СПОСОБ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА РЫХЛЕНИЯ ПОЧВЫ Российский патент 2003 года по МПК A01B37/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, преимущественно для глубокого рыхления почвы.

Известны технические решения, где с целью повышения производительности рыхлителя осуществляется интенсификация процесса рыхления газодинамическим способом, заключающаяся в том, что через заглубленный в почву рабочий орган подается сжатый газ (например, воздух, продукты сжигания топливовоздушных смесей и др. ) в виде следующих друг за другом газовых импульсов, который, расширяясь в сторону поверхности, рыхлит почву ( заявка ФРГ ОS 3238003, Кл.А 01 В 37/00, 1984г.).

Также известно техническое решение (см. а.с. СССР 1237097, МКИ А 01 В 37/00, опубл. 15.06.86, бюл. 22 - прототип), где подача сжатого газа осуществляется порциями, газ расширяется, рыхлит почву, снижая тем самым сопротивление перемещению рабочего органа.

Особенностью способа интенсификации процесса рыхления почвы сжатым газом является то, что сжатый газ стремится выйти на поверхность по каналам, образуемым в почве под воздействием перемещающегося рабочего органа.

Недостатком известного способа является то, что момент подачи сжатого газа не связан ни с положением рабочего органа в почве, ни с состоянием почвы перед рабочим органом. Это приводит к тому, что газ подается под почву, в которой под действием рабочего органа уже наступило предельное сжатие почвы и уже образованы в ней поверхности сдвига, вдоль которых газ выходит на поверхность, не производя полезной работы. Или же выпускные отверстия еще не перекрыты неразрыхленной почвой. Появляются утечки сжатого газа. Это снижает эффективность использования энергии газа на выполнение полезной работы - сдвиг и рыхление почвы.

Задачей нестоящего изобретения является повышение эффективности использования энергии сжатого газа на выполнение полезной работы по рыхлению почвы путем предотвращения утечек сжатого газа вдоль поверхностей сдвига почвы, образуемых перед рабочим органом при ее предельном сжатии, а также путем уменьшения выхода сжатого газа через уже разрыхленную предыдущим газовым импульсом почву.

Эта задача решается тем, что в способе интенсификации процесса рыхления почвы, предусматривающем перемещение рабочего органа в почве и подачу сжатого газа в виде импульса, последнее осуществляют после перекрытия выпускных отверстий неразрыхленной почвой, но до наступления предельного сжатия почвы и образования поверхностей сдвига в почве перед рабочим органом.

Новизна заявленного предложения обусловлена тем, что способ позволяет уменьшить сопротивление перемещению рабочего органа в почве, так как в момент подачи газа еще не достигается предельное сжатие почвы, при котором сопротивление достигает максимума, повышает эффективность использования энергии сжатого газа на выполнение полезной работы по подъему, сдвигу и рыхлению почвы, так как в почве еще не образованы поверхности сдвига и, следовательно, каналы, по которым газ мог бы вырываться наружу, не производя полезной работы.

На фиг. 1 изображено устройство, осуществляющее способ при внедрении в почву;
на фиг.2 - то же, в момент перекрытия отверстий;
на фиг.3 - то же, в момент подачи воздуха.

Пример конкретного осуществления способа интенсификации процесса рыхления почвы.

Рабочий орган 1 установлен на раме 2, которая опирается на колесо 3. Колесо 3 при помощи передачи 4 кинематически связано с шайбой 5, имеющей выступы 6. Шайба 5 взаимодействует с подвижным контактом 7. При перекатывании колеса 3 шайба 5 вращается, выступы 6 периодически поднимают контакт 7, который упирается в неподвижный контакт 8, при этом контакты 7 и 8 замыкаются.

Последовательно с контактами в электрическую цепь включены выключатель 9, аккумулятор 10 и катушка электромагнита 11 электропневматического клапана 12. В корпусе клапана 12 перемещается подпружиненный пружиной 13 плунжер 14 с отверстием 15. Электропневматический клапан соединен трубой 16 с источником сжатого воздуха (например, с компрессором и ресивером), а трубой 17 - с полым рабочим органом 1 и выпускным отверстием 18.

Работает устройство следующим образом.

