Устройство для регулирования водопроницаемости почвогрунтов

 

Изобретение относится к мелиорации в сельском хозяйстве и может быть использовано для увеличения водопроницаемости почвогрунтов при осушении и рассолении. Цель изобретения - упрощение конструкции устройства. Устройство для регулирования водопроницаемости почвогрунтов содержит горизонтальную раму 1, к которой прикреплены вертикальные П-образные стойки 3 с гидроцилиндрами 7, на которых с возможностью вертикального перемещения установлены ползуны 9, кинематически связанные с нажимной запрессованной пятой 11. Под рамой 1 с возможностью вертикального перемещения с помощью гидроцилиндров 14 закреплена горизонтальная опорная плита 13. Нажимная пята 11 и плита 13 снабжены на нижней поверх

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

М

С (21) 4805259/15 (22) 23.03.90 (46) 15.05.92. Бюл. ¹ 18 (71) Московская сельскохозяйственная академия им. К.А.Тимирязева и Московский гидромелиоративный институт (72) В.Ф.Кинякин и И.В.Кобозев (53) 631.347.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N1484865,,кл. Е 02 О 7/20, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ВОДОПРОНИЦАЕМОСТИ ПОЧВОГРУНТОВ (57) Изобретение относится к мелиорации в сельском хозяйстве и может быть использовано для увеличения водопроницаемости Ы«, 1733569 А1 (я)5 E 02 D 7/20, А 01 6 25/00 почвогрунтов при осушении и рассолении.

Цель изобретения — упрощение конструкции устройства. Устройство для регулирования водопроницаемости почвогрунтов содержит горизонтальную раму 1, к которой прикреплены вертикальные П-образные стойки 3 с гидроцилиндрами 7, на которых с возможностью вертикального перемещения установлены ползуны 9, кинематически связанные с нажимной запрессованной пятой 11. Под рамой 1 с возможностью вертикального перемещения с помощью гидроцилиндров 14 закреплена горизонтальная опорная плита 13. Нажимная пята

11 и плита 13 снабжены на нижней поверх1733569

/> ности штырями, оснащенными заостренными головками-наконечниками 20 с электродами 17 и 10, соединенными с источником электрического тока, Штыри 16 на опорной плите 13 установлены с возможностью вертикального перемещения, Перед работой устройства грунт увлажняется до полной полевой влагоемкости, после чего производится заглубление штырей 15 и 16 с

Изобретение относится к мелиорации в сельском хозяйстве и может быть использовано для увеличения водопроницаемости почвогрунтов при их осушении и рассолении.

Цель изобретения — упрощение конструкции устройства.

На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 — конструкция заглубляемых в почву штырей с наконечниками и их крепление к опорной плите и нажимной пяте; на фиг. 3 — один из штырей, установленных на опорной плите, разрез.

Устройство для регулирования водопроницаемости почвогрунтов включает в себя раму 1, навешиваемую на гидравлическую навеску трактора (фиг,1).

Рама 1 размещена горизонтально, на ней перпендикулярно жестко зафиксированы Побразные вертикальные стойки 2 и 3, соединенные брусом 4. Рама 1 и брус 4 снабжены кронштейнами 5 для навески на гидросистему трактора. Указанная конструкция расположения рамы 1 и П-образных стоек необходима для повышения прочности и жесткости и обеспечения более глубокой обработки грунта, а также для увеличения площади захвата обработкой почвы сельхозорудием, а также для упрощения последнего.

К горизонтальным верхним элементам

П-образных стоек 2 и 3 с помощью параллельно соединенных гидроцилиндров 6 и 7 прикреплены ползунковые горизонтальные балки-ползунки 8 и 9, которые установлены со свободой вертикального перемещения и снабжены направляющими пластинами 10.

К ползунам 8 и 9 прикреплена нажимная пята 11 (фиг. 1 и 2), выполненная в виде плоского бруса, прикрепленного к ползунам

8 и 9, с винтами 12 для регулирования глубины обработки почвогрунтов.

