RU172711U1

RU172711U1 - SHORT-JET DEFLECTOR NOZZLE

Info

Publication number: RU172711U1
Application number: RU2017104673U
Authority: RU
Inventors: Андрей Евгеньевич Новиков; Максим Игоревич Филимонов; Татьяна Геннадьевна Константинова; Виктор Васильевич Мелихов; Алексей Андреевич Новиков; Александр Григорьевич Болотин; Мария Игоревна Ламскова; Денис Иванович Василюк
Priority date: 2017-02-13
Filing date: 2017-02-13
Publication date: 2017-07-21

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к оросительной технике, в частности к устройствам для создания искусственного дождя, и может быть использовано в дождевальных машинах. Насадка короткоструйная дефлекторная секторного действия содержит корпус, включающий нижнюю часть с наружной резьбой для ввинчивания его в патрубок водопроводящего пояса дождевальной машины, продольный проходной канал, выполненный в виде внешнего цилиндрического насадка диаметром d=4…8 мм и длиной l=(3…4)⋅d, радиальные отверстия диаметром d=0,2⋅d, выполненные на расстоянии l=(0,5…1,0)⋅dот острой кромки входного отверстия внешнего цилиндрического насадка, и верхнюю часть с дефлектором, на рабочей поверхности которого выполнены треугольные канавки переменной глубины от 0 до 1,5…2,0 мм с шагом, равным максимальной глубине канавки на образующей дефлектора, расположенные в виде веера. Корпус изготовлен преимущественно из пластмассы посредством литья прессованием в виде шестигранника, а дефлектор выполнен в виде поверхности эллипсоида радиусом R=20 мм с внутренней выемкой, при этом треугольные канавки расположены в виде веера с углом обхвата ϕ=165…170°, а центр веера смещен в сторону образуемого факела дождя относительно плоскости острой кромки выходного отверстия внешнего цилиндрического насадка на расстояние, равное максимальной глубине канавки. При этом в качестве пластмассы используется, например, полипропилен стеклонаполненный. Данное техническое решение позволяет снизить металлоемкость и себестоимость изделия, а также увеличить дальность полета капель дождя и площадь захвата дождем.The proposed solution relates to irrigation equipment, in particular to devices for creating artificial rain, and can be used in sprinkler machines. The short-blast deflector sector-style nozzle contains a housing including a lower part with an external thread for screwing it into the nozzle of the water supply belt of the sprinkler machine, a longitudinal passage channel made in the form of an external cylindrical nozzle with a diameter of d = 4 ... 8 mm and a length l = (3 ... 4) ⋅d, radial holes with a diameter of d = 0.2⋅d, made at a distance l = (0.5 ... 1.0) ⋅dfrom the sharp edge of the inlet of the external cylindrical nozzle, and the upper part with a deflector, on the working surface of which are made triangular ka Navki variable depth from 0 to 1.5 ... 2.0 mm in increments equal to the maximum depth of the grooves on the deflector generatrix, located in the form of a fan. The body is made mainly of plastic by injection molding in the form of a hexagon, and the deflector is made in the form of an ellipsoid surface with a radius of R = 20 mm with an internal recess, while the triangular grooves are arranged in the form of a fan with a girth angle ϕ = 165 ... 170 °, and the center of the fan is offset in the direction of the formed rain plume relative to the plane of the sharp edge of the outlet of the external cylindrical nozzle at a distance equal to the maximum depth of the groove. In this case, for example, glass-filled polypropylene is used as plastic. This technical solution allows to reduce the metal consumption and the cost of the product, as well as to increase the flight range of the raindrops and the area of capture by rain.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к оросительной технике, в частности к устройствам для создания искусственного дождя, и может быть использовано в дождевальных машинах.The proposed solution relates to irrigation equipment, in particular to devices for creating artificial rain, and can be used in sprinkler machines.

Для достижения с минимальными энергозатратами значений показателей качества искусственного дождя (интенсивности и структуры дождя), близких к агротехническим требованиям, и снижения энергии воздействия капель дождя на почву используются короткоструйные дефлекторные насадки, работающие при давлении 0,05…0,15 МПа (Дождевальные машины / Б.М. Лебедев. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: «Машиностроение», 1977. - 244 с., стр. 23).To achieve, with minimal energy consumption, values of artificial rain quality indicators (intensity and structure of rain) close to agrotechnical requirements, and to reduce the energy of the action of rain drops on the soil, short-blast baffle nozzles operating at a pressure of 0.05 ... 0.15 MPa (Sprinkling machines / B.M. Lebedev. - 2nd ed., Revised and enlarged. - M.: "Mechanical Engineering", 1977. - 244 p., P. 23).

