Конструкция штанги для опрыскивания или распыления и машина, содержащая такую конструкцию
BOOM STRUCTURE FOR SPRAYING OR SPLATTERING AND MACHINE CONTAINING SUCH STRUCTURE

Изобретение относится к области удлиненных и легких трубчатых конструкций, обеспечивающих значительную консольность и самонесущее удлинение большого размера, в частности, в области сельскохозяйственного оборудования и механизации.
В частности, изобретение относится к конструкции штанги для опрыскивания или распыления, а также к прицепному, навесному или самоходному опрыскивателю или распылителю, содержащему эту штангу.
Опрыскиватели используют для распыления или опрыскивания с целью обработки культур химическими веществами в виде порошка или капель.
Такой опрыскиватель содержит штангу и бак или резервуар, в котором находится распыляемое вещество. Штанга расположена с одной и с другой стороны от машины (прицепного или навесного опрыскивателя) для распределения вещества, содержащегося в баке.
Штанга опрыскивателя и, в частности, ее конструкция главным образом предназначена для крепления на ней насадок и трубопроводов, в которых проходят распыляемые вещества.
Штанга должна быть достаточно жесткой, чтобы не прогибаться во время обработки (постоянное расстояние между насадками и растениями), должна быть как можно более легкой и должна быть также выполнена с возможностью складываться, чтобы соблюдать нормы движения на дорогах. Материалы ее конструкции должны обеспечивать ей прочность и коррозионную стойкость.
В настоящее время конструкции штанг часто изготавливают из стальных трубок, соединенных механически и посредством сварки, а решетчатая конструкция позволяет повысить жесткость без увеличения веса.
Соединения между различными трубками подвержены, в частности, усталостным напряжениям и действию изгибающего момента, связанного с силой тяжести, что приводит к образованию трещин и, возможно, к разрушению конструкции. Чтобы ограничить этот риск разрыва сварочных соединений, как известно, зоны соединения и крепления усиливают локально, но это приводит к существенному увеличению веса штанги. Кроме того, такие операции обслуживания и ремонта требуют работ резания и сварки, что занимает много времени.
Кроме того, рабочая ширина опрыскивателей меняется, конструкции штанг становятся все более широкими (увеличивается боковая протяженность), и все чаще используют материалы, позволяющие сделать штанги более легкими, такие как алюминий или композиционные материалы. Низкая плотность алюминия позволяет использовать большеразмерные профили для изготовления жестких штанг.
Эти конструкции штанг из алюминия часто выполняют при помощи сварных элементов, и, следовательно, эти штанги имеют также ослабленные зоны на уровне сварных швов. Дополнительным недостатком штанг из алюминия или его сплавов является то, что ремонт невозможно производить в помещениях пользователя (сельскохозяйственное предприятие, ферма), поскольку для этого необходимо относительно дорогое специальное сварочное оборудование. В альтернативном варианте полностью заменяют секцию штанги.
Кроме того, известны опрыскиватели со штангами, состоящими из алюминиевых секций штанги, сборку которых производят при помощи зажимного крепления без какого-либо сварного шва. Эта секция штанги имеет поперечное сечение в виде треугольника с узкой верхней частью, с широкой нижней частью и с подкосами, которые образуют стороны треугольника. Подкосы закреплены при помощи зажимного крепления на нижней части и на верхней части. Широкая нижняя часть имеет постоянную ширину. Основным недостатком этой штанги является невозможность демонтажа подкоса в случае поломки и особенно значительный линейный вес даже в концевой части.
Из документов ЕР 1 302 107 и ЕР 2 567 616 известны также конструкции штанг с трапециевидным или прямоугольным поперечным сечением, содержащие профилированные элементы в верхней части и в нижней части, соединенные между собой подкосами. Эти подкосы закреплены на профилях при помощи средств соединения, образованных двумя частями взаимодополняющей формы, зажимающими между собой крепежный край одного из профилей и концы двух подкосов. Таким образом, подкосы соединены с указанными профилями при помощи поворотных связей.