Под рамой 1 с возможностью вертикального перемещения расположена опорная плита 13, снабженная параллельно соединенными гидроцилиндрами 14, котоэлектродами 17 и 18 в почву с помощью гидроцилиндров и обработка почвы электротоком с удельным напряжением 0,1-0,26

В/см. Злектроток пропускания по вертикали — анод на нижнем уровне, а катод — на верхнем уровне заглубления штырей 15 и 16 соответственно. Время воздействия электротоком устанавливается 5-30 с. 1 з.п. ф-лы, 3 ил, 1 табл. рые связаны и прикреплены к раме 1 или

П-образным стойкам 2 и 3. Такое крепление опорной рамы необходимо для предотвращения пробуксовки трактора и для быстрого

5 выезда последнего на более сухое место.

На брусе 11 и плите 13 с нижней стороны закреплены штыри 15 и 16 с электродами

17 и 18 соответственно, которые соединены с аккумулятором 19, подключенным к элект10 росистеме трактора. Применение электрообработки почвы с использованием подачи тока посредством электродов необходимо для обеспечения надежной и быстрой работы агрегата и облегчения тем самым обра15 ботки почвогрунта с целью повышения его водопроницаемости.

Для лучшего заглубления штырей 15 и

16 и электродов 17 и 19 и для облегчения обработки почвы штыри 15 и 16 снабжены

20 головками-наконечниками 20 (фиг. 1 и 3), которые выполнены каплеобразной формы, При этом головка-наконечник 20 включает в себя шаровое тело 21, на котором сверху и снизу установлены конусы 22 и 23, поверх25 ности которых сопряжены со сферической поверхностью тела 21. С этой же целью, а также для увеличения контакта с почвой, электроды 17 и 18, выступающие за сферическую поверхность тела 21, выполнены в

30 виде самозатачивающихся ножей, жестко соединенных с поверхностями головок-наконечников 20. При этом ножи выполнены с криволинейными параболическими заостренными кромками 24, сопряженными с по35 верхностью конусов 22 и 23 (фиг.2).

Для предотвращения прохождения электротока от электродов 17 к электродам

18 через раму 1, брус 11 и плиту 13 штыри

15 и 16 изолированы. С этой целью в брусе

40 11 выполнены гнезда (фиг.2), снабженные электроизоляционными оболочками 25, обрамляющими крепежные головки 26 штырей 15, а также боковые поверхности последних. Крепежные головки 26 штырей

45 15 закреплены на брусе опорной плиты 11 с помощью съемных фланцев 27 с жестко свя1733569 занными с ними втулками 28. Фланцы 27 и втулки 28 могут быть изготовлены из жестких материалов с малой электропроводностью.

Для амортизации ударов и предотвращения поломок штырей 15 при большом их заглублении оболочка 25 головок штырей выполнена из эластичного демпфирующего материала (резины, каучука, других эластиков), а сами штыри 15 помещены в отверстия, выполненные в опорной плите 13. Это необходимо для улучшения центрации штырей 15 и уменьшения изгибающих моментов, Для улучшения электроизоляции и предотвращения заклиниваний штырей 15 опорная плита 13 изолирована от штырей с помощью диэлектрических демпфирующих антифрикционных прокладок (втулок) 29, изготовленных из фторопласта или антифрикционных марок резины.

Для увеличения глубины обработки почвогрунтов, а также для обеспечения возможности поочередного заглубления, например в плотные грунты, штыри 15, закрепленные на брусе пяты 11, выполнены в виде гидроцилиндров (фиг.2)„каждый из которых состоит из поршня 30 со штоком 31 и силового цилиндра 32. B цилиндре 32 выполнен канал 33, сообщающий поршневую полость гидроцилиндра с одним из выходов гидравлической системы трактора. С другим выходом гидросистемы трактора соединена надпоршневая полость цилиндра 32, . Корпус цилиндра 32 соединен с аккумулятором 19 и внутренней стенкой контактирует с поршнем 30, передавая напряжение на электроды 17.

