СПОСОБ ДОЗИРОВАНИЯ ШТУЧНЫХ ПРЕДМЕТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК G01F13/00 A01C7/04 

Изобретение относится к способам точного дозирования штучных предметов и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве в посевных устройствах.

Известен способ дозирования штучных предметов, например семян, заключающийся в том, что на семена воздействуют механическими вибрационными колебаниями [А.С. 719528, 1980, Б.И. N 9].

Указанный способ имеет малую производительность и не обеспечивает равномерности потока семян вследствие того, что процесс формирования основного потока семян осуществляется путем согласованного суммирования двух потоков семян через сложную, а следовательно, инерционную пневмомеханическую автоматическую систему управления.

Известен также способ дозирования семян [А.С. 917747, 1982, Б.И. N 13], авторами взят за прототип, заключающийся в совместном воздействии на них воздушного потока и вибрационных колебаний с частотой, минимальное значение которой равно количеству высеваемых в единицу времени семян. К недостатку этого способа следует отнести совмещение в одном технологическом процессе вибрационных и аэродинамических полей, что усложняет сам процесс дозирования и снижает его надежность.

Для осуществления дозирования используют устройство, включающее бункер, семенную камеру с семяпроводом, дискретную автоматическую систему управления, снабженную высокочастотным пневмоакустическим генератором механических колебаний с резонатором и расположенной вдоль семяпровода рабочий орган в виде упругого элемента. В указанном устройстве для придания рабочему органу высокочастотных колебаний необходимо иметь пневмоакустический генератор для формирования управляющих импульсов, источник сжатого воздуха, что усложняет конструкцию и снижает надежность ее работы. К существенным недостаткам следует отнести необходимость формирования управляющих импульсов такой же частоты, с которой работает рабочий орган.

Испытания этого устройства показали, что вследствие принудительной подачи семян из семенной камеры воздушной струей происходит их заклинивание между стенкой семяпровода и упругим элементом, что нарушает равномерность высева.

Задача технического решения - улучшение точности дозирования, упрощение и повышение надежности технологического процесса.

Задача решается тем, что в упругом рабочем органе периодически возбуждаются затухающие колебания со средним ускорением больше ускорения свободного падения путем отклонения его из состояния равновесия управляющими импульсами, причем временной интервал следования последних равен периоду рабочего цикла.

Устройство включает бункер семян с расположенным в нижней части рабочим органом, заслонку, разгрузочную пластину и механизм привода, один конец упругого рабочего органа жестко соединен с бункером, а противоположный конец снабжен камерой обратной отрицательной связи с дозирующим отверстием, размер которого меньше критического и кинематически связан с приводом в виде вала с пальцами, расположенными с шагом, равным
l_ш= ωR(T_o/n),
где ω - круговая частота вала привода, 1/с; R - длина пальцев, м; n - число пальцев, шт; T_о - период оборота вала, с.

Новизна заявляемого предложения заключается в том, что в упругом рабочем органе периодически возбуждают высокочастотные затухающие колебания, причем среднее ускорение колебаний больше ускорения свободного падения, а временной интервал следования их равен периоду рабочего цикла t_p колебаний. Такая совокупность признаков позволяет получить гнездовое (несколько зерен в гнезде) или пунктирное (поштучное) расположение семян в борозде.

Способ осуществляется путем отклонения рабочего органа из состояния равновесия. Изменяя частоту вращения вала, количество пальцев, величину их перекрытия с рабочим органом, можно получить любое соотношение между t_n и t_p.

Наибольшая производительность дозатора достигается, если последующее отклонение рабочего органа будет следовать сразу после окончания времени самопроизвольных колебаний рабочего органа. Длительность, частоту и амплитуду колебаний выбирают, исходя из агротехнических требований.

На фиг. 1 представлена схема дозатора, на фиг. 2 - циклограмма его работы.

Устройство для осуществления способа включает бункер 1 семян, в нижней части которого расположен рабочий орган в виде упругой пластины 2 с дозирующим отверстием 3, установленную в бункере 1 разгрузочную пластину 4, заслонку 5, причем рабочий орган кинематически связан с колесом сеялки (на фиг. не указано) через механизм привода 6 в виде вала с пальцами 7.

Рабочий орган 2 относительно дна бункера 1 установлен с возможностью перемещения в вертикальном направлении и снабжен камерой обратной отрицательной связи 8. Расположенное в этой камере дозирующее отверстие 3 (одно или несколько) имеет площадь сечения меньше критического, что позволяет организовать поштучное истечение семян через него.

Критическая площадь - это наименьшая площадь отверстия, над которым образуется в статике устойчивый свод, например для круглого отверстия
D_кр=(5...7)d_э,
где D_кр - критический диаметр, м; d_э - эквивалентный диаметр тела, м; например среднегеометрический размер (см. Каталымов А.В., Любартович В.А. Дозирование сыпучих и вязких материалов. - П.: Химия, 1990).

