КЛАПАННЫЙ БЛОК АГРАРНОГО РАСПЫЛЕНИЯ И КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО АГРАРНОГО РАСПЫЛЕНИЯ
AGRICULTURAL SPRAYING VALVE UNIT AND AGRICULTURAL SPRAYING VALVE DEVICE

Данное изобретение относится к клапанному блоку аграрного распыления и к образованному при помощи подобного клапанного блока аграрного распыления клапанному устройству аграрного распыления.
Клапанные блоки аграрного распыления и клапанные устройства аграрного распыления служат для управления и регулирования (в рамках данного изобретения также подводимое под “управление”) выдачи текучей среды при помощи аграрного распылителя любого назначения и любой конструкции. Например, подобный аграрный распылитель служит для выдачи текучей среды в сельском хозяйстве или плодоводстве или овощеводстве, причем, говоря о текучей среде, речь может идти, например, о воде, удобрении, инсектициде, гербициде или любой другой текучей среде или смеси текучих сред.
Аграрные распылители применяются отдельно для выдачи аграрной текучей среды на ограниченную поверхность или в большом количестве аграрных распылителей, которые могут быть зафиксированы друг около друга, например, на одной или нескольких распылительных балках. В частности, по экономическим, а также экологическим причинам выдача текучей среды должна осуществляться только на действительно актуальных аграрных поверхностях и даже здесь только с необходимым объемным потоком. Приведем лишь один пример: в случае транспортного средства для распыления, которое перемещается в виде меандра по полю, выдача текучей среды должна прерываться в краевых областях поля, например, при прохождении поворота. Возможно также, что на частичных участках распылительной балки, которые не проходят растения или убираемую культуру, согласованные с этими частичными участками аграрные распылители должны временно отключаться. В то время как для полного отключения в краевой области поля может центральный клапанный блок аграрного распыления на подводящей линии ко всем аграрным распылителям переводиться в положение блокировки, деактивация частичных участков распылительной балки требует того, что центральная линия распылительной балки, к которой подключены аграрные распылители, выполнена сегментированной с параллельными сегментами, которые могут отдельно блокироваться клапанными блоками аграрного распыления, согласованными с соответствующими сегментами. Наконец, регулирование клапанного блока аграрного распыления может также в дополнение к открытому положению и закрытому положению осуществляться, по меньшей мере, в одно промежуточное положение, в частности в последовательные промежуточные положения, для того чтобы была возможность управлять выдачей по потребности.
Связанные с современными аграрными распылителями проблемы, а также пути решения можно позаимствовать из DE 10 2009 001 532 A1, а также DE 696 25 914 T2. В соответствии с ними изменение интенсивности выдачи при помощи необходимых промежуточных положений клапанного блока аграрного распыления может быть желательным в зависимости от цели аграрного использования, ожидаемого сноса распыленных капель вследствие ветра, скорости транспортного средства для распыления, необходимой величины области распыления аграрного распылителя, высоты распылительной балки над землей, необходимого размера капель или необходимого диапазона размеров капель, необходимого потока текучей среды, необходимого угла конуса распыла и т.д. Возможно также, что управление интенсивностью выдачи должно осуществляться на основании данных глобальной системы позиционирования, благодаря тому, что, например, в зависимости от положения на поле задан объемный поток выдачи, например на основании связанных с положением данных о последнем урожае.
Известно также влияние на объемный поток для выдачи аграрной текучей среды через управление мощностью подачи насоса для подачи текучей среды, управление давлением в подводящей линии, воздействие на поперечное сечение отверстия клапанного блока аграрного распыления или использование клапанного блока аграрного распыления в исполнении в виде системы с импульсной модуляцией (см. DE 10 2009 001 532 A1 и DE 696 25 914 T2), причем в последнем случае через так называемый “коэффициент заполнения” и отношение краткосрочных промежутков времени открытия клапана к промежуткам времени закрытия клапана может варьироваться усредненный по времени объемный поток. Взаимодействие выдачи существует также между клапанным блоком аграрного распыления с одной стороны и подключенным после клапанного блока аграрного распыления блоком распыления или сопла, из которого текучая среда выходит в направлении пахотной земли или орошаемой текучей средой культуры.
Клапанные блоки аграрного распыления могут быть выполнены в виде управляемых напрямую магнитных клапанов, у которых, например, выполненное в виде тарелки клапана тело клапана, которое в закрытом положении вступает в контакт с седлом клапана, напрямую механически соединено с электромагнитным исполнительным органом. При этом электромагнитные исполнительные органы образованы при помощи катушки и перемещаемого внутри катушки якоря, причем подвижный якорь соединен с телом клапана. Электромагнитный исполнительный орган должен создавать усилие открытия, которое зависит от размера тарелки клапана, а также разности давлений между первичной линией и вторичной линией клапанного блока аграрного распыления (см. DE 10 2013 101 460 A1).
DE 10 2011 000 921 B3 раскрывает клапанный блок аграрного распыления, который выполнен в виде пассивного перепускного клапана без возможностей электронного управления. При этом размеры и геометрия поперечного сечения перехода между первичной линией и вторичной линией зависят от положения тела клапана. Тело клапана образовано в этом случае балансным поршнем. Балансный поршень имеет первую поверхность поршня, которая постоянно нагружена давлением в первичной линии. Далее балансный поршень имеет действующую противоположно первой поверхности поршня вторую поверхность поршня, которая постоянно нагружена давлением во вторичной линии. Таким образом, положение тела клапана и размеры и геометрия поперечного сечения перехода зависят от разности давлений в первичной линии и вторичной линии. При начале эксплуатации аграрного распылителя давление отсутствует во вторичной линии, так что при повышении давления в первичной линии происходит быстрое открытие клапанного блока аграрного распыления. Если же во время эксплуатации аграрного распылителя доходит до нежелательного засорения ниже по потоку от клапанного блока аграрного распыления, то текучая среда скапливается во вторичной линии, вследствие чего нагружающее вторую поверхность поршня давление приближается к давлению в первичной линии, которое нагружает первую поверхность поршня. Таким образом, при засорении может автоматически вызываться закрытие перепускного клапана аграрного распыления, для того чтобы прекращать дальнейший переход текучей среды из первичной линии во вторичную линию.