С целью улучшения обработки почвогрунта током и исключения прохождения тока по поверхности почвы от электродов 18 к цилиндру 32, корпус последнего запрессован в антифрикционную диэлектрическую оболочку 34, а на дне корпуса цилиндра установлено электроизоляционное кольцо

35. С этой же целью шток 31 гидроцилиндра также запрессован в диэлектрическую оболочку 36. Для уменьшения контакта с почвой и силы трения диаметр шарового тела

21 выполнен больше диаметра оболочки

34.

Для улучшения обработки почвогрунтов в штыри 16 с электродами 18 размещены на опорной плите 13 вокруг штырей 15,:.акрепленных на брусе, плиты 11. При этом каждый штырь 16 размещен в гнезде с демпфирующей электроизоляцией 37 и запрессован в диэлектрическую обечайку 38 (фиг.3), которая удерживается на нем с по-. мощью гайки 39.

Для предотвращения повреждений почвенной микрофлоры и микрофауны электрическим током, а также для обеспечения разных режимов электрической обработки

5 почвогрунтов, штыри 16 закреплены в опорной плите 13 с воэможностью их вертикальной перестановки. Каждый штырь 16 фиксируется с помощью фланца 40 с цилиндрической обечайкой 41, снабженной упор10 ными винтами 42 и прокладкой 43. Фланец

40 может быть прикреплен к опорной плите

13 жестко или с помощью винтов (или шпилек) 44.

Головка-наконечник 20 и электроды 18

15 штырей 16 выполнены так же, как у штырей

15, закрепленных на брусе 11.

Устройство для регулирования водопроницаемости грунтов работает следующим образом.

20 Перед началом обработки почвогрунта электротоком его увлажняют до полной влагоемкости, после чего устройство настраивается на заданный режим: штыри 16 выдвигаются относительно опорной плиты

25 на необходимую величину и крепятся винтами 42. Нижнее положение рамы 1 фиксируется так, чтобы штыри 16 не касались поверхности почвы. С помощью винтов 12 брус 11 со штырями 15 опускается так, что30 бы последние слегка заглублялись в почву.

Затем с помощью гидроцилиндров 6 и 7 балки 9 с прикрепленным к ней брусом со штырями 15 опускаются. В дальнейшем заглубление штырей 15 можно увеличить, по35 давая напор в надпоршневую полость цилиндра 32. В результате электроды 17 устанавливаются на заданной глубине в грунте. Однако при этом ток не проходит, так как нет контакта электродов 18 с почвой, 40 Для обработки почвогрунта током опорная плита 13 со штырями 16, которые снабжены электродами 18, с помощью гидроцилиндров 14 опускается. В штыри 16 электроды 18 "прокалывают" верхний отно45 сительно сухой слой почвы и устанавливаются во влажном слое.

Обработка почвогрунтов производится постоянным током, электроды размещают на двух уровнях по вертикали, устанавливая

50 анод на нижнем уровне, а катод на верхнем, при этом применяют ток с удельным напряжением 0,1-0,26 В/см, пропуская его по вертикали, Электроток пропускают в течение 5-30

55 с. При этом опорная плита 13, нажимая на почву, улучшает ее контакт с электродами 18 и 17, в результате ток пойдет между ними по почве. Этому. способствует то, что штыри 15 и 16 надежно изолированы друг от друга втулками 29 и 37, оболочками 25, 34, 36 и 38, 1733569 прокладками 35. Обработка почвогрунтов током улучшается также за счет того, что электроды 18 располагаются симметрично вокруг штырей 15 и выше установленных на них электродов 17, а также за счет того, что электроды 17 и 18 имеют форму плоских ножей, что увеличивает площадь их контакта с почвой, Протекание тока от цилиндра 32 к электродам 17 осуществляется через поршень 30 и шток 32.

Заглубление и выглубление штырей 15 с электродами 17 и 18 облегчается вследствие того, что головки-наконечники 19 и 20 имеют каплеобразную форму. Конусы 23 и

22 уменьшают необходимую силу давления для заглубления и выглубления, а шаровое тело 21 имеет малую площадь контакта с почвогрунтом. Форма электродов 17 и 18 позволяет беспрепятственно разрезать слой почвогрунта по вертикали.

