DE2514233A1 - Duese fuer beregnungsanlagen - Google Patents

Description

U-789 1. April 1975

HARMONY EMITTER COMPANY INC., Tucson, Arizona, U.S.A.

Düse für Beregnungsanlagen

Die Erfindung "betrifft eine Wassersprühdüse und insbesondere eine Düse für Beregnungsanlagen zur Bodenberegnung.

Beregnungsanlagen oder Berieselungsanlagen verschiedensteer Art werden seit vielen Jahren verwendet. Diese Anlagen können allgemein in zwei Gruppen unterteilt werden, nämlich in Heimanlagen und in Beregnungsanlagen für industrielle Anwendungen.

Beregnungsanlagen für Heimzwecke können gewöhnlich mit einem Wasserschlauch verbunden werden und umfassen eine druckreduzierende Kammer mit einer Vielzahl von Öffnungen. Das Wasser strömt dabei mit einer genügend geringen Geschwindigkeit aus, so daß eine Bodenerosion rund um die Wurzeln der Pflanzen nicht stattfinden kann. Die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers hängt jedoch ab vom Wasserdruck in dem Wasserschlauch. Daher bedarf es zur Einstellung der Wasserströmung einer gewissen Erfahrung. Wenn klares Wasser verwendet wird, so ergeben sich keine Probleme. Wenn jedoch Wasser verwendet wird, welches Feststoffteilchen enthält, die größere Abmessungen haben als mikroskopisch feine Teilchen, so kann es geschehen, daß eine oder mehrere Austrittsöffnungen der Einrichtung verstopft werden. Hierdurch kommt es zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers durch die verbleibenden Öffnungen. Die erhöhte Kraft der aus den anderen Öffnungen austretenden verstärkten Wasserströmung führt dabei in der Praxis häufig zu einer.Erosion des angeströmten Bodens.

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Beregnungsanlagen für industrielle Zwecke werden im allgemeinen mit einer Beregnungswasserquelle oder Berieselungswasserquelle verbunden, d, h. mit einer Wasserquelle, deren Wasser suspendierte Feststoffteilchen enthält. Zur Vermeidung einer Verstopfung der Düsen mit diesen Feststoffteilchen sind die Auslaßöffnungen dabei gewöhnlich aus nachgiebigem Material hergestellt, welches eine für den Durchtritt der Feststoffteilchen erforderliche Ausweitung zuläßt. Wenn jedoch eine Düsenöffnung aufgeweitet wird, so daß Feststoffteilchen hindurchtreten können, so erhöht sich gleichzeitig die Wasserströmungsstärke. Eine verstärkte Wasserströmung führt jedoch zu einer Verringerung des Wasserdrucks der gemeinsamen Zuleitung zur Speisung der Düsen und somit zu einer Verringerung der Wasserströmung durch die restlichen Düsenöffnungen. Im Gefolge kommt es zu einer ungleichmäßigen Berieselung. Aufgrund von Alterungserscheinungen kann es vorkommen, daß das nachgiebige Material sich nicht mehr zu seiner ursprünglichen Gestalt zusammenzieht, so daß es nach längerem Gebrauch zu einer bleibenden Ungleichmäßigkeit des Wasseraustritts kommt.

Wenn eine Vielzahl von Beregnungseinrichtungen oder Düsenöffnungen entlang eines Schläuche angeordnet sind, so besteht ein erheblicher Druckgradient innerhalb des Schlauchs. Dieser Druckgradient führt nun dazu, daß das Wasser mit einer dem Druck proportionalen Stärke aus den jeweiligen Einrichtungen oder Düsenöffnungen ausströmt, Auch hierdurch kommt es zu einer ungleichförmigen Beregnung entlang dem »Schlauch.

Diese herkömmlichen Beregnungsanlagen oder BerieselungsaaLagen werden in den folgenden US-Patentschriften beschrieben: 2.851.306, 3.698,195, 3.303.800, 3.116.019, 3.685.735, 3.788.544, 3.667.685, 3.080.124, 3.221.996, 3.552.654, 3.767.124, 3.780.946.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Düse für Beregnungsanlagen zu schaffen, welche unabhängig von Änderungen des Wasserdrucks eine konstante Wasserströmung aufrechterhält und eine selbstregulierende und selbstreinigende, eine Verstopfung verhindernde Wirkung zeigt, so daß es bei Verwendung

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von suspendierte Feststoffteilchen enthaltendem Beregnungswasser nicht zu Störungen kommt.

