АППАРАТ ДЛЯ СБОРА ЛЕГКИХ ПРЕДМЕТОВ С РАСТЕНИЙ Российский патент 1995 года по МПК A01M5/08 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в растениеводстве, в частности на картофельных плантациях с целью сбора и уничтожения колорадского жука и его личинок, и на свекловичных плантациях для сбора семян свеклы.

Известен аппарат для сбора насекомых, содержащий размещенные на передвижном шасси вентилятор, заборник насекомых, выполненный в виде зонта и соединенный с всасывающим патрубком вентилятора, и сопло для подачи воздуха для обдува растений, соединенное через пульсатор с нагнетательным патрубком вентилятора. Пульсатор аппарата содержит цилиндрическую емкость, внутри которой имеются подшипниковые опоры, в которые установлен вал, соединенный лопастями, установленными наклонно к оси вала с кольцом, имеющим сегментный вырез на уровне выходных отверстий. Лопасти соединены с валом и кольцом бобышками, позволяющими изменять угол наклона лопастей, что обеспечивает регулировку частоты импульсов пульсирующей струи при обдуве растений. От вала отбора мощности передвижного шасси вращение передается вентилятору, из нагнетательного патрубка которого воздух подается в пульсатор, из которого поступает к соплам для обдува растений. Под действием обдува пульсирующими струями растения начинают колебаться и стряхивают с себя насекомых, которые засасываются заборником.

Недостатком данного аппарата является его малая эффективность, т.к. при движении аппарата растения под действием пульсирующих струй начинают колебаться раньше, чем войдут в зону отсасывающего действия заборника, в результате чего большая часть насекомых выпадает на землю.

Кроме того, недостатком этого аппарата является чрезмерная сложность и громоздкость пульсатора.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по конструктивным признакам, выбранным за прототип, является аппарат для уборки хлопка, содержащий камеру обдува растений, образованную двумя воздухонакопительными емкостями, соединенными воздуховодами с системой нагнетания воздушного потока и расположенными симметрично относительно продольной оси аппарата с образованием между ними рабочей щели для прохода кустов, и приемную камеру с входным окном в верхней части камеры обдува. Воздухонакопительные емкости снабжены установленными в их передних и задних по движению аппарата стенках щелевидными соплами, в каждом из которых имеется генератор импульсов нагнетаемого воздушного потока с двумя щелевидными воздухоотводными каналами.

Продольные оси воздухоотводных каналов генераторов импульсов расположены под углом 26-60^о между собой и под острым углом к вертикальной плоскости, параллельной направлению перемещения аппарата.

Этот аппарат позволяет использовать его для сбора насекомых или семян, однако эффективность его недостаточно велика, т.к. при входе кустов в камеру обдува они выталкиваются пульсирующими струями, выходящими из сопел, установленных на боковых стенках рабочей щели аппарата, и насекомые падают на землю, не сходя в зону воздействия камеры обдува. Целью настоящего изобретения является повышение эффективности устройства.

Поставленная цель достигается в настоящем изобретении тем, что в аппарате для сбора легких предметов с растений, например насекомых или семян, содержащем камеру обдува растений, образованную двумя воздухонакопительными емкостями, соединенными воздуховодами с системой нагнетания воздушного потока и несущими в передних по движению аппарата стенках щелевидные сопла, в каждом из которых имеется генератор импульсов нагнетаемого воздушного потока с двумя щелевидными воздухоотводными каналами, и приемную камеру с выходным окном в верхней части камеры обдува, в задних по движению аппарата стенках накопительных емкостей дополнительно установлены щелевидные сопла стационарного потока, при этом продольные оси щелевидных сопел импульсного и стационарного воздушных потоков расположены под углом α45-60^о к горизонтальной плоскости аппарата и лежат в вертикальных плоскостях, расположенных соответственно под углами ± β и ± (180^о-β ) к направлению движения аппарата, где β= 10-15^о. При этом воздухонакопительные емкости выполнены поворотными относительно осей воздуховодов, приемная камера выполнена в виде колена с верхней проницаемой стенкой, к горизонтальному участку которого подсоединен сетчатый мешок для сбора насекомых или семян, а в вертикальный участок введено дополнительное сопло, соединенное с системой нагнетания воздушного потока.

