устройство для вегетационных подкормок сельскохозяйственных культур

Формула изобретения

1. Устройство для вегетационных подкормок сельскохозяйственных культур, включающее бункер, в нижней части которого расположена смесительная камера с подводящими и отводящими патрубками и стакан, отличающееся тем, что оно снабжено гидроциклоном для отделения из маточного раствора шлама, взвесей и сора с камерой для их осадка и удаления, трехпозиционным распределителем потоков воды для подачи оросительной воды в бункер, маточного раствора в систему мелкодисперсного дождевания из гидроциклона и ее камеры для сбора и отвода шламов, взвесей и сора в сбросную сеть, стакан бункера выполнен в виде полого конуса и вершиной обращен в сторону люка для загрузки бункера, подводящий патрубок гидравлически связан с гидроциклоном, снабженным сетчатым экраном в виде полого усеченного конуса, малым основанием сопряженным с камерой для осадка шлама, взвесей и сора, а трехпозиционный распределитель потоков трубопроводами связан с подводящим патрубком смесительной камеры, гидроциклоном и камерой гидроциклона для сбора шлама, взвеси и сора соответственно, с напорным водоотводящим трубопроводом, сбросной сетью и трубопроводом системы мелкодисперсного дождевания.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стакан смонтирован посредством стержней на подводящем патрубке.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диаметр основания стакана и диаметр бункера для удобрений относятся как 1:(1,25...1,40).

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что бункер, гидроциклон с его камерой и распределитель потоков воды выполнены моноблоком.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плунжер трехпозиционного распределителя потоков имеет три фиксируемых положения: подача очищенного маточного раствора в трубопровод системы мелкодисперсного дождевания; отключено (нейтральное); удаление шлама, взвесей и сора из смесительной камеры бункера и камеры для осадка и удаления шлама из гидроциклона.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству и сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для внесения макро- и микроудобрений с поливной водой в качестве некорневой подкормки сельскохозяйственных культур.

Известен гидроподкормщик к дождевальным установкам, включающий бункер для удобрений, камеру дозирования, смесительную камеру, сетки для фильтрации растворимых удобрений, поплавковый регулятор уровня, подводящие и отводящие трубопроводы и вентили, в котором, с целью регулирования количества удобрений в растворе, камера дозирования снабжена подвижным и неподвижным дисками с радиальными пазами, смонтированными под сетчатым дном бункера, и многоступенчатой насадкой, установленной на конусном дне камеры; с целью создания сплошного вихревого потока входной и выходной патрубки смесительной камеры расположены по касательной к стенке бункера (SU, авторское свидетельство №193805, М. кл. А 01 С 23/04. Гидроподкормщик к дождевальным установкам / С.Ф.Рудник, B.C.Новохатский (СССР). - Заявка №933374/30-15; Заявлено 11.12.1964; Опубл. 13.03.1967, Бюл. №7).

К недостаткам описанного гидроподкормщика относятся сложность конструкции и низкое качество подготовки маточного раствора. Шлам, сор, взвеси потоками воды выносятся в поливной трубопровод и короткоструйными насадками при дождевании наносятся локально на поверхность растений. Ими растения приводятся в стрессовое состояние.

Наиболее близким аналогом к техническому средству для реализации заявленной технологии некорневой обработки растений относится известный гидроподкормщик к дождевальным машинам, включающий бункер, в нижней части которого расположена смесительная камера с подводящим и отводящим патрубками, в котором, с целью устранения зон накопления удобрений в смесительной камере, патрубки расположены в непосредственной близости и параллельно один к другому, а между ними в смесительной камере установлена радиальная перегородка (SU, авторское свидетельство №3385550, М. кл. А 01 С 23/04. Гидроподкормщик к дождевальным машинам / С.С.Ванеян (СССР). - Заявка №1719086/30-15; Заявлено 26.11.1971; Опубл. 14.06.1973, Бюл. №26).

К недостаткам описанного гидроподкормщика, принятого нами в качестве наиближайшего аналога, относятся низкое качество подготовки маточного раствора. Сор, взвеси, шлам при увлажнении растений и некорневой подкормке в системе мелкодисперсного дождевания забивают распылители, а локальная передозировка удобрений в каплях воды приводит к ожогу листьев растений и их угнетению.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, - повышение эффективности усвоения растениями макроудобрений и микроэлементов в условиях регулируемого фитоклимата посевов.