Диаметры шаровых тел 21, головок-наконечников 19 и 20 больше максимального размера штырей 15 и 16, позволяет резко уменьшить контакт их антифрикционных оболочек 34 и 38 с почвой, а также снизить силу трения. Все это облегчает заглубление и выглубление штырей 15 и 16 и обработку почвогрунтов током. После требуемой выдержки времени воздействия электротока на почву в течение 5-30 с подачу электротока прекращают.

Применение предлагаемого устройства эффективно повышает водопроницаемость почвогрунтов, что видно из данных таблицы, где представлены 9 примеров применения устройства.

В примере 1 опыт проведен на легком суглинке. Подстилающая порода — песок (люберецкий). Слой почвы (легкий суглинок) составил 12 см, а подстилающей породы 80 см. Монолит помещают в прибор Дарси и увлажняют до 100 ПВ. В почвогрунт заглубляют штырь, на конце которого закреплен анод, который размещают на нижнем уровне, т.е. на глубине 92 см, а катод — на поверхности почвы, После насыщения почвогрунта водой до 100 ППВ определяют водопроницаемость, т.е, расход воды из прибора Дарси в течение 5 мин. Электроды подключают к источнику постоянного тока напряжения 9 В, т.е. удельное напряжение составляет при этом 0,1 В/см. Ток пропускали в течение 5 с, затем через 3,5 ч определяли расход воды, т.е. водопроницаемость, которая в результате указанной обработки увеличилась с 3,06 до 3,16, т,е. всего на

3,3 .

Пример 2 отличается от первого временем пропускания тока, в результате водо-. проницаемость увеличилась на 16, в то время как при пропускании тока в течение

30 с (пример 3, условия те же) увеличение водопроницаемости достигло 44 g,. Данные примера 4 (условия те же, что и в предыду5 щих примерах) показывают, что при дальнейшем увеличении времени пропускания тока (40 с) водопроницаемость больше не увеличивается, что позволяет сделать вывод о том, что электроток следует пропускать в

10 течение5-30с. В примере5 пропускался ток напряжением 12 В (остальные условия те же, удельное сопротивление 0,13 В/см) в течение 20 с, при этом водопроницаемость увеличилась на 8 . Пропускание того же

15 тока в течение 30 с (пример 6) приводит к увеличению водопроницаемости на 74 .

Увеличение напряжения до 24 В (пример 7, в котором остальные условия те же, что в примере 1) не дает эффекта; увеличение во20 допроницаемости наблюдается всего на 8 (в примере 1 — на 7 при напряжении 9 В).

В примере 8 все операции осуществляют так же, как в примере 6, но ток пропускают в течение 20 с. Водопроницаемость повы25 шается всего на 1,4 . Однако при этом отмечено, что водопроницаемость через 10-20 мин после обработки увеличилась на 7, через 3,5 ч — на 1,4, через 4,5 ч — на 0,9 .

В примере 9 опыты проведены так же, 30 как и в примере 6, но верхний слой (12 см) был представлен тяжелым суглинком. Под действием обработки почвогрунта током водопроницаемость увеличилась с 1,48 мм/мин до 2,69 мм/мин, т.е. на 82 . При

35 этом через 0,5 ч после обработки почвогрунта постоянным током водопроницаемость почвы была 3,03 мм/мин, т.е. больше на

105%, чем до обработки.

Примеры 1-9 показывают, что для увели40 чения водопроницаемости почвогрунтов на легкой подстилающей породе удельное напряжение тока должно составлять 0,1-0,26 в/см, а длительность обработки 5-30 с, Увеличение водопроницаемости по45 чвогрунтов объясняется тем, что под действием тока происходит "расшатывание" кристаллической структуры глинистых минералов, а также частичное ослабление связи воды с этими минералами. Поэтому

50 водопроницаемость постепенно уменьшается до исходного уровня. Сравнение результатов примеров 6 и 9 показывает, что особенно эффективен предлагаемый способ на тяжелых, слабо- и влагопроницаемых по55 чвах, которые подстилаются легкими породами, т.е. чем больше различия между водпроницаемостью нижнего и верхнего горизонта, тем эффективнее краткосрочная обработка постоянным током малого напряжения.

