Патент США № 2 292 387

Патент США № 2 292 387 — это патент на изобретение, выданный Ведомством по патентам и товарным знакам США (USPTO) 11 августа 1942 года. Изобретение, защищённое данным документом, относится к области сельскохозяйственного машиностроения и представляет собой конструкцию распылителя для ядохимикатов (spray gun), предназначенного для обработки растений. Патент был выдан изобретателю Гордону У. Смиту (Gordon W. Smith) из города Толидо, штат Огайо, США.

История и контекст

В 1930-е — 1940-е годы в сельском хозяйстве США активно развивались методы химической защиты растений. Внедрение синтетических пестицидов, таких как ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан), который был синтезирован в 1874 году, но начал массово применяться именно в 1940-х годах, требовало эффективных и безопасных средств для их нанесения. Ручные опрыскиватели того времени часто были несовершенны: они давали неравномерное покрытие, требовали значительных физических усилий и не позволяли точно дозировать химикаты.

Патент № 2 292 387 был подан 20 февраля 1941 года, а выдан 11 августа 1942 года. Это время совпало с участием США во Второй мировой войне, что, вероятно, стимулировало развитие технологий, связанных с гигиеной и борьбой с переносчиками болезней (например, малярийными комарами) в военных лагерях. Изобретение Смита решало несколько ключевых проблем, характерных для опрыскивателей того времени.

Устройство и принцип действия

Согласно описанию патента, основная цель изобретения — создание простого, надёжного и эффективного ручного распылителя, который обеспечивал бы мелкодисперсное и равномерное распыление жидкости.

Основные компоненты

Устройство, описанное в патенте, состоит из следующих ключевых частей:

1. Корпус (Barrel): Цилиндрическая трубка, служащая рукояткой и вместилищем для поршня.
2. Поршень (Piston): Подвижный элемент, приводимый в движение рукой оператора. Поршень создаёт давление внутри корпуса.
3. Клапанный механизм (Valve Mechanism): Система впускных и выпускных клапанов, обеспечивающая забор жидкости из резервуара и её подачу к распылительной головке. Клапаны, как правило, шарикового типа.
4. Распылительная головка (Spray Head): Ключевая инновация патента. Она включает в себя:

• Сопло (Nozzle): Отверстие, через которое выбрасывается жидкость.
• Вихревая камера (Whirl Chamber): Специальная полость, в которой жидкость закручивается перед выходом из сопла.
• Регулировочный винт (Adjusting Screw): Элемент, позволяющий изменять форму и размер факела распыла — от компактной струи до широкого веерообразного облака.

Принцип работы

Работа распылителя основана на создании избыточного давления внутри корпуса. При нажатии на поршень воздух или жидкость под давлением поступает в вихревую камеру. За счёт тангенциального входа жидкости в камеру и её последующего закручивания, на выходе из сопла образуется не сплошная струя, а полый конус из мелких капель. Регулировочный винт, изменяя глубину вихревой камеры, позволяет менять угол конуса и, соответственно, площадь покрытия.

Классификация и аналоги

Патент № 2 292 387 относится к классу ручных пневматических или гидравлических распылителей. В патентной классификации США он был отнесён к классу 299 (Fluid sprinkling, spraying, and diffusing) и подклассу 115 (Spray boom). В современной классификации (CPC — Cooperative Patent Classification) его можно отнести к подклассу B05B (Распыление или разбрызгивание жидкостей).

Аналогами данного изобретения являются:

• Ручные опрыскиватели-«помпы» (Hudson-type sprayers): Более простые устройства, где давление создаётся накачиванием воздуха в резервуар, а не движением поршня в самом корпусе.
• Распылители с вентилятором (Fan sprayers): Используют поток воздуха для дробления жидкости, а не гидравлическое давление.
• Аэрозольные баллоны (Aerosol cans): Технология, которая стала массовой после войны, но основана на принципе вытеснения жидкости сжатым газом.

Значение и влияние

Патент № 2 292 387 отражает важный этап в развитии сельскохозяйственной техники. Его ключевое новшество — регулируемая вихревая камера — позволило фермерам и садоводам адаптировать распыление под конкретные задачи. Например, для обработки высоких деревьев требовалась компактная струя, а для покрытия больших площадей низкорослых культур — широкий факел. Возможность регулировки без замены сопла повышала удобство и эффективность работы.

Конструкция, описанная в патенте, оказала влияние на последующие поколения ручных опрыскивателей. Принцип закручивания жидкости в вихревой камере (swirl chamber) используется до сих пор в большинстве садовых распылителей, краскопультов и даже в форсунках дизельных двигателей.

Интересные факты

• Срок действия: Патент действовал 17 лет, до 1959 года. После этого конструкция стала общественным достоянием, что позволило многим производителям копировать и совершенствовать её.
• Изобретатель: Гордон У. Смит, помимо этого патента, имел ещё несколько патентов, в основном связанных с сельскохозяйственными орудиями и устройствами для полива.
• Связь с войной: Хотя патент был задуман для сельского хозяйства, подобные распылители активно использовались военными для дезинсекции (обработки от насекомых) в тропических регионах, где воевали американские войска.
• Патентный поиск: Данный патент является одним из наиболее цитируемых в своей области при патентных исследованиях, так как описывает базовую и эффективную конструкцию вихревого распылителя.

Критика и ограничения

Несмотря на инновационность, конструкция, описанная в патенте, имела ряд недостатков, которые были устранены в более поздних моделях:

• Неравномерность распыла при низком давлении: При слабом нажатии на поршень вихревая камера не создавала достаточного завихрения, что приводило к образованию крупных капель.
• Износ: Движущиеся части (клапаны, поршень) были подвержены износу, особенно при работе с абразивными суспензиями.
• Утомляемость оператора: Для поддержания постоянного давления требовалось непрерывное нажатие на поршень, что при длительной работе вызывало усталость руки.

Источники

1. Патент США № 2,292,387 "Spray Gun", выдан 11 августа 1942 года, изобретатель Gordon W. Smith.
2. База данных патентов и товарных знаков США (USPTO Patent Full-Text and Image Database).
3. История развития сельскохозяйственной техники в США (обзорные публикации по истории инженерии).
4. Классификационные индексы USPC и CPC по классу B05B.