EP 2 227 949 A1 раскрывает принципиальную конструкцию установки полевого распыления с общим контуром текучей среды и системой нескольких клапанных блоков аграрного распыления на распылительной балке. Здесь используются клапанные блоки аграрного распыления с управлением широтно-импульсной модуляции движением тела клапана.
EP 2 979 765 B1 раскрывает клапанный блок аграрного распыления, у которого между первичной линией и вторичной линией расположен клапан. Клапан имеет тело клапана и седло клапана, которые в открытом положении клапана образуют поперечное сечение перехода между первичной линией и вторичной линией. Тело клапана нагружено пружиной в направлении закрытого положения и в направлении седла клапана. На тело клапана действует давление в первичной линии в направлении открытия. Клапан образует перепускной клапан, в котором при превышении порогового значения давления в первичной линии тело клапана перемещается от седла клапана. Таким образом, клапан открывается только в том случае, если с началом деятельности насоса достигнуто пороговое значение давления. Наряду с этой пассивной функцией перепуска клапана тело клапана может удерживаться удерживающим магнитом в закрытом положении. При этом под удерживающим магнитом понимается электромагнит, в котором преобразование механического движения не происходит. Наоборот удерживающий электромагнит имеет обмотку катушки и не перемещаемый относительно обмотки катушки сердечник. В предписании VDE 0580 подобные удерживающие магниты обозначены также как “грузоподъемные магниты”. В данном случае применяется удерживающий магнит в исполнении в виде вращательно-симметричного горшкового магнита. Удержание клапана при помощи удерживающего магнита возможно при существенно уменьшенном расходе мощности по сравнению с электромагнитом с расположенным внутри подвижным якорем, причем при необходимости могут, тем не менее, достигаться высокие удерживающие усилия. Если при помощи удерживающего магнита тело клапана удерживается в закрытом положении, то посредством удерживающего магнита может задаваться функция перепуска внешнего усилия, так что, несмотря на превышение порогового значения давления в первичной линии, клапан сохраняет закрытое положение. Это должно использоваться, например, для того, чтобы посредством подачи напряжения на отдельные удерживающие магниты нескольких клапанных блоков аграрного распыления на распылительной балке вызывать отключение частичных участков или посредством подачи напряжения на все удерживающие магниты клапанного блока аграрного распыления временно прекращать выдачу для всей распылительной балки, например при прохождении поворота в краевой области поля. Альтернативно предлагается, что удерживающий магнит фиксирует открытое положение тела клапана, вследствие чего функция перепуска может также активироваться посредством подачи напряжения на удерживающий магнит, если разность давлений между давлением в первичной линии и вторичной линии не достаточна, для того чтобы переводить клапан в открытое положение. Если удерживающий магнит взаимодействует с якорем, который соединен с телом клапана, то в зависимости от положения тела клапана и тем самым от расстояния якоря до удерживающего магнита изменяется магнитная проводимость, магнитное сопротивление и магнитная индукция. При нагружении удерживающего магнита переменным напряжением или переменным током изменяются тем самым кривые тока, напряжение, импеданс и/или фазовый сдвиг электрического напряжения удерживающего магнита. На основе физических имеющихся условий изменение может затем пересчитываться или при помощи поля характеристик преобразовываться в расстояние якоря до удерживающего магнита, вследствие чего создан своего рода датчик для рабочего положения тела клапана и тем самым для рабочего положения клапана. При этом датчик может создавать двоичный сигнал (закрыто/открыто), цифровой сигнал или же аналоговый сигнал для расстояния якоря до удерживающего магнита. На основании оценки выявленного таким образом расстояния якоря до удерживающего магнита может затем осуществляться определение неисправного рабочего состояния аграрного распылителя, для которого используется клапан. Например, может обнаруживаться падение давления в первичной линии (в частности вследствие неисправности насоса или утечки в подающей линии). Возможно также, что датчиком обнаруживается засорение в аграрном распылителе, в частности в области вторичной линии или в области распылительного или выходного сопла. Возможно также, что обнаруживается препятствие в движении тела клапана, например вследствие износа или постороннего тела в направляющей области тела клапана или между телом клапана и седлом клапана. Далее в EP 2 979 765 B1 предлагается, что создается непостоянный электрический тестовый сигнал, которым нагружается удерживающий магнит, причем тестовый сигнал задается блоком управления таким образом, что возможно наиболее хорошее измерение расстояния якоря до удерживающего магнита. Этот электрический тестовый сигнал может прикладываться, например, в положении удержания якоря, в котором якорь и без того удерживается сравнительно большим удерживающим усилием на удерживающем магните, так что небольшое осциллирующее усилие вследствие электрического тестового сигнала не приводит таким образом к отсоединению якоря от удерживающего магнита. Возможно также, что тестовый сигнал накладывается на использованный в противном случае электрический сигнал нагружения удерживающего магнита, причем амплитуда электрического тестового сигнала меньше, чем электрического сигнала нагружения. Альтернативно или дополнительно предлагается то, что тестовый сигнал имеет такую частоту, что хотя тестовый сигнал и вызывает поток через удерживающий магнит и якорь, который зависит от расстояния якоря до удерживающего магнита. Тем не менее вследствие инерции якоря и тела клапана клапан не может в соответствии с высокочастотным тестовым сигналом и созданным вследствие этого высокочастотным усилием удерживающего магнита вызывать существенное изменение или осцилляцию положения тела клапана.
В основе данного изобретения лежит задача предложить клапанный блок аграрного распыления и клапанное устройство аграрного распыления, которые улучшены в отношении
- эксплуатационной надежности,
- противокапельной защиты,
- возможности обнаружения засорения и/или
- регистрации проточного расхода.
Задача данного изобретения решается согласно изобретению с помощью признаков независимых пунктов формулы изобретения. Дальнейшие предпочтительные соответствующие изобретению варианты осуществления могут быть позаимствованы из зависимых пунктов формулы изобретения.
