Автоматизированный водовыпуск

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству , а именно к мелиорации, и может использоваться для программного управления водораспределением в оросителях с сифонными пневмозатворами, например при автоматизированном дискретном поверхностном способе полива из железобетонных лотков. Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение надежности и расширение функциональных возможностей водовыпуска. Автоматизированный водовыпуск содержит сифонный пневмозатзор 3, часовой механизм 18 для привода програм20 / k О ел -ч ND

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э А 01 G 25/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4498277/15 (22) 25. 10.88 (46) 23.06.91. Бюл. М 23 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации мелиоративных систем (72) В,И.Пронов, Т.Ю.Юсупов и А.С.Молдокулов (53) 631,347. 1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

M. 1574193, кл, А 01 G 25/16, 1987. (54) АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ВОДОВЫПУСК

„„5U„„1657126 А1 (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к мелиорации, и может использоваться для программного управления водораспределением в оросителях с сифонными пневмозатворами, например при авто мати э и рова нном диск ретном поверхностном способе полива иэ железобетонных лотков. Цель изобретения — упрощение конструкции, повышение надежности и расширение функциональных воэможностей водовыпуска. Автоматизированный водовыпуск содержит сифонный пневмозатвор 3, часовой механизм 18 для привода програм20. 1657126

Автоматизированный водовыпуск (фиг, 1) монтируется в оросителях, например, на железобетонном. поливном лотке 1 через определенное расстояние, например, через каждые 100 м в целях обеспечения равномерного распределения расхода воды в лотке в поливные борозды или полосы с помощью сифонных водовыпусков 2 из лотков 1. Для обеспечения нормальной работы водовыпуска лотки установлены каскадно с уклонами дна не более 0,001, а разница перепада транзитного уровня воды в верхнем и нижнем бьефах лотка от водовыпуска должна быть не менее 15 см, Количество устанавливаемых автоматизированных 35 водовыпусков в поливном лотке зависит от обшей длины и площади поливной карты, пропускной способности расходов воды в лотке, продолжительности межполивного периода и почвенно-рельефных условий, l

40 трубки 7 на высоте М, обеспечивающей пломного диска 17 с установленными на нем контактными иглами 16 и емкость 8 с водой, снабженную сливным сифоном 11 с U-образным коленом на конце, Капор пневмозатвора 3 аэрационной трубкой гидравлически связан с емкостью н сообщенной трубкой 9 с верхним бьефом пневмозатвора 3, а на капоре сливного сифона

11 установлена вакуумная трубка 13 с возможностью перекрытия ее. входа импульсным клапаном 15, кинематически связанным с контактными иглами 16 программногоо диска 17. Сифонный пневмозатвор 3, установленный на лотковый

Изобретение относится к сельскому хозяйству, к области мелиорации и может использоваться для программного управления водораспределением в оросителях с сифонными пневмозатворэми, например при автоматизированном дискретном поверхностном способе полива из железобетонных лотков.

Целью изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности и расширение функциональных возможностей.

На фиг, 1 показана конструкция автоматизированного водовыпуска, установленного на поливном лотке; на фиг. 2 конструкция пневмоклапана и протраммного диска; на фиг, 3 — схема малоэнергоемкого импульсного клапана и программного диска с игольчатым контактом. ороситель 1, может работать как,в качестве водоподпорного устройства, так и в качестве водовыпуска для пропуска воды из верхнего бьефа к нижнему по заданной программе дискретного полива. Включение и выключение пневмозатвора 3 на пропуск воды или подпорку ее в лотке осуществляются путем сообщения его капора через аэрационную трубку 7 и сливной сифон 11 в емкости 8 с атмосферой. Поступление воды в емкость 8 и слив из нее осуществляются через трубку 9 управляющим сливным сифоном 11 с вакуумной трубкой 13 и клапаном 15 с приводом от часового механизма 18. 3 ил.

Автоматизированный водовыпуск содержит сифонный пневмозатвор 3, установленный жестко на перегородке 4. При этом гребень 5 пневмозатвора устанавливают ниже рабочего уровня воды с 1 в лотке 1 на высоту h<, которая обеспечивает стабильную зарядку сифонного пневмозэтвора 3.

Величина М зависит от высоты перепада между верхним и нижним бьефами и коэффициента расхода сифона, Например, при гидравлическом перепаде уровня воды между верхним и нижним бьефэми 50 см стабильная самозарядка обеспечивается, если высота h> составляет не менее 1/5 высоты сечения колена сифона при затопленНоМ на глубине h 1 выходе сифона.