Известна насадка короткоструйная дефлекторная кругового действия, содержащая корпус, преимущественно из металла, с определенными конструкцией параметрами, включающий нижнюю часть с внутренней резьбой для навинчивания его на патрубок водопроводящего пояса дождевальной машины, продольный проходной канал, диафрагму с отверстием, изготовленную заодно с корпусом посредством литья и расположенную между нижней и верхней частями, и верхнюю часть, выполненную в виде воронки с окнами. При этом в верхней части воронки укреплена планка с дефлектором в виде конуса с углом при вершине 120°, ось конуса совпадает с осью диафрагмы, а вершина конуса направлена вниз. Причем расстояние от верхней плоскости отверстия диафрагмы до вершины конуса равно диаметру отверстия диафрагмы, а диаметр основания конуса равен двум диаметрам отверстия (Дождевальные машины / Б.М. Лебедев. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: «Машиностроение», 1977. - 244 с., стр. 23-24, рис. 7, а; Механизация полива: Справочник / Б.Г. Штепа, В.Ф. Носенко, Н.В. Винникова [и др.]. - М.: Агропромиздат, 1990. - 336 с., стр. 124, рис. 3.1, а; Двухконсольный дождевальный агрегат ДДА-100МА. Руководство по сборке и эксплуатации. - Киев: Изд-во «Реклама», 1970. - 68 с., стр. 13-14, рис. 10).Known short-deflector nozzle circular action, comprising a housing, mainly of metal, with certain design parameters, including a lower part with an internal thread for screwing it onto the nozzle of the watering belt of the sprinkler machine, a longitudinal passage channel, a diaphragm with a hole made integrally with the housing by casting and located between the lower and upper parts, and the upper part, made in the form of a funnel with windows. At the same time, in the upper part of the funnel, a bar with a cone-shaped deflector with an angle at an apex of 120 ° is strengthened, the axis of the cone coincides with the axis of the diaphragm, and the top of the cone is directed downward. Moreover, the distance from the upper plane of the diaphragm aperture to the top of the cone is equal to the diameter of the diaphragm aperture, and the diameter of the base of the cone is equal to two diameters of the aperture (Sprinkling machines / B.M. Lebedev. - 2nd edition, revised and additional - M .: “ Mechanical Engineering ", 1977. - 244 p., Pp. 23-24, Fig. 7, a; Watering mechanization: Handbook / B. G. Shtepa, V. F. Nosenko, N. V. Vinnikova [and others]. - M .: Agropromizdat, 1990. - 336 p., P. 124, Fig. 3.1, a; DDA-100MA double-console sprinkler aggregate. Assembly and operation manual. - Kiev: Reklama Publishing House, 1970. - 68 S., p. 13-14, Fig. 10).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся низкая технологичность устройства из-за металлоемкости и сложности его изготовления, а также высокая энергия воздействия капель дождя на почву из-за крупности и удельного веса капель. Формируемый дефлектором конусообразный факел дождя в виде сплошной пленки и с нисходящим потоком характеризуется высокой интенсивностью, низкой ветроустойчивостью, малой дальностью полета капель и площадью захвата.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the low manufacturability of the device due to the metal consumption and the complexity of its manufacture, as well as the high energy of the action of rain drops on the soil due to the size and specific gravity of the drops. A cone-shaped rain torch formed by a deflector in the form of a continuous film and with a downward flow is characterized by high intensity, low wind resistance, short range of droplets and the capture area.

Известна насадка короткоструйная дефлекторная секторного действия, содержащая корпус, преимущественно из металла, с определенными конструкцией параметрами, включающий нижнюю часть с внутренней резьбой для навинчивания его на патрубок водопроводящего пояса дождевальной машины, продольный проходной канал и верхнюю часть с ложкообразным дефлектором. При этом угол наклона плоскости дефлектора к горизонту составляет 30…38° (Справочник по механизации орошения / Б.Г. Штепа, Н.В. Винникова, С.Х. Гусейн-заде [и др.]; под ред. Б.Г. Штепы. - М.: Колос, 1979. - 303 с., стр. 108, рис. 27; Мелиорация и водное хозяйство. Орошение: Справочник / П.А. Айдаров, К.П. Арент, В.Н. Басс [и др.]; под ред. Б.Б. Шумакова. - М.: Колос, 1999. - 432 с., стр. 75, рис. 4.2).Known nozzle short-blast deflector sector action, comprising a housing, mainly of metal, with certain design parameters, including a lower part with an internal thread for screwing it onto the nozzle of the water supply belt of the sprinkler machine, a longitudinal passage channel and the upper part with a spoon-shaped deflector. The angle of inclination of the deflector plane to the horizon is 30 ... 38 ° (Handbook on the mechanization of irrigation / B.G. Shtepa, N.V. Vinnikova, S.Kh. Guseyn-zade [et al.]; Edited by B.G. Shtepy. - M .: Kolos, 1979. - 303 p., P. 108, Fig. 27; Land reclamation and water management. Irrigation: Reference book / P.A. Aidarov, K.P. Arent, V.N. Bass [et al.]; edited by B. B. Shumakov. - M .: Kolos, 1999. - 432 p., p. 75, Fig. 4.2).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся низкая технологичность устройства из-за металлоемкости и сложности его изготовления, а также высокая энергия воздействия капель дождя на почву из-за крупности и удельного веса капель. Формируемый дефлектором ложкообразный факел дождя в виде сплошной пленки характеризуется низкой ветроустойчивостью, малой дальностью полета капель и площадью захвата.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the low manufacturability of the device due to the metal consumption and the complexity of its manufacture, as well as the high energy of the action of rain drops on the soil due to the size and specific gravity of the drops. A spoon-shaped rain torch formed by a deflector in the form of a continuous film is characterized by low wind resistance, short range of droplets and the capture area.