Изобретение относится к клапанному блоку аграрного распыления, у которого первичная линия и вторичная линия соединены друг с другом управляемым электроникой управляющим клапаном. В управляемом электроникой управляющем клапане одно положение клапана (в частности открытое положение или закрытое положение) может удерживаться и/или изменяться удерживающим магнитом.
Согласно изобретению (в дополнение к управляемому электроникой управляющему клапану) расположен в клапанном блоке аграрного распыления перепускной клапан. При этом перепускной клапан является пассивным перепускным клапаном, так что его положение не изменяется электронным нагружением, и/или положение перепускного клапана зависит исключительно от действующих на него давлений текучей среды и возможных, действующих на него пружин.
Управляемый электроникой управляющий клапан и перепускной клапан расположены в последовательном соединении между первичной линией и вторичной линией, так что проточный расход от первичной линии к вторичной линии зависит таким образом как от положения управляемого электроникой управляющего клапана, так и от положения пассивного перепускного клапана. При этом пассивный перепускной клапан может быть расположен до или после управляемого электроникой управляющего клапана.
Согласно изобретению происходит таким образом управление функциями с одной стороны при помощи электронного управления, которое обеспечивается управляемым электроникой управляющим клапаном, а с другой стороны при помощи функции перепуска, которая обеспечивается пассивным перепускным клапаном. Таким образом, благодаря расчету с одной стороны управляющего клапана, а с другой стороны перепускного клапана могут в каждом случае конкретно учитываться соответствующие требования, без того чтобы имело место взаимное влияние. В частности, для перепускного клапана может вне зависимости от расчета управляющего клапана осуществляться задание порогового значения давления в первичной линии, при котором происходит пассивное открытие перепускного клапана. Пассивный перепускной клапан надежно обеспечивает, что перед достижением порогового значения, при котором перепускной клапан открывается, текучая среда протекает через клапанный блок аграрного распыления, вследствие чего очень надежно обеспечена противокапельная защита. Перепускной клапан предпочтительно является перепускным клапаном, который не допускает обратного потока, и/или который открывается от первичной линии в направлении вторичной линии. Конструктивное исполнение перепускного клапана может быть при этом любым. Для того чтобы указать лишь некоторые не ограничивающие изобретение примеры, перепускной клапан может быть выполнен в виде обратного клапана с нагруженным пружиной телом обратного клапана для задания давления открытия, в виде седельного клапана, в виде мембранного клапана и т.д.
Вполне возможно, что управляемый электроникой управляющий клапан принимает без электрического нагружения удерживающего магнита свое закрытое положение. В другом варианте осуществления управляемый электроникой управляющий клапан принимает без электрического нагружения удерживающего магнита свое открытое положение. Это было в известных из уровня техники вариантах осуществления не возможным, так как в этом случае не была обеспечена защита от утечки, если не имеет место электрическое нагружение удерживающего магнита, например, в случае резкого отключения электроснабжения. В соответствующем изобретению варианте осуществления вытекание или капание может также, по меньшей мере, сокращаться, если управляемый электроникой управляющий клапан принимает без электрического нагружения удерживающего магнита свое открытое положение. Причина этого состоит в том, что хотя, например, в случае прерывания электроснабжения, управляющий клапан и принимает свое открытое положение. Но протекание через клапанный блок аграрного распыления заблокировано в этом случае вследствие того, что пассивный перепускной клапан принимает свое закрытое положение.
Использованный в рамках изобретения перепускной клапан может иметь любую характеристику открытия и быть выполнен с или без гистерезиса. Согласно одному дальнейшему предложению изобретения давление в первичной линии действует в закрытом положении перепускного клапана на меньшую поверхность клапана, чем в открытом положении перепускного клапана. Другими словами, в закрытом положении перепускного клапана оказывается меньшее усилие открытия на тело перепускного клапана, чем в открытом положении перепускного клапана, если имеет место такое же давление в первичной линии. Это влечет за собой то, что при определенных условиях после первоначального превышения давления открытия в первичной линии перепускной клапан открывается, и при временном незначительном падении давления в первичной линии, которое может быть вызвано также открытием перепускного клапана, открытое положение перепускного клапана тем не менее вследствие увеличивающейся эффективной поверхности клапана сохраняется.
В рамках изобретения управляемый электроникой управляющий клапан может иметь тело управляющего клапана, в то время как перепускной клапан имеет тело перепускного клапана. В то время как принципиально возможно, что тело управляющего клапана и тело перепускного клапана воздействуют на различные тела седла клапана, изобретение предлагает для наиболее компактного исполнения то, что используется общее тело седла клапана. Это общее тело седла клапана образует в этом случае, с одной стороны, седло управляемого электроникой управляющего клапана, с которым вступает в контакт тело управляющего клапана в закрытом положении управляемого электроникой управляющего клапана. С другой стороны, общее тело седла клапана образует в этом случае седло перепускного клапана, с которым вступает в контакт тело перепускного клапана в закрытом положении перепускного клапана.
Для конструктивного исполнения и расположения перепускного клапана и управляемого электроникой управляющего клапана существуют в рамках изобретения разнообразные и произвольные возможности. Компактность клапанного блока аграрного распыления может повышаться в предложении вследствие того, что перепускной клапан и управляемый электроникой управляющий клапан включены радиально друг в друга. При этом управляемый электроникой управляющий клапан может быть расположен радиально снаружи перепускного клапана. Однако, в частном предложении изобретения перепускной клапан расположен радиально снаружи управляемого электроникой управляющего клапана.
При этом в предложении изобретения возможно то, что перепускной клапан имеет тело перепускного клапана, которое имеет сквозную выемку. Для того чтобы указать лишь один неограничивающий пример, тело перепускного клапана может быть выполнено, например, в виде втулки с произвольным полупродольным сечением. В этом случае канал между перепускным клапаном и управляемым электроникой клапаном и/или конструктивный элемент управляемого электроникой клапана может/могут распространяться, по меньшей мере, частично через сквозную выемку. Например, толкатель тела управляющего клапана и/или направляющее и/или уплотнительное тело для него может быть расположен/расположено в сквозной выемке или, по меньшей мере, частично распространяться через нее.
