Разбрызгивающее устройство с автоматически регулируемым расходом Советский патент 1982 года по МПК A01M7/00 B05B9/06 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к мшиинам для распыления жидкостей при обработ ке растений. Известно распределительное устройство, устанавливаемое на транспортное средство, регулирование расходом жидкости в котором осуществляется в зависимости от скорости транс портного средства. Известное устройство содержит вычислительный блок, управляющий регулирующим органом, вырабатывающий опорный сигнал, сравниваемый с сигналом, поступающим от манометра, установленного в напорной магистрали l. Недостатками известного устройст ва являются сложность конструкции и высокая стоимость ввиду использования электронных блоков. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для распределения килкрсти в зависимости от скорости перемещения транспортного средства, содержащее резервуар для жидкости, разбрызгивающую штангу, трубопроводы, связывающие резервуар с разбрызгивающей штангой и насосом, и регулирующий клапан, связанный пневмоцилиндром с исполнительным механизмом, который соединен с регулятором, присоединенным к датчику скорости транспортного средства и к датчику давления жидкости 2 . Недостатками этого устройства являются сложность конструкции и значительная стоимость из-за применения электронных блокев. Цель изобретения - упрощение конструкции. Указанная цель достигается тем, что устройство снабпено корректором цепи, установленным между регулятором и датчиком скорости, при этом регулятор выполнен в виде сумматора давлений воздуха, а датчик давления жидкости и датчик скорости выполнены соответственно в виде преобразователя давления жидкости в давление воздуха и преобразователя скорости транспортного средства в давление воздуха. Кроме того, устройство снабжено усилителем давления воздуха, а преобразователь скорости в давление воздуха выполнен в виде воздушной турбины, соединенной с ведомым колесом.

транспортного средства, причем усилитель установлен между турбиной и корректором цепи.

Устройство снабжено пневматичес-, КИМ вычитающим механизмом, связанным с усилителем или встроенным в него.

Турбина выполнена в виде лопастного колеса.

При этом преобразователь скорости в давление воздуха выполнен в виде шестеренчатого насоса, связенного с ведомым колесом транспортного средст.ва.

Кроме того, устройство снабжено электропневматическим преобразователем, связанным с преобразователем скорости в давление воздуха, выполненным в виде диэлектрического тахометра.

Тахометр выполнен в виде ферромаг нитной шестерни и связанного с ней неподвижного- магнитного датчика.

Кроме того, преобразователь скорости в давление воздуха выполнен в виде пневматического датчика, связанного с зубчатым диском, источника снабжения охатым воздухом и инвертора, соединенных с датчиком, причем инвертор соединен с корректором цепи через усилитель.

Преобразователь скорости в давление воздуха выполнен в виде патрубка с заслонкой, взаимодействующей со стрелкой спидометра транспортного средства.

Преобразователь скорости в давление воздуха выполнен в виде поршневого насоса и крдавошипного механизма, посредством которого насос соединен с ведомым колесом транспортного средства.

Кроме того, корректор цепи выполнен в виде пневматического усилителя и подключенных к нему нерегулируемого и регулируемого дросселей.

Регулятор выполнен в виде двух одинаковых пневматических сумматоров с двумя входами.

Регулятор образован из двух одинаковых распределителей с притертым поршнем.

Кроме того, устройство снабжено моделирующей системой, соединенной с корректором цепи, которая выполнена в виде источника сжатого воздуха, крана управления и стабилизатора давления, связанного со входом корректора цепи параллельно с преобразователем скорости в давление воздуха.

На фиг.1 изображена функциональна схема разбрызгивающего устройства с автоматически регулируемым расходом; на фиг.2 - схема корректора цепи; на фиг.З - график семейства характеристик зависимости давления жидкости в штанге от скорости перемещения транспортного средства; на фиг.4-9 варианты выполнения датчика скороети; на фиг.10 - вариант выполнения датчика давления, используемого для преобразования давления распыляемой мшдкости в пропорциональное ему давление воздуха; на фиг.11 - схема варианта выполнения регулятора; на фиг.12 - одно из пневматических сравнивающих устройств регулятора; на фиг.13 - схема второго варианта выполнения регулятора; на фиг.14 схема моделирующей системы.