Технический результат - повышение урожайности и качества сельскохозяйственной продукции.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для вегетационных подкормок сельскохозяйственных культур, включающем бункер, в нижней части которого расположена смесительная камера с подводящими и отводящими патрубками и стакан, согласно изобретению оно снабжено гидроциклоном для отделения из маточного раствора шлама, взвесей и сора с камерой для их осадка и удаления, трехпозиционным распределителем потоков воды для подачи оросительной воды в бункер, маточного раствора в систему мелкодисперсного дождевания из гидроциклона и ее камеры для сбора и отвода шламов, взвесей и сора в сбросную сеть, стакан бункера выполнен в виде полого конуса, и вершиной обращен в сторону люка для загрузки бункера, подводящий патрубок гидравлически связан с гидроциклоном, снабженным сетчатым экраном в виде полого усеченного конуса, малым основанием сопряженным с камерой для осадка шлама, взвесей и сора, а трехпозиционный распределитель потоков трубопроводами связан с подводящим патрубком смесительной камеры, гидроциклоном и камерой гидроциклона для сбора шлама, взвеси и сора, соответственно, с напорным водоотводящим трубопроводом, сбросной сетью и трубопроводом системы мелкодисперсного дождевания; стакан смонтирован посредством стержней на подводящем патрубке; диаметр основания стакана и диаметр бункера для удобрений относятся как 1:1,25...1:1,40; бункер, гидроциклон с его камерой и распределитель потоков воды выполнены моноблоком; плунжер трехпозиционного распределителя потоков имеет три фиксируемых положения: подача очищенного маточного раствора в трубопровод системы мелкодисперсного дождевания; отключено (нейтральное); удаление шлама, взвесей и сора из смесительной камеры бункера и камеры для осадка и удаления шлама из гидроциклона.

Изобретение поясняется чертежом, где схематично представлено устройство для вегетационных подкормок сельскохозяйственных культур для мелкодисперсного дождевания при вегетационных подкормках сельскохозяйственных культур.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Устройство для вегетационных подкормок сельскохозяйственных культур путем внесения растворенных макро- и микроэлементов в системе мелкодисперсного дождевания (см. чертеж) включает бункер 1. В нижней части бункера 1 расположена смесительная камера 2 с подводящим патрубком 3. Отводящий патрубок 4, стакан 5, люк 6 с крышкой 7 для загрузки порциями минеральных удобрений и рассола природного минерала бишофит смонтированы в бункере 1.

Устройство снабжено гидроциклоном 8 для отделения из маточного раствора шлама, взвесей и сора и трехпозиционным распределителем 9 потоков воды для подачи оросительной воды в бункер 1, очищенного маточного раствора от взвесей в трубопровод 10 системы мелкодисперсного дождевания и отвода шламов, взвесей и сора в сбросную сеть 11 и приема оросительной воды из напорного водоподводящего трубопровода 12.

Стакан 5 бункера 1 выполнен в виде полого конуса и вершиной обращен в сторону люка 6 для загрузки бункера 1. Подводящий патрубок 3 с соплом 13 на конце смонтирован соосно стакану 5 и под ним. Стакан 5 смонтирован посредством стержней 14 на подводящем патрубке 3. Диаметр у основания стакана 5 и диаметр бункера 1 в цилиндрической части для удобрений относятся как 1:1,25...1:1,40. Кольцевой зазор между периферийной кромкой стакана 5 и внутренней стенкой бункера 1 способствуют перемещению встречных потоков удобрений вниз и маточного раствора из смесительной камеры 2 вверх в направлении отводящего патрубка 4. Отводящий патрубок 4 гидравлически связан с гидроциклоном 8. Он снабжен сетчатым экраном 15 и камерой 16 для осадки из очищаемого маточного раствора шлама, взвесей, сора и их периодического удаления. Сетчатый экран 15 в виде полого усеченного конуса малым основанием сопряжен с камерой 16 для осадка шлама, взвесей и сора.

