RU2019096C1

RU2019096C1 - Sprinkling apparatus

Info

Publication number: RU2019096C1
Authority: RU
Inventors: И.В. Кобозев; В.М. Марквартде
Original assignee: Московская сельскохозяйственная академия им.К.А.Тимирязева
Priority date: 1991-06-26
Filing date: 1991-06-26
Publication date: 1994-09-15

Abstract

FIELD: agricultural engineering. SUBSTANCE: housing 1 is connected in the specified manner with main stem 2 and provided with nozzle 3 and 5 via cones 11 and 12 and sphere 9. Stems 2 and 4 are installed at an angle to each other and directed in different sides. Blade 6 is fixed on main stem 2. Presence of figured chamber consisting of cones 11 and 12 and sphere 9 provides to enlarge distance of jet flying. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к дождевальным аппаратам, и может быть использовано в орошаемом земледелии для полива сельскохозяйственных угодий. The invention relates to agriculture, in particular to sprinklers, and can be used in irrigated agriculture for irrigation of agricultural land.

Известен дождевальный аппарат ДД-30 с турбинным приводом и червячным передаточным механизмом. Аппарат может работать как по сектору, так и по кругу. Known sprinkler apparatus DD-30 with a turbine drive and a worm gear mechanism. The device can work both in the sector and in a circle.

Недостатками указанного устройства являются: очень высокая сложность конструкции 125 деталей, аппарат быстро выходит из строя и практически не подлежит ремонту; при поливе по сектору аппарат медленно возвращается назад, поливая только что политую площадь, что создает в крайних точках сектора неблагоприятный режим полива. The disadvantages of this device are: a very high design complexity of 125 parts, the device quickly fails and is practically not repairable; when watering in the sector, the apparatus slowly returns, watering the newly watered area, which creates an unfavorable watering regime at the extreme points of the sector.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является дождевальный аппарат "Роса-3", включающий корпус, на котором закреплен основной поворотный ствол с соплом и два вспомогательных ствола с соплами, которые гидравлически сообщены с основным и зафиксированы на нем. При этом привод аппарата выполнен в виде сложной ударной пластины, которая установлена на вертикальной оси и снабжена возвратной пружиной [2]. Closest to the proposed technical solution is the sprinkler apparatus "Rosa-3", which includes a housing on which the main rotary shaft with a nozzle is fixed and two auxiliary barrels with nozzles, which are hydraulically connected to the main one and fixed on it. In this case, the apparatus drive is made in the form of a complex shock plate, which is mounted on a vertical axis and equipped with a return spring [2].

Недостатками указанного аппарата являются: сложность конструкции, малая надежность; относительно высокие потери напора в стволе из-за наличия в нем выпрямителя, а также опасность засорения его наносами; дополнительные сопла направлены в ту же сторону, что и основное, это при ветре и на склонах создает большую вероятность переувлажнения и появление линейного стока в местах смыкания струй основного сопла и дополнительного; в момент пуска воды аппарат испытывает очень сильные гидроудары и вибрации. The disadvantages of this apparatus are: design complexity, low reliability; relatively high pressure losses in the barrel due to the presence of a rectifier in it, as well as the risk of clogging with sediment; additional nozzles are directed in the same direction as the main one, this creates a greater likelihood of overmoistening during the wind and on slopes and the appearance of a linear drain at the junction of the main nozzle and the additional nozzle at the moment of starting up the water, the device experiences very strong hydroblows and vibrations.

Цель изобретения повышение надежности в работе и улучшение качества полива при одновременном упрощении конструкции. The purpose of the invention is to increase reliability in operation and improve the quality of irrigation while simplifying the design.

