ШТАНГОВЫЙ ОПРЫСКИВАТЕЛЬ С ВРАЩАЮЩИМИСЯ РАСПЫЛИТЕЛЯМИ Российский патент 2003 года по МПК A01M7/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к машинам для защиты растений.

Известно устройство ОМ-320-2 (Велицкий Н.И. Технология применения гербицидов) для сплошного опрыскивания, состоящее из рамы и закрепленных на ней бака для рабочей жидкости, насоса, регулятора давления с контрольным манометром, всасывающей, нагнетательной и переливной магистралей, штанги с установленными на ней вращающимися распылителями. Бак содержит герметичную крышку, уровнемер со шкалой, штуцер для перелива рабочей жидкости от регулятора давления и гидромешалку. Регулятор давления поддерживает необходимый напор в нагнетательной магистрали, содержит отсечку, которая отключает в экстренных случаях подачу рабочей жидкости к вращающимся распылителям и направляет ее через переливную магистраль в бак. На штанге закреплены маслопроводы гидропривода вращающихся распылителей. Вращающиеся распылители состоят из шестеренного гидромотора, корпуса, в котором на подшипниках смонтирован вал, тангенциального подвода рабочей жидкости, дроссельного пакета с отсечным клапаном, диска и осевого вентилятора. Вал передает вращение от гидромотора диску и вентилятору.

Во время работы устройства насос засасывает рабочую жидкость из бака и через всасывающую магистраль и подает ее к регулятору давления, после чего она поступает по нагнетательной магистрали к вращающимся распылителям. Диск вращается, частицы рабочей жидкости срываются с края диска и транспортируются на объект обработки потоком воздуха, создаваемым осевым вентилятором. Расход рабочей жидкости регулируется дроссельным пакетом.

Недостатками данного устройства являются:
1. Сложность конструкции, так как используемые для привода распылителей гидромоторы требуют надежных маслопроводов и агрегатов, качественного масла, что заметно влияет на безотказность работы опрыскивателя и трудоемкость обслуживания.

2. Потери рабочей жидкости, связанные со сносом мелких капель за пределы обрабатываемого участка. В процессе работы опрыскивателя образуются капли разного размера. При этом наряду с крупными каплями образуются более мелкие, подверженные сносу капли, что приводит к потерям рабочей жидкости, которые, к тому же, обладают большой проникающей способностью и ухудшают условия работы оператора.

3. Отклонение фактического расхода рабочей жидкости от заданного в процессе работы опрыскивателя.

4. Неравномерность распределения рабочей жидкости на обрабатываемом объекте, которая проявляется в результате самопроизвольного изменения настроек опрыскивателя. Вследствие этого равномерность отложений рабочей жидкости по ходу движения опрыскивателя будет изменяться.

5. Сложность настройки опрыскивателя на заданную норму. У данного устройства расход регулируется для каждого распылителя в отдельности, что при неточной регулировке может влиять и на равномерность распределения жидкости по ширине захвата.

6. Отсутствие оперативного контроля над технологическим процессом опрыскивателя.

Известно также устройство микрообъемный монодисперсный опрыскиватель (Богданов А. В., Никитин Н.В. и др. Микрообъемный монодисперсный опрыскиватель // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 1987, 4, с. 39). Устройство состоит из рамы, бака для рабочей жидкости, многосекционного насоса, всасывающей, нагнетательной и сливной коммуникаций, штанги и вращающихся распылителей. Бак закреплен на раме и содержит крышку и шкалу для определения уровня жидкости. На раме установлен многосекционный насос с приводом от электродвигателя. Число секций насоса равно числу распылителей. Подача насоса зависит от частоты вращения вала насоса и регулируется редуктором. Вращающиеся распылители, установленные на штанге, представляют собой зубчатый конус с приводом от размещенного в пылевлагонепроницаемом стакане электродвигателя. Зубчатый конус заключен в кожух с неполной кольцевой щелью, через которую выбрасываются капли рабочей жидкости.