Сифонный пневмозатвор 3 на капоре имеет разрядное отверстие 6 для соединения капора с входом аэрационной трубки 7.

Конец аэрационной трубки 7 утоплен в емкость 8 с водой на глубину, равную величине

h1. За счет слоя воды в емкости образуется управляемый гидрозатвор. Этим обеспечивается удержание сжатого воздуха в полости сифона 3, когда он находится в закрытом состоянии и выполняет функцию перегораживающего устройства в лотке 1, Емкость 8 через трубку 9 сообщена с верхним бьефом сифонного пневмозатвора

3 и входное отверстие ее, образованное сетчатым фильтром 10, установлено в стенке перегородки 4 ниже транзитного уровня отметки v2. Такое расположение трубки 9 обеспечивает непрерывное поступление необходимого расхода воды в емкость 8 из верхнего бьефа сифонного пневмозатвора

3. В емкости 8 установлен управляемый сливной сифон, вход которого расположен внутри емкости 8 ниже конца аэрационной

1657126

55 щадь для прохода воздуха, которая должна быть не менее площади сечения аэрационной трубки. Диаметр аэрационной трубки 7 должен обеспечивать срыв вакуума в сифонном пневмозатворе 3 эа время не более 20 с. Выходноцй конец сливного сифона 11 имеет(0-образное колено)(изгиб) 12 для образования гидрозатвора при разрядке сливного сифона. Проходное сечение сливного сифона 11 должно быть больше входного отверстия трубки 9 для быстрого опорожнения емкости 8 (не более чем за 10 с).

На капоре сливного сифона 11 установлена вакуумная трубка 13, которая сообщается с его полостью. Против выходного конца вакуумной трубки 13 на рычаге 14 подвешен малознергоемкий импульсный клапан 15 с возможностью прикрытия выхода трубки 13 под воздействием контактных игл 16, установленных на программном диске 17. Таким образом, емкость 8 с установленными в ней сливным сифоном 11 и трубкой 9 представляет собой пневмоклапан на выходе аэрационной трубки 7, служащий для управления работой гидропневмозатвора 3.

Импульсный клапан 15 постоянно открыт под действим веса рычага 14 и только при кратковременном взаимодействии рычага 14 с иглами 16 при вращении программного диска 17 кратковременно закрывается (присасывается вакуумом) до слива воды из емкости 8 ниже уровня и выхода аэрационной трубки 7. Затем под действием веса рычага 14 клапан 15 открывается, Изгиб(У-образное колено) 12 сифона 11 выполняет функции гидрозатвора, т,е. исключает попадание атмосферного воздуха в полость сифона 11. В целях удержания воды с помощью изгиба 12 на выходном конце сифона 11 высота установки верхней кромки изгиба должна быть не менее чем на 1 см выше верхней точки его поперечного сечения. После закрытия импульсного клапана

15(например, при работе пневмозатвора на транзит воды в нижний бьеф), он удерживается в закрытом состоянии под действием вакуума внутри сливного сифона 11. Вакуум в капоре сливного сифона 11 образуется за счет скорости истечения воды, Импульсный клапан 15. программный диск 17 с контактными иглами 16 и часовой механизм 18 закреплены кронштейном 19 к корпусу сифона 3. Все они установлены в шкафу 20 для ограничения доступа к водовыпуску посторонних лиц. Программный диск 17 с контактными иглами 16 имеет привод от шестерни 21 вала часового механизма 22.

Программный диск 17 (фиг. 2) может иметь несколько дорожек, например две дорожки

23 с отверстиями 24, расположенными через определенное расстояние, Согласно заданной программе дискретного полива в зти отверстия 24 через нужные. интервалы устанавливаются контактные иглы 16. Шаг раСположения игл 16 на программной дорожке 23 диска рассчитывается по заданному интервалу времени с учетом любой продолжительности импульсов и пауз между ними при дискретном поливе, При вращении диска 17 с помощью часового механизма 18 контактные иглы 16, установленные на дорожках диска, обеспечивают работу импульсного клапана 15 по заданной программе дискретного полива с любым интервалом паузы и количеством импульсов.

Для включения клапана 15 в работу, т.е. для закрытия вакуумной трубки 13 с помощью контактных игл 16, требуется минимальное усилие рычага с моментом не более 30 г/см и продолжительностью приложения силы до

30 с.

Автоматизированный водовыпуск работает следующим образом.