Изобретение включает в себя также варианты осуществления, в которых клапанный блок аграрного распыления имеет корпус, который в качестве дополнительных функций образует также конструктивный элемент перепускного клапана и/или управляющего клапана. Однако, в рамках изобретения также возможно, что корпус не участвует в образовании управляющего клапана и перепускного клапана, а лишь служит для их приема и удержания и/или опирания. Изобретение предлагает также то, что корпус имеет внутреннее пространство, причем корпус может состоять в этом случае из одной или нескольких частей. Тело перепускного клапана, тело управляющего клапана и/или, по меньшей мере, одно тело седла клапана выполнены в этом случае отдельно от корпуса и расположены внутри корпуса (с возможностью снятия и демонтажа), причем они в этом случае могут опираться, удерживаться и/или направляться в корпусе.
Дальнейшее решение лежащей в основе изобретения задачи представляет собой клапанное устройство аграрного распыления, которое имеет (по меньшей мере, один) клапанный блок аграрного распыления, который был разъяснен выше. При этом клапанное устройство аграрного распыления может иметь только клапанный блок аграрного распыления или включать в себя дополнительные компоненты, как например, по меньшей мере,
- блок управления,
- подводящую и/или отводящую линию, которая/которые соединена/соединены с первичной линией и/или вторичной линией,
- аграрное выходное сопло для выдачи текучей среды,
- систему линий или же контур для снабжения выдаваемой текучей средой,
- распылительную балку,
- насос и
- расположенные в вышеуказанном контуре, управляемые текучей средой и/или электроникой клапаны,
- емкость для предоставления выдаваемой текучей среды и т.д.
В клапанном устройстве аграрного распыления имеется блок управления. При этом речь может идти о согласованном конкретно с клапанным блоком аграрного распыления блоке управления, который является составной частью клапанного блока аграрного распыления, закреплен на нем, например прифланцован, или расположен снаружи от него и находится с клапанным блоком аграрного распыления в соединении через управляющую линию или шинную систему. Блок управления снабжен в этом случае управляющей логикой, которая из электрического нагружения (в частности из абсолютного значения или хода тока и/или напряжения) удерживающего магнита выявляет, по меньшей мере, одну характеристическую величину. Это включает в себя выявление единственной характеристической величины, например для конкретных моментов времени, как например после заданных промежутков времени или для предопределенных рабочих точек или для изменений режима работы, как например для изменения коэффициента заполнения широтно-импульсной модуляции, или выявление последовательности характеристических величин или даже хода (кривой) характеристической величины. Характеристическая величина коррелирует или соответствует проточному расходу и/или степени засорения клапанного блока аграрного распыления, вторичной линии, соединительной линии между клапанным блоком аграрного распыления и выходным соплом и/или выходного сопла. Если характеристическая величина соответствует проточному расходу, то характеристическая величина может учитываться для управления или регулирования выдачи при помощи клапанного блока аграрного распыления. Если характеристическая величина коррелирует со степенью засорения, может иметь место контроль неисправностей, и может осуществляться инициация ответных мер для выравнивания фактической выдачи, отличающейся от расчетной выдачи вследствие засорения. Может также создаваться сообщение об ошибке или информация об ошибке для пользователя, такого как водитель трактора, что имеется засорение, и может также выдаваться указание о необходимой очистке или о специальном режиме для автоматического устранения засорения. Здесь характеристическая величина для засорения может оцениваться или сигнализироваться в виде двоичного сигнала для засорения (“засорение”, “засорение отсутствует”), или степень засорения может регистрироваться, обрабатываться и/или сигнализироваться в нескольких ступенях или даже непрерывно.
Предпочтительно управляющая логика блока управления выполнена таким образом, что удерживающий магнит электрически нагружается при помощи широтно-импульсной модуляции, причем сигнал электрического нагружения задается или управляется блоком управления. При этом возможно, что характеристическая кривая для проточного расхода или степень засорения выявляется на основании электрического нагружения. В основе этого варианта осуществления лежит то познание, что вне зависимости от задания блоком управления электрическое нагружение удерживающего магнита зависит от положения якоря или его движения. Если таким образом вследствие измененного проточного расхода или измененной степени засорения изменяется положение якоря или его движение, то это может обнаруживаться на основе электрического нагружения удерживающего магнита. Для того чтобы указать лишь один неограничивающий изобретение пример, снятое напряжение в катушке может зависеть от положения и/или движения якоря.
Для типа оценки сигнала электрического нагружения удерживающего магнита (в частности тока или напряжения) существуют в рамках изобретения разнообразные возможности, причем могут использоваться все известные способы обработки сигналов и анализа сигналов. Для того чтобы указать лишь некоторые примеры, в течение одного периода широтно-импульсной модуляции, в течение нескольких периодов широтно-импульсной модуляции или даже в течение части периода широтно-импульсной модуляции может или могут выявляться среднее значение, абсолютное или относительное максимальное значение, абсолютное или относительное минимальное значение, градиент, точка перегиба, частотный спектр или отдельные значения частотного спектра БПФ (быстрого преобразования Фурье), функция автокорреляции и/или промежуток времени репрезентативных значений, таких как переходы через нулевое значение, максимумы или минимумы, и использоваться для выявления характеристической величины.