Однако штанги, раскрытые в этих двух документах, имеют четырехугольное сечение, имеющее большую площадь и, - по крайней мере в случае документа ЕР 2 567 616, - являющееся одинаковым по всей их длине (отсюда сильный изгибающий момент). Кроме того, применяемые средства двойного соединения усложняют конструкцию, и верхняя и нижняя профилированные детали являются специальными нестандартными деталями с высокой себестоимостью. Кроме того, крепление средств соединения на продольных профилированных деталях происходит за счет зажатия и только в периферических зонах этих деталей. Наконец, для замены одного подкоса необходимо полностью демонтировать два средства соединения.
Настоящее изобретение призвано предложить конструкцию штанги, оптимизированную с точки зрения веса и изгибающего момента и позволяющую преодолеть по меньшей мере некоторые из вышеупомянутых недостатков известных решений, в частности, что касается конструктивной сложности, стойкости к напряжениям и обслуживания.
В связи с этим объектом изобретения является конструкция штанги для опрыскивания или распыления, содержащая центральную секцию и две боковые мачты, расположенные с двух сторон от центральной секции и образованные, каждая, по меньшей мере одной боковой секцией, при этом единая секция, каждая секция или по меньшей мере одна из секций каждой боковой мачты имеет призматическую форму треугольного сечения с высотой, постепенно уменьшающейся от одного конца к другому рассматриваемой секции, при этом единая секция, каждая секция или по меньшей мере одна из секций каждой боковой мачты образована сборкой трубчатых элементов, содержащей, с одной стороны, вершинную продольную трубку и две нижние продольные трубки, при этом вершинная продольная трубка и две нижние продольные трубки образуют три ребра призмы и три вершины треугольного сечения, и, с другой стороны, удлиненные, предпочтительно трубчатые соединительные элементы, образующие подкосы и распорки, проходящие между вершинной трубкой и двумя нижними трубками и образующие две решетчатые боковые стороны призмы, образованной рассматриваемой секцией и сторонами треугольника, если рассматривать в сечении, при этом, согласно изобретению, промежуток между двумя нижними трубками, то есть ширина основания треугольника и призмы, меняется аналогично высоте от одного продольного конца к другому рассматриваемой секции, при этом конец большего сечения каждой секции соединен с или направлен к центральной секции.
Изобретение будет более понятно из нижеследующего описания предпочтительного варианта осуществления, представленного в качестве неограничивающего примера, со ссылками на прилагаемые схематичные чертежи.
На фиг. 1 показан опрыскиватель, оснащенный заявленной конструкцией штанги вид сверху;
на фиг. 2 показана часть заявленной конструкции штанги, вид спереди;
на фиг. 3 показана секция боковой мачты, являющаяся частью конструкции штанги, показанной на фиг. 2, вид в перспективе;
на фиг. 4А и 4В показана призма, образованная секцией, изображенной на фиг. 3, соответственно в плоскости РСА и в плоскости РСВ, виды в разрезе;
на фиг. 5 показан вид сбоку секции, изображенной на фиг. 3, в продольном направлении с конца большего сечения;
на фиг. 6 показан вид в перспективе секции, изображенной на фиг. 3, под другим углом и в другом масштабе;
на фиг. 7А и 7В представлены виды детали А, показанной на фиг. 6, иллюстрирующие в другом масштабе средство соединения с вершинной трубкой, согласно двум вариантам осуществления;
на фиг. 8 показан детальный вид в разрезе по плоскости, содержащей ось поворотной связи, средства соединения с нижней трубкой.
На фиг. 2, 3, 5 и 6 по меньшей мере частично показана конструкция 1 штанги для опрыскивания или распыления, содержащая центральную секцию 2 и две боковые мачты 3, 3’, расположенные с двух сторон от центральной секции 2 и образованные, каждая, по меньшей мере одной боковой секцией 4. Единая секция 4, каждая секция 4 или по меньшей мере одна из секций 4 каждой боковой мачты 3, 3’ имеет призматическую форму треугольного сечения с высотой (h), которая постепенно уменьшается от одного конца к другому рассматриваемой секции 4. Кроме того, единая секция 4, каждая секция 4 или по меньшей мере одна из секций 4 каждой боковой мачты 3, 3’ образована трубчатой сборкой, содержащей вершинную продольную трубку 5 и две нижние продольные трубки 6, образующие три ребра призмы и три вершины треугольного сечения, а также удлиненные, предпочтительно трубчатые соединительные элементы 7, 7’, образующие подкосы и распорки, проходящие между вершинной трубкой 5 и двумя нижними трубками 6, и образующие две решетчатые боковые стороны 4’ призмы, образованной рассматриваемой секцией 4 и сторонами треугольника, если рассматривать в сечении.
