ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ ПРИЦЕПНОЙ ШТАНГОВЫЙ ОПРЫСКИВАТЕЛЬ
ENERGY-SAVING TRAILER SUCKER-ROD SPRAYER

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для обработки посевов зерновых, зернобобовых и других сельскохозяйственных культур пестицидами (ядохимикатами) и легкорастворимыми гербицидами в виде растворов суспензий или эмульсий, а потому может быть использовано в сельскохозяйственном производстве и относится к сельскохозяйственному машиностроению.
Известен универсальный подкормщик-опрыскиватель ПОУ, содержащий два бака с гидравлическими мешалками и кронштейнами для монтажа, всасывающую и напорную магистрали, шестеренный насос, заправочный рукав, газоструйное эжекционное устройство, штангу с распылителями, пульт управления [Комаристов В.Е., Дунай Н.Ф. Сельскохозяйственные машины. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 184. - С. 166-168].
Недостатками данного устройства является то, что баки с рабочей жидкостью, установленные в передней части трактора, нагружают передний мост трактора и ухудшают визуальный обзор трактористу-машинисту. Это приводит к уплотнению и нарушению капиллярной системы почвы колесами, а также к перегрузке рулевого механизма колесного трактора и опорных подшипников переднего моста, снижая их ресурс. Также из-за перегрузки рулевого механизма снижается эргономический показатель - управляемость трактором.
Далее, баки имеют относительно небольшой заправочный объем, что обуславливает частую дозаправку их в поле, а так как бака два, то число гидравлических мешалок, запорно-регулирующей арматуры, датчиков уровня жидкости увеличивается вдвое, по сравнению, например, с одиночным баком большей емкости. Это значительно усложняет конструкцию подкормщика-опрыскивателя ПОУ.
Кроме этого, используемый в ПОУ шестеренный насос имеет относительно небольшой ресурс из-за относительно интенсивного изнашивания трущихся частей - шестерен, прилегающих к шестерням пластин, уплотнительных манжет и подшипников трения, требующих частого и своевременного смазывания. Интенсивный износ деталей насоса обусловливает падение давления рабочей жидкости - насос не создает давление и не дает требуемого расхода жидкости, снижая качество распыла рабочей жидкости, ухудшая, тем самым, качество обработки посевов. Также агрессивные свойства рабочей жидкости приводят к повышенной коррозии металлических деталей насоса. Все это обуславливает увеличение затрат на обслуживание, ремонт насоса и межсезонную консервацию.
Кроме отмеченного, конструкция опрыскивателя не оборудована маркерами для контроля обработанных участков поля, исключающих повторное опрыскивание уже обработанных участков поля, что приводит к нерациональному увеличенному расходу дорогостоящих средств химобработки полей. Используемые в сельскохозяйственных предприятиях на опрыскивателях обычные механические маркеры не удобны в использовании, так как в конце гона требуется применять, например, левый маркер, а в начале гона переходить на правый маркер, что увеличивает время опрыскивания и снижает часовую и сменную производительность опрыскивателя.
Данные обстоятельства не обеспечивают возможность высокого качества технологического процесса для обработки посевов зерновых, зернобобовых и других сельскохозяйственных культур пестицидами (ядохимикатами) и легкорастворимыми гербицидами в виде растворов суспензий или эмульсий, что ведет к неоднородной обработке данных полевых культур и к получению низких урожаев.
Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату к предлагаемому изобретению относится опрыскиватель прицепной штанговый ОПШ-15-01, содержащий прицепную раму, снабженную двумя ходовыми колесами и баком, карданный вал для передачи вращающего момента от вала отбора мощности (ВОМ) трактора к поршневому трехсекционному насосу и к механической мешалке, всасывающую и нагнетательную коммуникации, штангу в виде плоской складывающейся фермы с дистанционной гидравлической системой складывания от гидросистемы трактора [Опрыскиватель прицепной штанговый ОПШ-15-01. Техническое описание и инструкция по эксплуатации (3411091) ОПШ-15-01. - Львов: ПО Львовхимсельхозмаш, 1989. - 99 с.] - прототип.