Известна насадка короткоструйная дефлекторная секторного действия, содержащая шестигранный корпус, преимущественно из пластмассы, изготовленный посредством литья прессованием, с определенными конструкцией параметрами, включающий нижнюю часть с наружной резьбой для ввинчивания его в патрубок водопроводящего пояса дождевальной машины, продольный проходной канал, выполненный в виде конфузора, переходящего в цилиндрический насадок, и верхнюю часть с ложкообразным дефлектором. При этом дефлектор выполнен в виде двухотвальной гребневой поверхности, расширяющейся при удалении от продольного проходного канала. Причем угол между линией гребня дефлектора и плоскостью, проходящей через площадку под выпускным отверстием, составляет 20…30°, а угол между касательной к плоскости конечной верхней части дефлектора и той же плоскостью, проходящей через площадку под выпускным отверстием, составляет 40…60° (Патент №2103865 РФ, МПК A01G 25/02, В05В 1/04, В05В 1/18, В05В 1/26, А01М 7/00, опубл. 10.02.1998).Known nozzle short-blast deflector sector action containing a hexagonal housing, mainly made of plastic, made by injection molding, with certain design parameters, including a lower part with an external thread for screwing it into the nozzle of the water supply belt of the sprinkler machine, a longitudinal passage channel made in the form of a confuser, rolling into a cylindrical nozzle, and the upper part with a spoon-shaped deflector. In this case, the deflector is made in the form of a two-blade crest surface, expanding with distance from the longitudinal passage channel. Moreover, the angle between the line of the deflector ridge and the plane passing through the area under the outlet is 20 ... 30 °, and the angle between the tangent to the plane of the final upper part of the deflector and the same plane passing through the area under the outlet is 40 ... 60 ° ( Patent No. 2103865 of the Russian Federation, IPC A01G 25/02, B05B 1/04, B05B 1/18, B05B 1/26, A01M 7/00, publ. 02/10/1998).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся высокая энергия воздействия капель дождя на почву из-за крупности и удельного веса капель. Ложкообразный факел дождя из-за неполного покрытия дефлектора двухотвальной гребневой поверхностью формируется сначала в виде струек, а ближе к периферии дефлектора, смыкаясь, в виде сплошной пленки. Факел дождя в виде сплошной пленки, как уже отмечалось, характеризуется низкой ветроустойчивостью, малой дальностью полета капель и площадью захвата.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the high energy of the action of raindrops on the soil due to the size and specific gravity of the droplets. A spoon-shaped rain torch, due to incomplete coverage of the deflector with a two-blade ridge surface, is first formed in the form of streams, and closer to the periphery of the deflector, closing, in the form of a continuous film. The rain torch in the form of a continuous film, as already noted, is characterized by low wind resistance, short range of droplets and the area of capture.

