машина для дифференцированного внесения жидких минеральных удобрений

Формула изобретения

Машина для дифференцированного внесения жидких минеральных удобрений, содержащая транспортное средство с установленными на нем гидрорезервуаром для удобрений, компрессором, ресивером, дозатором, эжектором, системами подачи, регулирования и распределения удобрений и сжатого воздуха, штангой с рабочими органами, блоком контроля и управления работой машины, отличающаяся тем, что эжектор последовательно соединен с центральным статическим закручивателем потока, который, в свою очередь, соединен с каждым из параллельных статических закручивателей потока на входе в распределительные коллекторы, причем статические закручиватели потока выполнены в виде винтовой вставки с шагом не менее диаметра трубопровода, в котором они устанавливаются.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, в частности к машинам для дифференцированного внесения жидких минеральных удобрений (ЖМУ) и других жидких средств химизации.

Известна машина для дифференцированного внесения жидких средств химизации, включающая мобильное энергетическое средство с установленными на нем резервуаром для рабочей жидкости, насосом, соединенным посредством трубопроводной, запорной и регулирующей технологической арматуры с резервуаром, и рабочими органами, распределяющими удобрения, микропроцессорным устройством контроля и управления работой машиной, связанным с глобальной навигационной системой, с помощью которой определяется местоположение машины на сельскохозяйственном поле (Variable Rate Technology, A State of the Art Review. - Компьютерная сеть Интернет).

Недостатки данной машины: ограниченный диапазон изменения расхода рабочей жидкости и, как следствие, дозы вносимых удобрений; излишние затраты энергии на перелив части рабочей жидкости обратно в резервуар при примененном на машине байпасном регулировании потока; невозможность обеспечения нормативных значений качества распределения удобрений по рабочей ширине захвата машины, поскольку при резком изменении дозы, с максимальных значений до минимальных (например, с 1000 до 15 кг/га), являющейся при прочих равных условиях функцией перепада давления на рабочем органе - форсунке, уменьшается корневой угол факела распыла жидких химикатов, его ширина, при этом допуск на перекрытие эпюр распределения химикатов от смежных форсунок выходит за пределы нормы, что влечет некачественное распределение жидких удобрений на рабочей ширине захвата и соответственно на каждом элементарном участке обрабатываемого поля.

Указанные недостатки не позволяют эффективно осуществлять дифференцированное внесение удобрений.

Известны способы внесения растворов и суспензий минеральных удобрений с использованием воздуха в качестве транспортирующей и разбавляющей среды и устройство для его осуществления, наиболее близкое к предложенному по своей технической сущности, содержащее резервуар для рабочей жидкости, насос, воздуходувное устройство, соединенные посредством трубопроводной, запорной и регулирующей арматурой со смесителем-распределителем, от которого отведены гибкие шланги, связанные с подкормочными трубками рабочих органов (см. а.с. СССР № 1702914, кл. А 01 С 21/00, 23/02. Способ внесения концентрированных жидкостей в почву / Ю.А.Кирсанов и др. - №4475794/15; заявлено 18.08.88; опубл. 07.01.92, бюл. №1).

С помощью известного устройства осуществляется внесение удобрений в жидкостно-газовом виде под рабочие органы почвообрабатывающих машин, что расширяет диапазон доз внесения.

Недостатками известного устройства является то, что регулировка дозы внесения производится изменением рабочего давления жидкости и заменой типоразмера жидкостных форсунок, это требует остановки машины и недопустимо при дифференцированном внесении удобрений, при этом область применения устройства ограничена по технологическим возможностям в виду того, что при сравнительно малых нагрузках по газу и жидкости и более длинных гибких трубопроводах (до 20-25 м в штанговых опрыскивателях) происходит расслоение системы на жидкость и газ (см. Кафаров В.В. Основы массопередачи. Изд. 2-е. - М.: Высшая школа, 1972. - С.167-168), часть жидкости идет по стенкам трубопроводов, а центральная часть смешанного потока состоит в большей степени из воздуха и в случае внесения суспензий, имеющих твердые включения калийных компонентов, имеет место недостаточное смешивание суспензий с воздухом как разбавителем рабочего потока; процесс смешивания жидкости и газа встречными потоками не является наименее энергоемким в отличие от системы с применением эжекции.

Конструкция вышеуказанного устройства не позволяет применять его в технологии дифференцированного применения жидких средств химизации.

Целью настоящего изобретения является обеспечение дифференцированного внесения жидких минеральных удобрений в широком диапазоне доз и с заданным качеством распределения на каждом элементарном участке и по всей площади обрабатываемого поля.

Поставленная цель достигается изменением конструкции известных машин для внесения жидких средств химизации - это является “промышленно-применимым”, так как может использоваться в области сельскохозяйственного производства для дифференцированного внесения жидких минеральных удобрений.

В конструкцию машин введены статические закручиватели потока в виде винтовых вставок с шагом не менее диаметра трубопроводов, в которых они установлены. Гидравлические и пневматические схемы машин замыкаются на эжекционном устройстве, которое в совокупности с дозатором с автоматическим изменением расхода и статическими закручивателями потока обеспечивают дифференцированную подачу потребных доз ЖМУ к распределяющим рабочим органом и, как следствие, нормативные значения показателей качества внесения удобрений.

Предложенная машина изображена на схемах, где

на фиг.1 изображен общий вид;

на фиг.2 изображена комбинированная принципиальная схема машины;

на фиг.3 изображен статический закручиватель потока в продольном разрезе.