Кроме того приемная камера может быть выполнена в виде вертикальной трубы с соединенным с системой нагнетания эжектирующим соплом на ее верхнем конце, к которому подсоединена сетчатая корзина для сбора насекомых или семян.

Введение в аппарат новых конструктивных элементов позволило применить одновременно пульсирующие и стационарные воздушные струи для сбора насекомых или семян с растений, что привело к повышению эффективности устройства. Это объясняется тем, что пульсирующие струи хорошо раскачивают кусты и сбивают с них насекомых, а стационарные струи более эффективно транспортируют в заборник насекомых, которые в промежутках между импульсами успевают несколько снизиться под действием силы тяжести.

Выбор угла наклона α сопел от 45 до 60^о объясняется тем, что при наклоне струй к горизонтальной плоскости менее 45^о более половины их импульса расходуется в потерях на удар при столкновении встречных струй и несущие свойства результирующего потока недостаточны. Более того, при малых углах α в центральной плоскости (плоскости кустов) могут возникать нисходящие потоки. Углы больше 60^о нежелательны, во первых, потому, что вблизи плоскости кустов образуется мертвая зона, а во вторых потому, что приближение струй к боковой стенке камеры обдува вызывает резкое возрастание вихревых потерь, а также прилипание струй к стенке с еще большим увеличением потерь, направленного вверх импульса.

Выбор угла β10-15^о определяется тем, что как известно, примерно на угол γ6-10^о происходит расширение свободной турбулентной струи в боковом направлении. Поэтому поворот направления струй на угол β10-15^о необходим для ликвидации составляющей скорости струй, направленной на выдув куста при его входе в камеру обдува, а также при его выходе из камеры обдува. Можно показать, что для этой цели должно быть выполнено требование
tg( β ) ≥ tg(γ )^. sec(α ).

При tg β <tg γ ^.sec α неизбежно появление неблагоприятного выдува воздуха из рабочей камеры через входную и выходную щели. С другой стороны, превышение указанных рабочих значений β нецелесообразно из-за столкновения стационарных и пульсирующих струй внутри рабочей камеры, что ухудшает интенсивность воздействия струй на обрабатываемые кусты растений.

Наличие проницаемости на верхней стенке колена приемной камеры улучшает несущие свойства потока за счет ликвидации зон возвратных течений и удаления избытка нагнетаемого воздуха.

На фиг. 1 изображен аппарат для сбора насекомых или семян с растений, вид спереди, на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение В-В, на фиг. 1; на фиг. 4 вид аппарата сзади со снятыми направителями растений; на фиг. 5 второй вариант выполнения приемной камеры.

Аппарат для сбора насекомых или семян с растений содержит камеру 1 обдува кустов растений, образованную двумя воздухонакопительными емкостями 2, каждая из которых соединена через воздуховод, состоящий из трубы 3 и соединенного с ней гибкого шланга 4, с системой 5 нагнетания воздушного потока. Воздухонакопительные емкости 2 расположены симметрично относительно продольной оси аппарата с образованием между ними рабочей щели 6 для прохода кустов 7 растений. В нижней части камеры обдува 1 рабочая щель 6 имеет ромбообразное расширение, в котором в передних по отношению к движению аппарата стенках воздухонакопительных емкостей 2 установлены сообщенные с ними щелевидные сопла 8, в каждом из которых установлен источник пульсирующих струй воздуха. В качестве источника пульсирующих струй использован автоколебательный генератор импульсов нагнетаемого воздушного потока с двумя щелевидными воздухоотводными каналами.

В задних по отношению к движению аппарата стенках емкостей 2 ромбообразного расширения рабочей щели 6 установлены сопла 9 стационарного потока. Продольные оси сопел 8 и 9 расположены под углом α45-60^о к горизонтальной плоскости и лежат в вертикальных плоскостях, расположенных, соответственно под углами ± β и ± (180^о- β ) к направлению движения аппарата, где β составляет угол10-15^о.