В процессе работы опрыскивателя каждая секция многосекционного насоса забирает из бака по всасывающей коммуникации рабочую жидкость и подает ее по нагнетательной коммуникации на зубчатый конус, где она дробится на капли. Часть рабочей жидкости, осевшая на внутренней поверхности кожуха, засасывается многосекционным насосом и подается обратно в бак по сливным коммуникациям. Управление электродвигателями, настройка вращающихся распылителей на требуемый режим, контроль за выбранным режимом работы вращающихся распылителей и многосекционного насоса осуществляются с пульта, установленного в кабине трактора.

Это устройство имеет ряд недостатков:
1. Потери рабочей жидкости из-за сноса немелких капель за пределы обрабатываемого участка.

2. Отклонение фактического расхода рабочей жидкости от заданного.

3. Неравномерность распределения ее на обрабатываемом объекте.

4. Число дисковых распылителей ограничено мощностью установленного на тракторе электрического генератора и потребляемой электродвигателем привода многосекционного насоса мощностью.

5. Настройка и контроль над технологическим процессом осуществляется с рабочего места оператора машинно-тракторного агрегата и непосредственно при его участии, что требует от него определенной квалификации и внимания.

Наиболее близким по принципу действия является тракторный штанговый опрыскиватель с вращающимися распылителями (Богданов А.В., Никитин Н.В. Тракторный штанговый опрыскиватель с вращающимися распылителями // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 1991, 11, с. 28). Опрыскиватель состоит из рамы, бака для рабочей жидкости, многосекционного насоса, всасывающей, нагнетательной и сливной коммуникаций, штанги и вращающихся распылителей. На раме установлен многосекционный насос с приводом от электродвигателя. Число секций насоса равно числу распылителей. Подача насоса зависит от частоты вращения вала насоса и регулируется редуктором. Вращающийся распылитель устроен следующим образом. В пылевлагонепроницаемом стакане установлен электродвигатель. К стакану крепится корпус вентилятора. Вал электродвигателя соединен с крыльчаткой вентилятора. На одном валу с ней находится чаша с периферийными распыляющими кромками, которая размещается во входном коллекторе вентилятора. Чаша закрыта кожухом, имеющим неполную кольцевую щель, которая обращена в сторону обрабатываемого объекта. Выходной коллектор соединен с циклоном.

При работе опрыскивателя рабочая жидкость засасывается многосекционным насосом через всасывающую коммуникацию и поступает по нагнетательной коммуникации к вращающимся распылителям, где срывается с периферийных кромок чаши в виде капель. Мелкие капли захватываются воздушным потоком, создаваемым крыльчаткой вентилятора, в кольцевую щель, образованную диском и входным коллектором вентилятора. Капли оседают на стенках корпуса вентилятора и крыльчатке вентилятора, а наиболее мелкие выбрасываются воздушным потоком в циклон и оседают на его стенках. Образующаяся в циклоне и корпусе вентилятора жидкость собирается и подается для повторного распыления по сливной коммуникации многосекционным насосом. Более крупные капли, обладающие большой кинетической энергией, не захлопываются воздушным потоком и движутся к обрабатываемому объекту. Таким образом, вращающийся распылитель полностью отделяет мелкие капли из факела распыла, чем исключает снос рабочей жидкости за пределы обрабатываемого участка.

Основными недостатками устройства являются:
1. Отклонение фактического расхода рабочей жидкости от заданного.

2. Неравномерность распределения жидкости на обрабатываемом участке.

3. Число дисковых распылителей ограничено мощностью установленного на тракторе электрического генератора и потребляемой электродвигателем привода многосекционного насоса мощностью.

4. Настройка и контроль над технологическим процессом осуществляется с рабочего места оператора машинно-тракторного агрегата и непосредственно при его участии, что требует от него определенной квалификации и внимания.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение качества опрыскивания.