Одно дальнейшее предложение изобретения основывается на том познании, что при определенных условиях электрическое нагружение на различных фазах рабочего цикла широтно-импульсной модуляции имеет различное содержание в отношении характеристической величины. Возможно, например, что является предпочтительным, если характеристическая величина выявляется на основе электрического нагружения (также или исключительно) во время ВЫКЛ-фазы широтно-импульсной модуляции или движения закрытия управляемого электроникой управляющего клапана. Не ограничивая обязательно изобретение этим экспериментальным разъяснением причины этого, предполагается, что при возникновении уменьшения проточного расхода и в частности засорения в первичной линии и ниже по потоку от нее тело управляющего клапана подвержено различным условиям текучей среды на первичной стороне и вторичной стороне. Так, например, при засорении может возрастать действующее на вторичной стороне тела управляющего клапана давление. В то время как без засорения первичной линии (с возможным эффектом дросселирования, например, в области выходного сопла) образовано открытое в окружающую среду выходное пространство текучей среды, засорение на вторичной стороне приводит, по меньшей мере, к частичному закрытию выходного пространства, изменению эффекта дросселирования текучей среды на вторичной стороне и при известных условиях также к измененным динамическим колебаниям давления текучей среды на вторичной стороне. Эти измененные условия текучей среды на теле управляющего клапана приводят в зависимости от проточного расхода и засорения в этом случае во время ВЫКЛ-фазы широтно-импульсной модуляции или движения закрытия управляемого электроникой управляющего клапана к изменению тока или напряжения, которое может затем использоваться для выявления характеристической величины.
Однако, равным образом также возможно то, что характеристическая величина выявляется на основе электрического нагружения (также или исключительно) во время ВКЛ-фазы широтно-импульсной модуляции или движения открытия управляемого электроникой управляющего клапана. Далее возможно то, что характеристическая величина выявляется, с одной стороны, на основе частичной характеристической величины, которая выявляется во время ВЫКЛ-фазы или движения закрытия, а, с другой стороны, на основе частичной характеристической величины, которая выявляется во время ВКЛ-фазы или движения открытия.
Для типа оценки характеристической величины существуют в рамках изобретения разнообразные возможности, из которых далее будут указаны лишь две альтернативные или кумулятивные опции:
Возможно, что управляющая логика выполнена таким образом, что характеристическая величина выявляется из локального максимума электрического нагружения, то есть тока или напряжения, во время ВЫКЛ-фазы широтно-импульсной модуляции или движения закрытия управляемого электроникой управляющего клапана. Неожиданно было обнаружено, что подобный локальный максимум во время движения закрытия управляемого электроникой управляющего клапана изменяется при измененном проточном расходе и/или изменяющейся степени засорения в отношении своего положения и/или своей величины, вследствие чего может осуществляться простое и одновременно надежное выявление характеристической величины.
Возможно также, что характеристическая величина выявляется для нескольких циклов широтно-импульсной модуляции. Из изменения характеристической величины может затем делаться вывод об изменении проточного расхода и/или степени засорения. Это изменение может затем оцениваться только качественно (“изменение проточного расхода происходит” или “изменение засорения происходит” или “изменение не происходит”) или также количественно, благодаря тому, что степень изменения характеристической величины оценивается, при известных условиях с учетом линейной или нелинейной зависимости или характеристического поля, как степень для изменения проточного расхода и/или степень засорения. При этом характеристическая величина может зависеть также от других рабочих параметров, которые при необходимости могут учитываться для оценки. Так, например, оценка характеристической величины возможна в зависимости от использованных для широтно-импульсной модуляции коэффициентов заполнения. Альтернативно или дополнительно оценка характеристической величины может также зависеть от предоставленного со стороны входа в первичной линии давления или давления в контуре снабжения текучей среды, и в соответствии с этой зависимостью осуществляется оценка.
Изобретение предлагает также клапанное устройство аграрного распыления, которое имеет несколько клапанных блоков аграрного распыления. С несколькими клапанными блоками аграрного распыления в каждом случае согласованы в этом случае выходные сопла. Клапанные блоки аграрного распыления с согласованными выходными соплами зафиксированы на распылительной балке и снабжаются насосом выдаваемой текучей средой. В этом случае имеется, по меньшей мере, один электронный блок управления, который управляет, по меньшей мере, одним согласованным клапанным блоком аграрного распыления. При этом может относиться один центральный электронный блок управления к нескольким или ко всем клапанным блокам аграрного распыления. Также возможно, что децентрализованные электронные блоки управления согласованы в каждом случае с клапанным блоком агарного распыления. Наконец, также возможно, что децентрализованные блоки управления относятся к согласованным клапанным блокам аграрного распыления, причем в этом случае имеется центральный блок управления, который координирует работу децентрализованных блоков управления и согласованных клапанных блоков аграрного распыления.
Возможно, что в клапанном устройстве аграрного распыления (по меньшей мере, один) клапанный блок аграрного распыления длительно находится в открытом положении, так что при прохождении более длинных участков на поле (например, больше 30 секунд, больше 1 минуты, больше 2 минут, больше 5 минут или даже больше 10 минут) должен постоянно выдаваться расчетный объемный поток текучей среды. При этом может быть желательно контролировать, изменяется ли или ухудшается ли характер выдачи, в частности из-за засорения клапанного блока аграрного распыления, вторичной линии и/или выходного сопла. Согласно изобретению предлагается, что управляющая электроника блока управления, несмотря на необходимую по существу непрерывную работу клапанного блока аграрного распыления, регулирует в открытом положении для тестовых целей управляющий клапан в закрытое положение. Это может осуществляться временно в течение короткого промежутка времени, в частности менее 100 миллисекунд, менее 50 миллисекунд или менее 45 миллисекунд, так что процентная длительность закрытия клапанного блока аграрного распыления по сравнению с общей длительностью его работы в открытом положении очень мала, и воздействия этого закрытия на поле минимальны. Возможно, что подобное временное закрытие клапанного блока аграрного распыления осуществляется однократно или для повышения достоверности тестового режима многократно. Равным образом возможно, что подобное закрытие осуществляется регулярно, например с повторениями в диапазоне цикла от 30 секунд до 10 минут или в диапазоне от 1 минуты до 5 минут или в диапазоне от 1 минуты до 3 минут, для того чтобы указать лишь некоторые не ограничивающие изобретение примеры. При помощи подобного тестового режима с переводом клапанного блока аграрного распыления в закрытое положение (и последующим повторным его открытием) может получаться тестовый сигнал, который затем оценивается. Говоря об этом тестовом сигнале, речь идет о происходящем для перевода в закрытое положение, а также для последующего возврата в открытое положение электрическом нагружении удерживающего магнита, в частности о токе, которым нагружается удерживающий магнит. Из хода электрического нагружения выявляется, по меньшей мере, одна характеристическая величина, которая, по меньшей мере, коррелирует с проточным расходом и/или степенью засорения клапанного блока аграрного распыления, вторичной линии и/или выходного сопла. Однако выявление характеристической величины не является обязательно необходимым. Наоборот также посредством другой оценки хода электрического нагружения может выявляться, насколько велик проточный расход, и/или насколько актуальна степень засорения. Для того чтобы указать лишь один не ограничивающий изобретение пример, для падения тока удерживающего магнита возникновение точки перегиба или локального максимума хода или высота подобного максимума может использоваться в качестве индикатора для проточного расхода или степени засорения.