Поливная вода после соответствующей команды поступает в поливной лоток 1, который в одной из боковых стенок, обращенной к бороздам, имеет сифон ные водовыпуски 2. Сифонный пневмозатвор 3 автоматизированного водовыпуска в лотке

1 при подходе воды для полива верхнего (начиная с первого) участка находится в режиме "Закрыто", т.е. работает в данном случае в качестве перегораживающего устройства за счет защемленного воздуха в полости сифона. Следовательно, уровень воды в лотке 1 перед сифонным пневмозатвором 3 начинает постепенно возрастать от транзитного b2 до рабочего уровня й1. Это объясняется тем, что через трубку 9 (сечение которой меньше площади поперечного сечения сифона 11) вода из лотка постоянно поступает в емкость 8. а излишки воды из емкости 8 постоянно идут на слив через сливной сифон 11, При этом полное срабатывание сифона 11 не происходит, поскольку его капор, соединенный с импульсным клапаном 15, находится постоянно в открытом состоянии. Это обеспечивает срыв вакуума в капоре сифона 11 и не позволяет работать ей полным сечением до опорожнения емкости 8. что приводит к подтоплению конца аэрационной трубки 7 в емкость 8 и

"Защемлению" воздуха в капоре пневмоэатворэ 3. Для включения сливного сифона 11 в работу полным его сечением необходимо с помощью программного диска ".7 через иглу 16 и рычагом 14 кратковременно закрыть клапан t5. При этом клапан 15 под

16 7126

8 действием вакуума в полосги сливного сифона 11 герметично прижимается к выходу вакуумной трубки 13, и сливной сифон 11 работает полным сечением и опоро>княет емкость 8, так как трубка 9 из-за меньшего поперечного сечения по сравнению с таковым сллвного сифона 11 не компенсирует расход последнего, Таким образом, полив из лотка в верхнем бьефе продолжается до тех пор, пока не будет вьцыр>кано время, заданное по программе, Время контролируется часовым механизмом 18. По истеченли заданного времени импульсного полива гю команде программных устройств контакiные иГлы 16 диска 17 эяк1зывяют импуль ;— ным клапаном 15 выходной конец вакуумной трубки 13. Г1ри этом сливной сифон 11 самозаряжяется л озеспе ивает быстрый слив воды из емкос.ги 8 ао полного освобо>кдения конца аэрационной трубки 7 оТ подтопления водой. Б результата э1ого происходит сообщение полости сифоня 3 с атмосферой нарез аэрационную грубку 7.

Содержащийся в полости сифoIí-iÿ 3 с>кятый воздух под давлением столба воды h< стравливается в атмосферу по труб"à,7, в труоке

13 исчезает вакуум. Клапан 15, cûoáoäíûé от воздействия контактных лгг1 ".6, огкрывает выходной конец трубки 13 и сливкой сифон 11 находлтся в разрежен:- ом состоянии, а емкость 8 нячи IBcт заполняться водой. В дальнейшем слой воды в емкости 8 прикрывает конец аэрационной трубки 7 и в капоре сифона пневмозатвора образуется гидрозатвор,т.е. доступ воздуха из атмосферы в полост Yi сифона 3 г|рекращается.

После стравливания сжатого воздуха иэ полости сифона 3 происходит еГО самоэаряжение и начинается подача всего рэсхода воды из верхнего бьефа на нижний бьеф, т,е. на второй участок. Поскольку доступ атмосферного воздуха через аэрационную труоку

7 в полость сифона 3. прекращается, то он с этого момента работает уже не как водонапорное устройство, а как автоматизированный водовыпуск, Аналогично, по заданной программе включаются последовательно в работу второй, третий и последу:ощие сифонные гидропневмозатворы 3, установленные по всему пролету поливного лотка 1.

Программный диск движется только по часовой стрелке. Обратного хода не имеет.

Повторение импульса для осуществления повторного полива обеспечивается соответствующей расстановкой игл 16 диска 17. На диске 17 может быть установлено любое количество дорожек с иглами I 6, Количество дорожек определяется необходимым числом импульсов, Например, если иглы 16, l

10 15

55 установленные в двух дорожках диска 17, не обеспечивают реализации заданной программы с нужной точностью, то количество дорожек соответственно увеличивается, Для обеспечения цикла окончания полива последний на системе сифон отличается от предыдущих расстановкой игл 16 на диске

17 с учетом использованип стока воды на полив иэ верхних секций лотка. Возвращение системы в исходное состояние и повторное включение первой секции в работу и отключение достигаются за счет синхронной работы программных дисков 17 по кругу.

Таким образом, если, например, после окончания полива на четвертом участке необходимо повторить импульсы полива последовательно на 1,2,3 и 4 участках, .о 3TI операцли по заданной программе снова повторяются следующим образом. По команде диспетчерского пункта или согласно памяти программной записи подается соответствующий сигнал программному устройству первого сифонного пневмоэатвора 3, первоГо поливного участка, который в данный момент работает в режиме водовыпускного устройства.