Согласно изобретению, промежуток между двумя нижними трубками 6, то есть ширина (l) основания треугольника и призмы, меняется аналогично высоте (h) (то есть в одном направлении) от одного продольного конца к другому рассматриваемой секции 4, при этом конец большего сечения каждой секции 4 соединен с или направлен к центральной секции 2.
Благодаря этому техническому признаку, конструкция 1 штанги является не только в целом более легкой (чем штанга постоянного сечения или чем штанга, в которой уменьшается только высота), но характеризуется также меньшим изгибающим моментом (который очень быстро уменьшается к свободному концу мачт 3, 3’) и создает меньшие напряжения на уровне монтажного соединения между боковыми мачтами 3, 3’ и центральной секцией 2.
Кроме того, такая конструкция 1 штанги, в частности, когда каждая мачта 3, 3’ образована по меньшей мере двумя секциями 4 (которые предпочтительно обе выполнены так, как было указано выше), позволяет добиться меньшего габарита по ширине на уровне конца секции или первой секции 4 (смежной с центральной секцией 2), что позволяет уменьшить общий габарит машины и увеличить рабочий объем бака или резервуара машины.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, представленному на фиг. 5-8, все соединительные элементы 7, 7’, соединяющие вершинную трубку 5 с одной из нижних трубок 6, находятся в одной плоскости Р, Р’, образующей одну из двух боковых сторон 4’ призмы и одну из двух сторон треугольника. Такая непрерывность и однородность конструкции (постепенное и симметричное уменьшение сечения без резких уступов) обеспечивают хорошую однородность и хорошую постепенность изменений сопротивления изгибу вдоль секции 4. Кроме того, можно предусмотреть, чтобы средства 8 соединения между этими соединительными элементами 7, 7’ и указанными трубками 5, 6 образовали точки крепления с поворотной связью 8’, которая предпочтительно является разъемной.
Такой тип соединения представляет собой идеальное решение для рассматриваемой сборки и компромисс между общей жесткостью сварного шва (приводящей к риску разрыва от усталости) и ограниченной жесткостью соединения с шаровой поворотной опорой (меньшая жесткость при кручении секции).
Чтобы повысить жесткость секций 4 при изгибе в направлении их максимального напряжения, треугольная форма, которую имеют в поперечном сечении указанных секции 4 боковых мачт 3, 3’, представляет собой форму равнобедренного треугольника, при этом указанный треугольник ориентирован своей вершиной вверх в положении использования конструкции 1 штанги.
Согласно отличительному признаку изобретения, можно предусмотреть, чтобы одно из средств 8 соединения содержало корпус или часть 9, которая по меньшей мере частично и даже полностью окружает снаружи продольную трубку 5, 6, с которой она соединена.
Согласно предпочтительному практическому варианту осуществления, представленному, в частности, на фиг. 7 и 8 и оптимизированному с точки зрения конструктивной простоты и механической прочности, средство 8 соединения каждой точки крепления соединительного элемента 7, 7’ с одной из продольных трубок 5, 6 представляет собой деталь скрепления с корпусом 9 в виде кольцевого хомута или полухомута, установленного на соответствующей трубке 5, 6 и оснащенного по меньшей мере одной боковой лапкой 10, проходящей радиально наружу и имеющей ушко 11, образуя опору поворотной связи.
Детали 8 жесткого скрепления могут содержать кольцевой хомут 9 (фиг. 7А) или полухомут 9 (фиг. 7В), более легкий в установке. Предпочтительно хомуты 9 соединены при помощи клея с соответствующей трубкой 5 или 6.
Взаимодействуя по меньшей мере частично и даже полностью с корпусом продольных трубок 5, 6, каждое средство 8 соединения обеспечивает оптимальное взаимодействие с этими трубками, будучи присоединенным или плотно и по существу точно посаженным на них, но не обязательно с блокировкой.