Однако также возможно, что перевод управляющего клапана в закрытое положение осуществляется в эталонном режиме, который имеет место в частности при первом запуске, после технического обслуживания или в состоянии клапанного блока агарного распыления, для которого известно, что засорение отсутствует, и характер выдачи является надлежащим. Во время эталонного режима может регистрироваться в этом случае электрическое нагружение удерживающего магнита, которое может затем использоваться для последующей эксплуатации в качестве эталонного нагружения, так что выявленное в дальнейшем электрическое нагружение удерживающего магнита может сравниваться с эталонным нагружением, и из этого сравнения возможны затем выводы о степени засорения.
В случае если клапанное устройство аграрного распыления имеет несколько клапанных блоков аграрного распыления, которые могут быть расположены, например, с распределением на распылительной балке, предлагается, что управляющие клапаны клапанных блоков аграрного распыления переводятся не одновременно для тестовых или эталонных целей в свои закрытые положения, а это осуществляется со смещением во времени. Возможно, например, что клапанные блоки аграрного распыления регулируются в каждом случае по отдельности и со смещением во времени в закрытое положение. Однако также возможно, что в частичной группе клапанных блоков агарного распыления клапанные блоки аграрного распыления этой частичной группы одновременно регулируются в закрытое положение, тогда как клапанные блоки аграрного распыления, по меньшей мере, одной дальнейшей частичной группы регулируются в этом случае со смещением во времени в закрытое положение. Это имеет, например, то преимущество, что при выполнении тестового режима во время прохождения поля ухудшение характера выдачи из-за тестового режима происходит не одновременно и не в увеличенном объеме, а лишь точечно и со смещением во времени. Возможно также, что благодаря смещению во времени предотвращается или уменьшается возникновение колебаний давления в системе снабжения текучей среды.
В предложении изобретения управляющая логика блока управления регулирует во время эталонного режима управляющий клапан клапанного блока аграрного распыления в закрытое положение. Во время этого эталонного режима регистрируется затем электрическое нагружение, в частности ток, и это электрическое нагружение сохраняется в качестве эталонного нагружения. При этом регистрация и сохранение могут относиться к ходу электрического нагружения или тока. Однако также возможно, что лишь одна характеристическая величина электрического нагружения регистрируется или выводится из электрического нагружения и сохраняется. Так, например, в качестве характеристической величины может регистрироваться, выявляться и/или сохраняться максимум, момент времени возникновении максимума, точка перегиба, скорость изменения и т.п. хода тока. Этот эталонный режим выполняется в момент времени, когда предполагается надлежащий характер выдачи клапанного блока аграрного распыления, например при первом запуске, перед движением по полю или после технического обслуживания. Во время последующего тестового режима, например во время применения клапанного блока аграрного распыления для выдачи текучей среды на поле, управляющий клапан регулируется затем (однократно, временно или же регулярно) в закрытое положение. В этом случае степень засорения клапанного блока аграрного распыления, вторичной линии и/или выходного сопла может выявляться благодаря тому, что эталонное нагружение сравнивается с зарегистрированным во время тестового режима электрическим нагружением. Этот вариант осуществления является преимуществом, например, в том случае, если в цепи текучей среды для выдачи текучей среды при помощи клапанного блока аграрного распыления имеются производственные допуски, которые приводят к тому, что электрическое нагружение даже без засорения клапанного блока аграрного распыления более или менее отличается друг от друга для различных клапанных блоков аграрного распыления. Если бы в этом случае для всех клапанных блоков аграрного распыления применялись одинаковые критерии для оценки степени засорения, то благодаря производственным допускам снизилось бы качество контроля степени засорения. Вышеописанный способ позволяет таким образом выявлять степень засорения независимо от указанных производственных допусков. Этот способ может применяться для отдельного клапанного блока агарного распыления, который отобран из партии нескольких клапанных блоков аграрного распыления, имеющих производственные отклонения внутри производственных допусков. Однако также возможно, что подобный эталонный режим постепенно выполняется для нескольких работающих совместно клапанных блоков аграрного распыления, а затем для каждого клапанного блока аграрного распыления осуществляется сравнение выявленного в каждом случае конкретно эталонного нагружения с зарегистрированным во время тестового режима электрическим нагружением.
Для того чтобы указать лишь некоторые не ограничивающие изобретение примеры, степень засорения может выявляться из
- абсолютного или относительного сравнения максимумов эталонного нагружения и выявленного во время тестового режима нагружения и/или
- сравнения моментов времени возникновения максимумов эталонного нагружения и выявленного во время тестового режима нагружения и/или
- площади разности ходов эталонного нагружения и выявленного во время тестового режима нагружения во времени.
Возможно, что электрическое нагружение для заданной степени засорения клапанного блока аграрного распыления не зависит от прилегающего в первичной линии давления, или имеется допустимая зависимость от давления. Если это не так, то изобретение предлагает, что эталонный режим выполняется для клапанного блока аграрного распыления для различных прилегающих в первичной линии давлений. В этом случае несколько зависящих от давления эталонных нагружений могут затем сохраняться. Степень засорения клапанного блока аграрного распыления, вторичной линии и/или выходного сопла может в этом случае выявляться посредством сравнения эталонного нагружения для давления, которое прилегало во время тестового режима в первичной линии, с зарегистрированным во время тестового режима электрическим нагружением. Вследствие этого может дополнительно повышаться точность и достоверность выявления степени засорения.