Дозирующее отверстие 3 имеет диаметр D=(1,2...1,5)d_э, что позволяет разрешить техническое противоречие, которое состоит в том, что при гравитационном истечении через отверстие возможно только многорядное движение, при наложении вибрационного поля на рабочий орган размер этого отверстия уменьшится до размеров тела.

Рабочий орган выполнен из упругого материала, например из стальной пластины, один конец которой жестко связан бункером, а свободный конец относительно пальца 7 установлен с перекрытием. В нерабочем режиме дозирующее отверстие самозапирается семенами.

Рабочий процесс происходит следующим образом. От ходового колеса сеялки вращение передается на механизм привода б, выполняющего функции задатчика нормы высева, палец 7 отклоняет вверх (вниз) свободный конец рабочего органа 2. После выхода пальца 7 из зацепления под действием линейной восстанавливающей упругой силы рабочий орган начинает колебания с высокой частотой, которые затухают за время t_p (фиг. 2). Затем цикл повторяется. Свойства материала упругого элемента, угол его отклонения от положения равновесия влияют на время затухания колебаний, которые организуют в соответствии с законом Гука.

Из циклограммы работы (фиг. 2) следует, что интервал следования управляющих импульсов равен периоду Т рабочего цикла
T=t_n+t_p
где t_n - время отклонения рабочего органа, с; t_p - время его колебаний, с.

Шаг l_ш расстановки пальцев выбирают из условия
l_ш= ωR(T_o/n),
где ω -круговая частота вала привода, 1/с; R - длина пальцев, м; n - число пальцев, шт; T_о - период оборота вала, с.

Произведение ωR есть окружная скорость пальцев, а частное T_о/n - время поворота пальца на угол 2π/n.
Процесс дозирования семян осуществляется только на отрезке времени t_p колебания рабочего органа, при этом семена изменяют свои реологические свойства (коэффициент трения и др.) и переходят в виброожиженное состояние и истекают через отверстие по законам псевдожидкости. Такой переход возможен, если коэффициент режима вибрации Г будет

где A - амплитуда колебаний, м; g - ускорение свободного падения, м/с².

По мере накопления семян в камере 8 обратной отрицательной связи возрастает противодавление, и подача семян из бункера уменьшается, таким образом обеспечивается постоянный уровень семян над дозирующим отверстием. Заслонками 4 и 5 производят настройку дозатора.

Такое техническое решение позволяет получить высокочастотные колебания рабочего органа при низкой частоте управляющих импульсов и использовать этот принцип, например, в высевающих устройствах на селекционных, дачных участках, в теплицах и т. п., где использование энергоисточников (компрессор, аккумулятор) нецелесообразно, но достаточно простейшего ручного привода. Изготовленные ручные дозаторы показали положительные результаты при высеве мелкосемянных культур (редис, морковь, лук и др.).

Изобретение относится к области дозирования штучных материалов. Техническим результатом является улучшение точности дозирования, упрощение и повышение надежности технологического процесса. Для этого упругий рабочий орган периодически возбуждают затухающими колебаниями со средним ускорением больше ускорения свободного падения путем отклонения его из состояния равновесия управляющими импульсами. При этом временной интервал следования последних равен периоду рабочего цикла. В устройстве для осуществления способа один конец упругого рабочего органа жестко соединен с бункерам, а противоположный конец снабжен камерой обратной отрицательной связи с дозирующим отверстием, размер которого меньше критического, и кинематически связан с приводом в виде вала с пальцами с определенным шагом. При колебании упругого рабочего органа семена поштучно проходят в дозирующее отверстие только во время затухающих колебании органа. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ дозирования штучных предметов, например семян сельскохозяйственных культур, путем наложения высокочастотных колебаний на упругий рабочий орган, отличающийся тем, что в упругом рабочем органе периодически возбуждают затухающие колебания с ускорением больше ускорения свободного падения путем отклонения его из состояния равновесия управляющими импульсами, причем временной интервал следования последних равен периоду рабочего цикла. 2. Устройство для дозирования штучных предметов, включающее бункер семян с расположенным в нижней части упругим рабочим органом, заслонку, разгрузочную пластину и механизм привода, отличающееся тем, что один конец упругого рабочего органа жестко соединен с бункером, а противоположный конец снабжен камерой обратной отрицательной связи с дозирующим отверстием, размер которого меньше критического, и кинематически связан с приводом в виде вала с пальцами, расположенными с шагом, равным
l = ωR(T_o/n),
где ω - круговая частота вала привода, 1/с;
R - длина пальцев, м;
n - число пальцев, шт;
Т_о - период оборота вала, с.