Разбрызгивающее устройство с автоматически регулируемым расходом

(31) 7836666 (33) франция А 01 М 7/00 В 05 В 9/06 Государственный комитет СССР во делам изобретений и открытий(54) РАЗБРЫЗГИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С АВТОМАТИЧЕСКИРЕГУЛИРУЕМЫМ РАСХОДОМ Изобретение относится к сельско-, му хозяйству, в частности к машинам для распыления жидкостей при обработ. ке растений.Известно распределительное уст 5 ройство, устанавливаемое на транспортное средство, регулирование расходом жидкости в котором осуществляется в зависимости от скорости транспортного средства. Известное устрой 1 О ство содержит вычислительный блок, управляющий регулирующим органом, вырабатывающий опорный сигнал, сравниваемый с сигналом, поступающим от манометра, установленного в напорной магистрали 1.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 жидкости в зависимости от скорости переме щения транспортного средства, содержащее резервуар для жидкости, раэбрыэгивающую штангу, трубопроводы, связывающие резервуар с разбрыэгивающей штангой и насосом, и регулирующий клапан, связанный пневмоцилиндром с исполнительным механизмом, который соединен с регулятором, присоединенным к датчику скорости транс. портного средства и к датчику давления жидкости 2 .Недостатками этого устройстВа являются сложность конструкции и значительная стоимость из-эа приме" нения электронных блоковЦель 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 воэ" духа выполнен в виде воздушной турбины, соединенной с ведомнгл колЕсомтранспортного средства, причем усилитель установлен между турбиной икорректором цепи.Устройство снабжено пневматичес-,ким вычитающим механизмом, связаннымс усилителем или встроенным в него, 5Турбина выполнена в виде лопастного колеса.При этом преобразователь скоростив давление воздуха выполнен в видешестеренчатого насоса, связанного с 10ведомым колесом транспортного средства,Кроме того, устройство снабженоэлектропневматическим греобразователем, связанным с преобразователем.скорости в давление воздуха, выполненным в виде диэлектрического тахометра.Тахометр выполнен в виде ферромагнитной шестерни и связанного с нейнеподвижного магнитного датчика.Кроме того, преобразователь скорости в давление воздуха выполненв 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, взаимодействующейсо стрелкой спидометра транспортногосредства.Преобразователь скорости в давление воздуха выполнен в виде поршневого насоса и кривошипного механизма, посредством которого насоссоединен 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 двуходинаковых пневматических сумматоров 45с двулщ входами.Регулятор образован из двух одинаковых расгределителей с притертымпоршнем,Кроме того, устройство снабженомоделирующей системой, соединенной скорректором цеги, которая выполненав 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 функциональнаясхема разбрызгивающего устройства савтоматически регулируемым расходом;на Фиг.2 - схема корректора цепи; на 60фиг.3 - график семейства характеристик зависимости давления жидкости вштанге от скорости перемещения транспортного средства; на фиг.4-9варианты выполнения датчика скорос ти; на фиг.10 - вариант выполнения датчика давления, используемого для преобразования давления распь 1 ляемой 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 б. 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 устройстваПоворот регулирующей заслонки б 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 корректо 2ра цегп 13. Последний получает пневлатический 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 работает следующим образом.Регулятор 10 автоматически контролирует степень наклона заслонки бв зависимости от разности между двумя сигналами (предпочтительно образованными давлением воздуха), представляющими: один из них - давление 5жидкости, реально существующее в распределительной штанге 8 и в распределительной камере 7, и другой (Рз )скорость перемещения средства с установленной на нем штангой относитель 0но земли.Предположим, что давление,в распределительной штанге 8, т.е. такжеи в камере 7 это давление, соответствующее реальной скорости перемещения средства относительно земли принужной концентрации жидкости на гек 1тар, тогда регулятор 10 определяетНулевую разность между давлениямиР и Рд и посредством исполнитель"ного механизма 9 удерживает заслонкуб в том положении, в котором она вданный момент находится,Если транспортное средство замедляет скорость, датчик скорости 14преобразует это замедление в понижение давления, подаваемого на корректор цепи .13, который подает нарегулятор 10 сигнал Р меньше Р .