Одно другое осуществление изобретения имеет предметом сокращение потребности энергии клапанного устройства аграрного распыления: В то время как в целом предполагается, что для поддержания закрытого положения удерживающего магнита необходимо постоянное нагружение удерживающего магнита достаточным током удержания, изобретение предлагает, что при помощи управляющей логики блока управления варьируется электрическое нагружение, в частности действующее на удерживающем магните напряжение, в закрытом положении управляющего клапана с осцилляцией (колебанием) между максимумом и минимумом. При этом возможен любой осциллирующий ход электрического нагружения между максимумом и минимумом, причем предпочтительно осциллирующее прямоугольное напряжение с максимумом и минимумом в 0 действует на удерживающем магните. Неожиданно было обнаружено, что, несмотря на временное уменьшение электрического нагружения с максимума до минимума, удерживающий магнит и тем самым клапанный блок аграрного распыления сохраняет свое закрытое положение. За это могут отвечать следующие эффекты, которыми, однако, изобретение не должно быть ограничено:
a) Возможно, что инерция удерживающего магнита и движущихся вместе с ним конструктивных элементов, связанные с движением удерживающего магнита силы сопротивления вследствие трения и/или оказанных давлением усилий приводят к тому, что, несмотря на уменьшение тока удержания, удерживающий магнит приводится в движение настолько медленно, что до повторного повышения тока удержания он преодолел настолько малый путь, что с одной стороны удерживающий магнит может снова непосредственно перемещаться в закрытое положение, а с другой стороны очень малое движение удерживающего магнита и движущегося вместе с ним тела управляющего клапана настолько мало, что (например, вследствие неизменно гарантированного уплотняющего действия эластичного уплотнения при малых движениях открытия) открытие управляющего клапана еще не произошло.
b) Возможно, что уменьшение тока удержания в катушке удерживающего магнита индицирует встречное поле, которое, в конечном счете, приводит к тому, что, несмотря на уменьшение напряжения удержания до минимума или даже до 0, ток удержания по-прежнему сохраняется или уменьшается лишь настолько незначительно, что удерживающее усилие по-прежнему достаточно, для того чтобы удерживать удерживающий магнит в закрытом положении.
К вышеуказанным эффектам должна затем адаптироваться частота осциллирующего электрического нагружения. Например, частота осцилляции электрического нагружения может находиться в диапазоне от 100 до 500 Гц или от 200 до 300 Гц.
В рамках изобретения может осуществляться оценка хода тока, которым нагружается удерживающий магнит. В частном предложении изобретения этот ход используется, для того чтобы выявлять момент времени, к которому достигается закрытое положение управляющего клапана. С одной стороны, это может иметь значение для точного определения отношения промежутков времени открытия к промежуткам времени закрытия управляющего клапана и/или для точного управления или регулирования объемного потока текучей среды. С другой стороны, момент времени достижения закрытого положения может также использоваться, для того чтобы производить адаптацию тока, которым нагружается удерживающий магнит, в частности с уменьшением тока, который достаточен для удержания, так как воздушный зазор удерживающего магнита закрыт. Альтернативно или дополнительно выявленный момент времени достижения закрытого положения может использоваться, для того чтобы активировать вышеописанное осциллирующее электрическое нагружение. Согласно соответствующему изобретению предложению момент времени достижения закрытого положения управляющего клапана выявляется из хода тока, которым нагружается удерживающий магнит, благодаря тому, что (при известных условиях после повышения тока до максимума для ускорения удерживающего магнита из открытого положения, достижения максимума тока и следующего за этим понижения тока с уменьшением зазора удерживающего магнита) обнаруживается понижение тока до или ниже порогового значения, которое коррелирует с током, который достигается, когда достигнуто закрытое положение. Для повышения надежности обнаружения достижения закрытого положения может затем дополнительно проверяться, обнаруживается ли повышение тока, которое возникает вследствие того, что зазор удерживающего магнита полностью закрыт. Альтернативно или дополнительно может во время понижения тока обнаруживаться для выявления достижения закрытого положения, имеется ли точка перегиба или прерывность уменьшающегося тока.
Предпочтительные усовершенствования изобретения проистекают из формулы изобретения, описания и чертежей. Указанные в описании преимущества признаков и комбинаций нескольких признаков являются лишь примерными и могут иметь эффект альтернативно или совместно без необходимости достижения преимуществ обязательно соответствующих изобретению вариантов осуществления. Не изменяя вследствие этого предмет приложенной формулы изобретения, в отношении объема раскрытия изначальных материалов заявки и патента справедливо следующее: другие признаки могут быть позаимствованы из чертежей - в частности из представленных геометрий и относительных размеров нескольких конструктивных элементов друг относительно друга, а также их относительного расположения и кинематической связи. Комбинация признаков различных вариантов осуществления изобретения или признаков различных пунктов формулы изобретения также возможна в отступление от выбранных зависимостей пунктов формулы изобретения и настоящим инициируется. Это относится также к таким признакам, которые изображены на отдельных изображениях или указываются при их описании. Эти признаки могут также комбинироваться с признаками различных пунктов формулы изобретения. Равным образом указанные в формуле изобретения признаки могут отпадать для дальнейших вариантов осуществления изобретения.
Указанные в формуле изобретения и описании признаки следует понимать в отношения их количества таким образом, что имеется ровно это количество или большее количество, чем указанное количество, без того чтобы требовалось явное применение выражения “по меньшей мере”. Если таким образом речь идет, например, об элементе, то это должно пониматься таким образом, что имеется ровно один элемент, два элемента или большее количество элементов. Эти признаки могут дополняться другими признаками или могут быть единственными признаками, из которых состоит соответствующий продукт.
Содержащиеся в формуле изобретения ссылочные позиции не ограничивают объем защищенных формулой изобретения предметов. Они служат лишь цели лучшего понимания формулы изобретения.