Известны насадки короткоструйные дефлекторные секторного действия, содержащие шестигранный корпус, преимущественно из металла или пластмассы, изготовленные посредством литья, с определенными конструкцией параметрами, включающий нижнюю часть с наружной резьбой для ввинчивания его в патрубок водопроводящего пояса дождевальной машины, продольный проходной канал, выполненный в виде конфузора, переходящего в цилиндрический насадок, и верхнюю часть с дефлектором, выполненным в виде поверхности эллипсоида с внутренней выемкой и с углом обхвата 155…160° (А.с. №1729603, МПК В05В 1/04, опубл. 30.04.1992; Механизация поливных работ / Д.М. Сандигурский, Н.А. Безроднов. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Колос, 1983. - 288 с., стр. 8-9, рис. 2; Двухконсольный дождевальный агрегат ДДА-100В. Инструкция по эксплуатации. - Волгоград: Изд-во «Реклама», 1997. - 87 с., стр. 14-15, рис. 13, стр. 82-83, ДДА 01.263).Known short-blast baffle nozzles of sectorial action, containing a hexagonal housing, mainly made of metal or plastic, made by casting, with certain design parameters, including a lower part with an external thread for screwing it into the nozzle of the water supply belt of the sprinkler machine, a longitudinal passage channel made in the form of a confuser turning into a cylindrical nozzle and the upper part with a deflector made in the form of an ellipsoid surface with an internal recess and with an angle of grip 155 ... 160 ° (AS No. 1729603, IPC V05V 1/04, publ. 04/30/1992; Mechanization of irrigation / D.M. Sandigursky, N.A. Bezrodnov. - 2nd edition, revised. and add. - M .: Kolos, 1983. - 288 p., pages 8-9, Fig. 2; DDA-100V two-console sprinkler unit. Instruction manual. - Volgograd: Reklama Publishing House, 1997. - 87 pp., Pp. 14-15, Fig. 13, pp. 82-83, DDA 01.263).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся высокая энергия воздействия капель дождя на почву из-за крупности и удельного веса капель. Формируемый дефлектором сферический факел дождя в виде сплошной пленки характеризуется низкой ветроустойчивостью, малой дальностью полета капель и площадью захвата.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the high energy of the action of raindrops on the soil due to the size and specific gravity of the droplets. A spherical rain torch formed by a deflector in the form of a continuous film is characterized by low wind resistance, short droplet range and capture area.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому устройству и принятому за прототип, является насадка короткоструйная дефлекторная секторного действия, содержащая корпус, преимущественно из металла, с определенными конструкцией параметрами, включающий нижнюю часть с наружной резьбой для ввинчивания его в патрубок водопроводящего пояса дождевальной машины и шестигранной контргайкой для фиксации его в нужной плоскости, продольный проходной канал, выполненный в виде внешнего цилиндрического насадка, радиальные отверстия и верхнюю часть с плоским дефлектором, на рабочей поверхности которого выполнены треугольные канавки переменной глубины с шагом, равным максимальной глубине канавки на образующей дефлектора, расположенные в виде веера с углом обхвата 180°, центр веера относительно оси продольного проходного канала смещен в сторону противоположную образуемого факела дождя на расстояние равное диаметру продольного проходного канала. При этом дефлектор выполнен заодно с корпусом и расположен относительно оси продольного проходного канала под углом 30° (Патент №2361681 РФ, МПК В05В 1/18, опубл. 20.07.2009).The closest technical solution for the totality of features to the claimed device and adopted for the prototype is a nozzle short-blast deflector sector action, comprising a housing, mainly of metal, with certain design parameters, including the lower part with an external thread for screwing it into the nozzle of the water supply belt of the sprinkler machine and a hexagonal lock nut to fix it in the desired plane, a longitudinal passage channel made in the form of an external cylindrical nozzle, for the holes and the upper part with a flat deflector, on the working surface of which are made triangular grooves of variable depth with a step equal to the maximum depth of the groove on the deflector generatrix, located in the form of a fan with a 180 ° angle, the center of the fan relative to the axis of the longitudinal passage channel is shifted to the opposite side formed a torch of rain at a distance equal to the diameter of the longitudinal passage channel. In this case, the deflector is made integral with the body and is located relative to the axis of the longitudinal passage channel at an angle of 30 ° (Patent No. 2361681 of the Russian Federation, IPC V05V 1/18, published on July 20, 2009).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся низкая технологичность устройства из-за металлоемкости и сложности его изготовления. Формируемый дефлектором плоский факел дождя в виде струек из-за формы дефлектора и потерь напора в сторону противоположную вылету струи характеризуется малой дальностью полета капель и площадью захвата.The reasons that impede the achievement of a given technical result include low manufacturability of the device due to the metal consumption and the complexity of its manufacture. The flat rain torch formed by the deflector in the form of streams due to the shape of the deflector and pressure losses in the direction opposite to the jet outlet is characterized by a short range of droplets and the capture area.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение технологичности устройства и улучшение показателей качества искусственного дождя.The task to which the proposed technical solution is directed is to increase the manufacturability of the device and improve the quality indicators of artificial rain.

Результатом предлагаемого технического решения является снижение металлоемкости и себестоимости изделия, а также увеличение дальности полета капель дождя и площади захвата дождем.The result of the proposed technical solution is to reduce the metal consumption and cost of the product, as well as increasing the range of the flight of rain drops and the area of capture by rain.

Поставленный технический результат достигается тем, что насадка короткоструйная дефлекторная секторного действия, содержащая корпус, включающий нижнюю часть с наружной резьбой для ввинчивания его в патрубок водопроводящего пояса дождевальной машины, продольный проходной канал, выполненный в виде внешнего цилиндрического насадка диаметром d₁=4…8 мм и длиной l₁=(3…4)⋅d₁, радиальные отверстия диаметром d₂=0,2⋅d₁, выполненные на расстоянии l₂=(0,5…1,0)⋅d₁ от острой кромки входного отверстия внешнего цилиндрического насадка, и верхнюю часть с дефлектором, на рабочей поверхности которого выполнены треугольные канавки переменной глубины от 0 до 1,5…2 мм с шагом, равным максимальной глубине канавки на образующей дефлектора, расположенные в виде веера, причем корпус изготовлен преимущественно из пластмассы посредством литья прессованием в виде шестигранника, а дефлектор выполнен в виде поверхности эллипсоида радиусом R=20 мм с внутренней выемкой, при этом треугольные канавки расположены в виде веера с углом обхвата ϕ=165…170°, а центр веера смещен в сторону образуемого факела дождя относительно плоскости острой кромки выходного отверстия внешнего цилиндрического насадка на расстояние, равное максимальной глубине канавки.The technical result is achieved in that the nozzle is a short-blast deflector sector action, comprising a housing including a lower part with an external thread for screwing it into the nozzle of the water supply belt of the sprinkler machine, a longitudinal passage channel made in the form of an external cylindrical nozzle with a diameter of d ₁ = 4 ... 8 mm and length l ₁ = (3 ... 4) ⋅d ₁ , radial holes with a diameter d ₂ = 0,2⋅d ₁ made at a distance l ₂ = (0,5 ... 1,0) ⋅d ₁ from the sharp edge of the inlet external cylindrical nozzle, and the upper part with a deflector, on the working surface of which triangular grooves of variable depth from 0 to 1.5 ... 2 mm are made with a step equal to the maximum depth of the groove on the deflector generatrix, located in the form of a fan, the case being made mainly of plastic by injection molding in the form of a hexagon, and the deflector is made in the form of an ellipsoid surface with a radius of R = 20 mm with an internal recess, while the triangular grooves are arranged in the form of a fan with a girth angle ϕ = 165 ... 170 °, and the center of the fan is shifted towards the rain torch formed about relative to the plane of the sharp edge of the outlet of the outer cylindrical nozzle at a distance equal to the maximum depth of the groove.

