RU2223636C2

RU2223636C2 - Soil injector

Info

Publication number: RU2223636C2
Application number: RU2001111506/12A
Authority: RU
Inventors: А.П. Голощапов; В.А. Голощапов
Original assignee: Голощапов Анатолий Павлович; Голощапов Вячеслав Анатольевич
Priority date: 2001-04-25
Filing date: 2001-04-25
Publication date: 2004-02-20
Also published as: RU2001111506A

Abstract

FIELD: agriculture and forest industry, in particular, equipment for maintaining plant water supply balance. SUBSTANCE: injector has hollow cylinder made from hard opaque material and adapted to be embedded into soil. Hollow cylinder is connected to hydraulic line and is equipped with union arranged in its upper part and provided with return valve. Narrowing throat opened toward soil is attached to lower part of hollow cylinder. Hydraulic line has hermetically closing valves and is connected to reserve vessel. Soil is tightly pressed into throat and arranged in zone adjoining plant root system. Throat defines, in conjunction with pressed-in soil, porous probe. EFFECT: simplified construction and reduced water consumption. 2 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к сельскому, лесному хозяйству и может быть использовано для поддержания баланса естественного водоснабжения растений. Оно применяется в целях непрерывного сохранения капиллярной влажности (KB) в зоне корневой системы, а также для инъекции малых доз растворов ростовых веществ и пестицидов. Это не ороситель и не система для подпочвенного орошения, где приходится иметь дело с большими объемами воды, и этим инъектор принципиально отличается от указанных ниже аналогов и прототипов, это устройство для инъекций малых объемов жидкостей в почву. В связи с этим он обладает конструктивными особенностями, которые представлены в формуле изобретения. The invention relates to agriculture, forestry and can be used to maintain a balance of natural water supply to plants. It is used for the continuous preservation of capillary moisture (KB) in the zone of the root system, as well as for the injection of small doses of solutions of growth substances and pesticides. This is not a sprinkler or a system for subsoil irrigation, where you have to deal with large volumes of water, and this injector is fundamentally different from the following analogues and prototypes, this is a device for injecting small volumes of liquids into the soil. In this regard, he has design features that are presented in the claims.

Известна система подпочвенного орошения, включающая источник водоснабжения, соединенный с полевым распределителем (а.с. СССР 1020083, авторы Разуваев B.C., Яковлев Н.П., Гречкин В.В.). Это промывочное устройство работает под давлением, которое контролируется манометром. Система автоматизирует подачу воды и воздуха в почву, который нагнетается в гидравлическую магистраль через отверстие, соединяющее ее с атмосферой, где и установлен обратный клапан. Система предназначена для орошения, и ее отличительной особенностью является наличие промывочного устройства. A well-known system of subsoil irrigation, including a water supply connected to a field distributor (AS USSR 1020083, authors Razuvaev B.C., Yakovlev NP, Grechkin VV). This flushing device operates under pressure, which is controlled by a pressure gauge. The system automates the flow of water and air into the soil, which is pumped into the hydraulic line through the hole connecting it to the atmosphere, where the check valve is installed. The system is designed for irrigation, and its distinguishing feature is the presence of a flushing device.

Известно устройство, позволяющее определять значения потенциала почвенной влаги, при достижении которых необходимо проводить полив (а.с. СССР 1822668, Сироткин В.В., Сироткин В.М.). Это тензиометр, который состоит из корпуса, а в нижней его части имеется пористый зонд из синтетических материалов. Внутри корпуса вмонтирован комплект поплавков, которые при всплытии указывают на необходимость полива той или иной культуры. A device is known that makes it possible to determine the potential values of soil moisture, upon reaching which it is necessary to irrigate (A.S. USSR 1822668, Sirotkin V.V., Sirotkin V.M.). This is a tensiometer, which consists of a body, and in its lower part there is a porous probe made of synthetic materials. A set of floats is mounted inside the body, which, when surfaced, indicate the need for watering a particular crop.