Трехпозиционный распределитель потоков 9 трубопроводами 17, 18 и 19 связан с подводящим патрубком 3 смесительной камеры 2, гидроциклоном 8 и камерой 16 гидроциклона 8 для сбора и удаления шлама и взвесей. Плунжер 20 трехпозиционного распределителя 9 потоков имеет три фиксируемых положения под соответствующий режим работы гидроподкормщика: подача очищенного маточного раствора в трубопровод 10 системы мелкодисперсного дождевания; отключено (нейтральное) при загрузке бункера 1 порцией минеральных удобрений или рассола природного минерала бишофит; удаление шлама, взвесей и сора из смесительной камеры 2 бункера 1 и камеры 16 для осадка и удаления шлама, сора, взвесей из гидроциклона 5. Бункер 1, гидроциклон 5 с камерой 16 и распределитель 9 потоков воды выполнены моноблоком.

Устройство для вегетационных подкормок сельскохозяйственных культур функционирует следующим образом.

Работу устройства рассмотрим на трех характерных режимах работы: загрузка бункера 1 порцией минеральных удобрений или рассола минерала бишофит; приготовление и очистка маточного раствора от сора, шлама, взвесей и подача в трубопровод 10 системы мелкодисперсного дождевания некорневой подкормки посев сельскохозяйственных культур; удаление твердого осадка из смесительной камеры 2 бункера 1 и камеры 16 гидроциклона 8 в сбросную сеть 11.

При нейтральном положении плунжера 20 (см. чертеж) крышку 7 удаляют с люка 6 бункера 1. Через люк 6 засыпают соответствующую навеску минеральных удобрений или рассола природного минерала бишофит. Затем люк 6 герметично закрывают крышкой 7. При перемещении оператором плунжера 20 в крайнее левое положение относительно корпуса распределителя 9 потоков оросительная вода из напорного трубопровода 12, пройдя через соответствующие каналы и проточки в корпусе, под давлением поступает в трубопровод 17, а далее - в подводящий патрубок 3. Под напором из сопла 13 струя воды разбивается о внутреннюю поверхность стакана 5 и за счет его формы мельчайшие потоки воды по внутренней цилиндрической стенке бункера 1 направляются на донную часть смесительной камеры 2. Выполненная криволинейная форма смесительной камеры 2 потоки воды направляет снизу вверх в сторону кольцевого зазора между периферийной кромкой стакана 5 и внутренней стенкой бункера 1. Потоками воды снизу вверх подхватываются частицы нерастворенных минеральных удобрений, омываясь, вместе с падающим потоком воды вновь возвращаются в донную часть смесительной камеры 2. Интенсивные движения встречных потоков воды снизу вверх и сверху вниз удобрений создают маточный раствор с равной концентрацией в объеме бункера 1. Созданный таким образом поток раствора по патрубку 4 тангенциально подается в корпус гидроциклона 8 в его верхней части. Маточный раствор за счет тангенциальной подачи в гидроциклоне 8 приобретает вращательное движение вокруг вертикальной оси симметрии гидроциклона 8. Созданные таким образом центробежные силы взвеси, сор, шлам вдоль внутренней стенки гидроциклона 8 опускают в направлении камеры 16. Сетчатый экран 15 улавливает мельчайшие взвеси на своей поверхности, а затем их также осаждает в камеру 16. Очищенный таким образом маточный раствор из минеральных удобрений по трубопроводу 18 подается в корпус распределителя 9 потоков, далее из него направляется в трубопровод 10 системы мелкодисперсного дождевания. Распределителями системы МДД растворенные макро- и микроэлементы точечно наносятся на поверхность листовых пластинок и стеблей. Через кутикулу макро- и микроэлементы поступают в клетки растений. Равномерная концентрация солей в каплях воды не приводит к микроожогу растений в солнечные дни и ветреную погоду.

Накопившийся шлам, осадки, сор, взвеси из смесительной камеры 2 бункера 1 и из камеры 16 гидроциклона 8 удаляют следующим образом. Плунжер 20 вдвигают в корпус распределителя 9 потоков в крайнее правое положение. Потоками воды из донной части смесительной камеры 2 шлам и сор приводятся взвешенное состояние и через патрубок 4 направляются в корпус гидроциклона 8. Поток воды вместе со шламом и сором вдоль сетчатого экрана 15, омывая его, подается в камеру 16, а из нее - кратчайшим путем через корпус распределителя 9 направляется в сбросную сеть 11 вместе с сором, взвесями и шламом удобрений. Таким образом, описанное устройство простейшим движением плунжера 20 приводится в любое положение, обеспечивая его высокую технологическую надежность.