Кольцевой хомут 9 по меньшей мере некоторых деталей может иметь определенное продольное удлинение и может служить также муфтой для соединения между смежными трубчатыми частями, образующими трубки 5 и 6.
Чтобы ограничить число соединительных деталей, обеспечить конструктивную непрерывность и добиться оптимизированной механической жесткости, в частности, с прямой передачей усилий, предпочтительно на уровне каждой точки 8’ крепления с поворотной связью можно соединить между собой состыкованные концы двух соединительных элементов 7, 7’ при помощи одной поворотной связи 11, 12, 12’, которая обеспечивает также соединение этих соединительных элементов 7 и 7’ с соответствующей вершинной 5 или нижней 6 продольной трубкой (через кольцевой хомут 9).
Таким образом, одна и та же поворотная ось 8” обеспечивает одновременно поворотную связь между каждым соединительным элементом (распоркой 7, 7’) и одной из трубок 5 или 6, с одной стороны, и прямую поворотную связь между двумя последовательными распорками 7, 7’, с другой стороны.
Чтобы получить места соединения при помощи поворотной связи, можно, например, сплющить концы соединительных элементов и просверлить в них отверстия для получения концевых частей в виде пластин, оснащенных отверстиями (не показаны).
В варианте, как показано, например, на фиг. 6 и 7, каждый соединительный элемент 7, 7’ может содержать наконечник 15, расположенный на уровне каждого конца. Такой присоединяемый наконечник 15, предпочтительно выполненный в виде литой детали, содержит, например, корпус 15’ основания, установленный на конце трубчатого соединительного элемента 7, 7’ и, например, закрывающий его (в виде колпачка), и лапку или проушину 15” со сквозным отверстием. Этот наконечник 15 позволяет осуществить соединение соответствующего соединительного элемента 7, 7’ со средством 8 соединения и, следовательно, с одной из продольных трубок 5, 6, а также с другим соединительным элементом 7, 7’. Каждый наконечник 15 скреплен при помощи клея, посредством сварки, завинчивания или при помощи любого другого сопоставимого средства с соответствующим соединительным элементом 7, 7’, будучи частично посаженным внутрь или снаружи на рассматриваемый конец.
Хотя можно предусмотреть самые разные практические конструкции, на фигурах прилагаемых чертежей представлена решетчатая трубчатая конструкция, которая является наиболее предпочтительной в рамках изобретения.
Согласно этому предпочтительному варианту осуществления, соединительные элементы 7, 7’, соединяющие вершинную трубку 5 с одной из нижних трубок 6, расположены с наклоном относительно двух соединяемых ими трубок 5, 6 под острым углом, стыкуются между двумя последовательными соединительными элементами 7 и 7’ и соединены между собой на уровне своих состыкованных концов и с вершинной 5 или соответствующей нижней 6 трубкой при помощи одной и той же поворотной связи 8’, образуя, таким образом, вместе треугольный рисунок на уровне каждой боковой стороны 4’ рассматриваемой призматической секции 4.
Предпочтительно соединительные элементы 7 и 7’ имеют одинаковую длину. Продольные трубки 5 и 6 одной секции могут быть выполнены в виде единой детали, и средства 8 соединения могут перемещаться скольжением по рассматриваемой трубке 5, 6. В альтернативном варианте продольные трубки 5 и 6 могут быть выполнены из нескольких состыкованных частей, соединенных при помощи средства 8 соединения, при этом кольцевая деталь 9 образует соединительную муфту. Продольные трубки 5, 6 могут быть также соединены между собой на одном из их концов, соответствующем концу секции 4, при помощи концевой пластины 16. При этом рассматриваемый конец может иметь монтажное приспособление, которое приклеивают, приваривают или завинчивают в соответствующую продольную трубку 5, 6. Такая пластина 16 позволяет повысить жесткость конца секции 4, зафиксировать промежуток между трубками 5, 6 и образовать место соединения.
