Разбрызгивающее устройство с автоматически регулируемым расходом
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
< >950180
Союз Соаетсник
Социалистичесник
Реелублин (6! ) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 283.279 (21) 2859611/30-15 (23) Приоритет (32) 283.278 (31) 7836666 (ЗЗ) франция
Опубликовано 070882. Бюллетень № 29
Дата опубликования описания 070882 (51) М. Кл.
A 01 М 7/00
В 05 В 9/06
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 631. 347. .3(088.8) (72) Автор (54) РАЗБРЫЗГИВАИЩЕЕ УСТРОЙСТВО
С АВТОМАТИЧЕСКИ РЕГУЛИРУЕМЬМ РАСХОДОМ
Изобретение относится к сельско-, му хозяйству, в частности к машинам для распыления жидкостей при обработке растений.
Известно распределительное уст5 ройство, устанавливаемое на транспортное средство, регулирование расходом жидкости в котором осуществляется в зависимости от скорости транспортного средства. Известное устройl0 ство содержит вычислительный блок, управляющий регулирующим органом, вырабатывающий опорный сигнал, сравниваемый с сигналом, поступающим от манометра, установленного в напорной магистрали (1J.
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 ><идкости в зависимости от скорости перемещения транспортного средства, содеркащее резервуар для жидкости, раэбрыэгивающую штангу, трубопроводы, связывающие резервуар с разбрыэгивающей штангой и насосом, и регули рующий клапан, связанный пневмоцилиндром с исполнительным механизмом, который соединен с регулятором, присоединенным к датчику скорости транспортного средства и к датчику давления жидкости j2j .
Недостаткал1и этого устройства являются сложность конструкции и значительная стоимость из- эа приме" нения электронных блоков °
Цель изобретения — упрощение конструкции.
Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено корректором цепи, установленным между регулятором и датчиком скорости, при этом регулятор выполнен в виде сулпкатора 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 ведомнм колесом
950180
4 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, связанного с 10 ведомым колесом транспортного средства.
Кроме того, устройство снабжено электропневматическим греобразователем, 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 сжатым 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 скорбсти в давление воздуха выполнен в виде порш- 35 невого насоса и кривошипного механизма, посредством которого насос соединен с ведомым колесом транспортного средства.
Кроме того, корректор цепи выпол- 40 нен в виде пневматического усилителя и подключенных к нему нерегулируемого и регулируемого дросселей.
Регулятор выполнен в виде двух одинаковых пневматических сумматоров 45 с двуля входами.
Регулятор образован из двух одинаковых расгределителей с притертым
IIOPtttH P.M, КРоме того, УстРойство снабжено моделирующей системой, соединенной с корректором цеги, 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 функциональная схема разбрызгивающего устройства с автоматически регулируемым расходом; на фиг.2 — схема корректора цепи; на 60 фиг.3 — график семейства характеристик зависимости давления жидкости в штанге от скорости перемещения транспортного средства; на фиг.4-9 варианты выполнения датчика скорос- 65 ти; на фиг.10 — вариант выполнения датчика давления, используемого для преобразования давления распыляемой жидкости 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.
Раэбрыэгивающее устройство состоит из резервуара 1, содержащего распыливаемую жидкость, 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, сбору. дованной распылнтельными 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 получает второй сигнал Р давления воздуха от корректо2 ра цегп 13. Последний получает пневл атический 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 иэ которых всегда горит, чтобы указывать текущее состояние функциониро- вания.
Разбрызгивающее устройство ра6отает следующим образом.
950180
Регулятор 10 автоматически контролирует степень наклона заслонки б в зависимости от разности между двумя сигналами (предпочтительно образованными давлением воздуха), представляющими: один из них - давление 5 жидкости, реально существующее в распределительной штанге 8 и в распределительной камере 7, и другой (Рз ) скорость перемещения средства с установленной на нем штангой относитель 0 но земли.
Предположим, что давление,в распределительной штанге 8, т.е. также и в камере 7 это давление, соответствующее реальной скорости перемеще- 15 ния средства относительно земли при нужной концентрации жидкости на гек1 тар, тогда регулятор 10 определяет
Нулевую разность между давлениями
Р и Pz и посредством исполнитель"
1 ного механизма 9 удерживает заслонку б в том положении, в котором она в данный момент находится.
Если транспортное средство замедляет 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 нарушение равновесия и воздействует на исполнительный механизм 9, который управляет заслонкой б, заставляя ее уменьшить производительность, причем амплитуда этой коррекции производительности заслонкой б следует 35 кривой, очень близкой к теоретической кривой изменения давления распределения в зависимости от скорости перемещения для желаемой концентрации продукта на гектар. 40
Таким образом, при любом относительном изменении разности между скоростью транспортного средства и давлением в распределительной штанге регулятор 10 автоматически уп- 45 равляет заслонкой 6 таким образом, чтобы в любых обстоятельствах сохранилась заданная и указанная в начале распределения концентрация продукта на гектар.