Этим обеспечивается создание маточного раствора равной концентрации для подачи в систему мелкодисперсного дождевания при некорневой подкормке сельскохозяйственных культур.

Предлагаемая технология вегетационных подкормок сельскохозяйственных культур, реализованная описанным устройством, включает приготовление водного раствора удобрений, периодическое орошение им растений в системе мелкодисперсного дождевания (МДД) и вегетационную некорневую подкормку. Приготовление водного раствора удобрений ведут с использованием смеси природного минерала бишофит и клеящего вещества на основе 16...22%-ного раствора крахмального клея с вязкостью 12...20 сСт и при их соотношении (2...4):1 в смеси.

В качестве раствора удобрений используют рассол природного минерала бишофит формулы MgCl₂ - 6Н₂О. Состав проб рассола бишофита, добытого в Городищенском и Наримановском месторождениях Волгоградской области, приведен в таблице 1. Химический анализ рассолов, выполненных в научных лабораториях г.Волгограда в зависимости от места добычи минерала, показан в таблице 2. Содержание макро- и микроэлементов, в частности, в рассоле минерала бишофит, добытого из скважины №4 Городищенского месторождения, дано в таблице 3.

В силу несмачиваемости листовых пластинок большинством растений рассолом минерала бишофит его наносят на поверхность растений посредством нейтрального клеящего вещества. В качестве последнего используют 16...22% раствор крахмального клея. При температуре окружающей среды +20°С и скорости ветра больше 5 м/с используют 16% раствор крахмального клея. При высокой влажности и температуре окружающей среды менее +20°С используют 22%-ный раствор клея на основе крахмала. В состав клея с вязкостью 12...15 сСт для некорневой подкормки при температуре воздуха больше +20°С входят: крахмал - 42,4 кг; бура - 0,39 кг; сода каустическая - 0,94 кг; вода - 210 кг. В клеевой раствор с вязкостью 18...20 сСт входят: крахмал - 61 кг; бура - 0,39 кг; сода каустическая - 0,91 кг; вода - 210 кг.

Регулирование фитоклимата посевов сельскохозяйственных культур методом МДД выполняют в критические дни вегетационного периода, когда температура окружающего воздуха превышает биологически оптимальную для возделываемой сельскохозяйственной культуры. Вегетационные подкормки макроудобрениями и микроэлементами совмещают с завершающим дождеванием внутрисуточного цикла МДД при норме расхода раствора удобрений 2...6 м³/га. В частности, для посевов сельскохозяйственных культур вегетационные подкормки и регулирование фитоклимата методом МДД выполняют в те дни, когда температура окружающего воздуха превышает +22...25°С в зависимости от сорта и вида растений. Регулирование фитоклимата посевов методом МДД приводится в период с 10...11 до 17...19 часов с промежутками времени 0,5...2,0 часа разовыми поливными нормами 4 м³ /га.

Технология вегетационных подкормок сельскохозяйственных растений использованием рассола природного минерала бишофит включает последовательное выполнение следующих технологических элементов: приготовление раствора удобрений в поливной воде; периодическое орошение вместе с растворенными в воде минеральными удобрениями с помощью дождевальных машин, аппаратов и установок (ДДН-70, ДДН-100, ДД-30, ДД-50, ДД-80, ДА-15 и др.) или переоборудованных двухконсольных дождевальных агрегатов моделей ДДА-100 МА, ДДА-100 МП, ДДА-100 ВХ, ДДА-100 ВМ, ДДА-100 В и др. конструкций ОАО «Волгоградский завод оросительной техники» (г.Волгоград).