1733569

30

45

55

Предварительное увлажнение обеспечивает уменьшение усилий на заглубление и выглубление электродов, предотвращает их механическое повреждение и улучшает их контакт с почвогрунтами. Кроме того, увлажнение повышает электропроводность грунта, что обеспечивает возможность снижения напряжения тока.

Прекращение обработки почвы током происходит в обратном порядке, т.е. поднимается плита 13 со штырями 16 и электродами 18, затем поднимается рама 1 и брус 11.

После окончательно выглубляется шток 31, для чего напор подается под поршень 30 по каналу 33. После этого агрегат переезжает на другую позицию, и операции повторяются.

Изложенная технология обработки почвогрунта током в данном сопровождается также и поделкой скважин, у которых стенки снабжены вертикальными щелями, что резко улучшает отдачу воды почвой и грунтом в скважину, по которой она стекает в водопроницаемые слои, При этом заглубление штырей 15 и 16 в почву облегчается и вследствие наличия демпфирующих оболочек 25 и втулок 29 и 37, которые уменьшают опасность заклинивания и которые в совокупности с обтекаемой формой головок-наконечников 19 и 20 позволяют соскакивать с небольших камней, отодвигая последние в сторону.

Если обрабатываются очень плотные почвогрунты, то основные штыри 15 заглубля ются поочередно. В этом случае заглубление штырей 15 начинается с поочередной подачи напора в надпоршневые пространства цилиндров 32. В результате штоки 31 с электродами 17 заглубляются поочередно.

После этого напор из цилиндров 32 убирается, и они все одновременно опускаются за счет нажатия вниз бруса плиты 11 с помощью цилиндров 6 и 7. В результате цилиндры 32 опустятся в полости, образованные в почве головками-наконечниками 19. После этого все штоки 31 поочередно снова заглубляются в грунт. При этом даже на очень плотных грунтах обеспечивается максимальная глубина скважин.

Предлагаемое устройство облегчает обработку почвогрунтов, улучшает их водопроницаемость и позволяет с максимальным эффектом увеличить водопроницаемость почвы.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования водопроницаемости почвогрунтов, содержащее горизонтальную раму с параллельно установленными на ее концах вертикальными

П-образными стойками с гидроцилиндрами, штоки которых связаны с полэунами, установленными с возможностью вертикального перемещения вдоль П-образных стоек и соединенными с плоской горизонтальной пятой, размещенной над рамой и оснащенной металлическими штырями для заглубления в почву, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с цел ью уп ро щения конструкции, устройство снабжено горизонтальной опорной плитой, установленной под рамой, гидроцилиндрами для вертикального перемещения плиты относительно рамы, и дополнительными штырями, установленными на опорной плите с возможностью заглубления их в почву, причем на концах всех штырей установлены наконечники с электродами для подачи на них электрического тока, каждый из наконечников выполнен в виде шарообразного тела, поверхность которого сопряжена с поверхностями установленных на нем верхнего и нижнего конусов, а электроды выполнены в виде параболических плоских ножей, закрепленных на шарообразной поверхности, при этом штыри изолированы диэлектрическими прокладками от пяты и от опорной плиты и закреплены на последних с помощью гнезд с электроизоляционными демпфирующими прокладками на их внутренних поверхностях.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что дополнительные штыри на опорной плите размещены вокруг штырей опорной плиты и установлены в демпфирующих антифрикционных втулках, запрессованных в отверстиях опорной плиты, а штыри горизонтальной пяты выполнены в виде гидроцилиндров, штоки и цилиндры которых запрессованы в диэлектрическую оболочку.

1733569

35

Водопроницаемость почвогрунтов в зависимости от обработки их постоянным током низкого напряжения

1733569

Составитель Г. Параев

Техред Ь, Мор гентал Корректор Н, Ревская

Редактор Э. Слиган

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

Заказ 1644 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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