Рассмотрим различные варианты выполнения основных элементов устройства для автоматического распределения жидкости.
Корректор цепи 13 состоит из первого постоянного сужения 18 и второ-55 го переменного сужения 19, управляемого задатчиком 15, подключенным параллельно, и из пневматического уси. лителя 20.
При работе устройства корректор б0 цепи воздействует на сигнал Р таким образом, чтобы семейство характеристик, представляющих давление в распределительной штанге 8 в зависимости от скорости перемещения б5 транспортного средства и согласно различным количествам распыляемой жидкости на гектар, возможно более приближалось к семейству характерис. тик, проиллюстрированннх на фиг.3, где показана зависимость давления в штанге от скорости транспортного средства и количества распреде. ляемой жидкости (— "-), где Q - -количество распределяемой жидкости л
V - скорость транспортного средства р
К вЂ” характеристический коэффициент форсунок, используемых в распределительной штанге;
Р— давление жидкости в штанге.
Каждая из кривнх фиг.3 соответствует определенному количеству распределяемого продукта на гектар.
Кривне имеют форму параболы, но вьпле некоторой скорости (4 км/ч) и некоторого давления (1 бар) указанные кривые могут быть (грубо) линеаризованы, т.е. в нормальных областях использования (скорость и давление) указанные участки кривых, изобра><енные на фиг.3 непрерывннми линиями, могут быть заменены отрезками средних прямых с приемлемым коэффициентом приближения. Такие отрезки прямых, от A до Н, представлены на фиг.3.
Кроме того, прямые от А до Н имеют форму зависимости у=ах-Ь, причем крутизна Я. этих прямых тем значительнее, чем выше количество распределяемого 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 пневматчческий сигнал давления, пропорционального скорости. Этот сигнал подается на усилитель-вычитатель 23, который формирует давление Ре (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 шестеренками и статором, чтобы обеспечить возможность утечки в случае замедления движения транспортного средства со штангой, для того, чтобы выдерживалось определенное соотношение между скоростью перемещения и давлением Р, годаваемым на вход корректирующей цепи. Это соотноше950180 ние устанавливается 0,2 бар при
4 км/ч, 0,3 бар при 5 км/ч и т.д, Иэ этого следует, что при скорости
3 км/ч давление соответствует 0 бар, т.е. датчик скорости 14 должен посылать сигнал Р только тогда, когда скорость перемещения выше.или равна 3 км/ч. Это и есть причина, по которой предусмотрен вычитатель, предпочтительно являющийся составной частью усилитеяя 23, для устра- 10 нения лишнего воздуха в случае, если скорость них<е 3 км/ч.
Следует отметить, что если скорость перемещения 4 км/ч, давление
Р в значительной степени. отличает- 15 ся от требуемой величины 0,2 бар, это не имеет серьезных последствий, если только указанное давление остает. ся в пределах 0,2 + 0,05 бар.
По второму варианту выполнения датчика скорости 14, показанному на фиг,5, используется электрический тахометр 24, который приводится шкивогл 22.
Если выходным сигналом тахометра
24 является постоянное напряжение, то на выходе следует подключить электропневматический преобразователь
25.
Преобразователь 25 состоит из катушки, питаемой тахометром 24, воз. действуищей на конусообразный выдви><ной сердечник 26, в большей или меньшей мере закрывающий воздуховод
27 с воздухом под давлением, поступающим из резервуара (не изображен), при этом сигнал Р с выхода преобразователя подается на корректирующую ,цепь без усиления.
Если тахометр 24 выдает переменное напряжение или давление, то следует 40 преобразовать переменный сигнал в постоянный путем интегрирующей цепи, подключенной к тахометру за преобра- * зов; телем 25.
На Фиг.6 представлен третий вари 45 ант выполнения датчика скорости 14.
Датчик скорости выполнен в виде пневмодатчика со шкивом, предназначенного для преобразования скорости в давление воздуха посредством диска 28 с зубцами 29, приводимого во вращение посредством шкива, связанного с нерабочим колесом транспортного средства. Зубцы 29 проходят перед выпускным 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 60
34, выдающим на своем выходе сигнал, подаваемый на корректирующую цепь
13. Если сигнал на выходе пневмодатчика подается на высоком давлении, он попадает непосредственно в суже- 65 ние 32, если же на низком давлении, то между 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, вырабатываемые 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 Ре .
В пятом варианте, изображенном на фиг.8, датчик скорости выполнен в виде спидометра автомобильного типа. Спидометр 41 содержит неподвижную 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, пропорциональнуи 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 кривошипно-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 воздуха, необходимой для
950180
50 компенсации замедления скорости движения, предусмотрено выпускное сужение 56.