Согласно предпочтительному конструктивному признаку, показанному, в частности, на фиг. 7 и относящемуся к по существу симметричной конструкции, деталь скрепления каждого средства 8 соединения с вершинной трубкой 5 содержит корпус 9, оснащенный двумя боковые лапками 10, имеющими соответствующие ушки 11 и расположенными, каждая, в одной из плоскостей Р, Р’, образованных боковыми сторонами рассматриваемой призматической секции 4, при этом каждое ушко 11 образует опору для крепления при помощи одной поворотной связи 8’ между двумя соединительными элементами 7 и 7’ и с вершинной трубкой 5, при этом оси 8” двух поворотных связей 8’, соответствующих ушкам 11 двух лапок 10 корпуса 9, предпочтительно являются пересекающимися и компланарными.
Предпочтительно каждая поворотная связь 8’ для соединения точек крепления 8 представляет собой соединение типа винт 12/гайка 12’. Такой вариант выполнения является не только надежным, простым и недорогим, но позволяет также отсоединить и демонтировать один из подкосов или одну из распорок 7 и 7’ в одной точке крепления, сохраняя при этом соединение с другой.
Разумеется, каждая боковая мачта 3, 3’ может содержать только одну секцию 4.
Вместе с тем, в частности, в случае большеразмерных штанг, каждая мачта 3, 3’ может состоять по меньшей мере из двух секций 4, соединенных между собой встык при помощи шарнирного или не шарнирного соединения, при этом по меньшей мере одна из указанных секций 4 имеет промежуток между своими нижними трубками 6, который уменьшается, предпочтительно равномерно и, возможно с коэффициентом уменьшения, аналогичным коэффициенту уменьшения высоты (h), по мере удаления от центральной секции 2.
Наконец, как показано на фиг. 2, каждая боковая мачта 3, 3’ предпочтительно соединена с центральной секцией 2 при помощи шарнирного соединения 13, обеспечивающего поворот указанных мачт 3, 3’ между поднятым (по существу вертикальным) положением и опущенным (по существу горизонтальным) положением и/или между развернутым в боковом направлении положением и сложенным положением (поворотом может управлять, например, домкрат).
Предпочтительно продольные трубки 5, 6 и соединительные элементы 7, 7’ имеют круглое поперечное сечение. В альтернативном варианте их поперечное сечение может быть также многоугольным, треугольным, овальным, восьмиугольным.
Средства соединения подкосов 7, 7’ с нижними трубками 6 могут также служить средствами крепления для участков лотков или желобов, в которых расположены, например, каналы для прохождения жидкости, питающей распылительные насадки, и которые служат также распорными элементами и фиксируют промежуток между указанными трубками 6.
В альтернативном варианте, как показано на фиг. 6, нижние средства 8 соединения (между трубками 6 и элементами 7, 7’) могут быть соединены попарно распоркой (разной длины в зависимости от их продольного положения на секции 4), которая локально фиксирует промежуток между трубками 6. Предпочтительно распорка 14 и два кольцевых корпуса или хомута 9 с их лапками могут образовать единую деталь.
Как показано на фиг. 7 и 8, можно предусмотреть втулку (из нескольких частей), облегчающую вращение, между ушками 11 и 7” лапок 10 и концами трубчатых соединительных элементов 7, 7’, с одной стороны, и узлом винт/гайка, с другой стороны.
Объектом изобретения является также показанная на фиг. 1 машина 17 для опрыскивания или разбрызгивания прицепного, навесного или самоходного типа, содержащая по меньшей мере один резервуар, средства перекачивания вещества, один или несколько контуров распределения и штангу, на которой установлены средства распыления вещества, при этом, согласно изобретению, штанга имеет описанную выше конструкцию 1 штанги.
Эта штанга предназначена для крепления на машине 17 при помощи подвесного устройства и/или устройства регулировки высоты. В случае опрыскивателя штанга позволяет разбрызгивать жидкое вещество через средства 18 распыления, такие как насадки. Заявленную штангу можно также использовать для распыления твердых, сухих, порошкообразных или пылеобразных веществ при соответствующей адаптации средств распыления.
Разумеется, изобретение не ограничивается описанным и представленным на прилагаемых чертежах вариантом осуществления. В него можно вносить изменения, в частности, что касается состава различных элементов, или путем их замены техническими эквивалентами, не выходя при этом за рамки объема защиты изобретения.