Причем в качестве пластмассы используется, например, полипропилен стеклонаполненный.Moreover, for example, glass-filled polypropylene is used as plastic.

Изготовление корпуса из пластмассы, например, из полипропилена стеклонаполненного, посредством литья прессованием в виде шестигранника способствует снижению металлоемкости и себестоимости изделия.The manufacture of a housing made of plastic, for example, glass-filled polypropylene, by means of injection molding in the form of a hexagon, helps to reduce the metal consumption and the cost of the product.

Процесс орошения с позиции элементарных составляющих описывается воздействием капли дождя на почвенный агрегат. Это воздействие характеризуется, главным образом, силой или энергией удара, которую, математически для капли можно представить в виде (Дождевальные машины / Б.М. Лебедев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: «Машиностроение», 1977. - 244 с. - стр. 89):The irrigation process from the position of elementary components is described by the effect of a raindrop on the soil aggregate. This effect is characterized mainly by the force or energy of the impact, which, mathematically for a drop, can be represented in the form (Sprinkling machines / B. M. Lebedev. - 2nd ed., Revised and enlarged. - M.: "Mechanical Engineering" , 1977. - 244 p. - p. 89):

где ρ_к=γ _к/g - плотность капли, кг/м³;where ρ _to = γ _to / g is the density of the drop, kg / m ³ ;

γ_к - удельный вес капли, Н/м³;γ _to - the specific gravity of the drop, N / m ³ ;

g=9,81 - ускорение свободного падения, м/с²;g = 9.81 - acceleration of gravity, m / s ² ;

ϑ_к - скорость движения капли в воздухе, м/с.ϑ _k is the droplet velocity in air, m / s.

Из формулы (1) следует, что основными переменными величинами могут быть плотность и скорость движения капли.From formula (1) it follows that the main variables can be the density and velocity of the droplet.

Из теории распада струй известно, что водная капля, движущаяся в воздухе, будет устойчивой до тех пор, пока внешние силы от давления воздуха

не превысят силы внутреннего давления в капле р_к=4α_к/d_к (см. там же - стр. 79):From the theory of decay of jets, it is known that a water drop moving in air will be stable as long as external forces from air pressure

the internal pressure forces in the drop will not exceed p _k = 4α _k / d _k (see ibid. - p. 79):

где α_к - коэффициент поверхностного натяжения капли, Н/м;where α _to - the coefficient of surface tension of the drop, N / m;

ρ_в=γ _в/g - плотность воздуха, кг/м³;ρ _in = γ _in / g is the density of air, kg / m ³ ;

γ_в - удельный вес воздуха, Н/м³;γ _in - specific gravity of air, N / m ³ ;

С_х - коэффициент аэродинамического сопротивления воздуха;C _x - aerodynamic drag coefficient of air;

d_к - диаметр капли, м.d _to - droplet diameter, m

Скорость движения капли можно определить также из условия равенства ее веса

силе сопротивления воздуха

(см. там же - стр. 79):The velocity of the droplet can also be determined from the condition of equality of its weight

air resistance

(see ibid. - p. 79):

Из выражений (2) и (3) после преобразований получим:From the expressions (2) and (3) after the transformations we get:

Таким образом, для того чтобы снизить энергию воздействия капли на почву, в соответствии с формулой (1), необходимо уменьшить плотность капли и скорость ее движения. Последнее согласно уравнениям (2)…(4) возможно путем уменьшения диаметра капли или плотности и/или поверхностного натяжения капли.Thus, in order to reduce the energy of the drop effect on the soil, in accordance with formula (1), it is necessary to reduce the density of the drop and its speed. The latter according to equations (2) ... (4) is possible by reducing the diameter of the droplet or the density and / or surface tension of the droplet.

Уменьшение указанных характеристик капли дождя достигается при насыщении ее газом (воздухом), т.е. создании газожидкостной смеси.A decrease in the indicated characteristics of a raindrop is achieved when it is saturated with gas (air), i.e. creating a gas-liquid mixture.