Разбрызгивающее устройство состоит из резервуара 1, содержшцего распиливаемую усидкость, соединенного посредством патрубка 2 с входным отверстием насоса 3, например, центробежного, выходное отверстие которого в свою очередь, соединено с подающим трубопроводом 4. Последний, в свою очередь, соединен с резервуаром 1 посредством регулирующего трубопровода 5, снабженного регулирующей заслонкой 6. Резервуар 1 также соединен с распределительной камерой 7, в которую он подает распыляемую жидкость Выходное отверстие распределительной камеры 7, в свою очередь, соединено с распределительной штангой 8, оборудованной распылительными устройствами.

Поворот регулирующей заслонки 6 осуществляется исполнительным механизмом 9.

Пневматический регулятор 10 управляет исполнительным механизмом . 9, и на него подается первый сигнал Р в виде давления воздуха от датчика давления 11.

Датчик давления 11 является преобразователем, превращающим давление в питающей камере 7 в пропорциональное давление воздуха, причем на выходе из датчика 11 поставлен считывающий манометр 12.

Регулятор 10 получсчет второй сигнал Pj давления воздуха от корректора цепи 13. Последний получает пнев;матический сигнал, пропорциональный скорости перемещения транспортного средства с устройством распределения, подаваемый датчиком скорости 14.

Корректор цепи 13 также соединен с датчиком коррекции 15 и с блоком безопасности 16, снабженным устройством индикации 17, которое сигнализирует водителю транспортного средства о нормальном состоянии или о необходимости ускорения или замедления. Это устройство индикации может быть выполнено в виде комплекса трех световых указателей, один из которых всегда горит, чтобы указывать текущее состояние функционирования.

