RU2300188C1 - Water outlet for irrigation pipeline of drop irrigation systems - Google Patents

Abstract

FIELD: agricultural engineering, in particular, amelioration technique, more particular, drop irrigation systems.

SUBSTANCE: water outlet has valve made in the form of elastoplastic member located in lower part of irrigation pipeline. Conical locking needle positioned on elastoplastic member is fixed above water outlet opening provided through irrigation pipeline wall. Elastoplastic member has widened portion positioned above locking needle and running along circle of diameter exceeding that of water outlet opening by 3-3.5 times. Water outlet opening is made in the form of taper pipe with taper angle of 10-15 deg. Length of elastoplastic member from supporting plane to axis of water outlet opening is 1.6-1.8 the inner diameter of pipeline.

EFFECT: increased efficiency by providing regulation of water flow rate depending on pressure in pipeline, increased yield and reduced irrigation norm.

2 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для использования в мелиорации, в частности в системах капельного орошения.The invention relates to agriculture and is intended for use in land reclamation, in particular in drip irrigation systems.

Известна капельница, включающая крышку с входным штуцером, мембрану, размещенную в корпусе, основание которого выполнено с клинообразным выпуском в середине, а основание корпуса снабжено кольцевым выступом с плечиками, на которых установлена мембрана, фиксируемая клапаном, при этом в кольцевом выступе выполнены радиальные отверстия для подачи воды в подмембранную полость, а в куполообразном выступе - центральное отверстие, соединенное с рядом наклонных отверстий, имеющих выход в нижней части основания, которое снабжено хвостовиком для заглубления в почву (RU, патент №2181539. С2. МПК⁷ А01G 25/02. Капельница / Абезин В.Г., Алимов А.Г., Карпунин В.В., Карпунин В.В., Карпунин А.В., Батищев В.И., Потапова Т.И. (RU). - Заявка №2000112458/13. Заявлено 17.05.2000. Опубл. 27.04.2002. Бюл. №12).A dropper is known, including a cover with an inlet fitting, a membrane located in the housing, the base of which is made with a wedge-shaped outlet in the middle, and the base of the housing is equipped with an annular protrusion with shoulders on which a membrane is fixed, fixed by a valve, and radial holes are made in the annular protrusion for water supply into the submembrane cavity, and in the domed protrusion, a central hole connected to a series of inclined holes having an outlet in the lower part of the base, which is equipped with a shank for deepening into the soil (RU, patent No. 2181539. C2. IPC ⁷ A01G 25/02. Dropper / Abezin V.G., Alimov A.G., Karpunin V.V., Karpunin V.V., Karpunin A.V. , Batishchev V.I., Potapova T.I. (RU) - Application No.2000112458 / 13. Declared May 17, 2000. Publish. April 27, 2002. Bull. No. 12).

Недостатками описанной конструкции капельницы являются необходимость создания в водополивном трубопроводе значительного напора (давления воды) для преодоления жесткости диафрагмы. Отсутствие возможности регулирования расхода воды капельницей в зависимости от напора приводит к ее низкой эксплуатационной надежности и неравномерности увлажнения почвенного слоя по глубине корнеобитаемого горизонта.The disadvantages of the described dropper design are the need to create a significant pressure (water pressure) in the watering pipeline to overcome the stiffness of the diaphragm. The inability to control the flow rate of the dropper, depending on the pressure, leads to its low operational reliability and uneven moistening of the soil layer along the depth of the root horizon.

Известен также дозатор - капельница, включающий водовыпуск и разъемный корпус, при этом водовыпуск снабжен клапаном, выполненным в виде упругоэластичного клапана и размещен в нижней части поливного трубопровода, а разъемный корпус инъектора смонтирован на поливном трубопроводе посредством хомута и фиксатора (RU, патент №2250601. МПК⁷ А01G 25/02. Дозатор - капельница / Карпунин В.В., Абезин В.Г., Григоров М.С., Карпунин А.В., Сердюков Д.А., Чушкин А.Н. (RU). - Заявка №2004107750/12. Заявлено 15.03.2004. Опубл. 27.04.2005. Бюл. №12).A dispenser is also known - a dropper, including a water outlet and a detachable case, while the water outlet is equipped with a valve made in the form of an elastic-elastic valve and is located in the lower part of the irrigation pipeline, and the detachable injector body is mounted on the irrigation pipeline by means of a clamp and a clamp (RU, Patent No. 2250601. MPK ⁷ A01G 25/02 Dispenser - dropper / Karpunin VV, Abezin VG, Grigorov MS, Karpunin AV, Serdyukov DA, Chushkin AN (RU). - Application No. 2004107750/12. Declared March 15, 2004. Published on April 27, 2005. Bull. No. 12).

