Permetező szórófejek és fúvókák I.

Permetezésnél a cseppképzés általában
  • hidraulikusan folyadéknyomással,
  • pneumatikusan nagysebességű légárammal,
  • mechanikusan centrifugális erő hatására vagy
  • kombinált eljárással történik.
1. ábra: A szórófejek és fúvókák csoportosítása.
1. ábra: A szórófejek és fúvókák csoportosítása.
 
A gyakorlatban leggyakrabban hidraulikus szórófejeket alkalmaznak, amelyek a nyomással szállított folyadékot szűk kiömlő keresztmetszetben felgyorsítva, és forgásba hozva, vagy ütköztetve vékony hártyát képeznek, amelyen a felületi feszültség és a levegő ellenállása következtében hullámok alakulnak ki, majd rétegek válnak le, végül cseppek képződnek (2. ábra). A hidraulikus szórófejek előnye viszonylagos egyszerűségükben rejlik. A szabványos előírásnak megfelelő csepegésgátló membránszeleppel csatlakoznak a szórócsövekhez, a folyadék tehát membránszelepen keresztül jut be a szórófejekbe (3.ábra). A membránszelepek működését a permetlé-rendszer üzemi nyomása szabályozza, a szelepek akkor nyitnak, miután a nyitó nyomás (általában 0,4-0,6 bar) kialakult. A szelepen át a szórófej-testbe jutó folyadék az eltömődések megakadályozása érdekében gyakran szűrőn (elemi szűrő vagy finomszűrő) halad át.
2. ábra: A cseppképzés folyamata hidraulikus szórófejnél
2. ábra: A cseppképzés folyamata hidraulikus szórófejnél
3. ábra: Hidraulikus szórófej felépítése
3. ábra: Hidraulikus szórófej felépítése
 
A cseppképződéshez szükséges vékony folyadékhártya tehát létrehozható úgy, hogy a permetlé a szórófejben felgyorsul és forgásba jön, majd a szórófej szűk kiömlő keresztmetszetén kiáramlik. Ebben az esetben a szóráskép kúpsugarú (üreges kúp vagy kúppalást, illetve teljes kúp). Ezen az elven működnek az ültetvények permetezése során leggyakrabban alkalmazott cirkulációs szórófejek. A folyadékfátylat a szórófejbe jutó permetlésugár ütköztetésével is létre lehet hozni. Ilyenkor a szóráskép lapos, legyező alakú. Ezt a működési elvet az ütközéses szórófejek képviselik. A szántóföldi kezeléseket általában réses szórófejekkel felszerelt gépekkel végzik. A különböző kialakítású hidraulikus szórófejek elvi felépítése és az általuk képzett szórásképek a 4. ábrán láthatók.
A cirkulációs szórófejek közül a csigabetétes és a pörgető testes, illetve az örvénykamrás változatok terjedtek el leginkább. A csigabetétes szórófejeknél (5. ábra) a szórócsőből érkező permetlé a csigabetét (2) palástján kialakított barázdákon áthaladva forgásba jön. A szórófejtest (3) végében kialakított kúpos cirkulációs teret cserélhető szórólapka (4) zárja le. A szórólapkát a belső menetes szórófejsapka (5) rögzíti, a szórólapka és a szórófejtest közötti résben tömítőgyűrű (6) található. A csigabetét és a szórólapka között lévő cirkulációs térben a folyadék forgó mozgása intenzívebbé válik, majd a szórólapkán lévő furaton kilépve kúppalást, más néven üreges kúp alakot vesz fel.
4. ábra: Különböző rendszerű fúvókák kialakítása és szórásképe
4. ábra: Különböző rendszerű fúvókák kialakítása és szórásképe
4. ábra: Különböző rendszerű fúvókák kialakítása és szórásképe
5. ábra: Csigabetétes szórófej felépítése
5. ábra: Csigabetétes szórófej felépítése
 
A pörgető testes szórófejek nagyon hasonló elven működnek, azonban ezeknél a szórófejeknél a permetlé forgatását nem csigabetét, hanem pörgető betét biztosítja. Amennyiben a pörgető testek közepén furatot képeznek ki, teljes kúp alakú szóráskép keletkezik, ha a középfurat hiányzik, üreges kúp alakú a szóráskép. Különböző kialakítású, eltérő anyagból készült pörgetőtestek láthatók a 6. ábrán.
Az örvénykamrás szórófejnél a szórócsőből érkező permetlé érintő irányból lép be a cirkulációs térbe (7. ábra). Ezeknél a szórófejeknél nem pörgető betét, hanem a beömlés iránya, valamint az örvénykamra kiképzése biztosítja a permetlé forgásba hozását. Az örvénykamrás szórófejekre teljes kúp alakú szóráskép jellemző.
6. ábra: Különböző kivitelű pörgetőtestek és szórólapkák
6. ábra: Különböző kivitelű pörgetőtestek és szórólapkák
7. ábra: Örvénykamrás szórófej
7. ábra: Örvénykamrás szórófej
 