Разбрызгивающее устройство работает следуюа1им образом. Регулятор 10 автоматически контролирует степень наклона заслонки б в зависимости от разности ме;кду дву мя сигналалш (предпочтительно образованными давлением воздуха), представляющими: один из них - давление жидкости, реально существующее в ра пределительной штанге О и в распред лительной камере 7, и другой (Р ) скорость перемещения средства с установленной на нем штангой относите но земли. Предположим, что давление.в распределительной штанге 8, т.е. также и в камере 7 это давление, соответствующее реальной скорости перемеще НИН средства относительно земли при нужной концентрации жидкости на гек тар, тогда регулятор 10 определяет нулевую разность между давлениями Р к f тл посредством исполнительного механизма 9 удерживает заслонк 6В том положении, в котором она в данный момент находится. Если транспортное средство замед ляет скорость, датчик скорости 14 преобразует это замедление в понижение давления, подаваемого на корректор цепи.13, который подает на регулятор 10 сигнал Р- меньше Р . Регулятор 10 определяет это нару шение равновесия и воздействует на исполнительный .механизм 9, который управляет заслонкой 6, заставляя ее уменьшить производительность, причем амплитуда этой коррекции про изводительности заслонкой б следует кривой, очень близкой к теоретической кривой изменения давления распределения в зависимости от скорости перемещения для желаемой концент рации продукта на гектар. Таким образом, при любом относительном изменении разности между скоростью транспортного средства и давлением в распределительной штанге регулятор 10 автоматически управляет заслонкой 6 таким образом, чтобы в любых обстоятельствах сохранилась заданная и указанная в начале распределения концентрация про дукта на гектар. Рассмотрим различные варианты вы полнения основных элементов устройства для автоматического распределе ния жидкости. Корректор цепи 13 состоит из пер вого постоянного сужения 18 и втор го переменного 19, управляе мого за датчик ом 15, подключенным параллельно, и из пневматического у лителя 20. При работе устройства корректор цепи воздействует на сигнал Р таким образом, чтобы семействб характеристик , представляющих давление в распределительной штанге 8 в зависимости от скорости перемещения транспортного средства и согласно различным количествам рарпыляемой жидкости на гектар, возможно более приближалось к семейству характеристик, проиллюстрированных на фиг.З, где показана зависимость давления в штанге от скорости транспортного средства и количества распределяемой хидкости р- /L.Qy -.f iOOKy , где Ц - количество распределяемой жидкости, л; V - скорость транспортного средства;К - характеристический коэффициент форсунок, используемых в распределительной штанге} Р .- давление «идкости в штанге. Каждая из кривых фиг.З соответствует определенному количеству распределяемого продукта на гектар. Кривые имеют форму параболы, но выше некоторой скорости (4 км/ч) и некоторого давления (1 бар) указанные криврле могут быть (грубо) линеаризованы, т.е. в нормальных областях использования (скорость и давление; указанные участки кривых, изобра)хенные на фиг.З непрерывными линиями, могут быть заменены отрезками средних прямых, с приемлемым коэффициентом приближения. Такие отрезки прямых, от А до Н, представлены на фиг.3. Кроме того, прямые от А до Н имеют форму зависимости , причем крутизна - этих прямых тем значительнее, чем вьЕне количество распределяе-мого продукта на гектар. На фиг.4 изображен первый вариант датчика скорости, выполненного в виде пневмотурбины 21, которая приводится в движение шкивом 22, который, в свою очередь, приводится в движение нерабочим колесом транспортного средства, на котором установлена штанга. Турбина 21 преобразует скорость вращения указанного колеса в пневматический сигнал давления, пропорционального скорости. Этот сигнал подается на усилитель-вычитатель 23, который формирует давление Pg (модель скорости) , подаваемое на корректор цепи 13. В качестве пневмотурбины 21 может использоваться лопастный двигатель или шестеренчатый Двигатель. В обоих случаях следует предусмотреть зазор между лопастями или шеетерекками и статором, чтобы обеспечить ёозможность утечки в случае замедления движения транспортного средства со ытангой, для того, чтобы выдерживалось определенное соотношение между скоростью перемещения и давлением Pg , подаваемым на вход корректирующей цепи. Это соотношение устанавливается 0,2 бар при 4 км/ч, 0,3 бар при 5 км/ч и т.д. Из этого следует, что при скорости 3 км/ч давление соответствует О бар т.е. датчик скорости 14 должен посылать сигнал Pg только тогда, когда скорость перемещения выше или ра на 3 км/ч. Это и есть причина, по которой предусмотрен вычитатель, предпочтительно являющийся составной частью усилителя 23, для устранения лишнего воздуха в случае, если скорость нихсе 3 км/ч. Следует отметить, что если скорость перемещения 4 км/ч, давление Pg в значительной степени, отличается от требуемой величины 0,2 бэр, это не имеет серьезных последствий, если только указанное давление остае ся в пределах 0,2 i 0,05 бар. По второму варианту выполнения датчика cKopoctH 14, показанному на фиг.5, используется электрический тахометр 24, который приводится шкивом 22. Если выходным сигналом тахометра 25 является постоянное напряжение, то на выходе следует подключить электропневматический преобразовател 25. Преобразователь 25 состоит из катушки, питаемой тахометром 24, во действующей на конусообразный выдвюхной сердечник 26, в большей или меньшей мере закрывающий воздуховод 27 с воздухом под давлением, поступающим из резервуара (не изображен).. при этом сигнал Pg с выхода преобразователя подается на корректируюшую .цепь без усиления. Если тахометр 24 выдает переменно напряжение или давление, то следует преобразовать переменный сигнал в постоянный путем интегрирующей цепи подключенной к тахометру за преобразовё телем 25. ha фиг.6 представлен третий вари ант выполнения датчика скорости 14. Датчик скорости выполнен в виде пнев модатчика со шкивом, предназначенного для преобразования скорости в дав ление воздуха посредством диска 28 с зубцами 29, приводимого во вращение посредством шкива, связанного с нерабочим колесом транспортного средства. Зубцы 29 проходят перед вы пускным отверстием пневмодатчика. 