Периодическое орошение растений методом МДД ведут в период 10...11 часов до 17...19 часов с промежутками 0,5...2,0 часа, преимущественно в дни суховеев при скорости приземного ветра больше 5 м/с и температуре окружающей среды свыше +22...25°С. Совмещение вегетационных подкормок с внутрисуточными циклами регулирования фитоклимата посевов и МДД приводят в дни с температурой окружающего воздуха, превышающий биологически оптимальную для растений с нормой расхода макроудобрений в поливной воде 2...6 м³/га. Для исключения ожогов растений нерастворимыми удобрениями их повышенную дозу в частицах сора, агломератах взвесей и шлама, смесь рассола природного минерала бишофит и клеящего вещества подвергают тонкой очистке для удаления шлама, взвесей и сора. При испарении воды с поверхности листовых пластинок и стеблей капельки раствора в виде шариков или быстро усыхают и превращаются в микро- двояко выпуклые или выпуклые линзы. Последними солнечные лучи фокусируются в точку и производят сильнейший ожог клеток растений. При быстром усыхании капель воды и наличии в них минеральных микроэлементов химически активными элементами подавляются растения. В таблице 4 приведены данные в зависимости от размера сорных частичек на состояние посевов. Вегетационную некорневую подкормку осуществляют после 17 часов. На следующие сутки утром с 10 до 11 часов ведут увлажнение посевов МДД без растворенных удобрений.

Этим достигается наибольший эффект суточной некорневой подкормки. Смытые неиспользованные листьями макро- и микроэлементы с поверхности растений повторно при МДД поступают с оросительной водой из почвы через всасывающие корни. Описанная технология некорневой подкормки реализована устройством.

Таблица 1 Состав проб рассола природного минерала бишофит в месторождениях Волгоградской области, г/кг рассола.
Компонент рассола	Химическая формула	Месторождение
		Наримановское	Городищенское
			Скважина №2	Скважина №4
Бикарбонат кальция	Са(НСО3)2	0,65	0,15	0,15
Сульфат кальция	CaSO4	0,80	1,20	0,80
Сульфат магния	MgSO4	1,10	-	-
Хлористый кальций	CaCl2	-	0,40	0,25
Бромид магния	MgBr2	3,50	4,10	4,00
Хлористый калий	KCl	1,10	2,75	4,40
Хлористый натрий	NaCl	1,00	-	-
Хлористый магний	MgCl2	267,20	325,30	315,60
Всего	-	281,35	333,90	327,20

Таблица 2 Анализ проб рассолов природного минерала бишофит.
Компонент пробы	Химическая формула	Месторождение
		Наримановское	Городищенское
			Скважина №2	Скважина №4
Хлор	Cl	203,70	242,00	233,60
Сульфаты	SO4	1,50	0,85	0,60
Гидрокарбонаты	НСО3	0,50	0,10	0,10
Кальций	Са	0,40	0,50	0,40
Магний	Mg	68,9	83,6	81,1
Калий	К	0,60	1,40	1,80
Натрий	Na	2,7	-	-
Бор	В	0,06	-	-
Стронций	Sr	0,0036	0,0019	0,0015
Бром	Br	3,05	3,50	3,40
Плотность, г/см3	-	1,2444	1,3051	1,2848
Минерализация, г/л	-	281,35	331,95	321,00

Таблица №3 Содержание макро- и микроэлементов в рассоле природного минерала бишофит (скважина №4 Городищенского месторождения), мг/кг рассола.
Наименование элемента	Химическая формула	Содержание микроэлементов
Бор	В	2-8
Кальций	Са	3-5
Висмут	Bi	0,5-1,0
Молибден	Мо	0,5-1,0
Желез	Fe	3-30
Алюминий	Al	1-20
Титан	Ti	0,5-1,0
Медь	Cu	0,1-3,0
Кремний	Si	2-200
Барий	Ва	0,1-0,5
Стронций	Sr	1-20
Рений	Re	0,1-2,0
Цезий	Cs	0,1-1,0
Литий	Li	0,1-0,3

Таблица №4. Снижение урожайности зерна кукурузы Zea maysl сорта Днепровский 460 MB в зависимости от степени очистки раствора (по средним данным 2000-2003 г.г.), м/га
Размер отверстий (мм) в тканном полотне в качестве сетчатого экрана 15 гидроциклона 8	Поливная норма растворенного природного минерала бишофит, м3/га
	6,0±0,2	4,5±0,15	3,0±0,10	1,5±0,10
0,10×0,10	6,17	5,57	4,87	4,72
0,10×0,15	6,05	5,51	4,83	4,70
0,10×0,20	6,03	5,43	4,79	4,67
0,10×0,25	5,99	5,40	4,77	4,53
0,20×0,20	5,77	5,32	4,71	4,48
0,20×0,25	5,48	5,21	4,70	4,41
0,30×0,30	5,32	5,09	4,69	4,39
0,30×0,35	5,27	4,83	4,57	4,37