A cirkulációs szórófejeknél az örvénykamra hossza, illetve a pörgetőtest menetemelkedése és helyzete alapvetően befolyásolja a cseppképzést, a kilépő folyadék által képzett kúp szögét, és a cseppek hatótávolságát. Ez lehetővé teszi, hogy a különböző permetezési igényeknek megfelelően (például nagyméretű gyümölcsfák közeli és távoli részeinek szórópisztollyal végzett kezelésénél) változtatni lehessen a pörgetőtest tengelyirányú elmozdításával a permetezési szöget, illetve a hatótávolságot. Ennél a szabályozásnál mindig figyelembe kell venni, hogy a kisebb szórási kúpszög (nagyobb hatótávolság) durvább cseppeket, nagyobb permetlé felhasználást is eredményez.
A hidraulikus szórófejek másik nagy csoportjánál, az ütközéses szórófejeknél, a szórófej testben forgás nélkül, tengelyirányban haladva áramlik a fúvókához a permetlé. A felületütközéses rendszerű fúvókáknál a furaton kilépő folyadék szilárd felületnek ütközve legyező alakban terül el, és cseppekre bomlik. A folyadékütközéses vagy más néven lapos sugár, vagy réses fúvókákban két irányból szemben egymásnak vezetett folyadékáramok ütköznek és alkotnak közösen legyezőszerű fátyolt, majd bomlanak cseppekre. A réses fúvókák működési elvét és kialakítását a 8. ábra szemlélteti.
8. ábra: Többfúvókás szórófejek
8. ábra: Többfúvókás szórófejek
 
A hidraulikus szórófejeknél az adagolást a pontosan kalibrált fúvóka biztosítja a nyomás függvényében. A szórásmennyiséget a különböző méretű kiömlő nyílással készült fúvókák cseréjével lehet beállítani. A fúvókák méretét a gyártók által alkalmazott számjelzésen kívül színekkel is jelölik. A táblázatban látható a különböző színekhez tartozó szabványos folyadék kibocsátás nagysága 3 bar nyomásnál.
 
Különböző színű fúvókák szórásteljesítménye

Színjelölés

Szórás-teljesítmény

(dm3/min)

narancs

0,4

zöld

0,6

sárga

0,8

kék

1,2

piros

1,6

barna

2,0

szürke

2,4

fehér

3,2

9. ábra: Injektoros fúvókák
9. ábra: Injektoros fúvókák
10. ábra: Légbuborékok a cseppben
10. ábra: Légbuborékok a cseppben
 
A nyomás megváltoztatása a cseppképzést is befolyásolja. Kisebb nyomásnál kevesebb és nagyobb méretű csepp képződik, nagyobb nyomás esetén ellenkező irányú változás következik be. A hagyományos kivitelű szórófejek viszonylag sok apró cseppet képeznek. Ezek 100 mikronnál kisebb cseppek könnyen elpárolognak, elsodródnak. Ezért fejlesztették ki az elsodródást csökkentő fúvókákat, amelyeknél az apró cseppek aránya minimális. A cseppképzés szabályozásának további lehetőségét kínálják az úgynevezett injektoros fúvókák. Ezeknél az áramló folyadék a két oldalt kiképzett furatokon át levegőt szív be, és azzal elkeveredik (9. ábra). A kilépő cseppekben ennek következtében légbuborékok képződnek (10. ábra), és ennek hatására durvább cseppek képződnek, mint a hagyományos fúvókáknál. Az elsodródás veszélye tehát kisebb. A cseppek lerakódásánál a légbuborékok hatására a cseppek szétpattannak (11. ábra), és az így képződő apróbb cseppek a célfelületet jól és viszonylag egyenletesen borítják be. Az ilyen passzív injektoros fúvókák csereszabatosak a hagyományos fúvókákkal, tehát minden változtatás nélkül beépíthetők a hidraulikus szórófejekbe a hagyományos fúvókák helyett.
11. ábra: A csepp szétpattanása
11. ábra: A csepp szétpattanása
 