Наличие пористого зонда в нижней части корпуса тензиометра делает это устройство сходным с устройством, о котором речь пойдет далее и который был ранее принят за прототип. Однако недостатком такого зонда является то, что он не моделирует пористость почв с различным механическим составом, а это приводит к неточностям диагностики в комплекте зонда с поплавками. Это диагностический прибор, который имеет конструктивное сходство с заявленным инъектором. The presence of a porous probe in the lower part of the tensiometer body makes this device similar to the device, which will be discussed later, which was previously taken as a prototype. However, the disadvantage of such a probe is that it does not simulate the porosity of soils with different mechanical composition, and this leads to inaccuracies in the diagnosis of the probe with floats. This is a diagnostic device that has a structural similarity with the claimed injector.

Более близким по техническому исполнению является внутрипочвенный ороситель, состоящий из трубки с крышкой. Нижний конец трубки заужен и в это сужение посажен клиновидный стержень, выполненный из армированного полиэтиленовой сеткой стекловолокна. Стержень обладает влагопроводящими свойствами (а.с. СССР 1658917, авторы Попа Ю.Н., Лаптев А.А., Вольвач О.В.). Трубка имеет на внешней поверхности метки, по которым определяют глубину погружения в почву в зависимости от механического состава ее. Это одновременно является одним из недостатков оросителя, связанным с необходимостью предварительного эмпирического определения высоты подъема капиллярной каймы. Вторым недостатком конструкции (устройства) является консервативность пористого стержня в отношении выявления различий механического состава почв по влагоемкости, в связи с чем влагоемкость пористого материала в стержне рассчитана с большим запасом, что неприемлемо для точного зондирования почв с разными физическими свойствами. Самым большим недостатком перечисленных аналогов и прототипа является то, что они не компенсируют баланса влаги в капиллярах почв, не обеспечивают стабильного водоснабжения растений и не исключают возможность наступления влажности разрыва капилляров (ВРК) и последующего завядания растений (влажность завядания, ВЗ). Closer in technical performance is an intra-soil sprinkler, consisting of a tube with a cover. The lower end of the tube is narrowed and a wedge-shaped rod made of fiberglass reinforced with a polyethylene mesh is planted in this narrowing. The rod has moisture-conducting properties (A.S. USSR 1658917, authors Popa Yu.N., Laptev A.A., Volvach O.V.). The tube has marks on the outer surface, which determine the depth of immersion in the soil, depending on its mechanical composition. This is at the same time one of the drawbacks of the sprinkler associated with the need for preliminary empirical determination of the height of the capillary rim. The second drawback of the design (device) is the conservatism of the porous rod with respect to detecting differences in the mechanical composition of soils in terms of moisture capacity, and therefore the moisture capacity of the porous material in the rod is calculated with a large margin, which is unacceptable for accurate probing of soils with different physical properties. The biggest disadvantage of the above analogues and prototype is that they do not compensate for the moisture balance in the soil capillaries, do not provide a stable water supply to plants and do not exclude the possibility of moisture rupture of capillaries (WRC) and subsequent withering of plants (wilting moisture, WL).