Опрыскиватель прицепной штанговый ОПШ-15-01, в современных условиях эксплуатации, имеет следующие недостатки:
- конструкция поршневого трехсекционного насоса УН 41.000.15 трудоемка в обслуживании, требует больших затрат энергии ВОМ на привод, а также имеет относительно большую металлоемкость, что усложняет его демонтаж и перемещение для ремонтных работ одним человеком. Также металлические детали секций насоса подвергаются интенсивному коррозионному износу, что уменьшает срок службы деталей, требует частых затрат на обслуживание, ремонт и межсезонное консервирование;
- контрольный манометр давления не обладает необходимой коррозионной стойкостью к рабочей жидкости и должной устойчивостью к вибрациям, что приводит к неправильным показаниям прибора, отказам и преждевременному выходу его из строя;
- механическая мешалка требует сравнительно больших затрат энергии на привод от ВОМ трактора и постоянного контроля за уплотнениями вала мешалки, устранения утечек рабочей жидкости, что ведет к дополнительным затратам на обслуживание, ремонт и к простоям в работе;
- конструкция опрыскивателя не оборудована маркерами для контроля обработанных участков поля, исключающих повторное опрыскивание уже обработанных участков поля, что приводит к нерациональному увеличенному расходу дорогостоящих средств химобработки полей.
Следовательно, известному устройству также присущи отмеченные выше недостатки, что и аналогу.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что у энергосберегающего прицепного штангового опрыскивателя, содержащего прицепную раму, снабженную двумя ходовыми колесами и баком, оснащенным мешалкой, карданный вал, передающий вращение на насос, всасывающе-нагнетательную коммуникацию, штангу в виде плоской складывающейся фермы с дистанционной гидравлической системой складывания от гидросистемы трактора, насос выполнен мембранно-поршневого типа, а всасывающе-нагнетательная коммуникация, состоящая из коррозионно-стойких пластмассовых и резиновых деталей, оборудована двухходовым краном и самоочищающимся всасывающим заборным фильтром, четырехсекционным распределитель-блоком с установленным на нем стрелочным манометром с глицериновым наполнителем и предохранительным клапаном, причем внутри бака установлена гидравлическая мешалка-гидросмеситель.
В результате анализа литературных источников не обнаружено идентичного выполнения предлагаемого устройства. При этом отличительные от прототипа признаки придают заявляемой совокупности новые свойства, проявляющиеся в положительном эффекте.
Установка в опрыскивателе насоса мембранно-поршневого типа имеет свои преимущества: относительно невысокую стоимость, практичность и универсальность. По сравнению с поршневым трехсекционным насосом УН 41.000.15 прототипа насос мембранно-поршневого типа из-за особенности конструкции требует меньшей мощности на привод от ВОМа трактора. Рабочая камера данного насоса изготовлена из особо стойких материалов к агрессивной среде и абразивному воздействию твердых частиц в рабочей жидкости. Мембрана (диафрагма) насоса изготовлена из современных материалов Десмопан или Витон [http://www.tklim.ru/sprayers/diaphragm-piston-pumps-for-sprayers.html]. Все это позволяет существенно увеличить срок службы насоса в сравнении с трехсекционным поршневым насосом прямого действия, детали которого сделаны из чугуна и стали, неустойчивых к коррозии и абразивному износу. Также к достоинствам насоса мембранно-поршневого типа можно отнести высокую точность подачи, которая позволяет экономно расходовать и соблюдать точность дозировки рабочей жидкости. Кроме этого, насос мембранно-поршневого типа имеет такую конструкцию, габариты и массу, которая позволяет быстро его демонтировать и переносить силами одного человека для ремонта или в склад на консервацию.
Использование всасывающе-нагнетательной коммуникации из коррозионно-стойких пластмассовых и резиновых деталей значительно увеличивает срок службы опрыскивателя в целом, что обусловливает экономию затрат. Кроме этого, быстроразъемная конструкция соединений позволяет легко соединять либо разъединять элементы всасывающе-нагнетательной коммуникации, снижая трудоемкость обслуживания опрыскивателя при ремонте, обслуживании и при постановке на консервацию.