В таблице 1 приведены значения коэффициента поверхностного натяжения водопроводной воды до и после насыщения воздухом. Согласно этим данным за счет диспергирования воздуха в воду можно снизить коэффициент ее поверхностного натяжения до 8-9% (Изменение поверхностного натяжения воды под действием различных физических факторов / Н.А. Мамедов, Г.И. Гарибов, Ш.Ш. Алекберов [и др.] // Прикладная физика. - 2016. - №6. - С. 20-23).Table 1 shows the surface tension coefficient of tap water before and after air saturation. According to these data, by dispersing air into water, it is possible to reduce the coefficient of its surface tension to 8-9% (Change in the surface tension of water under the influence of various physical factors / N.A. Mamedov, G.I. Garibov, Sh. Sh. Alekberov [and etc.] // Applied Physics. - 2016. - No. 6. - P. 20-23).

Плотность газожидкостной смеси в соответствии с формулами:The density of the gas-liquid mixture in accordance with the formulas:

где ρ_ж, ρ_г - плотности жидкости и газа, кг/м³;where ρ _W , ρ _g - the density of the liquid and gas, kg / m ³ ;

V_гж - объем газожидкостной смеси, заполняющей аппарат, м³;V _GF is the volume of the gas-liquid mixture filling the apparatus, m ³ ;

V_г - объем газа, заключенного в объеме V_гж, м³,V _g - the volume of gas enclosed in a volume of V _gf , m ³ ,

снижается при увеличении объема газа в объеме газожидкостной смеси (Новый справочник химика и технолога. Процессы и аппараты химических технологий. Ч. I - СПб.: АНО НПО «Профессионал», 2004. - 848 с. - стр. 514).decreases with increasing gas volume in the gas-liquid mixture volume (New reference book of a chemist and technologist. Processes and devices of chemical technologies. Part I - St. Petersburg: ANO NPO Professional, 2004. - 848 p. - p. 514).

В таблице 2 приведены результаты расчета газожидкостной смеси при температуре 20°C (плотность воды 998,2 кг/м³, плотность воздуха 1,2041 кг/м³).Table 2 shows the results of the calculation of the gas-liquid mixture at a temperature of 20 ° C (water density 998.2 kg / m ³ , air density 1.2041 kg / m ³ ).

Известно, что при движении жидкости внутри цилиндрического насадка, имеющего острую входную кромку, образуется сжатое сечение. В сжатом сечении наблюдается вакуум, максимальная величина которого достигает 0,75…0,8 от давления перед насадком. Образование вакуума приводит к увеличению разности напоров и, соответственно, скорости в сжатом сечении струи. Этим объясняется больший, при равном напоре, расход жидкости, вытекающий из насадка, не смотря на то, что отверстие в тонкой стенке имеет тот же диаметр (Справочник по гидравлическим расчетам / П.Г. Киселев, А.Д. Альтшуль, Н.В. Данильченко [и др.]; под ред. П.Г. Киселева. - Изд. 4-е, перераб. и доп. - М.: «Энергия», 1972. - 312 с. - стр. 54).It is known that when a fluid moves inside a cylindrical nozzle having a sharp inlet edge, a compressed section is formed. A vacuum is observed in the compressed section, the maximum value of which reaches 0.75 ... 0.8 of the pressure in front of the nozzle. The formation of vacuum leads to an increase in the difference in pressure and, accordingly, in the speed in the compressed section of the jet. This explains the larger, with equal pressure, fluid flow flowing from the nozzle, despite the fact that the hole in the thin wall has the same diameter (Handbook of hydraulic calculations / P.G. Kiselev, A.D. Altshul, N.V. Danilchenko [et al.]; Under the editorship of P.G. Kiselev. - 4th edition, revised and enlarged. - M.: Energia, 1972. - 312 p. - p. 54).

Соединение сжатого сечения насадка с атмосферой позволит без каких-либо дополнительных энергозатрат осуществлять подсос воздуха в насадок и тем самым образовывать газожидкостную смесь. Учитывая, что истечение струи происходит в атмосферу, ограничив рабочее давление перед насадкой до 1,0 МПа, можно гарантировать, что насадка будет работать полным сечением и срыва вакуума не будет.The connection of the compressed section of the nozzle with the atmosphere will allow air to be sucked into the nozzles without any additional energy consumption and thereby form a gas-liquid mixture. Given that the jet expires into the atmosphere by limiting the working pressure in front of the nozzle to 1.0 MPa, it can be guaranteed that the nozzle will work in its full cross section and there will be no vacuum breakdown.