К недостаткам данного инъектора относятся низкая эксплуатационная надежность, отсутствие возможности регулирования расхода в зависимости от напора в поливном трубопроводе.The disadvantages of this injector include low operational reliability, the lack of the ability to control flow depending on the pressure in the irrigation pipeline.

Наиболее близким аналогом к заявленному объекту по совокупности общих признаков является капельница, включающая смонтированный в отверстии увлажнителя корпус и установленный в нем регулирующий элемент, выполненный в виде поплавкового клапана с одной верхней запорной иглой в виде пирамиды на верхней поверхности клапана и оппозитно ориентированными к нему запорными иглами на донной его части, сопрягаемыми в исходном положении поплавкового клапана с выпускными отверстиями в корпусе увлажнителя, а увлажнитель имеет форму U-образных колен, внутренняя поверхность каждого снабжена лабиринтными каналами в виде чередующихся, не пересекающихся выступов и впадин, при этом U-образные колена образованы совмещением частей сердечника из водопроницаемого материала, размещенного в полости инъектора (RU, патент №2214087. С1. МПК⁷ А01G 25/02. Капельница / Абезин В.Г., Карпунин В.В., Карпунин А.В., Карпунин В.В., Корнаухов Н.В., Салдаев A.M. (RU). - Заявка №2002106525/13. Заявлено 13.03.2002. Опубл. 20.10.2003. Бюл. №29).The closest analogue to the claimed object according to the set of common features is a dropper, which includes a body mounted in the humidifier hole and a control element installed in it, made in the form of a float valve with one upper shutter needle in the form of a pyramid on the upper surface of the valve and opposite lock needles oriented to it on its bottom, mating in the initial position of the float valve with the outlet holes in the body of the humidifier, and the humidifier has the form of a U-shaped n, the inner surface of each channel is provided with a labyrinth in the form of alternating, non-overlapping protrusions and recesses, wherein the U-shaped knee formed by combining parts of the core of permeable material disposed in the cavity of the injector (RU, patent №2214087. C1. ⁷ A01G IPC 25 / 02. Dropper / Abezin V.G., Karpunin V.V., Karpunin A.V., Karpunin V.V., Kornaukhov N.V., Saldaev AM (RU) - Application No. 2002106525/13. 2002. Published on October 20, 2003. Bull. No. 29).

Недостатками этой капельницы являются отсутствие возможности регулирования расхода в зависимости от напора, низкая эксплуатационная надежность и сложность конструкции.The disadvantages of this dropper are the lack of the ability to control flow depending on the pressure, low operational reliability and design complexity.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - повышение эксплуатационной надежности и обеспечение возможности регулирования расхода воды в зависимости от напора в поливном трубопроводе.The problem to which the claimed invention is directed is to increase operational reliability and provide the ability to control the flow of water depending on the pressure in the irrigation pipeline.

Технический результат - повышение урожайности сельскохозяйственных культур и уменьшение поливных норм.The technical result is an increase in crop yields and a decrease in irrigation rates.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном водовыпуске поливного трубопровода систем капельного орошения, включающем клапан, выполненный в виде упругоэластичного элемента, который расположен в нижней части поливного трубопровода, согласно изобретению водовыпуск снабжен запорной иглой, которая сопряжена с нижней плоскостью упругоэластичного элемента, причем последний выполнен по дуге, имеющей уширенную форму, тыльная часть которой расположена по окружности, радиус которой превышает в 3...3,5 раза радиус водовыпускного отверстия, при этом передний конец упругоэластичного элемента зафиксирован с удалением от водовыпускного отверстия, которое имеет форму усеченного конуса с конусной поверхностью 10...15°, а длина упругоэластичного элемента от опорной плоскости до оси водовыпускного отверстия составляет 1,6...1,8 внутреннего диаметра трубопровода.The specified technical result is achieved by the fact that in the known water outlet of the irrigation pipeline of drip irrigation systems, including a valve made in the form of an elastic element, which is located in the lower part of the irrigation pipeline, according to the invention, the water outlet is equipped with a locking needle, which is associated with the lower plane of the elastic element, the latter made along an arc having a broadened shape, the back of which is located on a circle whose radius exceeds 3 ... 3.5 times the radius of the water outlet hole, while the front end of the elastic element is fixed away from the water outlet, which has the shape of a truncated cone with a conical surface of 10 ... 15 °, and the length of the elastic element from the reference plane to the axis of the water outlet is 1.6 ... 1 , 8 internal diameter of the pipeline.

