění klidové polohy při odstavení zařízení.In order to prevent the possibility of an equilibrium state of the frame 1 with the working spaces and 6 on the pin 2, it is suitable to provide their pivoting bearing with a delay member or brake (not shown) and also with a locking device to ensure a rest position.

Zařízení pro čerpání kapalin, zejména vody k rostlinám, pracuje následovně : v poloze znázorněné na výkresu působí solární energie, usměrňovaná koncentrátorem záření 13 a usměrňovacím světlovodem na první ohřívací komoru 10, která je spojovacím kanálem 2' propojena s expanzní komorou 8*. Protože však tato soustava je naplněna plynem, dochází k jeho rozpínání a tlak plynu v expanzní komoře 8* působí na pohyblivý člen 2, který postupně vytlačuje kapalinu z druhého pracovního prostoru 6 přes výtlačný ventil 17 do větrníku 2 ^a návazně dopravním potrubím 18 do zavlažovaciho kanálu 12, přitom sací ventil 14 mezi druhým pracovním prostorem 6 a přivaděčem 15 je uzavřen. Tím dochází ke zmenšování části zařízení s druhým pracovním prostorem 6 tak dlouho, až se poruší existující poloha rámu 1 na čepu 2 a vyšší hmotnost prvního pracovního prostoru přestaví rám 1 do opačné polohy. Po přestavení přestane působit solární energie na první ohřívací komoru 10 a začne působit na druhou ohřívací komoru 11. propojenou spojovacím kanálem 2 ^s expanzní komorou 8.The device for pumping liquids, in particular water to plants, operates as follows: in the position shown in the drawing, the solar energy directed by the radiation concentrator 13 and the rectifying light guide acts on the first heating chamber 10, which is connected to the expansion chamber 8 'by connecting channel 2'. However, since this system is filled with gas, it expands and the gas pressure in the expansion chamber 8 * acts on the movable member 2, which gradually expels the liquid from the second working space 6 through the discharge valve 17 into the pinwheel 2 ^and subsequently through the transport line 18 into the irrigation channel. 12, the suction valve 14 between the second working space 6 and the feeder 15 being closed. This reduces the part of the device with the second working space 6 until the existing position of the frame 1 on the pin 2 is broken and the higher weight of the first working space moves the frame 1 to the opposite position. After adjustment, the solar energy ceases to act on the first heating chamber 10 and begins to act on the second heating chamber 11 interconnected by the connecting channel 2 ^{with the} expansion chamber 8.

225 540225 540

Vyvolávaným rozpínáním plynu v expanzní komoře 8 začne jeho tlak působit na pohyblivý člen 2» který pak svým pohybem vytlačuje kapalinu Z pi*vního pracovního prostoru 2 přes výtlačný ventil 12 do větrníku J a návazně popsaným způsobem až k rostlinám. Současně však vlivem prostředí a čerpané kapaliny dochází k ochlazování a tím i smrštování plynu v expanzní komoře 8, spojovacím kanálu 2 a první ohřívací komoře 10. Vyvolávanou změnou polohy pohyblivého členu 2 na druhém pracovním prostoru 6 se otevírá jeho sací ventil li a je umožněn přítok kapaliny z přivaděče 15.čímž se postupně^-zvyšuje hmotnost této části zařízení. Naproti tomu se hmotnost protilehlé části, tj. prvního pracovního prostoru vlivem vytlačování kapaliny snižuje a celý tento proces trvá tak dlouho, až se na základě nově vzniklého poměru hmotnosti přestaví rám 1 do opačné polohy. Tím se pod usměrňovači světlovod opět dostane první ohřívací komora 10 a popsaný děj se neustále opakuje. Četnost změn poloh rámu 1 a tím i množství dopravované kapaliny k rostlinám je ovlivňována a převážně určována intenzitou slunečního záření usměrňovaného koncentrátorem 13 a světlovodem 12 buč na první ohřívací komoru 10 nebo druhou ohřívací komoru 11. Při malé intenzitě slunečního záření a za nepříznivých klimatických poměrů by mohlo zcela ojediněle dojít k dlouhodobému rovnovážnému stavu rámu 1 na čepu 2, kdy žádná z ohřívacích komor 10 nebo 11 by nebyla pod usměrňovacím světlovodem 12. Pro zamezení vzniku této situace je výhodné vybavit uložení rámu 1 s čepem 2 brzdou nebo jiným známým zpožďovacím členem, který by umožňoval změnu polohy rámu 1 skokově nikoli plynule. Dále je vhodné prostor mezi první ohřívací komorou 10 a druhou ohřívací komorou 11 opatřit krytem 20, který by omezoval působení sluneční· ho záření na ohřívací komory 10 a 11 především při změně jejich polohy.By inducing expansion of the gas in the expansion chamber 8, its pressure begins to act on the movable member 2, which in turn moves the liquid from the first working space 2 through the discharge valve 12 into the pinwheel J and subsequently to the plants. At the same time, however, due to the environment and the pumped liquid, the gas in the expansion chamber 8, the connecting duct 2 and the first heating chamber 10 cools and thus shrinks. By inducing the position of the movable member 2 in the second working space 6 liquid from conduit 15.čímž gradually ^- this increases the weight of the unit. On the other hand, the weight of the opposite part, i.e. the first working space, decreases due to the ejection of the liquid, and the whole process lasts until the frame 1 moves to the opposite position due to the newly established weight ratio. As a result, the first heating chamber 10 is again placed under the rectifying light guide and the process described is repeated continuously. The frequency of changes in the position of the frame 1 and hence the amount of liquid conveyed to the plants is influenced and predominantly determined by the intensity of solar radiation directed by the concentrator 13 and the light guide 12 either. a very rare long-term equilibrium state of the frame 1 on the pin 2 could occur, where none of the heating chambers 10 or 11 would be below the rectifying light guide 12. To avoid this situation, it is advantageous to equip the bearing of the frame 1 with the pin 2 with a brake or other known which would allow the position of the frame 1 to be changed stepwise, not continuously. Furthermore, it is suitable to provide the space between the first heating chamber 10 and the second heating chamber 11 with a cover 20 which would limit the effect of solar radiation on the heating chambers 10 and 11, in particular when their position is changed.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

225 540

1 ,. Apparatus for pumping liquids, in particular water for rolates, utilizing solar energy directed to a gas-filled heating chamber, characterized in that a first working space (5) is provided opposite the second working space on the frame (1) pivotably mounted on the pin (2) (6), each provided with a movable member (7) and an expansion chamber (8.8 *) provided above it, communicating with a respective heating chamber (10.11) by a communication channel (9, 9 *), which working spaces (5, 6) ) are connected via the suction valves (14) to the feeder (15) and connected via a flexible line (16,16 *) via the discharge valves (17) to the transport line (18) of the cell directly or via a pinwheel (3). the heating chambers (10, 11) is below the rectifying light guide (12).

Device for pumping liquids, in particular water to plants, according to claim 1, characterized in that the first working space (5) is connected via a suction valve (14) to a feeder (15) with a flexible pipe (16) connected via a further suction valve. .1 (14) to a second working space (6) which is connected via a flexible line (16 *) via a discharge valve (17) to a conveying line (18).

3. A liquid pumping device according to claim 1, characterized in that the first working space (5) is connected by a connecting duct (9) to the second heating chamber (11) and the second working space (6) is connected by a connecting duct (9 *). with first heating>

a chamber (10), wherein a cover (20) is arranged between the heating chambers (10, 11). n