Конструктивные параметры короткоструйной дефлекторной насадки обусловлены следующим:The design parameters of the short-jet deflector nozzle are due to the following:

1) диаметр внешнего цилиндрического насадка d₁=4…8 мм принят по результатам опыта проектирования дождеобразующих устройств;1) the diameter of the outer cylindrical nozzle d ₁ = 4 ... 8 mm is adopted according to the results of the experience of designing rain-forming devices;

2) длина внешнего цилиндрического насадка l₁=(3…4)⋅d₁ - оптимальная длина насадков;2) the length of the external cylindrical nozzle l ₁ = (3 ... 4) ⋅d ₁ - the optimal length of the nozzles;

3) диаметр радиальных отверстий d₂=0,2⋅d₁ принят из условия, что суммарная площадь их сечения должна быть меньше разницы площадей диаметров сопла и сжатого сечения струи (S_отв<S_сп-S_сж);3) the diameter of the radial holes d ₂ = 0.2⋅d _{1 is} taken from the condition that the total area of their cross-section should be less than the difference between the areas of the diameters of the nozzle and the compressed section of the jet (S _hole <S _sp -S _sr );

4) расстояние от острой кромки входного отверстия внешнего цилиндрического насадка до радиальных отверстий l₂=(0,5…1,5)⋅d₁ - расстояние, на котором существует область с максимальным вакуумом (Истечение жидкости через насадки в среды с противодавлением / Б.Н. Сиов. - М.: Машиностроение, 1968. - С. 140. - стр. 54);4) the distance from the sharp edge of the inlet of the external cylindrical nozzle to the radial holes l ₂ = (0.5 ... 1.5) ⋅d ₁ - the distance at which there is a region with maximum vacuum (the outflow of liquid through the nozzles into the media with back pressure / B .N. Siov. - M.: Mechanical Engineering, 1968. - P. 140. - p. 54);

5) канавки треугольной формы глубиной от 0 до 1,5…2 мм с шагом ≈2 мм для насадок с неподвижным дефлектором обеспечивают формирование компактных струек и оптимальные значения истинной интенсивности, дальности полета, размеров, равномерности распределения по орошаемой площади и ветроустойчивости капель дождя (показателей качества искусственного дождя);5) triangular grooves with a depth of 0 to 1.5 ... 2 mm with a pitch of ≈2 mm for nozzles with a fixed deflector provide the formation of compact streams and optimal values of the true intensity, flight range, size, uniform distribution over the irrigated area and wind resistance of rain drops ( artificial rain quality indicators);

6) дефлектор в виде поверхности эллипсоида радиусом R=20 мм с внутренней выемкой с углом обхвата ϕ=165…170° и со смещенным центром за счет сферического факела дождя и отсутствия потерь напора при вылете струи обеспечивает наименьшие энергозатраты на дробление струи, наибольшую дальность полета капель и площадь захвата дождем.6) the deflector in the form of an ellipsoid surface with a radius of R = 20 mm with an internal recess with a girth angle ϕ = 165 ... 170 ° and with a displaced center due to the spherical rain plume and the absence of pressure loss when the jet emerges ensures the lowest energy consumption for jet crushing, the longest flight range drops and capture area by rain.

В таблице 3 приведен типоразмерный ряд унифицированной короткоструйной дефлекторной насадки, предназначенной для низконапорных дождевальных машин с давлением перед насадкой от 0,05 до 0,15 МПа и, соответственно, на гидранте 0,35…0,40 МПа (35…40 м).Table 3 shows the size range of a unified short-blast baffle nozzle designed for low-pressure sprinkling machines with a pressure in front of the nozzle from 0.05 to 0.15 MPa and, accordingly, on a hydrant of 0.35 ... 0.40 MPa (35 ... 40 m).

Эти насадки могут применяться на оросительных установках барабанного типа с консолями (например, ДШФ 90 «Агрос», ДШФ 110 «Агрос»), на широкозахватных машинах с пониженным напором (например, «Фрегат-Н», ЭДМ «Кубань-Л», «Кубань-ЛК»), на малогабаритных машинах на базе, например, ДШ, «Кубань», «Фрегат».These nozzles can be used on drum-type irrigation systems with consoles (for example, DShF 90 Agros, DShF 110 Agros), on wide-head low-pressure machines (for example, Fregat-N, EDM Kuban-L, “ Kuban-LK "), on small-sized machines based on, for example, DSh," Kuban "," Frigate ".

На на фиг. 1 изображен общий вид насадки короткоструйной дефлекторной; на фиг. 2 - сечение А-А; на фиг. 3 - сечение Б-Б; на фиг. 4 - вид В.In FIG. 1 shows a General view of the nozzle short-blast baffle; in FIG. 2 - section aa; in FIG. 3 - section BB; in FIG. 4 - view B.

Насадка короткоструйная дефлекторная секторного действия содержит корпус, включающий нижнюю часть с наружной резьбой, продольный проходной канал, выполненный в виде внешнего цилиндрического насадка 1, радиальные отверстия 2, острую кромку входного отверстия 3 внешнего цилиндрического насадка и верхнюю часть с дефлектором 4, на рабочей поверхности которого выполнены треугольные канавки 5.The short-jet sector-specific deflector nozzle comprises a housing including a lower part with an external thread, a longitudinal passage channel made in the form of an external cylindrical nozzle 1, radial holes 2, a sharp edge of the inlet 3 of the external cylindrical nozzle, and an upper part with a deflector 4, on the working surface of which triangular grooves 5 are made.

