Устройство для автоматизированного управления бороздковым поливом из ярусных лотковых оросителей

(5)5 А 5/16 ПИСАНИ АВТОРСКОМУ СВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1574193, кл. А 01 6 25/16, 1987,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ БОРОЗДКОВЫМПОЛИВОМ ИЗ ЯРУСНЫХ ЛОТКОВЫХОРОСИТЕЛЕЙ(57) Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для автоматизацииповерхностного полива с постоянным, дискретным или переменным расходом воды вборозды из открытых каналов, "ок - арыков",лотковых оросителей с использованиемсредств ручного и механизированного полива. Цель изобретения - повышение качествауправления поливом путем повышения точности и надежности управления. Устройстцо для автоматизированного управленияполивом из лотковых оросителей 1 содержитгидропневмозатвор 2, капор которого пневмопроводом 6 гидравлически связан с таймером, выполненным на основе управляемого вакуумного клапана с трубкой 7.Датчик уровня в контрольной борозде 17 выполнен в виде пневмоклапана 8. Кроме того, пневмопровод 6 гидравлически соединен с гидрозамком, связанным через поплавковый привод с гидропневмоклапаном для программного управления поливом, а трехходовый кран предназначен для переключения режимов полива с дискретной нормой на программно-изменяемую и обратно. Гидравлический таймер работает по принципу капельницы и обеспечивает любую программу полива на двух участках с постоянным или синхронно нарастающим и убывающим расходом воды на заданное Б время до 48 ч с точностью отработки задания 30 с. Регулирование расхода воды на полив осуществляется путем подачи воздуха в капор пневмозатвора через гидравлический замок под действием вакуума в капоре сифона. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.45 50 55 Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для автоматизации поверхностного полива с постоянным, дискретным или переменным расходом воды в борозды из лотковых оросителей с частичным использованием средств ручного и механизированного полива.Цель изобретения - повышение качества управления .поливом путем повышения точности и надежности управления.На фиг,1 показана схема устройства для автоматизированного управления поливом; на фиг.2 - то же, разрез.Устройство применяется на любых открытых каналах с расходом от 10 до 300 л/с с перепадом уровней соответственно от 5 до 30 см, например, с лотковыми оросителями (лотки) 1 типа Л Р - 60, устанавливаемыми на местности каскадно по секциям длиной 100 м, которые на стыке соединены через сифонный гидропневмозатвор 2 (в дальнейшем - затвор). Количество секций оп ределяется шириной поля и составляет 20 шт. Затвор 2 установлен над перегородкой с гребнем 3 в верхней части. Гребень 3 расположен ниже отметки рабочего уровня ч 1 воды в лотке 1 на висоту п 1, Выход затвора расположен ниже отметки д 2 постоянного ,уровня воды на высоту Ь 2, а перепад высот дна между подводящим и отводящим лотками составляет пзКапор затвора 2 соединен с атмосферой через гидравлический замок 4, выполненный в виде 0-образной трубы 5. Труба 5 соединена с пневмоприводом 6, на котором установлен трехходовой кран (не показан), который в простейшем случае может быть заменен заглушкой. Первый выход трехходового крана подключен первым отводом пневмопривода 6 к таймеру, выполненному в виде вакуумного клапана на основе вертикальной трубки 7 с установленным в ней концом первого отвода пневмопровода 6, а второй выход трехходового крана посредством второго отвода пневмопровода б - к датчику полива, выполненному в виде пневмоклапана 8, вход которого перекрывается поплавковым приводом при наличии воды в контрольной борозде, Конец первого отвода пневмопровода б затоплен в трубке 7 (гидрозатвор таймера) на глубину н 4 ) Ь 1. Пневмопровод 6 выполнен из гибкой трубки типа ТКР по ТУ 16-503-205-80 с диаметром прохода 2 мм. Для устранения возможности засорения трубки в пнемоклапане 8 на конце второго отвода пневмопровода 6 установлена вставка из трубки диаметром 6 мм длиной не более 1 м. Вставка из трубки с диаметром прохода 6 мм может быть выполнена путем сварки, соединением натягом 5 10 15 20 25 30 35 40 трубок или путем соединительного ниппеля; Увеличенный диаметр трубки датчика полива обеспечивает уменьшение скорости воздуха в трубку и устраняет возможность подсоса легких предметов на входе трубки,Таймер, выполненный на основе гидравлически управляемого вакуумного клапана с трубкой 7, представляющей собой гидрозатвор, соединенный через трубку 9 с герметичным сосудом 10, обеспечивает расширенный диапазон выдержек времени до 48 ч с дискретностью задания 1 мин. В верхней части сосуда 10 вмонтирована пробка 11 с пористой прокладкой 12.