Регулятор 10 определяет это нарушение равновесия и воздействует цаисполнительный .механизм 9, которыйуправляет заслонкой б, заставляяее уменьшить производительность,причем амплитуда этой коррекции производительности заслонкой б следует 35кривой, очень близкой к теоретической кривой изменения давления распределения в зависимости от скорости перемещения для желаемой концентрации продукта на гектар. 40Таким образом, при любом относительном изменении разности междускоростью транспортного средства идавлением в распределительной штанге регулятор 10 автоматически управляет заслонкой б таким образом,чтобы в любых обстоятельствах сохранилась заданная и указанная в начале распределения концентрация продукта на гектар.50Рассмотрим различные варианты выполнения основных элементов устройства для автоматического распределения жидкости,Корректор цепи 13 состоит из первого постоянного сужения 18 и второ го переменного сужения 19, управляемого задатчиком 15, подключеннымпараллельно, и из пневматического усилителя 20.При работе устройства корректор 60цепи воздействует на сигнал Рз таким образом, чтобы семейство характеристик, представляющих давлениев распределительной штанге 8 в зависимости от скорости перемещения 65 транспортного средства и согласно различным количествам распыляемой жидкости на гектар, возможно более приближалось к семейству характерис тик, проиллюстрированннх на Фиг.З, где показана зависимость давления в штанге от скорости транспортного средства и количества распределяемой жидкости- ( -- "-),где Я - количество распределяемойжидкости лМ - скорость транспортного средства;К - характеристический коэффициент Форсунок, используемых в распределительной штанге;Р - давление жидкости в штанге.Каждая из кривнх фиг.З соответствует определенному количеству распределяемого продукта на гектар.Кривне имеют Форму параболы, но вьюе 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, изображенные на Фиг.3 непрерывннми 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 у=ах-б, 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 шес- теренками 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 Рв, годаваемым на вход корректирующей цепи. Это соотноше 950180ние устанавливается 0,2 бар при4 км/ч, 0,3 бар при 5 км/ч и т.д.Иэ этого следует, что при скорости3 км/ч давление соответствует 0 бар,т.е. датчик скорости 14 должен посылать сигнал Р только тогда, когда скорость перемещения выше.или рав.на 3 км/ч. Это и есть причина, покоторой предусмотрен вычитатель,предпочтительно являющийся составной частью усилитеяя 23, для устранения лишнего воздуха в случае, еслискорость нихе 3 км/ч.Следует отметить, что если скорость перемещения 4 км/ч, давлениеРе в значительной степени. отличается от требуемой величины 0,2 бар,это не имеет серьезных последствий,если только указанное давление остается в пределах 0,2 + 0,05 бар,По второму варианту выполнениядатчика скорости 14, показанномуна фиг,5, используется электрическийтахометр 24, который приводится шкивол 22,Если выходным сигналом тахометра24 является постоянное напряжение,то на выходе следует подключитьэлектропневматический преобразователь25.Преобразователь 25 состоит изкатушки, питаемой тахометром 24, воздействуищей на конусообразный выдвитной сердечник 26, в большей илименьшей мере закрывающий воздуховод27 с воздухом под давлением, поступающим из резервуара (не изображен), 35при этом сигнал Ре с выхода преобразователя подается на корректирующую,цепь без усиления.Если тахометр 24 выдает переменноенапряжение или давление, то следует 40преобразовать переменный сигнал впостоянный путем интегрирующей цепи,подключенной к тахометру за преобра-зов телем 25.На Фиг.б представлен третий вари 45ант выполнения датчика скорости 14.Датчик скорости выполнен в виде пневмодатчика со шкивом, предназначенного для преобразования скорости в давление воздуха посредством диска 28с зубцами 29, приводимого во вращение посредством шкива, связанногос нерабочим колесом транспортногосредства. Зубцы 29 проходят перед выпускным отверстием пневмодатчика.30, который выдает на своем выходесигнал давления прямоугольной Формы,интегрируемый на емкости 31, которойпредшествует сужение 32. Сигналинвертируется аналоговым инвертором33, а затем усиливается усилителем34, выдающим на своем выходе сигнал,подаваемый на корректирующую цепь13. Если сигнал на выходе пневмодатчика подается на высоком давлении,он попадает непосредственно в суже- Б 5 ние 32, если же на низком давлении, то между датчиком 30 и сужением 32 последовательно вводится второе сужение 35 и усилитель Зб.