Насадка короткоструйная дефлекторная работает следующим образом. Водный поток под давлением 0,05…0,15 МПа, движущийся по водопроводящему поясу дождевальной машины, поступает во внешний цилиндрический насадок 1. Так как кромка входного отверстия 3 внешнего цилиндрического насадка 1 острая, то при входе в него струя воды медленно сужается, отрывается от стенок и создает зону разрежения. Пространство между струей воды и стенками внешнего цилиндрического насадка 1 в зоне разрежения также заполнено водой, находящейся во вращательном вихревом движении при давлении ниже атмосферного. Через радиальные отверстия 2, соединяющие зону разрежения внешнего цилиндрического насадка 1 с атмосферой, производится подсос воздуха, который интенсивно диспергируется в воду, тем самым образуя водовоздушную смесь. После этого струя водовоздушной смеси постепенно расширяется и заполняет все сечение внешнего цилиндрического насадка 1 на выходе. Далее струя водовоздушной смеси в верхней части корпуса ударяется о дефлектор 4, выполненный в виде поверхности эллипсоида с внутренней выемкой и с треугольными канавками 5. Струя водовоздушной смеси, разбиваясь о дефлектор 4, отдельными струйками образует сферический факел. При дальнейшем движении в воздухе водовоздушные струйки на некотором участке пути сохраняют сплошность, но затем распадаются и продолжают движение в виде капель.The nozzle short-blast deflector operates as follows. The water flow under pressure of 0.05 ... 0.15 MPa, moving along the water supply belt of the sprinkler, enters the outer cylindrical nozzle 1. Since the edge of the inlet 3 of the outer cylindrical nozzle 1 is sharp, when it enters it, the water jet slowly narrows, tears off from the walls and creates a rarefaction zone. The space between the water stream and the walls of the external cylindrical nozzle 1 in the rarefaction zone is also filled with water in a rotational vortex motion at a pressure below atmospheric. Through radial openings 2 connecting the rarefaction zone of the external cylindrical nozzle 1 with the atmosphere, air is sucked in, which is intensively dispersed into water, thereby forming a water-air mixture. After that, the jet of water-air mixture gradually expands and fills the entire cross section of the external cylindrical nozzle 1 at the outlet. Next, the jet of water-air mixture in the upper part of the body hits the deflector 4, made in the form of an ellipsoid surface with an internal recess and with triangular grooves 5. The jet of water-air mixture, breaking on the deflector 4, forms a spherical torch in separate streams. With further movement in the air, water-air streams in a certain section of the path maintain continuity, but then disintegrate and continue to move in the form of drops.

Таким образом, повышение технологичности устройства и улучшение показателей качества искусственного дождя достигается за счет изготовления корпуса насадки преимущественно из пластмассы, например, полипропилена стеклонаполненного, посредством литья прессованием в виде шестигранника. Дефлектор выполнен в виде поверхности эллипсоида радиусом R=20 мм с внутренней выемкой, при этом треугольные канавки расположены в виде веера с углом обхвата ϕ=165…170°, а центр веера смещен в сторону образуемого факела дождя относительно плоскости острой кромки выходного отверстия внешнего цилиндрического насадка на расстояние, равное максимальной глубине канавки.Thus, improving the manufacturability of the device and improving the quality of artificial rain is achieved by manufacturing the nozzle body mainly from plastic, for example glass-filled polypropylene, by injection molding in the form of a hexagon. The deflector is made in the form of an ellipsoid surface with a radius of R = 20 mm with an internal recess, while the triangular grooves are arranged in the form of a fan with a girth angle ϕ = 165 ... 170 °, and the center of the fan is shifted towards the formed rain plume relative to the plane of the sharp edge of the outer cylindrical outlet opening nozzle at a distance equal to the maximum depth of the groove.

Данное техническое решение позволяет снизить металлоемкость и себестоимость изделия, а также увеличить дальность полета капель дождя и площадь захвата дождем.This technical solution allows to reduce the metal consumption and the cost of the product, as well as to increase the flight range of the raindrops and the area of capture by rain.

Claims

1. A short-blast baffle nozzle, comprising a body including a lower part with an external thread for screwing it into the nozzle of the water supply belt of the sprinkler, a longitudinal passage channel made in the form of an external cylindrical nozzle with a diameter of d ₁ = 4 ... 8 mm and a length of l ₁ = (3 ... 4) · d ₁ , radial holes with a diameter of d ₂ = 0.2 · d ₁ , made at a distance l ₂ = (0.5 ... 1.0) · d ₁ from the sharp edge of the inlet of the external cylindrical nozzle, and the upper part with a deflector, on the working surface of which triangular grooves are made variable depth from 0 to 1.5 ... 2.0 mm in increments equal to the maximum depth of the grooves on the deflector generatrix located in the form of a fan, characterized in that the body is made mainly of plastic by injection molding in the form of a hexagon, and the deflector is made in the form the surface of an ellipsoid with a radius of R = 20 mm with an internal recess, while the triangular grooves are arranged in the form of a fan with a girth angle ϕ = 165 ... 170 °, and the center of the fan is shifted towards the formed rain plume relative to the plane of the sharp edge of the outlet him a cylindrical nozzle at a distance equal to the maximum depth of the groove.

2. The short-blast baffle nozzle according to claim 1, characterized in that, for example, glass-filled polypropylene is used as plastic.