Указанная задача достигается тем, что штанговый опрыскиватель с вращающимися распылителями, содержащий раму, бак для рабочей жидкости, многосекционный насос, всасывающие, нагнетательные и сливные коммуникации, штангу и вращающиеся распылители, дополнительно снабжен блоком вычисления и управления, датчиком скорости движения агрегата, датчиком частоты вращения вала многосекционного насоса, гидромотором в приводе многосекционного насоса, соединенного с гидросистемой трактора через электроуправляемый дроссель-регулятор, причем электрические выходы датчиков скорости движения агрегата и частоты вращения вала многосекционного насоса соединены с соответствующими входами блока вычисления и управления, а его выход соединен с электрическим входом электроуправляемого дроссель-регулятора.

Новые существенные признаки:
1. Штанговый опрыскиватель с вращающимися распылителями снабжен блоком вычисления и управления.

2. В приводе многосекционного насоса установлен гидромотор, соединенный с гидросистемой трактора через электроуправляемый дроссель-регулятор.

3. На штанговом опрыскивателе с вращающимися распылителями установлен датчик частоты вращения вала многосекционного насоса и датчик скорости движения агрегата.

4. Электрические выходы датчиков скорости движения агрегата и частоты вращения вала многосекционного насоса соединены с соответствующими входами блока вычисления и управления, выход которого соединен с соответствующим электрическим входом электроуправляемого дроссель-регулятора.

Перечисленные новые признаки достаточны во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Выявленные отличительные признаки в совокупности с известными обеспечивают получение технического результата, заключающегося в повышении качества опрыскивания, достигаемого за счет установки устройства автоматического контроля и управления, включающего блок вычисления и управления, датчики скорости движения агрегата и частоты вращения вала многосекционного насоса, гидромотора в приводе многосекционного насоса, соединенного с гидросистемой трактора через электроуправляемый дроссель-регулятор, причем электрические выходы датчиков скорости движения агрегата и частоты вращения вала многосекционного насоса соединены с соответствующими входами блока вычисления и управления, выход которого соединен с электрическим входом электроуправляемого дроссель-регулятора.

Расширение функциональных возможностей достигается за счет установки гидромотора в приводе многосекционного насоса. Поскольку количество электродвигателей, устанавливаемых на штанговом опрыскивателе с вращающимися распылителями ограничено мощностью имеющегося на тракторе электрического генератора, то применение гидромотора в приводе многосекционного насоса позволяет использовать электрический генератора трактора только для питания электродвигателей вращающихся распылителей. Таким образом, увеличивается число вращающихся распылителей, и тем самым увеличивается ширина захвата опрыскивателя.

Предлагаемое устройство поясняется схемой, изображенной на чертеже. Устройство состоит из рамы 1, на которую установлен бак для рабочей жидкости 2. К раме также присоединена штанга 3 с установленным на ней вращающимися распылителями 4. На раме также установлен многосекционный насос 5. Число секций многосекционного насоса 5 соответствует числу вращающихся распылителей 4. Вал многосекционного насоса 5 соединен с валом гидромотора 6. Многосекционный насос 5 и бак для рабочей жидкости 2 соединены между собой всасывающей коммуникацией 7. Многосекционный насос 5 и вращающиеся распылители 4 соединены между собой нагнетательной коммуникацией 8. Бак для рабочей жидкости 2, многосекционный насос 5 и вращающиеся распылители 4 соединены между собой сливной коммуникацией 9. В гидравлической системе питания гидромотора 6 установлен электроуправляемый дроссель-регулятор 10. На валу многосекционного насоса 5 установлен датчик частоты вращения 11, а к задней части рамы присоединен датчик скорости движения 12 агрегата. Электрические выходы указанных датчиков и электрический вход электроуправляемого дроссель-регулятора соединен с блоком вычисления и управления 13. Для агрегатирования с трактором штанговый опрыскиватель с вращающимися распылителями снабжен навеской 14.

Устройство работает следующим образом.