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 электро- пневматический 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 4 б, 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 длякомпенсации 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 О ходе Формируется давление Р, пропорциональное давлению жидкости в штанге, прилагаемому к верхней поверхности мембраны 57, Такое выполнение датчика,давления жидкости 15 1,позволяет работать даже с суспендированным удобрением, так как диаметр отверстия со стороны подвода жидкости велик.На фиг.11 изображен первый вариант выполнения регулятора 10. Регулятор содержит два идентичных сравнивающих устройства СР и СР. Сравнивающее устройство содержит два входа. Е А и Е 2, с одной и с другой стороны перегородки 59, которая может занимать два положения: одно, при котором давление в Г. передает. ся на вход 5, второе,при котором вход 5 изолирован от Е . На вход Г подается опорный сигнал, а на вход Г 2 - сигнал, подлежащий контро лю. Если сигнал на входе Е меньше сигнала на входе Е, то сигнал со входа Е,1 передается на выход 5, если сигнал на входе Е выше, чем на входе Е 1, то выход 5 изолируется от входа Е . Сужение 60 обеспечивает постоянную утечку воздуха, позволяющую осуществить настройку на нуль. 40Давление Р подается на вход Е сравнивающего устройства СР и на вход Есравнивающего устройства СР тогда как давление РХ подается на вход Г сравнивающего устройства 45 СР и на. вход Е 2 сравнивающего устройства СР . Выходы 5 и 5 соединены, например, с распределительным устройством с притертым поршнем; в зависимости от того, куда приложено давление: к выходу 51 или к выходу 52, механизм 9 воздействует на заслонку б, открывая или закрывая ее. В случае равенства давления на выходах 5 и 5 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 1 не достигнет уровня давления Р 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 О, а также с другой стороны другого распределительного устройства. В зависимости от того, выше или ниже давление Р чем Р, сигнал госту- пает на выход 5 или 5 и вызывает открывание или закрывание заслонки б до тех пор, пока не будет восстановлено равновесие давлений Р и РТак как в распределитель. ных устоойствах 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 О, 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 движется. Как только положение задатчика 15 будет правильно установлено, цепь, моделирования отключается, следовательно, можно начинать распределение, поскольку давление распределения будет регулироваться автоматически.Формула изобретения1. 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 жидкости в давление воздуха и греобраэователя скорости транспортного средства в давление воздуха.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тей, 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 темчто оно снаб Ожено пневматическим вычитающим механизмом, связанным с усилителемили встроенным в него.4. Устройство по пп,2 и 3, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что турбина 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 шестеренчатогонасоса, 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-бо т л ич а ю щ е е с я тем, что тахометр выполнен в виде ферромагнитной шестерни и связанного с ней неподвижногомагнитного датчика.8. Устройство пд п.1,о т л и ч а ю-З 5щ е е с я тем, что преобразовательскорости в давление воздуха выполненв виде пневматического датчика, связанного с зубчатым диском, источникаснабжения сжатым воздухом и инвертора, соединенных с датчиком, причеминвертор 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 преобраэова. тель скорости в давление воздуха выполнен в виде поршневого насоса и кривошипного механизма, посредством которого насос соединен с ведомым ко. лесом транспортного средства.11. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что корректор цепи выполнен 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 входами13. 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 2266450,кл. А 01 М 7/00, 1975. 2, Заявка франции Р 2363376,кл. В 05 В 9/06, 1978.