К концу предыдущего цикла (на чертеже - положение 1) контакты 7 и 8 разомкнуты, электрическая цепь обесточена, под действием пружины 13 плунжер 14 занимает крайнее правое положение, поэтому сжатый воздух из трубы 16 не поступает в трубу 17 и полый рабочий орган 1. Начинается процесс внедрения клина в неразрыхленную почву. Клин внедряется до перекрытия выпускного отверстия 18, что соответствует перемещению рабочего органа на расстояние l₁. Перемещение меньше, чем расстояние от режущей кромки до стойки l (на чертеже положение 2). Стойка рабочего органа 1 не достигает неразрыхленной почвы и не взаимодействует с ней, поэтому в почве не наступает предельное сжатие. Опорное колесо также прошло путь l₁ и через кинематическую связь повернуло шайбу 5. В этот момент выступ 6 шайбы 5 замыкает контакты 7 и 8, в катушке 11 течет ток, и под действием электромагнитных сил плунжер 14 перемещается в крайнее левое положение, сжимая пружину 13. Через отверстие 15 сжатый воздух поступает из трубы 16 в трубу 17 и далее в выпускное отверстие 18 рабочего органа 1. Воздух расширяется под почвой и рыхлит ее (на чертеже - положение 3). При дальнейшем перемещении рабочего органа шайба 5 поворачивается, и контакты 7 и 8 размыкаются, подача сжатого воздуха прекращается. Далее цикл повторяется.

Таким образом, каждый раз, как только рабочий орган переместится на величину l₁, выпускное отверстие будет перекрыто, контакты 7 и 8 замыкаются и под почву подается сжатый воздух и рыхлит ее. Стойка рабочего органа перемещается в разрыхленной почве, поэтому сопротивление перемещения рабочего органа в почве снижается.

Вместо контактной системы управления электропневматическим клапаном может быть применена бесконтактная система управления (например, с индуктивным датчиком и коммутатором), подобная той, что применяется в системе зажигания автомобильного двигателя. Но в любом случае электропневматический клапан будет обеспечивать подачу сжатого воздуха под почву только после перекрытия выпускного отверстия неразрыхленной почвой до наступления предельного сжатия и сдвига не разрыхленной почвы.

Положение 1 соответствует внедрению рабочего органа 1 в почву.

При перемещении рабочего органа 1 стойка перемещается в разрыхленной почве, а клин внедряется в неразрыхленную почву. Положение 2 соответствует перекрытию выпускных отверстий почвой. Однако сжатие почвы меньше предельного сжатия, поэтому поверхности сдвига еще не образуются. В этот момент начинается подача сжатого газа, процесс расширения которого под почвой показан в положении 3.

Подача сжатого газа после перекрытия выпускных отверстий неразрыхленной почвой, но до наступления предельного сжатия почвы и образования в ней поверхностей сдвига и каналов для выхода газа обеспечивает интенсивное образование полости под неразрыхленной почвой, пласт почвы поднимается, растрескивается и рыхлится. Поэтому увеличивается доля энергии сжатого газа, используемая на выполнение полезной работы - на рыхление почвы.

Большую часть пути рабочий орган проходит в разрыхленной газом почве, поэтому сопротивление его перемещению снижается. Это позволит при одной и той же тяге базовой машины увеличить число рабочих органов и ширину захвата агрегата, повысить его производительность и уменьшить удельные затраты энергии, так как уменьшится число проходов агрегата по полю и, следовательно, уменьшатся затраты энергии на перемещение самой машины.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к глубокому рыхлению почвы. Способ включает перемещение рабочего органа в почве и подачу сжатого газа. Подачу газа осуществляют после перекрытия выпускных отверстий неразрыхленной почвой перед наступлением предельного сжатия почвы и образованием поверхностей сдвига в почве перед рабочим органом. Такая технология позволит повысить эффективность использования энергии сжатого газа на выполнение полезной работы путем предотвращения утечек сжатого газа. 3 ил.

Способ интенсификации процесса рыхления почвы, включающий перемещение рабочего органа в почве и подачу сжатого газа под почву в виде импульсов, отличающийся тем, что подачу сжатого газа под почву осуществляют после перекрытия выпускных отверстий неразрыхленной почвой перед наступлением предельного сжатия почвы и образованием поверхностей сдвига в почве перед рабочим органом.