Оператор перед началом работы машины вносит в блок вычисления и управления 13 заданный расход жидкости Q₃ (л/га), ширину захвата машины В (м), предполагаемую скорость движения при опрыскивании V_а (м/с). В блоке вычисления и управления 13 производится вычисление расхода рабочей жидкости вращающимися распылителями 4 q₃ в расчете на 1 м². При вычислении значения q₃ учитывается только используемая часть распыляемой рабочей жидкости, которая проходит через кольцевую щель вращающегося распылителя. После вычисления значения q₃ из блока вычисления и управления 13 на электроуправляемый дроссель-регулятор 10 подается электрический сигнал, который предварительно устанавливает подачу масла в гидромотор 6, пропорционально скорости вращения вала многосекционного насоса 5, определяемой по выражению:

где z - число вращающихся распылителей, шт;
U₀ - перекачиваемый секций насоса объем рабочей жидкости за один оборот, м³.

При движении опрыскивателя по полю многосекционный насос 5, приводимый во вращение гидромотором 6, засасывает рабочую жидкость из бака для рабочей жидкости 2 по всасывающей коммуникации 7 и подает ее по нагнетательной коммуникации 8 к вращающимся распылителям 4. Подача масла в гидромотор 6 осуществляется от гидросистемы трактора через электроуправляемый дроссель-регулятор 10.

Датчик скорости движения 12 агрегата измеряет скорость движения агрегата V_ад, а датчик частоты вращения 11 измеряет скорость вращения вала многосекционного насоса ω_д. Сигналы с двух этих датчиков поступают на блок вычисления и управления 13. На основе полученных данных вычисляется величина фактического расхода рабочей жидкости через вращающиеся распылители 4 по выражению:

После вычисления значения q_ф его значение сравнивается с заданным q₃. Опрос датчиков, вычисление значения фактического расхода q_ф производится через каждые 0,1 м пройденного пути. После прохода опрыскивателем 15 м в блоке вычисления и управления 13 производится статическая обработка отклонений фактического расхода от заданного. В случае, если отклонение фактического расхода составит более 5%, то из блока вычисления и управления 13 подается сигнал на электроуправляемый дроссель-регулятор 10, пропорциональный величине отклонения. Электроуправляемый дроссель-регулятор 10 изменяет проходное сечение пропорционально величине полученного сигнала, тем самым изменяя частоту вращения вала многосекционного насоса, до тех пор пока сигнал рассогласования не войдет в предел допуска. Процесс автоматической поднастройки осуществляется через каждые 15 м пройденного пути. Часть рабочей жидкости, оставшейся во вращающемся распылителе 4, собирается и перекачивается многосекционным насосом 5 по сливной коммуникации 9 в бак для рабочей жидкости 2.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к машинам для защиты растений. Штанговый опрыскиватель с вращающимися распылителями содержит раму, бак для рабочей жидкости, многосекционный насос, всасывающие, нагнетательные и сливные коммуникации, штангу и вращающиеся распылители. Опрыскиватель дополнительно снабжен блоком вычисления и управления, датчиком скорости движения агрегата, датчиком частоты вращения вала многосекционного насоса. Кроме того, опрыскиватель снабжен гидромотором в приводе многосекционного насоса. Насос соединен с гидросистемой трактора через электроуправляемый дроссель-регулятор. Электрические выходы датчиков скорости движения агрегата и частоты вращения вала многосекционного насоса соединены с соответствующими входами блока вычисления и управления. Выход блока соединен с электрическим входом электроуправляемого дроссель-регулятора. Использование изобретения позволит повысить качество опрыскивания растений, а также расширить функциональные возможности опрыскивателя. 1 ил.

Штанговый опрыскиватель с вращающимися распылителями, содержащий раму, бак для рабочей жидкости, многосекционный насос, всасывающие, нагнетательные и сливные коммуникации, штангу и вращающиеся распылители, отличающийся тем, что штанговый опрыскиватель с вращающимися распылителями дополнительно снабжен блоком вычисления и управления, датчиком скорости движения агрегата, датчиком частоты вращения вала многосекционного насоса и гидромотором в приводе многосекционного насоса, соединенного с гидросистемой трактора через электроуправляемый дроссель-регулятор, причем электрические выходы датчиков скорости движения агрегата и частоты вращения вала многосекционного насоса соединены с соответствующими входами блока вычисления и управления, а его выход соединен с электрическим входом злектроуправляемого дроссель-регулятора.