За счет того, что в поливном трубопроводе выполнен конический клапан-регулятор в виде иглы, размещенной на упругоэластичном элементе и зафиксированный над водовыпускным отверстием, достигается указанный выше технический результат.Due to the fact that the conical control valve is made in the irrigation pipeline in the form of a needle placed on an elastic element and fixed above the water outlet, the above technical result is achieved.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображен водовыпуск поливного трубопровода, разрез в горизонтальной плоскости по оси трубопровода.Figure 1 shows the water outlet of the irrigation pipeline, a section in the horizontal plane along the axis of the pipeline.

На фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.Figure 2 is a section aa in figure 1.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного технического решения, заключаются в следующем.Information confirming the possibility of implementing the claimed technical solution is as follows.

Водовыпуск поливного трубопровода систем капельного орошения включает стенку 1, на внутренней поверхности которой выполнен упругоэластичный элемент 2, имеющий уширение 3, выполненное по дуге радиуса, превышающего радиус водовыпускного отверстия в 3...3,5 раза.The water outlet of the irrigation pipeline of drip irrigation systems includes a wall 1, on the inner surface of which an elastic-elastic element 2 is made, having a broadening 3 made along an arc of radius 3 ... 3.5 times greater than the radius of the water outlet.

Уширение 3 выполнено совместно с конической запорной иглой 4, размещенной над водовыпускным отверстием 5. Коническая запорная игла 4 зафиксирована над водовыпускным отверстием 5 с помощью упругоэластичного элемента 2. Водовыпускное отверстие 5 выполнено в стенке 1 трубопровода в форме усеченного конуса с конусной поверхностью 10...15°, что предотвращает ее засорение при работе.The broadening 3 is made in conjunction with a conical locking needle 4 located above the water outlet 5. The conical locking needle 4 is fixed above the water outlet 5 by means of an elastic element 2. The water outlet 5 is made in the wall 1 of the pipeline in the form of a truncated cone with a conical surface 10 ... 15 °, which prevents clogging during operation.

Возможность регулирования заданного режима расхода через водовыпускное отверстие 5 обеспечивается длиной упругоэластичного элемента от опорной плоскости до оси водовыпускного отверстия, которая составляет 1,6...1,8 внутреннего диаметра трубопровода.The ability to control the specified flow rate through the water outlet 5 is provided by the length of the elastic element from the reference plane to the axis of the water outlet, which is 1.6 ... 1.8 of the inner diameter of the pipeline.

Водовыпуск поливного трубопровода систем капельного орошения работает следующим образом.The water outlet of the irrigation pipeline of drip irrigation systems works as follows.

При движении потока воды по направлению, указанному стрелкой, на упругоэластичный элемент 2 и уширение 3 действует гидростатическое давление и гидродинамический напор.When the water flow moves in the direction indicated by the arrow, the hydrostatic pressure and hydrodynamic pressure act on the elastic element 2 and broadening 3.

Величина гидростатического давления зависит от площади фигуры упругоэластичного элемента и уширения, а также статического напора, создаваемого насосом.The value of hydrostatic pressure depends on the area of the figure of the elastic element and the broadening, as well as the static pressure created by the pump.

В общем действующий в трубопроводе напор обеспечивает определенный расход через водовыпускные отверстия 5, который может быть определен по уравнениюIn General, the pressure acting in the pipeline provides a certain flow rate through the water outlet 5, which can be determined by the equation

где μ - коэффициент расхода;where μ is the flow coefficient;

ω - живое сечение потока;ω is the living cross section of the flow;

Н - напор над центром тяжести расчетного сечения.H is the pressure above the center of gravity of the calculated cross section.

Если размер живого сечения ω всех водовыпускных отверстий одинаков, то коэффициент расхода тоже будет иметь одинаковую величину. В этом случае расход через водовыпускное отверстие определяется только действующим напором.If the size of the living section ω of all water outlets is the same, then the flow coefficient will also have the same value. In this case, the flow rate through the water outlet is determined only by the effective pressure.

