РАСТЕНИЕПИТАТЕЛЬ Российский патент 2025 года по МПК A01C23/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может найти применение для оснащения посевных сельскохозяйственных машин или машин для обработки почвы с целью одновременного внесения жидких комплексных удобрений.

Уровень техники

Известны различные устройства, предназначенные для внесения жидких удобрений в почву.

Например, подкормщик универсальный согласно патенту РФ RU2707253 содержит раму, состоящую из передней полурамы и задней полурамы. На передней полураме установлена складывающаяся поперечная балка с рабочими органами для внутрипочвенного внесения жидких или сыпучих удобрений, или поперечная штанга с форсунками для наружного распыления жидких удобрений. Задняя полурама установлена на транспортных колесах с закрепленной на ней емкостью для удобрений и соединена с передней полурамой горизонтальным шарниром. Оси транспортных колес имеют возможность изменения колеи колес под разную ширину междурядья. В кабине энергетического средства, которое тянет подкормщик, в частности трактора, установлен пульт управления электронным блоком распределения для дозированной подачи удобрений, размещенным на передней полураме. Техническим результатом известного подкормщика является улучшение качества внесения удобрений, улучшение условий работы оператора, более равномерное распределение нагрузок на почву, сокращение времени подготовки агрегата к работе, возможность внутрипочвенного и поверхностного внесения жидких удобрений с помощью одного агрегата путем замены передней полурамы с рабочими органами.

Недостатки данного известного подкормщика обусловлены его конструкцией, включающей одну переднюю полураму. В частности, подкормщик обеспечивает внесение удобрений на определенной ширине, соответствующей ширине передней полурамы. На более широкой полосе подкормщику придется проходить больший путь, причем возможно избыточное внесение удобрений в почву. Последнее также вероятно на более узкой полосе. Кроме того, количество вносимых удобрений должно быть равномерным и, вообще говоря, зависеть от текущих условий и состояния почвы в конкретной области внесения удобрений. Однако в известном решении параметры внесения удобрений устанавливаются по сути «вручную», т.е. оператором энергетического средства. Наконец, внесение удобрений осуществляется всеми форсунками одновременно без возможности точного дозирования вносимого удобрения по ширине полосы, т.е. по длине рамы.

Отчасти недостатки описанного известного подкормщика устранены в автоматизированном агрегате для дифференцированного внесения жидких минеральных удобрений согласно патенту РФ RU2676319, который может быть выбран в качестве ближайшего аналога заявленного изобретения.

Известный агрегат для дифференцированного внесения жидких удобрений включает энергетическое средство, секционную емкость для внесения жидких минеральных удобрений, датчик скорости, заборный фильтр, центробежный насос, блок исполнительных механизмов, датчики минимального уровня жидкости в секциях емкости для внесения жидких минеральных удобрений, модуль дискретного ввода, входы которого соединены с датчиками минимального уровня жидкости, с выходом по RS-485 интерфейсу, подключенным к контроллеру и модулю мобильной связи. Блок исполнительных механизмов состоит из клапана регулировки давления, расходомера, выпускных секционных клапанов, штанг с форсунками, блока впускных секционных клапанов, датчика давления с блоком обработки, шагового двигателя со схемой управления, модуля частотного ввода, модуля дискретного вывода, магистрального канала и контроллера с видеотерминалом, флэш-памятью и навигатором.

Использование указанного агрегата предполагает определенный принцип автоматического регулирования нормой внесения жидких минеральных удобрений с учетом пространственной изменчивости параметров плодородия поля по программе, сохраненной на флэш-памяти и обеспечивает дифференцированное внесение удобрений без пропусков вносимых компонентов, улучшая эксплуатационные характеристики агрегата и повышая урожайность сельскохозяйственных культур.

Основным недостатком известных аналогов, включая ближайший аналог, является невозможность полноценного дифференцированного внесения удобрений, когда не только подача удобрения как таковая, но и управление скоростью подачи, а также контроль расхода удобрения осуществляется на уровне отдельной форсунки.