Целью предлагаемого изобретения является сохранение капиллярной влажности, самой ценной для растений, с помощью почвенного инъектора и устранение недостатков, свойственных аналогам и прототипу. Поставленная цель достигается тем, что к нижней горловине конического сужения цилиндра прикреплен цилиндрический патрубок почвенного зонда с фаской по внутренней нижней кромке, выполненной под углом не более 17^o. Это описывается силами сцепления, например, металла с почвой. Коэффициент трения равен при этом μ=0,3. Арктангенс (act) этого параметра дает угол скольжения, равный 17^o, при котором почва начинает скользить по металлу, чего нельзя допустить для внутренней поверхности патрубка почвенного зонда, поскольку сама почва внутри него получит подвижность при любом малейшем возмущении инъектора, например при перекосах в установке, усадке почвы после дождей и др. Обратный клапан подпитки цилиндра зондируемой жидкостью встроен внутрь герметической магистрали. Вода или растворы поступают из резервной емкости с герметически закрывающейся крышкой заливной горловины. Таким образом вся система, включающая инъектор, гидравлическую магистраль, обратный клапан и резервную емкость в рабочем состоянии, герметизирована, то есть работает в условиях вакуума.The aim of the invention is the preservation of capillary moisture, the most valuable for plants, using a soil injector and the elimination of the disadvantages inherent in analogues and prototype. This goal is achieved by the fact that to the lower neck of the conical narrowing of the cylinder is attached a cylindrical tube of the soil probe with a chamfer along the inner lower edge, made at an angle of no more than 17 ^o . This is described by the forces of adhesion, for example, metal with soil. The friction coefficient is equal to μ = 0.3. The arctangent (act) of this parameter gives a glide angle of 17 ^o , at which the soil begins to slide over the metal, which cannot be allowed for the inner surface of the soil probe nozzle, since the soil inside it will gain mobility at any slightest disturbance of the injector, for example, if the installation is skewed , soil shrinkage after rains, etc. A non-return valve for feeding the cylinder with a probed liquid is built into the hermetic line. Water or solutions come from a reserve tank with a hermetically sealed filler cap. Thus, the entire system, including an injector, a hydraulic line, a non-return valve and a reserve tank in working condition, is sealed, that is, it works in a vacuum.

На фиг. 1, 2 показаны цилиндр из твердого материала, например металла, который в верхней части имеет штуцер с обратным клапаном (а) и соединен с гидравлической магистралью (б). В нижней части инъектор имеет сужение, переходящее в цилиндр - зонд в конце конической части, заполненный почвой (в), он расположен в зоне корней растений (г). Группа таких инъекторов может быть объединена в систему, которая постоянно подпитывается из герметически закрытой крышкой (е) резервной емкости для жидкости (ж), чего нет у прототипа и аналогов. Магистраль дополнительно снабжена герметически закрывающимися кранами (д₁, д₂).In FIG. 1, 2, a cylinder is shown from a solid material, for example, metal, which in the upper part has a fitting with a check valve (a) and is connected to a hydraulic line (b). In the lower part, the injector has a narrowing that passes into the cylinder — a probe at the end of the conical part, filled with soil (c), it is located in the zone of plant roots (g). A group of such injectors can be combined into a system that is constantly fed from a hermetically sealed lid (e) of a reserve liquid container (g), which the prototype and analogues do not have. The highway is additionally equipped with hermetically sealed taps (d ₁ , d ₂ ).

Инъектор работает следующим образом. The injector operates as follows.

Пример 1. В почву вдавливают ногой шаблон, копирующий форму цилиндра с коническим сужением, а в образовавшееся гнездо, имеющее форму усеченного полого конуса, опускают инъектор и снова вдавливают цилиндрическую концевую часть его во влажное основание гнезда. При этом в цилиндр благодаря фаске впрессовывается почва, которая вместе с ним образует стабильный фильтр, не реагирующий на возможный перекос инъектора при установке его и осадке почвы, что непременно приводит к бесконтрольному расходу жидкости. Инъектор присоединяют к магистрали, заполняют водой или жидкостями из резервной емкости при открытых кранах д₁ и д₂, после чего их закрывают, а крышку резервной емкости герметически задраивают.Example 1. A foot is pressed into the soil by copying the shape of a cylinder with a conical narrowing, and the injector is lowered into the formed nest, having the shape of a truncated hollow cone, and its cylindrical end part is again pressed into the moist base of the nest. At the same time, soil is pressed into the cylinder due to the chamfer, which together with it forms a stable filter that does not respond to possible misalignment of the injector when it is installed and the soil is sedimented, which inevitably leads to uncontrolled fluid flow. The injector is connected to the line, filled with water or liquids from the reserve tank with open taps d ₁ and d ₂ , after which they are closed, and the lid of the reserve tank is hermetically sealed.