Оборудование всасывающе-нагнетательной коммуникации двухходовым краном позволяет отключать всасывающую часть коммуникации (мембранно-поршневой насос, самоочищающийся всасывающий (заборный) фильтр) от неконтролируемого поступления рабочей жидкости из бака в случае возможных повреждений шлангов или соединений, а также ремонта или замены деталей всасывающей коммуникации.
Оборудование всасывающе-нагнетательной коммуникации самоочищающимся всасывающим заборным фильтром позволяет работать длительное время без специальной очистки фильтровальной сетки и его замены за счет предусмотренной в конструкции фильтра системы противоточной промывки - фильтровальной сетки рабочей жидкостью, что исключает излишние контакты с рабочей жидкостью (химикатами) обслуживающего персонала.
Оборудование всасывающе-нагнетательной коммуникации четырехсекционным распределитель-блоком позволяет удобно управлять потоками рабочей жидкости: переключать на принудительное перемешивание жидкости в баке или на режим опрыскивания секциями; отключать одну или несколько секций распылителей из технологического процесса в зависимости от требуемой ширины или режима опрыскивания участка поля, тем самым исключая повторное опрыскивание уже обработанных участков поля и нерациональный расход рабочей жидкости; регулировать в нагнетательной коммуникации давление рабочей жидкости от 0 до 20 бар. Кроме этого, четырехсекционный распределитель-блок в основном состоит из коррозионно-стойких пластмассовых и резиновых деталей, имеет относительно легкий вес и небольшие габариты, что увеличивает его срок эксплуатации, а также позволяет производить его демонтаж, переноску для замены, ремонта или хранения силами одного человека, обусловливая снижение трудоемкости обслуживания.
Применение стрелочного манометра с глицериновым наполнителем увеличивает срок службы опрыскивателя за счет коррозионно-стойких свойств и снижает воздействие вибрации на механизм манометра.
Использование предохранительного клапана исключает повреждение всасывающе-нагнетательной коммуникации при избыточном давлении в случае засорения распылителителей, закрепленных на штанге, и обеспечивает сброс сравнительно небольшой части рабочей жидкости в бак, исключая ее потери и последствия вредного воздействия на обслуживающий персонал, а также дополнительное перемешивание рабочей жидкости в баке при работе опрыскивателя в поле, снижая вероятность засорения распылителей (форсунок) труднорастворимыми в воде химикатами.
Установка внутри бака гидравлической мешалки-гидросмесителя исключает в сравнении с механической мешалкой применение дополнительной системы передач. Это существенно снижает энергозатраты на перемешивание рабочей жидкости в баке, а также металлоемкость и трудоемкость технического обслуживания опрыскивателя по сравнению с базовым. Кроме того, пластмассовое исполнение корпуса гидравлической мешалки исключает ее коррозию, увеличивает долговечность мешалки.
В итоге, при работе предлагаемого устройства достигается положительный эффект, превосходящий эффект прототипа. Новая совокупность признаков заявляемого устройства, обеспечивающая получение положительного эффекта, обладает существенными отличиями.
На фигуре 1 представлена принципиальная гидравлическая схема расположения основных узлов и соединительных элементов энергосберегающего прицепного штангового опрыскивателя, на фигуре 2 - общий вид энергосберегающего прицепного штангового опрыскивателя с фронтальной стороны, на фигуре 3 - общий вид энергосберегающего прицепного штангового опрыскивателя во время обработки посевов зерновых культур.
Энергосберегающий прицепной штанговый опрыскиватель изготовлен в ОАО «Малмыжский завод по ремонту дизельных двигателей» (г. Малмыж, Кировская область, Российская Федерация) на базе штангового опрыскивателя ОПШ-15-01 и применяется для обработки посевов зерновых культур от вредителей на полях ООО «Бурец» Малмыжского района Кировской области.