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch gekennzeichnete Düse für Beregnungsanlagen gelöst. Eine Beregnungsanlage, hei der eine Vielzahl von solchen Düsen mit einem Wasserverteiler-, rohr verbunden sind, führt zu einer im wesentlichen gleichen Wasserströmungsstärke durch jede Düse, unabhängig von der örtlichen Anordnung der Düsen entlang dem Verteilerrohr. Die erfindungsgemäße Düse kann leicht und billig hergestellt werden. Sie erfordert keine Einstellungen zur Steuerung der Wasserströmungsstärke, selbst im Falle von Änderungen des Wasserdrucks. Die erfindungsgemäße Düse wird durch ein Paar Bleche gebildet, welche gleiche Erstreckung haben und einander benachbart liegen, wobei zwischen den Blechen ein Wasserströmungskanal besteht. Ferner ist eine druckempfindliche Kammer vorgesehen, welche mit der Druckwasserquelle in Verbindung steht. Diese Kammer ist der Außenfläche jeweils eines Bleches benachbart angeordnet und durch das Blech und ein halbrund gewölbtes Bauteil gebildet. Durch die druckempfindlichen Kammern werden die Bleche unter Vorspannung aneinander gehalten, so daß die Wasserströmungsstärke durch den Strömungskanal und durch den Düsenauslaß geregelt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Wasserverteilungsrohr einer Beregnungsanlage mit der erfindungsgemäßen Düse;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 2 und Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 2.

Fig. 1 zeigt eine Beregnungsanlage mit der erfindungsgemäßen Wasserdüse. Ein Wasserverteilerrohr 1 dient als Wasserquelle. Ihm wird das Wasser unter Druck zugeführt. Es umfaßt eine Vielzahl von T-Stücken 2 mit Rohrenden 3 und 4, welche an ent-

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sprechenden Abschnitten des Verteilerrohres 1 angreifen. Das dritte Rohrende 5 des T-Stücks 2 kann direkt mit einer Düse 10 verbunden sein. Alternativ kann auch zwischen dem Rohrende 5 und der Düse 10 eine Schlauchlänge vorgesehen sein.

Die Düse 10 "besteht aus einem zylindrischen Bauteil dessen eines Ende dem Rohrende 5 des T-Stücks angepaßt ist. Das andere Ende der Düse 10 umfaßt zwei Lippen 11 und 12, welche eine Austrittsöffnung 13 definieren. Das Wasser strömt durch einen Innenkanal der Düse 10 und tritt aus der Austrittsöffnung 13 aus, wie durch das Bezugszeichen 14 angedeutet. Die Wasserströmungsrate ist bei der erfindungsgemäßen Düse 10 konstant, unabhängig vom Wasserdruck.

Im folgenden sollen die einzelnen Bauteile der Düse 10 anhand der Figuren 2, 3 und 4 näher erläutert werden. Die Düse 10 umfaßt zwei halbrunde Bauteile 20 und 21, welche mittels einer zylindrischen Umhüllung36 in Nebeneinanderstellung gehalten werden. Das halbrunde Bauteil 20 besteht aus einem unperforierten flexiblen Blech 23, welches sich quer zu einem halbrunden gewölbten Teil 26 erstreckt. Eine Längsrippe 24 ist am flexiblen Blech 22 befestigt oder einstückig mit diesem ausgebildet. Die Rippe 24 beschränkt eine Verbiegung des flexiblen Blechs entlang dessen Längsachse. Das halbrunde Bauteil 21 ist in ähnlicher Weise aus einem unperforierten flexiblen Blech 23 mit einer daran befestigten oder damit einstückig ausgebildeten Rippe 25 und aus einem halbrunden gewölbten Bauteil 27 gebildet.

Jedes halbrunde Bauteil 20 und 21 kann einstück ausgebildet sein. Alternativ können die halbrunden gewölbten Teile getrennt von den flexiblen Flächen hergestellt werden. In diesem Falle werden die halbrunden gewölbten Teile mit den seitlichen Kanten der flexiblen Bleche, d. h. im Falle des Blechs 24 mit den Kanten 28 und 29 und im Falle des Blechs 23 mit den Kanten 30 und 31 verbunden.

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Eine Vielzahl von Rippen 40 sind im mittleren Bereich einer Oberfläche 38 des Blechs 22 vorgesehen. Sie erstrecken sich in einem Winkel von 45 ° zur Längsachse der Düse. In ähnlicher Weise sind Rippen 41 am Blech 23, und zwar im mittleren Bereich der Oberfläche 39, vorgesehen. Bei zusammengebauter Düse schneiden die Rippen 40 und die Rippen 41 sich in einem Winkel von 90 ° und es werden Zwischenräume gebildet. Die seitlichen Bereiche der Oberfläche 38 in der Nähe der Kanten 28 und 29 sind flach ausgebildet und schließen dicht mit ähnlichen flachen seitlichen Bereichen der Oberfläche 39 in der Fähe der Kanten 30 und 31 ab. Die Zwischenräume zwischen den Oberflächen 38 und 39 erstrecken sich durch die gesamte Länge der Düse 10 und definieren einen Durchgang 42.