Пористая прокладка 12 применяется только при ускоренном режиме работы таймера для уплотнения пробки 11 или для создания регулируемого сопротивления подсоса воздуха в сосуд 10 при неполном закрытиии пробки 11 с резьбой, На стенке сосуда установлена светопроводящая шкала 13 с указанием времени до 48 ч через 10 мин, При необходимости повышенной точности задания времени работы капельного таймера дозирование времени задания осуществляется по тарировочным таблицам для перевода времени в объем жидкости, измеряемой мензуркой с точностью до 1 мл.Гидрозатвор таймера (трубка 7 воздушного клапана) состоит из изогнутого колена с диаметром верхнего отверстия более 7 мм и должен обеспечивать соотношение Ь 4Ь 1. Для задания скорости истечения капель из трубки таймера в нижней части установлено калибровочное отверстие (жиклер) 14, выполненное из несмачиваемого материала с возможностью его замены на другой размер из комплекта жиклеров. Верхнее отверстие диаметром более 7 мм необходимо для заправки чистой водой сосуда 10 из переносной резиновой груши. Поплавковый привод гидрозатвора состоит из установленного на рычаге 15 поплавка 16, размещенного в лотке 1 до затвора 2.Датчик полива, выполненный в виде датчика уровня воды в борозде и состоящий из нормально закрытого клапана, перекрываемого пробкой на конце рычага с поплавком 16, устанавливается в ложе 17 борозды и крепится на переносном штыре 18. Выход таймера через пневмопровод 6, трехходовой кран (не показан) на разветвлении пневмопровода б и через верхнюю часть трубы 5 соединен с капором затвора 2. Таймер в виде воздушного клапана с трубкой 7 обеспечивает задание времени полива из левого лотка 1, .Запуск таймера осуществляется при повышении уровня воды в лотке до отметки ю 1 транзитного уровня воды в лотке1664196 или после включения затвора 2 на пропускводы,Для подачи воды в борозды между отметками с 1 и 3 в стенках лотка 1 установлены трубки с разрядными отверстиями (недоказаны). Диаметр трубы 5 должен обеспечивать расход через нее воздуха (под действием вакуума 1 в затворе 2), равныйрасходу воды через затвор 2. Кратковременным открытием вентиля 19 осуществляется 1отключение затвора и замена воды в гидравлическом замке 4 на новый объем Чр,которым задается расход воды через затвор2. Площадь трубы 5 определяется по формуле Я К, где Я - площадь сечения затвора; К=Вг= -- отношение сопротивления трубы для1 вводы Вв и для воздуха Яв, Яг - сопротивление трубы 5 для воздуха (газа), которое определяется по известным илиэмпирическим согласно эксперименту формулам. Таким образом, для работы устройства в конструкции трубы 5 должны бытьвыполнены условия 15, и подаче стабилизированного расхода воды го(дискретной) струей,крыт и транзита воды в нижележащий уча 50 сток нет), и моментом, когда вода добегает 55 п 5(1,3 - 1,5)пэ; Ьбп 5 Поплавковый привод гидропневмоклапана, перекрывающего отверстие 14 для регулирования истечения из герметичногд сосуда 10, установлен в открытой емкости 20, гидравлически соединенной с трубкой гидрозамка 4.Устройство работает следующим образом.Известно, что при истечении капель жидкости под постоянным напором интервал времени между каплями постоянный, Это позволяет осуществить предельно простым устройством программное управление затвором. Капельный таймер отсчитывает время истечения заданного по программе обьема жидкости под давлением столба Ь 4, например, воды из отверстия 14 со скоростью 0,25-4 капли в 1 с. Объем 100 каоель равен 5 мл. При задании отверстием 14 скорости истечения 1 капля в 4 с объема 1160 мл воды достаточно для работы таймера в течение 24 ч с ошибкой не более 10 с. Для удобства эксплуатации шкала 13 протарирована в единицах времени (часы и минуты), Ускорение времени можно достичь при истечении воды под напором й 7 при регулировке пробкой 11 скорости подачи в сосуд 10 воздуха, Для задания времени изменения расхода воды через затвор 2 путем доливания воды в гидравлический замок из таймера в сосуд 20 до достижения в капоре 25 30 35 4,0 45 затвора 2 максимального вакуума Ь 5, а также времени подачи расчетного, например, максимального. расхода воды на полив, емкость сосуда 10 равна 3 л, Пневмопровод 6 должен подниматься над затвором на высотуЬв. Это исключает возможность засасывания воды в капор.