Энергосберегающий прицепной штанговый опрыскиватель содержит прицепную раму 1, снабженную двумя ходовыми колесами 2 и баком 3, карданный вал 4, передающий вращение на насос 5, всасывающе-нагнетательную коммуникацию, штангу 6 в виде плоской складывающейся фермы с дистанционной гидравлической системой складывания от гидросистемы трактора. Насос 5 опрыскивателя выполнен мембранно-поршневого типа. Всасывающе-нагнетательная коммуникация состоит из коррозионно-стойких пластмассовых и резиновых деталей, она оборудована двухходовым краном 7, самоочищающимся всасывающим заборным фильтром 8, четырехсекционным распределитель-блоком 9 с установленным на нем стрелочным манометром 10 с глицериновым наполнителем и предохранительным клапаном 11. Горловина бака 3 имеет сетчатый фильтр 12, а внутри бака 3 опрыскивателя установлена гидравлическая мешалка-гидросмеситель 13 и расположено на дне заборное устройство 14. Штанга 6 в виде плоской складывающейся фермы имеет четыре секции 15 с распылителями (форсунками). Четырехсекционный распределитель-блок 9 содержит рукоятку регулятора давления 16 и рычаг 17 на два положения «работа - перемешивание» (рукоятку управления потоком). В состав всасывающе-нагнетательной коммуникации опрыскивателя также входят шланг 18 слива излишней рабочей жидкости и дополнительного перемешивания, шланги 19 секций 15 штанги 6, выполненной в виде плоской складывающейся фермы.
Энергосберегающий прицепной штанговый опрыскиватель работает следующим образом.
Для выполнения технологического процесса в бак 3 через сетчатый фильтр 12 заливают рабочий раствор. Далее включают ВОМ трактора, от которого через карданный вал 4 приводится во вращение вал мембранно-поршневого насоса 5. В результате разрежения, создаваемого насосом 5, рабочий раствор из бака 3 по всасывающей линии через заборное устройство 14 и кран 7 поступает в фильтр 8, где очищается от механических примесей и, пройдя через насос 5, нагнетается им в четырехсекционный распределитель-блок 9, из которого, далее, по шлангам 19 рабочий раствор поступает в секции 15 и распыляется распылителями (форсунками). Часть рабочего раствора из четырехсекционного распределитель-блока 9 через клапан 11 поступает в гидравлическую мешалку-гидросмеситель 13, которая перемешивает в баке 3 рабочий раствор в процессе рабочего движения опрыскивателя по полю. Рабочее давление в нагнетательной коммуникации опрыскивателя задается от 0 до 20 бар с помощью рукоятки 16, расположенной на четырехсекционном распределитель-блоке 9, а визуальный контроль давления осуществляется по манометру 10. Рукоятка 17 служит для управления потоком рабочего раствора: в положении «вверх» рабочий раствор из четырехсекционного распределитель-блока 9 по шлангу 18 поступает в бак 3 для перемешивания рабочего раствора до выезда в поле, но не поступает в секции 15 с распылителями (форсунками); положение «вниз» обеспечивает подачу рабочего раствора в секции 15 с распылителями (форсунками) через шланги 19, но перекрывает поступление раствора в шланг 18.
При обработке посевов зерновых, зернобобовых и других сельскохозяйственных культур пестицидами (ядохимикатами) и легкорастворимыми гербицидами в виде растворов суспензий или эмульсий энергосберегающим прицепным штанговым опрыскивателем используется в качестве электронного маркера и учетчика обработанной площади поля двухкомпонентный полевой GPS навигатор «LeicamojoMINI 2» (Швейцария) [Навигатор «LeicamojoMINI 2». [Электронный ресурс]. - URL: http://tehno-ferma.ru/catalog/item/leicamojomini/ (дата обращения 26.09.2016)], что позволяет повысить точность обработки посевов по рабочей ширине захвата и снизить за счет этого расход рабочего раствора.
Преимуществом предлагаемого изобретения в сравнении с прототипом является повышение производительности и снижение энергетических затрат при выполнении технологического процесса.