Die halbrunden gewölbten Teile und die flexiblen Bleche der halbrunden Bereiche 20 und 21 definieren eine Kammer 34 bzw. 35. Jeweils ein Ende der Kammer ist durch die Lippe 11 oder bzw. 12 verschlossen. Das andere Ende der Kammer steht in Verbindung mit der Rohröffnung 5 und mit dem darin herrschenden Wasserdruck, so daß der Wasserdruck in jeder Kammer im wesentlichen äquvalent dem Wasserdruck in der Rohrleitung 1 gemäß Fig. 1 ist. Somit kommt aufgrund des Wasserdrucks im Rohr 1 über die Kammern eine Vorspannung auf das flexible Blech zustande. Die zwei halbrunden Bauteile 20 und 21 werden durch eine zylindrische Umhüllung 36 in Bezug zueinander in Position gehalten. Ein Wulst 44 erstreckt sich von der Umhüllung 36 radial einwärts und berührt die Lippen 11 und 12 und verhindert somit, daß die halbrunden Bauteile 20 und 21 herausgedrückt werden.

Im Betrieb ist die Düse 10 entweder direkt oder über einen Schlauch mit dem Rohrende 5 des T-Stücks 2 verbunden, so daß Wasser durch das Rohrende 5 in den Kanal oder durch den Gang 42, welcher durch die beiden Flächen 38 und 39 gebildet ist, strömt und durch die Mundöffnung 13 entweicht. Aufgrund der orthognonal zueinander angeordneten Rippen 40 und 41 erfolgt die Wasserströmung durch den Kanal in ungeordneter oder turbu-

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lenter Weise. Aufgrund der Turbulenz der Wasserströmung kommt es zu einem Wasserdruekgradienten vom Eingangsende der Düse 10 bis zum Mund 13. Gleichzeitig sind aber auch die Kammern 34 und 35 mit unter Druck stehendem Wasser gefüllt. Der in den Kammern 34 und 35 bestehende Wasserdruck hat die Tendenz, die flexiblen Bleche 22 und 23 unter Vorspannung aneinander zu pressen, so daß eine seitliche Aufweitung des Kanals 42 verhindert wird. Aufgrund der Zwischenräume zwischen den Rippen 40 und 41 wird die Wasserströmung durch den Durchgang 42 niemals vollständig unterbrochen, und zwar selbst bei einer erheblichen Steigerung des Drucks in den Kammern 34 und 35 nicht.

Wenn es nun innerhalb der Rohrleitung 1 zu einer örtlichen Verschiedenheit des Wasserdrucks kommt, und wenn somit die verschiedenen Düsen 10 einer verschiedenen Druckbeaufschlagung unterliegen, so wird dem durch die erfindungsgemäße Düsenbauweise Rechnung getragen. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Düsen wird auch in diesem Falle ein im wesentlichen konstanter Wasserdurchtritt durch die einzelnen Düsen gewährleistet. Wie bereits erläutert, bestimmen die Zwischenräume zwischen den Rippen diejenige Wasserströmung, welche stets unabhängig vom Wasserdruck in der Rohrleitung 1 stattfindet. Normalerweise würde eine Zunahme des Wasserdrucks im Kanal zu einem seitlichen Auseinandertreiben der Flächen 38 und 39 voneinander kommen, so daß in diesem Falle der Kanal 42 aufgeweitet wird. Im Falle ej.nes solchen aufgeweiteten Durchgangs . käme es natürlich zu einer vermehrten Wasserströmung. Eine solche Aufweitung wird jedoch dadurch verhindert, daß gleichzeitig auch der Wasserdruck in den Kammern 34 und 35 erhöht wird. Diese Erhöhung des Wasserdrucks bewirkt, daß die Flächen 38 und 39 aneinander gehalten werden. Aufgrund des Druckgradienten innerhalb durch Durchgangs 42 ist der Wasserdruck in der Nähe der Mundöffnung 13 wesentlich geringer als der Wasserdruck in den Kanälen 34 und 35. Aufgrund dieser Druckdifferenz kommt es möglicherweise zu einer geringen Komprimierung der Rippen 40 und 41 und somit zu einer Verringerung der Abmessungen der Zwischen -

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räume. Hierdurch wird der Querschnitt des Kanals 42 verringert, und zwar ansprechend auf eine Erhöhung des Mittelwertes des Druckgradienten. Dies führt somit zu einer konstanten Wasserströmung durch die Öffnung 13. Auf diese Weise findet durch die Düse 10 stets eine vorbestimmte geregelte Wasserströmung statt, unabhängig vom Wasserdruck in dem benachbarten Bereich der Rohrleitung 1.