Пример 2. На месте установки иньектора делают углубление с помощью лопаты или тяпки до влажного слоя почвы (капиллярная кайма), в который нажатием вдавливается цилиндрический патрубок инъектора и углубление засыпают почвой, а лишнюю часть ее разравнивают. Таким образом существенным признаком изобретения является сам зонд, изготовленный так, что в качестве пористого материала используется та почва, на которой устанавливают инъекторы, что повышает чувствительность и точность устройства, обеспечивает высокий эффект, снижает дебет влаги любых почв и удешевляет процесс изготовления его. Example 2. At the installation site of the injector, a recess is made using a shovel or a chopper to a moist soil layer (capillary border), into which the cylindrical nozzle of the injector is pressed and the recess is filled with soil, and the excess part is leveled. Thus, an essential feature of the invention is the probe itself, made so that the soil on which the injectors are mounted is used as a porous material, which increases the sensitivity and accuracy of the device, provides a high effect, reduces the moisture debit of any soil, and reduces the cost of its manufacturing process.

Сосущая сила почвы настолько велика, что из-за снижения давления в инъекторе обратный клапан сжимает пружину и пополняет запасы жидкости в нем. Это зависит от поверхностного натяжения водной фазы на границе с воздухом в почвенных капиллярах, а само капиллярное давление определяется искривлением мениска, поверхности разделения водной и воздушной фаз по закону Лапласа P_σ = E_σ; где P_σ - капилярное давление, E_σ - кривизна поверхности раздела граничащих фаз вода-воздух, σ (сигма) - поверхностное натяжение.The suction force of the soil is so great that due to a decrease in pressure in the injector, the non-return valve compresses the spring and replenishes the fluid in it. This depends on the surface tension of the aqueous phase at the boundary with air in the soil capillaries, and the capillary pressure itself is determined by the curvature of the meniscus, the separation surface of the water and air phases according to the Laplace law P _σ = E _σ ; where P _σ is the capillary pressure, E _σ is the curvature of the interface between the water-air interfaces, and σ (sigma) is the surface tension.

Почвенный инъектор обеспечивает следующие преимущества перед существующими аналогами и прототипами: 1) экономный расход рабочих жидкостей; 2) использование растениями глубинных запасов с помощью непрерывно работающих капилляров; 3) возможность беспрепятственного поверхностного рыхления почвы, что улучшает работу устройства за счет снижения испарения влаги; 4) стабилизацию водоснабжения растений за счет самой ценной влажности - капиллярной; 5) исключение частого полива при отсутствии угрозы завядания растений; 6) подпочвенное введение растворов самых различных веществ; 7) исключение недоступных сегодня ежедневных транспортных расходов при поездках на загородные дачи; 8) возможность проведения всех перечисленных работ в защищенном грунте. The soil injector provides the following advantages over existing analogues and prototypes: 1) economical consumption of working fluids; 2) the use of deep reserves by plants using continuously working capillaries; 3) the possibility of unhindered surface loosening of the soil, which improves the operation of the device by reducing moisture evaporation; 4) stabilization of water supply to plants due to the most valuable moisture - capillary; 5) the exclusion of frequent watering in the absence of the threat of wilting plants; 6) subsoil introduction of solutions of various substances; 7) the exclusion of daily transportation costs inaccessible today when traveling to suburban cottages; 8) the ability to carry out all of these works in sheltered ground.

Claims

A soil injector comprising a hollow fluid cylinder immersed in soil made of a solid opaque material and connected to a hydraulic line, the cylinder having a tapered neck in its lower part and a fitting in its upper part, characterized in that the fitting has a non-return valve with a spring and connected by means of a hydraulic line having hermetically sealed taps with a reserve capacity, the tapering neck is made open into the soil, located in the zone of the plant root system and in plex soil is porous probe.