Цель достигается тем, что в дождевальном аппарате, включающем вертикальный корпус, основной и дополнительный стволы с соплами лопатку, расположенную на основном стволе, дополнительный ствол установлен в горизонтальном плане под углом к основному и направлен в сторону от последнего, а лопатка закреплена неподвижно на той же стороне, что и дополнительный ствол, причем вертикальный корпус сообщен с основным стволом через фигурную камеру, выполненную в виде сферы, которая соединена правильными усеченными конусами и корпусом и основным стволом, при этом основное сопло дополнительного ствола расположено на конусе у стыка его с основным стволом. Кроме того, соединенный с корпусом усеченный конус выполнен с проходным сечением малого нижнего основания, минимальное значение которого равно сумме проходных сечений основного и дополнительного стволов. При этом внутренняя поверхность конуса, соединенного со стволом, сопряжена с внутренней поверхностью сферической части камеры, причем указанный конус выполнен с конусностью, максимальное значение которой равно конусности корпуса, соединенного с корпусом. При том, дополнительный ствол установлен в горизонтальном плане под тупым углом к основному. The goal is achieved by the fact that in the sprinkler apparatus, including the vertical body, the main and additional shafts with nozzles, a blade located on the main shaft, the additional shaft is installed horizontally at an angle to the main shaft and is directed away from the latter, and the blade is fixed motionless on the same side, as an additional barrel, and the vertical body is in communication with the main barrel through a figured chamber made in the form of a sphere, which is connected by regular truncated cones and the body and the main scrap, while the main nozzle of the additional barrel is located on a cone at its junction with the main barrel. In addition, a truncated cone connected to the body is made with a passage section of a small lower base, the minimum value of which is equal to the sum of the passage sections of the main and additional shafts. In this case, the inner surface of the cone connected to the barrel is mated to the inner surface of the spherical part of the chamber, and the cone is made with a taper, the maximum value of which is equal to the taper of the housing connected to the housing. Moreover, the additional barrel is installed horizontally at an obtuse angle to the main one.

Отличительные признаки предлагаемого технического решения в совокупности с известными обеспечивают улучшение качества полива, повышение надежности и упрощение конструкции. Это достигнуто благодаря соединению корпуса и основного ствола с помощью расширенной камеры, выполненной предложенным образом, достигается увеличение дальности полета струи без выпрямителя. Кроме того, благодаря установке дополнительного ствола под углом к основному стволу, и неподвижному закреплению на той же стороне, что и первый, достигается прерывистое (рывками) вращение ствола без сложных ударный лопаток и пружин. Distinctive features of the proposed technical solution in combination with the known ones provide an improvement in the quality of irrigation, increased reliability and simplified design. This is achieved due to the connection of the body and the main barrel with the help of an expanded camera made in the proposed way, an increase in the flight range of the jet without a rectifier is achieved. In addition, due to the installation of an additional barrel at an angle to the main trunk, and fixed fixing on the same side as the first, intermittent (jerky) rotation of the barrel is achieved without complex impact vanes and springs.

Поскольку дополнительный ствол направлен практически в противоположную сторону от основного, то исключается даже при любом ветре и уклоне перекрытие и контакт дождевых струй. Since the additional trunk is directed almost in the opposite direction from the main one, it is excluded even with any wind and slope overlapping and contact of rain streams.

Наиболее полно связь признаков и преимущества предлагаемого технического решения приведены при описании дождевального аппарата в статике и в работе. The most complete connection of the signs and advantages of the proposed technical solution are given in the description of the sprinkler in statics and in operation.

На фиг.1 представлен продольный вертикальный частичный разрез дождевального аппарата; на фиг.2 вид аппарата сверху. Figure 1 presents a longitudinal vertical partial section of a sprinkler; figure 2 is a top view of the apparatus.

Дождевальный аппарат состоит из вертикального корпуса 1, сообщенного с основным стволом 2, который снабжен соплом 3 и гидравлически соединен с дополнительным стволом 4, оснащенным стволом 5. Для упрощения конструкции и повышения надежности дождевального аппарата, улучшения качества полива путем исключения возможности соприкосновения дождевых струй основного и дополнительного стволов 2 и 4, последние установлены под углом друг к другу, т. е. дополнительный ствол 4 размещен с направлением в боковую сторону от основного ствола 2. Такое расположение стволов 2 и 4 необходимо для обеспечения вращения аппарата за счет реактивной струи дополнительного сопла 5. Дождевальный аппарат снабжен также лопаткой 6, установленной на основном сопле 3. Для обеспечения прерывистого вращения с целью увеличения полета струи и ее периодической дальности распыления, т.е. с целью снижения средней интенсивности дождя и улучшения распределения дождя лопатка 6 закреплена неподвижно на той же стороне основного ствола 2, что и дополнительный ствол 4 и рабочей частью направлена в сторону, противоположную направлению дополнительного сопла 5 (фиг.1 и 2). The sprinkler consists of a vertical casing 1 connected to the main shaft 2, which is equipped with a nozzle 3 and hydraulically connected to an additional shaft 4, equipped with a barrel 5. To simplify the design and increase the reliability of the sprinkler, improve the quality of irrigation by eliminating the possibility of contact between the rain jets of the main and additional trunks 2 and 4, the latter are installed at an angle to each other, that is, the additional barrel 4 is placed with the direction to the side of the main barrel 2. This location The shafts 2 and 4 are necessary to ensure the rotation of the apparatus due to the jet of the additional nozzle 5. The sprinkler is also equipped with a blade 6 mounted on the main nozzle 3. To provide intermittent rotation in order to increase the flight of the jet and its periodic spraying distance, i.e. in order to reduce the average rain intensity and improve the distribution of rain, the blade 6 is fixed motionless on the same side of the main barrel 2 as the additional barrel 4 and the working part is directed in the direction opposite to the direction of the additional nozzle 5 (1 and 2).