Сосуд 20 открыт сверху, а его верхняя кромка расположена выше максимально возможного уровня воды в правом колене трубы 5, при этом вода в сосуд 20 поступает каплями из отверстия 14 по штоку открытогоклапана укрепленного на рычаге 15.Устройство при залитых до2 лотках 1 в лоток 1 работает следующим образом. Программу полива задают заливанием воды в сосуды 10 таймеров. В соответствии с характеристиками поля возможны два режима полива, например, пяти. участков одновременного полива в течение 24 ч:. первый режим последовательного полива участков постоянной или прерывистой второй режим программного управления поливом с плавно нарастающим с постоянным нарастанием, а затем плавно убывающим расходом воды на полив.При выполнении первого режима полива труба 5 закрыта заглушкой, а правая трубка 9 (фиг,2) и сосуд 20 не используются. При этом роль заглушки в трубе 5 может, при закрытом вентиле 19, выполнять гидравлический замок 4, залитый обьемом воды, большим Чр, при котором высота столба воды в левом колене трубы 5 больше максимального вакуума Ьм в сантиметрах водяного столба. В этом случае под действием вакуума Ьвм вода в левом колене не может подняться в трубу 5 до заполнения нижней части колена воздухом, который легче воды, и в этом случае может всплывать через гидрозатвор 4 по левому колену трубы 5 и поступать в капор затвора 2,Для определения времени полива каждого участка определяют время между началом полива, когда уровень до затвора 2 достигает отметки 71(при этом затвор 2 эадо датчика полива в контрольной борозде (конец пневмопровода 6 датчика полива сообщается с атмосферой). При этом срабатывает пневмоклапан и открывает выход воздуха из капора сифона,Это время по шкале 13 устанавливают на всех затворах 2. Полив очередного участка осуществляется до опорожнения гидро- затвора воздушного клапана с трубкойФи55 открытия выхода воздуха из капора затвора 2. Вода под давлением столба п 1 вытесняет воздух доч 1 и затвор 2 самозаряжается для пропуска воды в поавый лоток и т.д. до окончания топлива всех участков. Если требуется повторение полива, например при дискретной подаче воды на полив, то поливальщик задает таймерам в виде воздушного клапана с трубкой 7 время второго импульса полива и на 3 мин прекращает подачу воды в лоток 1, Достаточно 3 мин прекращения подачи воды в головной лоток 1 для понижения уровня воды в секции лотка 1 до отметки ч 2 и последовательной самораэрядки всех затворов 2 путем подсоса в их капор воздуха со стороны входа затвора 2. При этом все затворы 2 разряжаются и при возрастании уровня воды от ч 3 до ч 1 в первом левом лотке 1 в капоре затвора 2 образуется воздушная пробка и повторяется полив первого, а затем аналогично и последующих участков.Работа во втором режиме отличается тем, что заранее задаются уставки времени включения в работу гидропневмоклапанов, управляемых поплавковым приводом в открытых емкостях 20. Гидропневмоклапаны на рычаге 15 (фиг.2) включаются после включения затвора 2, При этом вода гидравлического замка 4 под действием вакуума йвз поднимается выше изгиба трубы 5. Величина вакуума пвз- это выраженная в сантиметрах водяного столба высота столба воды за изгибом нижнего колена трубы 5, Исходная величина пвз соответствует ранее протарированному расходу воды через затвор 2 и задается предварительно залитым в замок 4 объемом воды Чр 1, обеспечивающим начальный расход 01. По мере отсоса воздуха иэ капора затвора 2 вакуум пв 1 поддерживается автоматически на то гных весах гидрозатвора 4 - при переходе столба воды заданного объема эа изгиб влево от нижнего , колена трубы 5 воздух по верхней стенке трубы 5 позырямиили сплошным потоком поступает в капор затвора 2 до тех пор, пока величина вакуума в капоре не установится на УРОВНЕ ЗаДаННОГО Пв 1. ПРИ ЭТОМ ИЭГИб НИЖНЕ- го колена трубы 5 заполнится водой и прекратится доступ воздуха в капор затвора 2.