Спереди и сзади к воздухонакопительным емкостям прикреплены направители 10 кустов растений, обеспечивающие плавный вход и выход растений в рабочей щели 6. На воздухонакопительных емкостях 2 установлена приемная камера 11 насекомых или семян, входное окно которой сообщено с камерой 1 обдува, имеющей вверху прямоугольное сечение.

Приемная камера 11 имеет форму колена с проницаемой верхней стенкой, горизонтальный участок которого сообщен со съемным сетчатым мешком 12 для сбора насекомых или семян, а на стенке вертикального участка против сетчатого мешка 12 установлено дополнительное сопло 13.

Во втором варианте (см. фиг. 5) приемная камера 11 выполнена в виде вертикальной трубы с прямоугольным входным окном на нижнем ее конце для соединения с камерой 1 обдува и эжектирующим соплом 14 на верхнем ее конце, к которому подсоединена корзина 15 для сбора насекомых или семян. Сопла 13 и 14 соединены с системой 5 нагнетания воздушного потока гибкими шлангами (не показаны).

Камера 1 обдува и система 5 нагнетания воздушного потока установлены на раме 16, присоединенной к трактору. При этом трубы 3 воздуховодов установлены на подшипниках 17, прикрепленных к раме 16, и служат валами, относительно осей которых с помощью закрепленных на них рычагов 18, воздухонакопительные емкости 2 могут поворачиваться на угол 5-10^о в противоположные стороны с елью изменения ширины рабочей щели 6 камеры 1 обдува. При этом гибкие шланги не препятствуют повороту емкостей.

Аппарат работает следующим образом. При включении системы 5 нагнетания воздушного потока сжатый воздух через гибкие шланги 4 и трубы 3 воздуховодов поступает в воздухонакопительные емкости 2, из которых через сопла 8 и 9 вытекает в камеру 1 обдува. Одновременно струя воздуха через гибкий шланг вдувается также в сопло 13 (или 14).

Расположение продольных осей сопел 8 и 9 под углом α45-60^о к горизонтальной плоскости обуславливает наличие поперечных составляющих и продольных, направленных вдоль растений вверх, составляющих скоростей вытекающих из этих сопел струй. Т.к. продольные оси этих сопел лежат в вертикальных плоскостях, расположены соответственно под углами ± β и ± (180^о-β ), где β(10-15^о), то поперечные составляющие скоростей всех струй направлены внутрь к центру камеры 1 обдува. При этом поперечные составляющие скоростей пульсирующих струй, вытекающих из сопел 8, направлены против направления движения аппарата, а поперечные составляющие скоростей стационарных струй, вытекающих из сопел 9, направлены по направлению движения аппарата.

При движении аппарата вытекающие из его сопел 8 поперечные составляющие пульсационной скорости воздуха вызывают интенсивную тряску кустов, с которых срываются насекомые или семена и направляются вверх продольными составляющими скорости. По мере движения аппарата сбитые с кустов и подхваченные пульсирующими струями насекомые или семена попадают в область воздействия стационарных струй воздуха, вытекающих из сопел 9, где они приобретают дополнительную, направленную вверх, скорость и поступают в приемную камеру 11. Вдуваемая в дополнительно установленное в приемной камере 11 сопло 13 струя воздуха сообщает насекомым дополнительную горизонтальную скорость в направлении сетчатого мешка 12, при этом избыток воздуха удаляется через верхнюю проницаемую стенку колена приемной камеры.

Во втором варианте выполнения приемной камеры (см. фиг. 5) насекомые движутся в вертикальном направлении, и дополнительная скорость сообщается за счет разрежения в верхнем конце трубы 11, создаваемого струей воздуха, вытекающей из эжектирующего сопла 14. Насекомые собираются в боковых участках сетчатой корзины 15.

За счет параллельных движению аппарата горизонтальных составляющих скорости воздуха, направленных внутрь камеры обдува, входящие при движении аппарата в камеру обдува кусты не отталкиваются пульсирующими струями, а вытягиваются в камеру, и насекомые (или семена) стряхиваются с кустов внутри камеры в зоне, где они вталкиваются вертикальными составляющими скорости во входное окно приемной камеры. При выходе кустов из камеры обдува горизонтальные составляющие скорости стационарных струй препятствуют этому выходу, в результате чего кусты находятся в зоне обдува более длительное время, что способствует более полному сбору насекомых. Насекомые периодически удаляются из мешка или корзины. Поскольку устранение вредных насекомых, например, колорадского жука, относится к начальному периоду вегетации (май июнь), а уборка семян относится к конечному периоду вегетации (сентябрь октябрь), предложенный аппарат пригоден для выполнения обоих этих видов сельскохозяйственных работ.