Таким образом, существует задача обеспечения возможности точного регулирования и контроля количества вносимого жидкого минерального удобрения, в том числе, в зависимости от скорости движения и местоположения растениепитателя, в частности, путем регулировки мощности используемых для подачи удобрения электронасосов каждой из форсунок, расчета и регулировки потока жидкого удобрения в каждой секции многосекционных растениепитателей, и таким образом обеспечения возможности контроля количества вносимого удобрения в каждой конкретной точке области внесения удобрения.

Раскрытие сущности изобретения

Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является разработка нового растениепитателя, обеспечивающего точно дозируемое локальное внесение жидких удобрений, в котором устранены недостатки ближайшего аналога и других известных аналогов.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение точности дозированного локального внесения жидких удобрений.

Поставленная техническая задача решается, а заявленный технический результат достигается в растениепитателе, содержащем раму, состоящую из первой полурамы и второй полурамы, средство хранения и подачи жидкого удобрения и соединенный с ним по магистральному каналу исполнительный модуль. Средство хранения и подачи жидкого удобрения установлено на второй полураме и включает по меньшей мере одну емкость для жидкого удобрения и насос для перемешивания жидкого удобрения. Исполнительный модуль установлен на первой полураме и включает множество исполнительных секций, каждая из которых содержит разрезающий диск, нож и подающую трубку, а также секционный клапан, секционный насос и секционный датчик потока. Кроме того, растениепитатель содержит блок управления, выполненный с возможностью управления каждым по отдельности секционным клапаном и секционным насосом, а также получения информации от каждого секционного датчика потока.

Предложенная конструкция растениепитателя позволяет максимально точно и «точечно» дозировать внесение удобрений через подающие трубки по всей длине первой полурамы, тем самым делая растениепитатель еще и универсальным, так что он может использоваться на полосах (междурядьях) различной ширины без необходимости расширения или сужения рамы или установки дополнительных рам. Кроме того, точное определение потока удобрения, поступающего отдельно к каждой подающей трубке, позволяет повысить точность регулировки и определения количества использованного удобрения и тем самым оптимизировать количество удобрения в емкости для жидкого удобрения, что, в свою очередь, приводит к снижению нежелательных потерь удобрения, а также нагрузки на элементы растениепитателя, такие как используемые насосное оборудование, фильтры и т.п.

Поставленная техническая задача решается, а заявленный технический результат достигается также в некоторых вариантах исполнения растениепитателя.

Так, растениепитатель может дополнительно содержать блок получения и передачи данных для получения сигналов на управление каждым по отдельности секционным клапаном и секционным насосом, а также передачи данных от каждого секционного датчика потока. Такие данные могут использоваться при обмене сигналами с внешним устройством управления растениепитателем, что улучшает обеспечивает контроль и внесение требуемого количества удобрения в каждой точке размещения подающих трубок, распределенных вдоль впервой полурамы, и тем самым способствует обеспечению дозированного локального внесения удобрения в почву.

В предпочтительном варианте исполнения изобретения растениепитатель содержит магистральный фильтр и/или магнитный фильтр, которые обеспечивают высокую степень очистки от механических примесей подаваемого жидкого удобрения в каждую исполнительную секцию, оснащенную секционным клапаном и секционным насосом, и, соответственно, способствуют обеспечению дозированного локального внесения удобрения в почву.

Кроме того, на раме может быть дополнительно установлен резервуар для воды, а сам растениепитатель может содержать кран для подключения резервуара для воды к магистральному каналу. В таком варианте исполнения растениепитателя появляется возможность промывки и очистки компонентов каждой исполнительной секции, тем самым обеспечивая сохранение преимущества настоящего изобретения, заключающегося в точном и «точечном» дозированном внесении удобрений через подающие трубки по всей длине первой полурамы.

Далее заявленный растениепитатель, а также некоторые возможные варианты его исполнения, которыми, однако, данное изобретение не ограничивается, более подробно поясняется со ссылками на приложенные фигуры.

Краткое описание фигур

На фиг. 1 приведен трехмерный вид варианта исполнения заявленного растениепитателя.

На фиг. 2 изображен вариант исполнения заявленного растениепитателя.

На фиг. 3 приведена функциональная схема заявленного растениепитателя.