Для достижения большего эффекта дополнительный ствол 4 установлен в горизонтальном плане под тупым углом к основному стволу 2, т.е. угол 90о, а дополнительное сопло 5 направлено в обратную сторону от основного сопла 3. Кроме того, с этой же целью минимальное расстояние от центральной оси основного сопла 3 до торца лопатки 6 равно радиусу последнего. При более близком расположении лопатки 6 основная струя будет разрушаться постоянно. Для регулировки скорости вращения лопатка 6 закреплена в кронштейнах 7 и с помощью винтов 8 и снабжена дополнительными отверстиями (не обозначено). Для увеличения дальности полета струи и отказа от размещения в основном стволе 2 выпрямителя с целью упрощения конструкции и повышения надежности работы аппарата, корпус 1 и основной ствол 2 соединены через посредство расширения преобразователя скорости и направления потока, который выполнен в виде фигурной камеры 9, образованной полым телом 10 со сферической внутренней поверхностью и усеченными правильными конусами 11 и 12. Первый из них малым основанием закреплен на корпусе 1, а второй соединен со стволом 2. При этом для достижения эффекта снижение турбулентности потока внутренний диаметр малого выходного основания конуса 12, соединенного с основным стволом 2, и диаметр последнего, выполнены меньше входного малого основания конуса 11, закрепленного на корпусе 1, т.е. d₁>d₂. При выполнении d₁<d₂ достигается обратный эффект, наблюдается потеря скорости потока в стволе 2. Кроме того, для обеспечения наибольшего снижения турбулентности и увеличения дальности полета струи минимальная площадь проходного сечения малого нижнего основания конуса 11, соединенного с корпусом 1, выполнено равным сумме проходных сечений дополнительного и основного стволов 2 и 4, т.е. 0,25πd $\binom{2}{1}$ ≥ 0,25πd $\binom{2}{2}$ + 0,25πd $\binom{2}{3}$ , где d₁ - внутренний диаметр малого основания конуса 11, d₂ - внутренний диаметр малого основания конуса 12 или основного ствола 2, d₃ внутренний диаметр основания дополнительного ствола 4. Для обеспечения максимального эффекта внутренняя поверхность конуса 12, соединенного торцом основания и основным стволом 2, сопряжена с внутренней поверхностью сферического тела 10, т.е. последняя плавно переходит в коническую поверхность. Кроме этого конусность конуса 12 меньше конусности конуса 11. Для уменьшения турбулентности потока в основном стволе 2, а также для более надежного обеспечения прерывистого вращения дождевального аппарата дополнительный ствол 4 закреплен своим основанием на конусе 12 у стыка последнего с основным стволом 2.To achieve a greater effect, the additional barrel 4 is installed horizontally at an obtuse angle to the main barrel 2, i.e. the angle is 90 °, and the additional nozzle 5 is directed in the opposite direction from the main nozzle 3. In addition, for the same purpose, the minimum distance from the central axis of the main nozzle 3 to the end face of the blade 6 is equal to the radius of the latter. With a closer location of the blades 6, the main stream will be destroyed constantly. To adjust the speed of rotation of the blade 6 is fixed in the brackets 7 and using screws 8 and provided with additional holes (not indicated). To increase the flight range of the jet and the refusal to place the rectifier in the main barrel 2 in order to simplify the design and increase the reliability of the apparatus, the housing 1 and the main barrel 2 are connected through the expansion of the speed converter and flow direction, which is made in the form of a shaped chamber 9 formed by a hollow body 10 with a spherical inner surface and truncated regular cones 11 and 12. The first of them is attached to the barrel 1 with a small base, and the second is connected to the barrel 2. Moreover, to achieve the effect of lowering the turbulence of the flow, the inner diameter of the small output base of the cone 12 connected to the main barrel 2, and the diameter of the latter, are made smaller than the input small base of the cone 11 mounted on the housing 1, i.e. d ₁ > d ₂ . When performing d ₁ <d ₂ , the opposite effect is achieved, there is a loss of flow velocity in the barrel 2. In addition, to ensure the greatest reduction in turbulence and increase the range of the jet, the minimum passage area of the small lower base of the cone 11 connected to the housing 1 is equal to the sum flow sections of the additional and main shafts 2 and 4, i.e. 0.25πd $\binom{2}{1}$ ≥ 0.25πd $\binom{2}{2}$ + 0.25πd $\binom{2}{3}$ where d ₁ is the inner diameter of the small base of the cone 11, d ₂ is the inner diameter of the small base of the cone 12 or the main trunk 2, d _{3 the} inner diameter of the base of the additional trunk 4. To ensure maximum effect, the inner surface of the cone 12 connected by the end face of the base and the main trunk 2 is associated with the inner surface of the spherical body 10, i.e. the latter smoothly passes into a conical surface. In addition, the taper of the cone 12 is less than the taper of the cone 11. To reduce the turbulence of the flow in the main shaft 2, as well as to more reliably ensure intermittent rotation of the sprinkler, the additional barrel 4 is fixed with its base on the cone 12 at the junction of the latter with the main shaft 2.