При движении воды по трубопроводу возникают потери по длине, связанные с трением жидкости о стенки трубопровода и местные потери, связанные с изменением скорости по величине или направлению.When water moves through the pipeline, length losses occur due to the friction of the liquid on the pipeline walls and local losses associated with a change in speed in magnitude or direction.

Потери по длине определяют по формуле ДарсиLosses in length are determined by the Darcy formula

где λ - коэффициент гидравлического трения;where λ is the coefficient of hydraulic friction;

l - длина трубопровода;l is the length of the pipeline;

d - диаметр трубопровода;d is the diameter of the pipeline;

V - средняя скорость потока;V is the average flow rate;

g - ускорение свободного падения.g is the acceleration of gravity.

Из уравнения видно, что с увеличением длины трубопровода величина потерь возрастает.It can be seen from the equation that with increasing length of the pipeline, the magnitude of the losses increases.

Местные потери определяются по формуле ВейсбахаLocal losses are determined by the Weisbach formula

где ζ - коэффициент местного сопротивления, отнесенный к тому сечению потока, протекающего через местное сопротивление, в котором берется средняя скорость V.where ζ is the local resistance coefficient related to the cross section of the flow flowing through the local resistance, in which the average velocity V.

Полные потери в трубопроводе равныTotal losses in the pipeline are equal

Таким образом, с увеличением длины трубопровода потери будут возрастать, а напор уменьшаться. С уменьшением напора будет уменьшаться и расход через водовыпускные отверстия, если не обеспечить регулирование расхода. Вначале трубопровода напор имеет большую величину и упругоэластичный элемент под его воздействием будет прижиматься к внутренней стенке трубопровода, а коническая запорная игла 4 будет перекрывать водовыпускное отверстие 5, что приведет к уменьшению расхода через него. По мере увеличения длины трубопровода напор будет уменьшаться, а упругоэластичный элемент будет приподнимать коническую запорную иглу и увеличивать живое сечение водовыпускного отверстия 5.Thus, with an increase in the length of the pipeline, losses will increase, and the pressure will decrease. With a decrease in pressure, the flow rate through the water outlet will decrease, if flow control is not ensured. At the beginning of the pipeline, the pressure is large and the elastic element under its influence will be pressed against the inner wall of the pipeline, and the conical locking needle 4 will block the water outlet 5, which will reduce the flow through it. As the length of the pipeline increases, the pressure will decrease, and the elastic element will raise the conical locking needle and increase the live section of the water outlet 5.

Применение разработанной конструкции обеспечит равномерный расход через водовыпускные отверстия по всей длине поливного трубопровода, что позволит производить равномерное увлажнение почвы по всей оросительной системе и повысить урожайность сельскохозяйственных культур.The application of the developed design will ensure uniform flow through water outlets along the entire length of the irrigation pipeline, which will allow for uniform soil moisture throughout the irrigation system and increase crop yields.

Claims (1)

Водовыпуск поливного трубопровода систем капельного орошения, включающий клапан, выполненный в виде упругоэластичного элемента, который расположен в нижней части поливного трубопровода, отличающийся тем, что водовыпуск снабжен конической запорной иглой, которая сопряжена с нижней плоскостью упругоэластичного элемента, причем последний выполнен по дуге, имеющей уширенную форму, тыльная часть которой расположена по окружности, радиус которой превышает в 3...3,5 раза радиус водовыпускного отверстия, при этом передний конец упругоэластичного элемента зафиксирован с удалением от водовыпускного отверстия, которое имеет форму усеченного конуса с конусной поверхностью 10...15°, а длина упругоэластичного элемента от опорной плоскости до оси водовыпускного отверстия составляет 1,6...1,8 внутреннего диаметра трубопровода.The water outlet of the irrigation pipeline of drip irrigation systems, including a valve made in the form of an elastic element, which is located in the lower part of the irrigation pipeline, characterized in that the water outlet is equipped with a conical locking needle, which is associated with the lower plane of the elastic element, the latter being made along an arc having a widened a shape, the back of which is located on a circle, the radius of which exceeds 3 ... 3.5 times the radius of the water outlet, while the front end is resiliently elastic of the element is fixed away from the outlet, which has the shape of a truncated cone with a conical surface of 10 ... 15 °, and the length of the elastic element from the reference plane to the axis of the outlet is 1.6 ... 1.8 of the inner diameter of the pipeline.

Images