Увеличение по заданной программе во времени объема воды Чр в гидрозатвор 4 позволяет, изменять величины от исходного ДО МаКСИмаЛЬНО ВОЗМОЖНОГО 6 вмвкс П РИ полном расходе воды через затвор 2 и этим регулировать по заданной программе расход воды.на полив в каждой смежной паре участков полива при синхронном возрастании и убывании постоянного общего расхода воды на входе первого левого лотка 1.Таким образом, во втором режиме обеспечивается поступление воздуха в капор затвора 2 до выравнивания в нем вакуума довеличины, равной высоте столба воды в тру-.бе 5, а замок 4 закрывается путем заливаводой изгиба колена трубы 5. Это позволяетпри поступлении дополнительного объема воды в гидрозатвор из таймера в виде воздушного клапана с трубкой 7 осуществлятьрегулирование вакуума (расхода) в затворе 2.В режиме регулирования расхода водыгидрозамок 4 и труба 5 выполняют роль высокочувствительных весов, обеспечиваю-,щих вакуум в затворе всегда равным высотестолба воды в трубе 5, Регулирование расхода прекращается при достижении высотыстолба воды величины, равной максимальному вакууму при полном расходе воды через затвор 2. Полив постоянным расходомпродолжается до срабатывания таймероввсех последующих 19-ти затворов (всегопринято 20 последовательно установленных затворов). При этом регулиривание расхода воды всегда осуществляется на парезатворов, например на 10 парах, из которыхпервым всегда считается вышележащий вчередующейся паре затвор по ходу воды, авторой всегда находится после первого. Таким образом, осуществляется подача возрастающего постоянного, а затем убывающегорасхода воды на полив по любой программеизменения расхода воды в процессе синхронного полива двух участков и повторяетсяна остальных участках.Технико-зкономическая эффективностьпредлагаемого устройства заключается всокращении затрат на автоматизацию полива до 200 руб/га, Устройство позволяетосуществить в широких производственныхусловиях без дополнительных затрат наоборудование полив дискретной струей илиполив с переменным расходом воды в борозды по любой программе изменения расхода воды и времени подачи воды длякаждого участка полива в отдельности. Всеэто позволяет увеличить равномерностьполива, повысить качество полива, сократить расход воды на полив до 40 . и повыситЬурожайность до 25,5 10 15 20 25 30 35 40 .50 Формула изобретения 1. Устройство для автоматизированного управления бороздковым поливом из ярусных лотковых оросителей, включающее сифонные гидропневмозатворы; между секциями оросителей, каждый иэ которыхаказ 2334 Тираж 377 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 снабжен пневмоп роводом с установленным на нем трехходовым краном, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения качества управления поливом путем повышения точности и надежности управления, устройство снабжено и рограммно-управляемым вакуумным клапаном, установленным на первом выходе трехходового крана, гидрозамком, гидропневмоклапаном с поплавковым приводом, установленйцм в открытой емкости, гидравлически связанной с гидрозамком, пневмоклапаном с поплавковым приводом. закрытой емкостью для воды, причем и рограммно-управляемый вакуумный клапан выполнен в виде вертикальной трубки, .внутренняя полость которой гидравлически соединена с герметичным сосудом, имеющим регулируемый дроссель в верхней части, при этом вертикальная трубка установлена с воэможностью перекрытия калиброванного отверстия в ее нижней части клапаном с поплавковым приводом, размещенным в 5 лотке до гидропневмоэатвора, гидрозамок выполнен в виде О-образной трубки с вентилем в нижней ее части, пневматически связанной с входом трехходового крана, второй выход которого соединен с выходом 10 пневмоклапана с поплавковым приводомдля установки в контрольной борозде, а гидропневмоклапа 4 соединен посредством вертикальной трубки с дополнительной закрытой емкостью для воды. 15 2. Устройство по п.1. о т л й ч а ю щ е е с я тем, что регулируемый дроссель выпо нен в виде пробки с пористой прокладко имеющей переменное пневмосопротивление. 20