Путем поворота накопительных емкостей относительно осей воздуховодов обеспечивается возможность обработки кустов различных размеров и различного состояния спелости.

Конструкция аппарата может быть легко приспособлена для многорядной обработки растений. Это требует лишь удлинения системы 5 нагнетания воздушного потока в направлении, поперечном оси трактора, и повышения ее мощности для нагнетания воздуха в несколько аппаратов. При многорядной обработке изменения расстояния между отдельными аппаратами в случае изменения расстояния между рядами достигается путем простой перестановки подшипников 17 на раме 16.

использование: изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в растеневодстве, в частности на картофельных плантациях. Сущность изобретения: аппарат содержит камеру 3 обдува кустов растений, образованную двумя воздухонакопительными емкостями 2,каждая из которых соединена через воздуховод, состоящий из трубы 3 и соединенного с ней гибкого шланга 4, с системой 5 нагнетация воздушного потока. Воздухонакопительные емкости 2 расположены симметрично относительно продольной оси аппарата с образованием между ними рабочей щели для прохода кустов растений. В нижней части камеры обдува рабочая щель имеет ромбообразное расширение, в котором в передних по отношению к движению аппарата стенках воздухонакопительных емкостей 2 установлены сообщенные с ними щелевидные сопла, в каждом из которых установлен источник пульсирующих струй воздуха. В качестве источника пульсационных струй использован автоколебательный генератор импульсов нагнетаемого воздушного потока с двумя щелевидными воздуховодными каналами. В задних по отношению к движению аппарата стенках емкостей 2 ромбообразного расширения рабочей щели установлены сопла 9 стационарного потока. Продольные оси сопел расположены под углом α 45 60° к горизонтальной плоскости и лежат в вертикальных плоскостях, расположенных, соответственно под углами b и (180° b), где составляет угол 10 15°. Введение в аппарат дополнительных шелевидных сопел стационарного потока, установленных в задних по движению аппарата стенках накопительных емкостей, позволило значительно повысить его эффективность. Кроме того, в данной конструкции обеспечиваются благоприятные профили скорости результирующего воздушного потока в рабочей камере, необходимые для удержания и обработки проходящих через нее кустов растений. 3 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. АППАРАТ ДЛЯ СБОРА ЛЕГКИХ ПРЕДМЕТОВ С РАСТЕНИЙ, например насекомых или семян, содержащий камеру обдува растений, образованную двумя воздухонакопительными емкостями, соединенными воздуховодами с системой нагнетания воздушного потока и расположенными в передних по движению аппарата стенках щелевидные сопла, в каждом из которых установлен генератор импульсов нагнетаемого воздушного потока с двумя щелевидными воздухоотводными каналами и приемную камеру с выходным окном в верхней части камеры обдува, отличающийся тем, что в задних по движению аппарата стенках накопительных емкостей дополнительно установлены щелевидные сопла стационарного потока, при этом продольные оси щелевидных сопл импульсного и стационарного воздушных потоков расположены под углом 45-60^o к горизонтальной плоскости аппарата и лежат в вертикальных плоскостях, расположенных соответственно под углами ± β и ± (180^°-β) к направлению движения аппарата, где β = 10-15^°.
2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что воздухонакопительные емкости выполнены поворотными относительно осей воздуховодов. 3. Аппарат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что приемная камера выполнена в виде колена с верхней проницаемой стенкой, при этом к горизонтальному участку подсоединен сетчатый мешок для сбора насекомых или семян, а в вертикальный участок введено дополнительное сопло, соединенное с системой нагнетания воздушного потока. 4. Аппарат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что приемная камера выполнена в виде вертикальной трубы с соединенным с системой нагнетания эжектирующим соплом на ее верхнем конце, к которому подсоединена сетчатая корзина для сбора насекомых или семян.