Работает дождевальный аппарат следующим образом. The sprinkler operates as follows.

Вода из корпуса 1 поступает в расширенную камеру 9. Благодаря увеличению объема и форме камеры 9 скорость потока в ней уменьшается, при этом конус 12, сопряженный со сферической поверхностью полого тела 10, формирует ламинарный поток, постепенно увеличивая его скорость. Последнее обеспечивается благодаря меньшей его конусности, чем у конуса 11, и меньшему сечению отверстий, выводящих поток из конуса 12, по сравнению с сечением входного отверстия в конус 11 . Все это способствует увеличению дальности полета струи, а, следовательно, снижению интенсивности дождя. Отсутствие выпрямителя в стволе 2 предотвращает его засорение. Поскольку дополнительный малый ствол 4 направлен в противоположную сторону от основного потока, то исключается его засорение. Струя вылетающая из дополнительного сопла 5, создает реактивную силу, вращающую аппарат, так как дополнительный ствол 4 направлен под углом к основному стволу 2. Малая струя поливает внутреннюю окружность, а струя, формируемая основным соплом 2, поливает кольцо вокруг последней. При этом при вращения аппарата струи направлены в разные стороны, что исключает их соприкосновение даже при ветре или уклонах поля. Это предотвращает образование линейной и поверхностной эрозии почвы и обеспечивает лучшее впитывание воды. При вращении ствола 2 наблюдается мнимый изгиб струи в сторону лопатки 6, если смотреть сверху, и уменьшение радиуса полива. На самом деле каждая капля воды в горизонтальном летит прямо, но
ствол 2 вместе с лопаткой 6 вращается, в результате лопатка 6 попадает под струю, происходит отклонение последней в противоположную сторону в направлении вращения, что обеспечивает предварительное увлажнение почвы. Струя, вылетающая из сопла 3, частично распадается, ударяясь о лопатку 6. При этом на последнюю воздействует сила, обратная вращению и реактивной силе струи дополнительного сопла 5. Одновременно при вращении создается центробежная сила, оттягивающая воду от дополнительного сопла 5 к основному соплу 3, т.е. напор в сопло 5 падает, реактивная сила снижается. В результате этого, а также тормозящего действия неподвижной лопатки 6 вращение на некоторое время прекращается, что вызывает увеличение дальности полета струй, вылетающих из сопел 3 и 5. Периодическое увеличение дальности полета струи сопла 3 способствует снижению интенсивности дождя, так как возрастает площадь захвата. Импульсное периодическое увеличение дальности полета струи дополнительного сопла 5 обеспечивает повышение равномерности распределения осадков по площади. После прекращения вращения центробежная сила, направленная от дополнительного сопла 5, падает, реактивная сила его струи возрастает, поскольку в этот момент струя, вылетающая из основного сопла летит мимо лопатки 6, так как вращения нет, то снова последнее снова возобновляется, что вызывает уменьшение дальности полета струи и повторение цикла, ведущего в конечном счете к прерыванию вращения.Water from the housing 1 enters the expanded chamber 9. Due to the increase in the volume and shape of the chamber 9, the flow rate in it decreases, while the cone 12, coupled with the spherical surface of the hollow body 10, forms a laminar flow, gradually increasing its speed. The latter is ensured due to its smaller conicity than that of the cone 11, and a smaller cross section of the holes leading the flow out of the cone 12, compared with the cross section of the inlet to the cone 11. All this contributes to an increase in the range of the jet, and, consequently, to a decrease in the intensity of rain. The absence of a rectifier in the barrel 2 prevents clogging. Since the additional small trunk 4 is directed in the opposite direction from the main stream, its clogging is excluded. The jet flying out of the additional nozzle 5 creates a reactive force rotating the apparatus, since the additional barrel 4 is directed at an angle to the main barrel 2. A small jet wateres the inner circle, and the jet formed by the main nozzle 2 wateres the ring around the latter. In this case, when the apparatus rotates, the jets are directed in different directions, which excludes their contact even with wind or field slopes. This prevents the formation of linear and surface soil erosion and provides better absorption of water. When the barrel 2 rotates, an imaginary bend of the jet towards the blades 6 is observed, when viewed from above, and a decrease in the radius of irrigation. In fact, every drop of water in the horizontal flies straight, but
the trunk 2 rotates together with the blade 6, as a result, the blade 6 gets under the stream, the latter deflects in the opposite direction in the direction of rotation, which provides preliminary moistening of the soil. The jet flying out of the nozzle 3 partially disintegrates, striking against the blade 6. In this case, the latter is affected by the force opposite to the rotation and the reactive force of the jet of the additional nozzle 5. At the same time, a centrifugal force is created, drawing water from the additional nozzle 5 to the main nozzle 3, those. the pressure in the nozzle 5 drops, the reactive force decreases. As a result of this, as well as the inhibitory effect of the stationary blade 6, the rotation stops for some time, which causes an increase in the flight range of the jets flying out of the nozzles 3 and 5. Periodic increase in the flight range of the jet of the nozzle 3 contributes to a decrease in rain intensity, since the capture area increases. Pulse periodic increase in the flight range of the jet of the additional nozzle 5 provides an increase in the uniformity of the distribution of precipitation over the area. After the rotation stops, the centrifugal force directed from the additional nozzle 5 drops, the reactive force of its jet increases, because at this moment the jet flying out of the main nozzle flies past the blades 6, since there is no rotation, the latter again resumes, which causes a decrease in range jet flight and repetition of the cycle, leading ultimately to interruption of rotation.