Позициями на фигурах отмечены следующие элементы:

1 - растениепитатель

2 - рама

3 - первая полурама

4 - вторая полурама

5 - проставка

6 - опорное колесо

7 - исполнительный модуль

8 - разрезающий диск

9 - нож

10 - подающая трубка

11 - средство контроля и обеспечения дозированного внесения удобрения

12 - секционный клапан

13 - секционный насос

14 - секционный датчик потока

15 - кронштейн

16 - емкость для жидкого удобрения

17 - насос для перемешивания жидкого удобрения

18 - магистральный канал

19 - магистральный фильтр

20 - магнитный фильтр

21 - кран

22 - резервуар для воды

23 - блок управления

24 - блок получения и передачи данных

25 - внешнее устройство управления

26 - энергетическое средство

27 - упорная пружина.

Осуществление изобретения

Заявленный растениепитатель 1 (фиг. 1, 2) предназначен для дозированного управляемого внесения в почву жидких удобрений.

Растениепитатель 1 содержит раму 2, на которой размещаются все остальные элементы растениепитателя 1. Рама 2 состоит из двух полурам - первой полурамы 3 и второй полурамы 4, разделенных между собой проставками 5 и соединенных посредством хомутов или других подходящих соединительных элементов. Такое соединение полурам 3, 4 позволяет при необходимости менять их взаимное положение, преимущества чего будут раскрыты далее.

На первой полураме 3 размещены опорные колеса 6 и исполнительный модуль 7 (см. фиг. 3), включающий множество исполнительных секций, распределенных вдоль первой полурамы 3.

В свою очередь каждая исполнительная секция содержит разрезающий диск 8, нож 9 и подающую трубку 10, а также средство 11 контроля и обеспечения дозированного внесения удобрения, в состав которого входят секционный клапан 12, секционный насос 13 и секционный датчик 14 потока.

На второй полураме 4 установлены с помощью хомутов или аналогичных крепежных элементов кронштейны 15, на которых размещаются одна или несколько емкостей 16 для жидкого удобрения. На фиг. 1, 2 для примера приведен вариант растениепитателя 1 с двумя емкостями 16 для жидкого удобрения, хотя специалисту будет понятно, что возможны варианты и с другим количеством указанных емкостей 16. Кроме того, на второй полураме 4 может размещаться распределительно-дозирующий блок, включающий, в частности, насос 17 для перемешивания жидкого удобрения, магистральный канал 18, а также, при их наличии, магистральный фильтр 19, магнитный фильтр 20, кран 21 и резервуар 22 для воды.

Магистральный канал 18 предназначен для доставки жидкого удобрения от емкостей 16 для жидкого удобрения к исполнительным секциям, более конкретно - к средству 11 контроля и обеспечения дозированного внесения удобрения. Магистральный канал 18 имеет выходные штуцеры по количеству исполнительных секций.

Насос 17 обеспечивает перемешивание жидкого удобрения, содержащегося в емкостях 16 с целью обеспечения более однородной жидкой среды, подаваемой по магистральному каналу 18 в исполнительные секции.

Как было указано выше, каждая исполнительная секция содержит секционный клапан 12, секционный насос 13 и секционный датчик 14 потока. Секционный насос 13 обеспечивает требуемое давление жидкого удобрения, которое через подающую трубку 10 вводится в почву при условии, что открыт соответствующий секционный клапан 12. При этом состояние каждого секционного клапана 12 и каждого секционного насоса 13 по отдельности в данный момент времени регулируется сигналами от блока 23 управления, входящего в растениепитатель 1, например, как самостоятельный элемент, размещенный на раме 2, или в составе исполнительного модуля 7. Этот же блок 23 управления считывает значения потока жидкого удобрения, проходящего через каждое средство 11 контроля и обеспечения дозированного внесения удобрения, с использованием показаний соответствующих секционных датчиков 14 потока.

Является предпочтительным, хотя и не обязательным, если на магистральном канале 18 установлены магистральный фильтр 19 и/или магнитный фильтр 20. Учитывая, что в заявленном растениепитателе для каждой подающей трубки 10 используется свой отдельный секционный насос 13 и свой отдельный секционный клапан 12, размеры и производительность которых могут быть заметно меньше, чем в известных растениепитателях, в которых используется один общий насос и один общий клапан сразу на все подающие трубки (форсунки), важно обеспечивать длительную надежную и правильную работу секционных насосов 13 и секционных клапанов 12, чему как раз и способствует необязательная, но желательная очистка потока жидкого удобрения магистральным фильтром 19 и/или магнитным фильтром 20 от механических примесей в дополнение к использованию насоса 17 для перемешивания жидкого удобрения.