На фиг.10 изображен вариант выполнения датчика давления жидкости, содержащего мембрану 57, жестко 5 соединенную при перемещениях с шариковым клапаном 58, встроенным в пневматическую цепь, вход которой соединен с трубопроводом для подачи воздуха под давлением, а на вы- 10 ходе формируется давление Р« пропорциональное давлению жидкости в штанге, прилагаемому к верхней поверхности мембраны 57. Такое выполнение датчика давления жидкости 15
I ,позволяет работать даже с суспендиро-ванным удобрением, так как диаметр отверстия со стороны подвода жидкости велик.
На фиг.11 изображен первый вариант выполнения регулятора 10. Регулятор содержит два идентичных сравниван>щих устройства СР„ и СР . Сравнивающее устройство содержит два входа. Е < и L2, с одной и с другой стороны перегородки 59, которая может занимать два положения: одно, при котором давление в Г. передается на вход S, второе,при котором вход S изолирован от E . На вход
Г>.< подается опорный сигнал, а на вход Г2 — сигнал, подлежащий контро. лю. Если сигнал на входе Е меньше сигнала на входе Е<, то сигнал со входа Е< передается на выход 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. 40
Давление Р подается на вход Е сравнивающего устройства СР и на вход Е сравнивающего устройства CP„ тогда как давление РХ подается на вход Г>,< сравнивающего устройства 45
СР„ и на вход Е> сравнивающего устройства CP . Выходы 5„ и S соединены, например, с распределитель-. ным устройством с притертым поршнем; в зависимости от того, куда приложено давление: к выходу S или к выходу S, механизм 9 воздействует на заслон><у б, открывая или закрывая ее. В случае равенства давления на выходах S„ H S механизм
9 не меняет своего положения и заслонка б остается на месте. На практике заслонка б открывается или закрывается до тех пор, пока давление
Р< не достигнет уровня давления
P при стабилизированной скорости.
На фиг.13 изображен второй вариант выполнения регулятора, выполненного в виде двух распределительных устройств с притертыми поршнями.
Каждое давление Р,< и Р подается 65 с одной стороны одного из двух рас пределительных устройств О, и 0, а так><е с другой стороны другого распределительного устройства. В зависимости от того, выше или ниже давление P,,чем Р, сигнал гоступает на выход 5 или 5 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 заиедлении, т.е. для создания наруше. ния равновесия, предусмотрено постоянное сужение 61, находящееся в трубопроводе, годающеи 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. Пней. матическая 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 двих<ется. 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, трубогроводн, связывающие резервуар со штангой и насосом, и регулировочный клапан, связанный пневмоцилиндром с исполнительным механизмом, которнй соединен через регулятор с датчиком. скорости транспортного средства и с датчиком давления жидкости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции, устройство снабжено 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 ><идкости в давление воздуха и греобраэователя скорости транспортного средства в давление воздуха..
950180
2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено усилителем давления воздуха, а преобразователь скорости в давление воздуха выполнен в виде воздушной турбины, соединенной с ведомым ,колесом транспортньго средства, причем усйлитель.установлен между турбиной и корректором цепи.
3. Устройство по п.2, о т л ич а ю щ .е е с я тем,,что оно снаб- 10 жено пневматическим вычитающим механизмом, связанным с усилителем или встроенным в него.
4. Устройство по пп,2 и 3, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что турби- 15 на выполнена в виде лопастного коле,са, 5, Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что преобразователь скорости в давление воздуха выполнен в виде шестеренчатого насоса, связанного с ведомым колесом
; транспортного средства. б. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено электропневматическим преобразователем, связанным с преобразователем скорости в давление воздуха, выполненным в виде электрического тахометра.
7. Устройство по пп.1-6 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что тахометр выполнен в виде ферромагнитной шестерни и связанного с ней неподвижного магнитного датчика.
8. Устройство. по п.1,о т л и ч а ю-З5 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 инверто- 49 ра, соединенных с датчиком, причем инвертор соединен с корректором цепи . через усилитель.
9. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что преобразователь скорости в давление воздуха выполнен в виде патрубка с заслонкой, взаимодействующей со стрелкой спидометра транспортного средства.
10 Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что преобразователь скорости в давление воздуха выполнен в виде поршневого насоса и кривошипного мехайиэма, посредством которого насос соединен с ведомым колесом транспортного средства.
11. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что корректор цепи выполне в виде пневматического усилителя и подключенных к нему нерегулируемого и регулируемого дросселей.
12. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что регулятор выполнен в виде двух одинаковых пневматических сумматоров с двумя входами ° 13. Устройство по п,1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что регулятор образован из двух одинаковых распределителей с притертым поршнем.
14. Устройство по пп.1-13, о тл и ч а ю щ е е с я 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 Р 2?66450, кл. A 01 M 7/00, 1975.
2. Заявка Франции Р 2363376, кл. В 05 В 9/06, 1978.