Машина для дифференцированного внесения ЖМУ агрегатируется с энергетическим средством (трактором) 1, с установленным на нем микропроцессорным блоком контроля и управления 2 работой машины. Машина выполнена на шасси, на котором размещены гидрорезервуар 3 для удобрений; ресивер 4; штанга 5 навесного типа с распределительными коллекторами 6, на которых установлены рабочие органы - форсунки 7, распределяющие удобрения; дозатор 8; эжектор 9. Блок 2 связан с блоком 10 распределения и регулирования расходом сжатого воздуха бесконтактным датчиком 11 скорости движения, установленным на ходовом колесе 12 машины, электромагнитным регулятором 13 расхода, датчиком 14 непрерывного контроля расхода ЖМУ, электромагнитным клапаном 15.

Резервуар 3 снабжен заправочной горловиной 16, предохранительным клапаном 17, манометром 18 и связан гидротрубопроводом через клапан 15 и фильтр 19 с дозатором 8, снабженным исполнительным механизмом 20 (реверсивным электродвигателем). Выходное отверстие дозатора 8 соединено с рабочим соплом эжектора 9, диффузор которого связан гидропневмо-трубопроводом с центральным закручиванием потока 21 и, соответственно, с каждым из статических закручивателей потока 22, установленных на коллекторах 6 штанги 5.

Ресивер 4 включает манометр 23, предохранительный клапан 24 и с одной стороны подсоединен к компрессору 25 машины или трактора 4, а с другой стороны пневмотрубопроводом соединен с блоком 10, который содержит пневматические регуляторы давления 26 и потока 27, электромагнитные запорные клапаны 28 и 29, соединенные пневмотрубопроводами с резервуаром 3 и эжектором 9 соответственно.

Блок 2 включает микропроцессорный измеритель скорости 30 движения машины, индикаторы расхода 31 рабочей жидкости и направления движения 32 машины, бортовой компьютер 33, радионавигационную систему 34, пульт управления 35.

Статические закручиватели потока 21 и 22 состоят из корпуса 36 цилиндрической формы и винтовой вставки 37.

Предложенная машина работает следующим образом.

Дозы вносимых ЖМУ, их изменение при переходе с одного элементарного участка обрабатываемого поля на другой, стартовые, текущие координаты положения машин на сельскохозяйственном поле и соотношение их с пикселями электронной карты поля, текущие значения рабочей скорости движения машины, режим работы дозатора контролируются бортовым компьютером 33 машины.

Машина с загруженным в резервуар 3 ЖМУ ставится на обрабатываемом поле в точке въезда. Навигационная система 34 (спутниковая или наземная) определяет начальные значения долготы и широты стартовой точки и передает в бортовой компьютер. Включается компрессор 25. От пульта 35 подается управляющий сигнал к блоку 10 на открытие клапана 28. Регулятор 26 устанавливает заданное давление сжатого воздуха, который от ресивера 4 по пневмопроводу поступает через регулятор 26 и клапан 28 в резервуар 3, создавая заданное постоянное избыточное давление над свободной поверхностью жидкости в резервуаре 3. В начальный момент движения машины от пульта 35 подается сигнал на открытие клапана 15, и ЖМУ по трубопроводу через клапан 15 и фильтр 19 поступает в дозатор 8, исполнительный механизм 20 которого посредством регулятора 13 с управлением через пульт 35 устанавливает заданный расход ЖМУ в зависимости от скорости движения машины, значения которой снимаются в преобразованном виде датчиком 11 с колеса 12 и поступают через измеритель скорости 30 в компьютер 33, который рассчитывает потребную дозу внесения ЖМУ для каждого элементарного участка обрабатываемого поля в зависимости от рабочей ширины захвата, скорости движения машины, расхода ЖМУ через рабочие органы 7, контролируемого оператором-трактористом посредством индикатора расхода 31.

В процессе движения машины навигационная система 34 определяет текущие широтно-долготные координаты положения машины на обрабатываемом поле в реальном масштабе времени с привязкой координат к электронной карте обрабатываемого поля, на которой указаны участки с потребными дозами вносимых удобрений. Посредством индикатора 32 контролируется курс движения машины и совмещение смежных проходов при обратном гоне.

На режимах работы машины, когда происходит резкое изменение дозы вносимых ЖМУ (с максимальных до минимальных значений), также меняются характеристики распределения удобрений на рабочей ширине захвата, поэтому для обеспечения нормативных значений дифференцированнных доз и качества распределения удобрений на каждом элементарном участке поля от пульта 35 подается сигнал к блоку 10, клапан 29 открывается, регулятор 27 устанавливает заданный расход сжатого воздуха, который подается к эжектору 9, где смешивается с потоком ЖМУ с образованием газожидкостной смеси, поступающей в центральный статистический закручиватель потока 21, от него в статистические закручиватели потока 22 и далее в виде газожидкостной смеси эмульсионного типа ЖМУ поступает к форсункам 7, распределяющим удобрение с заданными характеристиками и нормативным качеством независимо от диапазона дифференциации доз.

Установка непосредственно за эжектором центрального закручивателя потока и параллельно за ним статических закручивателей потока на входе в распределительные коллекторы позволяет при подаче через них двухфазного потока (жидкость-газ) использовать энергию потока для создания высоких напряжений сдвига, что создает инверсию фаз (газ становится сплошной фазой, а жидкость диспергируется в нем) и, как следствие, обеспечивает получение газожидкостной эмульсии в распределительной трубопроводной системе машины.

Выполнение статических закручивателей потока в виде винтовой вставки с шагом t не менее диаметра D трубопроводов, в которых они установлены, позволяет ликвидировать расслоение потока при подаче к рабочим органам суспензий минеральных удобрений, имеющих твердые включения калийных компонентов.

Предлагаемое устройство по сравнению с известными обеспечивает как внесение дифференцированных доз ЖМУ в широком диапазоне, так и заданное качество распределения удобрений на каждом элементарном участке обрабатываемого поля, что повышает их окупаемость и урожайность сельскохозяйственных культур.