В дополнение к этому или вместо этого, растениепитатель может быть снабжен резервуаром 22 для воды и краном 21, подключающим указанный резервуар 22 к магистральному каналу 18. В этом случае после выполнения внесения удобрения в почву пользователь может осуществить полную промывку всей системы подачи жидкого удобрения посредством открытия крана 21 и пропускания воды из резервуара 22 для воды по магистральному каналу 18 через все или выбранные заранее средства 11 контроля и обеспечения дозированного внесения удобрения и выхода воды через соответствующие подающие трубки 10.

Наконец, растениепитатель 1 может дополнительно содержать блок 24 получения и передачи данных от внешнего устройства 25 управления для получения внешних сигналов на управление каждым по отдельности секционным клапаном 12 и секционным насосом 13, а также передачи данных от каждого секционного датчика 14 потока на указанное внешнее устройство 25 управления. Таким внешним устройством 25 управления может являться пульт пользователя, устанавливаемый, в частности, в кабине энергетического средства 26, такого как трактор или другое движущееся средство. Блок 24 получения и передачи данных может являться самостоятельным элементом растениепитателя 1, размещенным на раме 2, или входить в состав, например, блока 23 управления. Внешнее управление позволяет учитывать большее количество факторов, которые влияют на используемые параметры работы насоса 17 для перемешивания жидкого удобрения, секционных клапанов 12 и секционных насосов 13, более точно и адресно учитывать показания от каждого секционного датчика 14 потока с целью дозированного управляемого внесения жидкого удобрения в зависимости от параметров обрабатываемого поля (ширины полосы, общей площади), свойств жидкого удобрения, погодных условий и т.п.

Все применяемые крепежные элементы и хомуты, используемые для фиксации перечисленных выше компонентов растениепитателя 1 на раме 2, изготовлены из нержавеющей стали или других материалов, стойких к агрессивным средам.

Заявленный растениепитатель 1 работает следующим образом.

Растениепитатель 1 за раму 2 подсоединяется к энергетическому средству 26, например, трактору.

Возможна схема как горизонтального, так и вертикального расположения полурам 3, 4 благодаря применению проставок 5 и хомутов, которые не ограничивают взаимное положение полурам 3, 4 в отличие от обычно применяемого сварного соединения полурам. Такая гибкость во взаимном расположении полурам 3, 4 позволяет наиболее оптимально настраивать растениепитатель 1 под конкретное поле, в частности, тип почвы (ее плотность или твердость), регулируя и распределяя давление на почву, ширину полосы, удобряемую культуру, требуемый шаг внесения удобрения по длине первой полурамы 3 и т.д.

Рама 2 соединяется с энергетическим средством 26 через навесное устройство, и растениепитатель 1 транспортируется к полю для внесения жидких удобрений. При необходимости предварительно выставляется требуемая колея опорных колес 6, чтобы при движении они приходились на междурядье.

Также в соответствии с междурядьем заранее выставляется расстояние между исполнительными секциями. Регулировка расстояния между исполнительными секциями осуществляется путем ослабления винтов кронштейнов, удерживающих исполнительные секции на первой полураме 3, с последующей их фиксацией. Если бы кронштейны 15, на которых устанавливается одна или более емкостей 16 для жидкого удобрения, также размещались на первой полураме 3, а не на своей полураме 4, растениепитатель 1 не обладал бы требуемой гибкостью в настройке взаимного расположения исполнительных модулей.

С помощью гидроцилиндров навески энергетического средства 26 растениепитатель 1 с рабочими органами - разрезающими дисками 8, ножами 9 и подающими трубками 10 - опускается на почву. Заглубление сошников на требуемую величину происходит посредством регулировки опорных колес 6. Конструкция кронштейна опорных колес 6 для регулировки глубины заделки удобрений позволяет использовать регулировочный стяжной винт для механической регулировки либо гидравлический цилиндр для бесступенчатой регулировки глубины с помощью гидравлического привода, управляемого пользователем.