Wenn das Wasser in der Rohrleitung 1 durch suspendierte Teilchen verunreinigt ist, so kommt es leicht vor, daß diese Teilchen in den Kanal 42 gedruckt werden. Wenn nun diese Teilchen so groß sind, daß sie sich nicht frei mit der Strömung durch die Zwischenräume bewegen können, so bleiben sie zwischen den Flächen 38 und 39 hängen. Hierbei üben jedoch diese Teilchen auf die Flächen 38 und 39 eine seitliche Kraft aus, wodurch diese Flächen auseinander gedruckt werden. Bei einer zunehmenden Auseinanderbewegung der Flächen kommt es zu einer Zunahme der Wasserströmung, so daß die Feststoffteilchen durch den Kanal hindurchgedrückt werden.

Versuche haben gezeigt, daß die turbulente Wasserströmung im Kanal 42 zu einem Auswaschen des gelösten Teils der Feststoffteilchen führt. Somit hat die erfindungsgemäße Düse eine Selbstreinigungseffekt. Weitere Versuche haben gezeigt,daß eine Düse mit einem etwa 12 mm breiten Kanal Teilchen mit einem Durchmesser von bis zu etwa 3 mm durchläßt. Somit wird die erfindungsgemäße Düse nicht verstopft.

Ferner muß betont werden, daß die erfindungsgemäße Düse aus drei Bauteilen zusammengesetzt ist, welche leicht hergestellt werden können, nämlich aus den halbrunden Bauteilen 20, 21 und aus der zylindrischen Umhüllung 36. Somit ist die erfindungsgemäße Düse wesentlich einfacher als herkömmliche Düsen und sie kann mit einem Bruchteil der Herstellungskosten vergleichbarer Düsen hergestellt werden.

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Claims (10)

_8- 25H233 PATENTANSPRÜCHE

1.) Düse für Beregnungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, laß der Wasserströmungskanal (42) der Düse (10) durch zwei unperforierte flexible Bleche (22,23) mit gleicher Erstreckung gebildet ist, deren benachbarte Flächen (38,39) in ihrem mittleren Bereich Querrippen (40,41) aufweisen, so daß innerhalb des Wasserstromungskanals (42) ein Wasserdruckgradient besteht

und daß auf den Wasserdruck in der Druckwasserquelle ansprechende Druckelemente (34,35) die flexiblen Bleche (22,23) mit Vorspannung gegeneinander halten und die seitliche Aufweitung des Wasserstromungskanals (42) regeln, so daß die Wasεerströmung durch die Düse unabhängig von Änderungen des Drucks in der Druckwasserquelle konstant gehalten wird.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckelemente (34,35) ein halbrundes Bauteil (20) umfassen, das ein mit einem der flexiblen Bleche (22 oder 23) an dessen Seiten verbundenes halbrundes gewölbtes Teil (26) aufweist, welches mit dem zugeordneten flexiblen Blech (22) eine als Druckelement (34) dienende und mit der Druckwasserquelle in Verbindung stehende Druckkammer bildet.

3. Düse nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein weiteres halbrundes Bauteil (21), das ein weiteres halbrund gewölbtes Teil (27) aufweist, welches mit den Seiten des anderen flexiblen Bleehs (23) verbunden ist und gemeinsam mit dem flexiblen Blech (23) eine weitere als Druckelement (35) dienende Druckkammer definiert, welche mit der Druckwasserquelle"in Verbindung steht.

4. Düse nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Umhüllung (36), welche die halbrunden Bauteile (20,21) umgibt und die flexiblen Bleche (22,23) aneinander hält.

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5. Düse nach' einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Dichtelemente an jedem der zwei flexiblen Bleche (22, 23) parallel zum WasserStrömungskanal (42) zur Aufrechterhaltung einer Wasserströmung durch den Wasserströmungskanal (42).

6. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querrippen (40,41) im jeweils mittleren Bereich der flexiblen Bleche (22,23) ausgebildet sind.

7. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an einem der flexiblen Bleche (22) ausgebildete Vielzahl von Rippen (40) orthogonal zu der an dem anderen flexiblen Blech (23) ausgebildeten Vielzahl von Rippen (41) gerichtet ist.

8. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der flexiblen Bleche (22,23) eine Versteifungsrippe (24,25) aufweist.

9. Düse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Versteifungsrippe (24,25) in die jeweils zugeordnete Druckkammer (34 bzw. 35) erstreckt.

10. Düse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,-daß jeweils ein flexibles Blech (22 oder 23), ein halbrund gewölbtes Bauteil (26 o.der 27) und eine Versteifungsrippe (24 oder 25) einstückig ausgebildet sind.

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