Таким образом совершается прерывистое вращение с изменением дальности полета струй основного и дополнительного сопел 3 и 5 и периодическим распылением основной струи сопла 3. Thus, intermittent rotation occurs with a change in the flight range of the jets of the main and additional nozzles 3 and 5 and periodic spraying of the main jet of the nozzle 3.

Уменьшение подачи воды к дополнительному соплу 5, т.е. снижение реактивной соли при вращении аппарата, происходит потому, что сопло 5 расположено от центра вращения ближе, чем вход в дополнительный ствол 4 и чем основное сопло 3, а также потому, что сопло 5 направлено в обратную сторону от основного сопла 3. Reducing the water supply to the additional nozzle 5, i.e. the decrease in reactive salt during rotation of the apparatus occurs because the nozzle 5 is located closer to the center of rotation from the center of rotation than the entrance to the additional barrel 4 and than the main nozzle 3, and also because the nozzle 5 is directed in the opposite direction from the main nozzle 3.

Таким образом, предлагаемый дождевальный аппарат проще по конструкции, надежнее и обеспечивает лучшее качество орошения. Thus, the proposed irrigation apparatus is simpler in design, more reliable and provides better irrigation quality.

Claims

1. SPRAYING MACHINE, including a vertical body, the main and additional shafts with nozzles, a blade located on the main shaft, characterized in that, in order to increase reliability in operation, improve the quality of irrigation and simplify the design, the additional barrel in plan is installed at an angle to the main and directed away from it in the opposite direction, and the blade is fixed motionless in the alignment of the additional barrel, while the vertical body is connected to the main barrel through a figured chamber consisting of a sphere and two truncated connecting cones, and the base of the additional trunk is located on the cone at its junction with the main trunk, and the truncated cone connected to the body has a through section of a small base, the minimum value of which is equal to the sum of the values of the passage sections of both trunks.

2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the inner surface of the cone connected to the barrel is smoothly conjugated with the inner surface of the sphere, wherein said cone has a taper whose maximum value is equal to the taper of the second cone.

3. The apparatus according to claim 1, characterized in that the additional barrel in plan is installed at an obtuse angle to the main one.