При движении растениепитателя 1 между разрезающим диском 8 и почвой образуется сила трения, которая заставляет разрезающий диск 8 вращаться. Свободновращающийся разрезающий диск 8 разрезает растительные остатки и слой почвы, открывая борозду. Следующий за ним нож 9 раздвигает почву до ширины подающей трубки 10 и уплотняет стенки борозды. Допускается применение любых типов разрезающих дисков 8 - гладких, вырезанных и т.п., но наиболее предпочтительными являются волнообразные. При попадании разрезающего диска 8 на препятствие упорная пружина 27 исполнительной секции сжимается, поднимается рычаг, на котором установлен разрезающий диск 8, и разрезающий диск 8 с ножом 9 выглубляются. После проезда препятствия исполнительная секция возвращается в рабочее заглубленное положение.

Включение/выключение растениепитателя 1 производится пользователем на внешнем устройстве 25 управления, находящемся, например, в кабине энергетического средства 26.

Перед началом работы пользователь на внешнем устройстве 25 управления вводит рабочие параметры растениепитателя 1, такие как рабочая ширина захвата растениепитателя (примерно соответствует ширине первой полурамы 3), количество точек внесения жидкого удобрения (т.е. количество исполнительных секций, которые будут задействованы для внесения удобрения), норма расхода жидкого удобрения, номер поля, объем установленных емкостей 16 для жидкого удобрения, минимальная скорость растениепитателя 1 для начала его работы и др.

После нажатия пользователем клавиши «Пуск» на внешнем устройстве 25 управления осуществляется перевод растениепитателя 1 в режим «Перемешивание». Включается насос 17 для перемешивания жидкого удобрения, находящегося в одной или нескольких емкостях 16 для жидкого удобрения, так что весь объем жидкого удобрения, забранный снизу емкости (или емкостей) 16 для жидкого удобрения поступает обратно в указанную емкость 16 через штуцер, установленный в верхней ее части.

Начало движения энергетического средства 26 регистрируется блоком 23 управления либо внешним устройством 25 управления с передачей соответствующего сигнала блоку 23 управления посредством блока 24 получения и передачи данных, и при достижении минимальной рабочей скорости или ее превышении исполнительному модулю 7 подается команда на перевод растениепитателя 1 в режим «Работа» с включением секционных насосов 13, представляющих собой электрические насосы.

Подготовленное для внесения в почву жидкое удобрение по магистральному каналу 18 подается секционными насосами 13 через открытые секционные клапаны 12 в подающие трубки 10, предпочтительно - через магистральный фильтр 19 и магнитный фильтр 20, которые дополнительно очищают жидкое удобрение от механических примесей с целью защиты от повреждения и забивания элементов растениепитателя 1, таких как секционные насосы 13, секционные датчики 14 потока, секционные клапаны 12. Жидкое удобрение под давлением проходит через секционные датчики 14 потока и через подающие трубки 10 поступает в почву.

От секционных датчиков 14 потока значения скорости потока жидкого удобрения поступают в блок 23 управления, формирующий сообщения с данными о текущем потоке и при необходимости отправляющий посредством блока 24 получения и передачи данных эти сообщения во внешнее устройство 25 управления, где в соответствии с измеренной скоростью потока определяется необходимый расход и норма внесения жидкого удобрения на каждом дискретном участке поля, например, по заранее записанной программе.

В соответствии с расчетом необходимого расхода жидкого удобрения блоку 23 управления через блок 24 получения и передачи данных подается команда от внешнего устройства 25 управления на увеличение или уменьшение мощности каждого конкретного секционного насоса 13. Тем самым подбирается нужный расход жидкого удобрения и осуществляется его выравнивание в каждой отдельной исполнительной секции согласно заранее установленной пользователем норме.

Пользователь может видеть установленную и фактическую нормы расхода жидкого удобрения в каждый момент времени и при данной скорости, информацию об обработанной площади и остатках жидкого удобрения в емкости 16 для жидкого удобрения и другие данные.

Остаток жидкого удобрения определяется путем вычитания данных о фактически израсходованном объеме жидкого удобрения из полного объема емкостей 16 для жидкого удобрения, установленного пользователем перед началом работы.