30, который выдает на своем выходе сигнал давления прямоугольной формы интегрируемый на емкости 31, которой предшествует сужение 32. Сигнал инвертируется аналоговым инвертором 33,а затем усиливается усилителем 34,выдаю11и1м на своег выходе сигнал подаваемый на корректирующую- цепь 13. Если сигнал на выходе пневмодатчика подается на высоком давлении, он попадает непосредственно в сужение 32, если же на низком давлении, то мехсду датчиком 30 и сужением 32 последовательно вводится второе сужение 35 и усилитель 36. По четвертому варианту выполнения датчика скорости, изображенному на фиг.7, датчик скорости выполнен в виде постоянного магнитного датчика 37, помещенного против зубчатого колеса 38, выполненного из ферромагнитного материала и приводимого во вращение нерабочим колесом транспортного средства, тахометра 39 и электропневматического преобразователя 40. Электрические импульсы, внрабатыва.емае датчиком 37 при вращении зубчатого колеса 38, подаются на тахометр 39, формирующий сигнал постоянного напряжения, подаваемый на электропневматический преобразователь 40, аналогичный преобразователю 25, на выходе которого получают сигнал Pg. В пятом варианте, изображенном на фиг.8, датчик скорости выполнен в виде спидометра автомобильного типа. Спидометр 41 содержит неподвижнуьэ шкалу 42, перед которой перемещается индикаторная стрелка 43, приводимая в движение системой с гибким кабелем 44, соединенным с нерабочим колесом. Стержень стрелки 43 может взаимодействовать с лопастью 45, перекрывающей патрубок 46, в который подается воздух под давлением. Система патрубок - лопасть может быть установлена с возможностью регулирования относительно шкалы 42 так, чтобы стрелка 43 начинала воздействовать на лопасть 45 от определенной скорости и перемещала ее в направлении патрубка на величину, пропорциональную реальной скорости, чтобы получить на выходе 47 системы патрубок - лопасть давление, пропорциональное скорости, причем это давление усиливается на усилителе 48 для формирования сигнала Р. Регулирование диапазона функционирования осуществляется путем воздействия на регулируемое сужение 49, предусмотренное в системе. Усилитель 48 необходим по той причине, что система патрубок - лопасть формирует очень низкое давление. На фиг.9 представлен шестой вариант выполнения датчика скорости, образованного кривомипно-шатунным механизмом 50, приводящим в движение поршень пневматического насоса 51. Механизм 50 приводится в движение нерабочим колесом транспортного средства. Камера насоса 51 соединена посредством клапана 53 с интегрирующей емкостью 54 для того, чтобы подать в точке 55 сигнал давления, пропорциональный скорости вращения колеса 52.Для обеспечения постоянной утечки боздуха, необходимой для I компенсации замедления скорости движения, предусмотрено выпускное сужение 56. На фиг. 10 изображен вариант выполнения датчика давления жидкости содержащего мембрану 57, жестко соединенную при перемещениях с шариковым клапаном 58, встроенным в пневматическую цепь, вход которой соединен с трубопроводом для подачи воздуха под давлением, а на выходе формируется давление , пропорциональное давлению жидкости в штанге, прилагаемому к верхней поверхности мембраны 57. Такое выполнение датчика .павления жидкости I позволяет работать даже с суспендир ванным удобрением, так как диаметр отверстия со стороны подвода жидкос ти велик. На фиг.11 изображен первый вариант выполнения регулятора 10. Регулятор содержит два идентичных сравнивак1щих устройства СР, и CPj.. Срав нивающее устройство содержит два входа Е и Ц, с одной и с другой стороны перегородки 59, которая может занимать два положения: одно при котором давление в Е, передает ся на вход S, второе,при котором вход S изолирован от Е. На вход Е подается опорный сигнал, а на вход П. - сигнал, подлежащий контро лю. Если сигнал на входе Е меньше сигнала на входе Е, то сигнал со входа Е передается на выход S, если сигнал на входе Е выше, чем на входе Е, то выход S изолируется от входа Е. Сужение 60 обеспечивает постоянную утечку воздуха, позволяющую осуществить настройку на нуль. Давление Р подается на вход Е сравнивающего устройства CP,j и на вход Ej.сравнивающего устройства С тогда как давление Р подается на вход Е сравнивающего устройства СР и на вход Е, сравнивающего устройства CP,j. Выходы S и БД. соединены, например, с распределительным устройством с притертым поршнем; D зависимости от того, куда приложено давление: к выходу S или к выходу $2, механизм 9 воздействует на засло п у б, открывая или закрывая ее. В случае равенства дав ления на выходах 5 и S,j механизм 9 не меняет своего положения и заслонка б остается на месте. На практике заслонка б открывается или зак рывается до тех пор, пока давление Р не достигнет уровня давления Р при стабилизированной скорости На фиг.13 изображен второй вариант выполнения регулятора, выполнен ного в виде двух распределительных устройств с притертыми поршнями. Каждое давление Р и Р. подается с одной стороны одного из двух рас пре дели тельных устройств D и 0 , а также с другой стороны другого распределительного устройства. В зависимости от того, выше или ниже давление , чем Р, сигнал поступает на выход S или S и вызывает открывание или закрывание заслонки б до тех пор, пока не будет восстановлено равновесие давлений Р и Р. Так как в распределительных устройствах с притертым поршнем не бывает утечек воздуха, то для создания компенсации при за1/1едлении, т.е. для создания нар тиения равновесия, предусмотрено постоянное сужение 61, находящееся в трубопроводе, подающем давление Р на распределительное устройство 0., подключенное параллельно изменяемое сужение 62. На фиг.14 изображена моделирующая система, которая включает источник сжатого воздуха 63, кран управления 64 и регулятор.давления 65. Пнейматическая логическая схема 66 введена между входом корректора цепи 13 и датчиком скорости. При работе моделирующей системы можно манипулировать задатчиком 15 в то время, когда машина не движется. Как только положение задатчика 15 будет правильно установлено, цепь, моделирования отключается, следовательно, можно начинать распределение, поскольку давление распределения будет регулироваться автоматически. Формула изобретения 1. Разбрызгивающее устройство с автоматически регулируемым расходом, установленное на колесном транспортном средстве и содержащее резервуар для жидкости, разбрызгивающую штангу, трубопроводы, связываюсдие резервуар со штангой и насосом, и регулировочный клапан, связанный пнев1иоцилиндром с исполнительным механизмом, который соединен через регулятор с датчиком: скорости транспортного средства и с датчиком давления жидкости, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, устройство снабжено корректором цепи, уста овленным между регулятором и датчиком скорости, при этом регулятор В11полнен в виде сумматора давлений воздуха, а датчик давления хсидкости и датчик скорости выполнены соответственно в виде преобразователя давления жидкости в давление воздуха и преобразователя скорости транспортного средства в давление воздуха.2.Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено усилителем давлетоя воздуха,