A levegő betáplálása történhet kompresszor segítségével nyomás alatt is. Ez a megoldás a folyadék és a levegő nyomásának együttes változtatásával a permetezési jellemzők, így a cseppméretek tág határok közötti szabályozását teszi lehetővé, azonban drágább és bonyolultabb szerkezetet igényel.
A hidraulikus szórófejeket szántóföldi permetezésnél leggyakrabban a nagy egyenletességet biztosító réses fúvókákkal használják, míg kertészeti ültetvényekben inkább a cirkulációs szórófejek alkalmazása terjedt el.
A hagyományos kivitelű fúvókákon kívül különböző feladatokhoz számos más kialakítású fúvóka is alkalmazható. A síkpermetezésre használatos 110-120o kúpszögű réses fúvókák mellett a szórókeret szélén alkalmazhatók a fél szögben szóró, úgynevezett záró fúvókák. Használatosak a gyakorlatban asszimetrikus permetlegyezőt és szórásképet létrehozó fúvókák is (12. ábra). A cseppek jobb behatolását teszik lehetővé sűrűbb növényállományba a kettős réses fúvókák, amelyek a haladási irányhoz viszonyítva előre és hátra szóró két permetlegyezőt hoznak létre (13. ábra). A különböző irányokból a növényekre érkező cseppek egyenletesebb borítást tesznek lehetővé a hagyományos fúvókák munkájához képest.
Sorköz permetezésnél alkalmazzák a kisebb (60-80o) kúpszögű fúvókákat. Az oldalt réselt fúvókák sorköz és a levelek alatt a növénysor egyidejű gyomirtására alkalmasak.
12. ábra: Aszimmetrikus fúvóka
12. ábra: Aszimmetrikus fúvóka
13. ábra: Kettős réses fúvóka
13. ábra: Kettős réses fúvóka
 
A hidraulikus szórófejek mellett leggyakrabban pneumatikus szórófejeket alkalmaznak (14. ábra). Ezek légáram felhasználásával képezik a cseppeket. A folyadékot a pontos adagolás érdekében rendszerint kalibrált tárcsán keresztül vezetik a légáramba, ahol úgy terítik el, hogy a lehető legnagyobb felületen érintkezzen a levegővel. A folyadék-légáram sebesség különbségének legalább 70-80 m/s-nak kell lennie a megfelelő cseppképzéshez. Ilyen légáramot elsősorban radiális ventilátorokkal lehet előállítani. Nem tekinthetők tehát pneumatikus, légporlasztásos rendszerűnek az axiálventilátoros permetezőgépek, amelyeken a cseppképzést hidraulikus szórófejek végzik, a 30-40 m /s légsebességet elérő axiálventilátorok légárama pedig csak továbbítja a cseppeket a célfelületre. Ezért ezeket helyesen szállító levegős permetező gépeknek nevezhetjük. A légporlasztásos szórófejek általában kis folyadék mennyiség (legfeljebb 250-300 dm3/ha) finom cseppekre bontására alkalmasak.
14. ábra: Légporlasztásos szórófejek
14. ábra: Légporlasztásos szórófejek
15. ábra: Tárcsás szórófejek felépítése és kivitele
15. ábra: Tárcsás szórófejek felépítése és kivitele
 
A kombinált szórófejek általában a hidraulikus és a pneumatikus cseppképzés előnyeit igyekeznek egyesíteni. Gyakori az a megoldás, amelynél a radiális ventilátor légáramába hidraulikus szórófejet, vagy fejeket építenek, és a levegő a folyadéknyomással képzett cseppeket tovább porlasztja. Ez a megoldás a légporlasztás jobb hatásfokú változatának is tekinthető.
A szórófejek harmadik csoportja mechanikus elven működik, és a centrifugális erő hatását használja fel. A folyadék kalibrált és cserélhető adagoló tárcsán át jut a szórófejbe (15. ábra). Ez leggyakrabban elektromos, vagy pneumatikus motor által forgatott kúpalakú, csipkés élű tárcsa, amelyen a folyadék vékony rétegben elterül, és amelyről a centrifugális erő hatására cseppekre bomolva körkörös irányban repül le. A tárcsa fordulatszáma rendszerint változtatható, értéke többnyire 3000-15000/min között van. A fordulatszám növelésével apróbb cseppek képezhetők. A mechanikus szórófejekkel kiszórható folyadék mennyisége erősen korlátozott. A tárcsás szórófejek általában ULV (1-5 dm3/ha) permetlé felhasználásra alkalmas, a képzett cseppek többnyire 100 mikronnál kisebbek. Ezért a mechanikus szórófejeket csak ritkábban, gyakran légi védekezéseknél alkalmazzák.
A különböző kivitelű és gyártmányú szórófejek és fúvókák jelenleg nagy választékban állnak rendelkezésre. Fontos feladat az adott körülményeknek, védekezési feladatnak leginkább megfelelőket kiválasztani. A következő számban erről olvashatnak, ehhez kívánunk segítséget, tanácsokat adni.
Aktuális fúvóka permetező szórófej
0