Отмеренный объем жидкого удобрения для каждой исполнительной секции вносится в почву на заданную глубину через подающую трубку 10 соответствующей исполнительной секции, установленную за разрезающим диском 8.

Как было указано выше, секционные датчики 14 потока осуществляют контроль за нормой расхода жидкого удобрения и, соответственно, контролируют расход жидкого удобрения в каждой исполнительной секции. В случае определения расхода жидкого удобрения ниже или выше расчетного значения в какой-либо исполнительной секции, определенной посредством информации от соответствующего секционного датчика 14 потока, блок 23 управления и/или внешнее устройство 25 управления определит ошибку и выдаст соответствующую информацию пользователю.

По окончании работы растениепитателя 1 пользователь переводит его в режим «Промывка». Сигнал от внешнего устройства 25 управления поступает в блок 23 управления, который подает команду на кран 21, в частности, трехходовой шаровой кран с электроприводом, на переключение потока по магистральному каналу 18 из емкости 16 для жидкого удобрения на поток из резервуара 22 для воды и команду на включение секционных насосов 13 на полную мощность. Промывка растениепитателя 1 отключается путем нажатия пользователем кнопки «Стоп» внешнем устройстве 25 управления.

Данные со всех датчиков растениепитателя 1 и расчеты на основе этих данных могут записываться в блоке 23 управления или передаваться блоком 24 получения и передачи данных на внешнее устройство 25 управления для их регистрации и отображения пользователю. Кроме того, при необходимости данные о работе растениепитателя 1, месте его положения и выполненной работе могут быть переданы блоком 24 получения и передачи данных оператору-контролеру диспетчерского пункта.

Использование заявленного растениепитателя 1 обеспечивает точное дозирование удобрений без пропусков вносимых компонентов, улучшая эксплуатационные характеристики устройства, повышая урожайность и снижая себестоимость сельскохозяйственных культур.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Растениепитатель содержит раму, состоящую из первой полурамы и второй полурамы, средство хранения и подачи жидкого удобрения и соединенный с ним по магистральному каналу исполнительный модуль. Исполнительный модуль установлен на первой полураме и включает множество исполнительных секций, каждая из которых содержит разрезающий диск, нож и подающую трубку. Средство хранения и подачи жидкого удобрения установлено на второй полураме и включает по меньшей мере одну емкость для жидкого удобрения и насос для перемешивания жидкого удобрения. Каждая исполнительная секция дополнительно содержит секционный клапан, секционный насос и секционный датчик потока. Растениепитатель содержит блок управления, выполненный с возможностью управления каждым по отдельности секционным клапаном и секционным насосом, а также получения информации от каждого секционного датчика потока. Обеспечивается повышение точности дозированного внесения жидких удобрений. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Растениепитатель (1), содержащий раму (2), состоящую из первой полурамы (3) и второй полурамы (4), средство хранения и подачи жидкого удобрения и соединенный с ним по магистральному каналу (18) исполнительный модуль (7), при этом исполнительный модуль (7) установлен на первой полураме (3) и включает множество исполнительных секций, каждая из которых содержит разрезающий диск (8), нож (9) и подающую трубку (10), а средство хранения и подачи жидкого удобрения установлено на второй полураме (4) и включает по меньшей мере одну емкость (16) для жидкого удобрения и насос (17) для перемешивания жидкого удобрения, отличающийся тем, что каждая исполнительная секция дополнительно содержит секционный клапан (12), секционный насос (13) и секционный датчик (14) потока, и растениепитатель (1) содержит блок (23) управления, выполненный с возможностью управления каждым по отдельности секционным клапаном (12) и секционным насосом (13), а также получения информации от каждого секционного датчика (14) потока.

2. Растениепитатель (1) по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит блок (24) получения и передачи данных для получения внешних сигналов на управление каждым по отдельности секционным клапаном (12) и секционным насосом (13), а также передачи данных от каждого секционного датчика (14) потока.

3. Растениепитатель (1) по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит магистральный фильтр (19) и/или магнитный фильтр (20).

4. Растениепитатель (1) по п. 1, отличающийся тем, что на раме (2) дополнительно установлен резервуар (22) для воды, и растениепитатель (1) дополнительно содержит кран (21) для подключения резервуара (22) для воды к магистральному каналу (18).