а преобразователь скорости в давление воздуха выполнен в виде воздушной турбины, соединенной с ведомым колесом транспортного, средства, причем усилитель установлен между турбиной и корректором цепи.

3.Устройство по п.2, о т л и чающееся тем, что оно снабжено пневматическим вычитаьлдим механизмом, связанным с усилителем

или встроенным в него.

4.Устройство по ПП.2 и 3, о т личающееся тем, что турбина выполнена в виде лопастного коле,са.

5.Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что преобразователь скорости в давление воздуха выполнен в виде шестеренчатого насоса, связанного с ведомнм колесом транспортного средства.6.Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что оно снабжено электропневматическим преобразователем, связанным с преобразователем скорости в давление воздуха, выполненным в виде электрического тахометра.

7.Устройство по пп. т л и чающееся тем, что тахометр выполнен в виде ферромагнитной шестерни и связанного с ней неподвижного магнитного датчика.

8.Устройство по п.1,от л и ч а щ е е с я тем, что преобразователь скорости в давление воздуха выполнен

в виде пневматического датчика, связанного с зубчатым диском, источника снабжения сжатым воздухом и инвертора, соединенных с датчиком, причем инвертор соединен с корректором цепи через усилитель.

9. Устройство ПОП.1, ОТЛИчающееся тем, что преобразователь скорости в давление воздуха выполнен в виде патрубка с заслонкой взаимодействующей со стрелкой спидометра транспортного средства.

Ю Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобраЭователь скорости в давление воздуха выполнен в виде поршневого насоса и кривошипного механизма, посредством которого насос соединен с ведомым колесом транспортного средства.

11. Устройство по п.1, ОТЛИчающееся тем, что корректор цепи выполнен в виде пневматического усилителе и подключенных к нему нерегулируемого и регулируемого дросселей .

. 12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регулятор выполнен в виде двух одинаковых пневматических сумматоров с двумя входами.

13.Устройство по п.1, отличающееся тем, что регулятор образован из двух одинаковых распределителей с притертым поршнем.

14,Устройство по пп.1-13, о тличающееся тем, что, оно снабжено моделирующей системой, соединенной с корректором цепи, которая выполнена в виде источника сжатого воздуха, крана управления и стабилизатора давления, связанного

с входом корректора цепи параллельно с преобразователем скорости в давление воздуха.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Заявка Франции 2266450, кл. А 01 М 7/00, 1975.

2.Заявка Франции № 2363376, кл. В 05 В 9/06, 1978,

Р2

/J

20

4

fff

}5

/

f

puZ.Z

фиг.6

«

puz. 8

57