При этом срабатывают контактные иглы

16 программного диска 17 и закрывают импульсным клапаном 15 выходной конец ьакуум ной трубки 13. Происходят самозаряжение сливного сифона 11 и опоро>кнение емкости 8. После освобождения конца аэрационной трубки 7 от воды происходит срыв вакуума в капоре сифона ", за счет сообщения с атмосферой. При этом сифонный пневмозатвор 3 разрежается и прекращает свою работу в роли водовыпуска.

Полость сифона 3 заполняется воздухом и тут >ке конец аэрационной трубки 7 закрывается водой и сообщение с атмосферой прекращается в описанной последовательности. Таким образом. перед первым сифснным пневмоэатвором 3 уровень воды в лотке 1 начинает постепенно возрастать, сжимая воздух в полости слфона 3, За счет сжатого воздуха вода не переливается через гребень 5 сифона 3. В таком положении сифон 3 работает в качестве водоподпорного перегораживающего устройства. Поливная водя, достиГнув рабочеГО уровня й1 в лотке

1, включает в работу сифонные водовыпуСКИ 2.

После окончания заданного времени импульсного полива ня первом участке оросительная вода переключается в той же последовательности на 2,3 и 4 участки. Если потребуется повторение лмпульсов полива ня этих четырех участках в той же последовательности по третьему,. -IBTBepTOMQ и пО1657126

10 следующему циклам полива, то согласно заложенной программе эти операции повторяются в описанной последовательности.

После окончания полива и выдачи расчетных поливных норм на эти четыре участ- 5 ка полив будет продолжаться по той же схеме на остальных неполитых группах участков массива. На этих участках количество импульсов и поливные нормы могут меняться и эти изменения вносятся в программу 10 диска 17, а принципы работы на включение и выключение автоматизированного водо- выпуска не меняются и осуществляются в описанной последовательности.

Полузатопленный вход сифонного 15 пневмозатвора 3 обеспечивает меньшие (на

30 — 50, ) потери давления воды и на открытых водораспределителях не требует зарядного устройства с постоянной утечкой до 5 воды. Это позволяет осуществлять его уста- 20 новку в лотковых оросителях с минимальным перепадом между секциями (15 — 35 см вместо 1,0 м) для работы сифона при различ ных расходах. Кроме того, при закрытом пневмоклапане на капоре сифона иск- 25 лючается утечка сжатого воздуха. Быстродействие сифонного пневмозатвора, возможность самоудержания в закрытом состоянии клапана сливного сифона под действием вакуума в процессе ето работы и 30 использование точечного контакта с помощью игл 16 с малой нагрузкой на часовой механизм типа МЧС для управления поливом обеспечивают высокую эффективность применения автоматизированного 35 водовыпуска.

Таким образом, автоматизированный водовыпуск обеспечивает надежную работу при малых перепадах и любую заданную

40 программу полива с использованием дешевых, надежных, допустимых для обслуживания и простых устройств программного переключения расхода воды на полив.

Технико-экономическая эффективность устройства заключается в обеспечении возмо кности задания любой гибко изменяемой программы автоматизированного водораспределения воды при дискретном поливе.

Ожидаемый годовой экономический эффект при применении устройства составляет около 0,1 млн.руб./год, Формула изобретения

Автоматизированный водовыпуск, содержащий гидропневмозатвор, выполненный в виде перепускног6 сифона, на капоре которого установлена аэрационная трубка с возможностью перекрытия ее пневмоклапэном и емкость с водой, установленную нэ перепускном сифоне, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения надежности и расширения функциональных возможностей, водовыпуск снабжен трубкой для соединения емкости с верхним бьефом ниже его транзитного уровня, часовым механизмом и программным диском с контактными иглами, имеющим привод от часового механизма и кинемэтически связанным с управляющим элементом пневмоклапэна, выполненного в виде установленного в емкости с водой сливного сифона с 0-образным коленом нэ его конце, причем управляющий элемент пневмоклапана выполнен в виде вакуумной трубки, установленной на капоре сливного сифона с воэможностью перекрытия ее конца контактными иглами программного диска, а конец аэрационной трубки размещен в емкости с водой.

1657126

Составитель Г.Параев

Техред M.MÎðãåíòàë

Редактор Л.Гратилло

Корректор Т,Палий

Заказ 1670 Тираж383 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент, r. Ужгород, ул.Гагарина, 101