Далее изобретение дополнительно разъясняется и описывается на основе изображенных на чертежах предпочтительных примеров осуществления. На чертежах показано:
фиг.1 - на продольном разрезе клапанный блок аграрного распыления, у которого перепускной клапан находится в закрытом положении, в то время как управляемый электроникой управляющий клапан в открытом положении;
фиг.2 - фрагмент II клапанного блока аграрного распыления с фиг.1;
фиг.3 - на продольном разрезе клапанный блок аграрного распыления с фиг.1 и 2, причем здесь и управляемый электроникой управляющий клапан, и пассивный перепускной клапан находятся в своих закрытых положениях;
фиг.4 - на продольном разрезе клапанный блок аграрного распыления с фиг.1-3, причем здесь перепускной клапан находится в своем открытом положении, в то время как управляемый электроникой управляющий клапан в своем закрытом положении;
фиг.5 - на продольном разрезе клапанный блок аграрного распыления с фиг.1-4, причем здесь и управляемый электроникой управляющий клапан, и перепускной клапан находятся в своих открытых положениях;
фиг.6 - схематично ход электрического нагружения удерживающего магнита клапанного блока аграрного распыления в течение периода широтно-импульсной модуляции, причем сплошной линией показан ход без засорения, штриховой линией ход с меньшим засорением и точечной линией ход с большим засорением;
фиг.7 - схематично ход электрического нагружения удерживающего магнита клапанного блока аграрного распыления для закрытия управляющего клапана из открытого положения, а также последующего повторного открытия управляющего клапана, причем a) показывает ход тока, которым нагружен удерживающий магнит, а b) ход напряжения, которым нагружается удерживающий магнит;
фиг.8 - схематично ход электрического нагружения удерживающего магнита клапанного блока аграрного распыления для закрытия управляющего клапана из открытого положения, а также последующего повторного открытия управляющего клапана, причем a) показывает ход тока, которым нагружен удерживающий магнит, а b) ход напряжения, которым нагружается удерживающий магнит, причем в закрытом положении управляющего клапана удерживающий магнит нагружается осциллирующим между максимумом и минимумом напряжением; и
фиг.9 - схематично ход электрического нагружения удерживающего магнита клапанного блока аграрного распыления для закрытия управляющего клапана из открытого положения, а также последующего повторного открытия управляющего клапана, причем a) показывает ход тока, которым нагружен удерживающий магнит, а b) ход напряжения, которым нагружается удерживающий магнит, причем ходы используются в качестве тестового сигнала для выявления степени засорения, и сплошной линией показан ход тока для незасоренного или засоренного незначительно управляющего клапана, в то время как штриховая линия показывает ход тока для засоренного управляющего клапана.
Фиг.1 показывает на продольном разрезе клапанный блок 1 аграрного распыления, который может образовывать клапанное устройство 2 аграрного распыления или быть его составной частью.
Клапанный блок 1 аграрного распыления имеет не изображенный здесь входной разъем, который оканчивается в первичную линию 3, а также не изображенный здесь выходной разъем, к которому ведет вторичная линия 4. Первичная линия 3 соединена перепускным клапаном 5 и управляемым электроникой управляющим клапаном 6 с вторичной линией 4. При этом первичная линия 3, перепускной клапан 5, управляющий клапан 6 и вторичная линия 4 расположены с этой очередностью в последовательном соединении с прохождением текучей среды.
Электронное приведение в действие управляющего клапана 6 возможно при помощи электрического исполнительного органа 7, который в изображенном примере осуществления имеет удерживающий магнит 8. Удерживающий магнит 8 воздействует на якорь 9, который поддерживает толкатель 10 клапана. Удерживающий магнит 8 здесь выполнен в виде горшкового магнита 11. Удерживающий магнит 8 имеет для этого электромагнитно активное приемное тело 12, которое в полупродольном сечении выполнено в виде лежащей U. Катушка 13 удерживающего магнита 8 уложена при этом между обеими параллельными полками лежащей U в приемное тело 12, причем катушка 13 концентрически окружает горизонтальную на фиг.1 ось приведения в действие удерживающего магнита 8. Расположенная внутри полка лежащей U в полупродольном сечении образует расположенный внутри катушки 13 неподвижный сердечник 14. В окружной области основание лежащей U имеет отверстие 15, через которое на катушку 13 может подаваться внешний электрический сигнал нагружения, например при помощи кабеля или штекера 16. Между удерживающим магнитом 8 и якорем 9 действует пружина, выполненная здесь в виде открывающей пружины 17 и нагружающая якорь 9 от удерживающего магнита 8. В отличие от изображения на фиг.1 и 2 открывающая пружина 17 также предварительно напряжена в изображенном открытом положении, так что открывающая пружина 17 прилегает с усилием предварительного напряжения одной опорной точкой пружины к якорю 9, а другой опорной точкой пружины к приемному телу 12. В обесточенном состоянии удерживающего магнита 8 якорь 9 находится таким образом вследствие действия открывающей пружины 17 в своем открытом положении. Управление (которое включает в себя также регулирование) электрического нагружения катушки 13 удерживающего магнита 8 осуществляется блоком 61 управления.
В изображенном примере осуществления клапанный блок 1 агарного распыления имеет корпус 18, который имеет части 19, 20 корпуса, которые соединены друг с другом накидной гайкой 21. Корпус ограничивает внутреннее пространство 22, в котором расположены в частности конструктивные элементы перепускного клапана 5, управляющего клапана 6 и исполнительного органа 7.
Часть 19 корпуса имеет разъем или отверстие 23 для штекера или кабеля 16. Далее корпус 18 образует разъемы для первичной линии 3 и вторичной линии 4 или поддерживает их. Крепежным винтом 59 удерживающий магнит 8 закреплен в корпусе 18.
Дальнейшая конструкция клапанного блока 1 аграрного распыления, в частности перепускного клапана 5, управляющего клапана 6, и соединение управляющего клапана 6 с исполнительным органом 7 представлены на фрагменте II на фиг.2:
Во внутреннем пространстве 22 корпуса 18 расположена вставка 24 корпуса. По монтажным причинам вставка 24 корпуса выполнена из двух частей с частями 25, 26 вставки корпуса. Вставка 24 корпуса неподвижно удерживается в смонтированном состоянии в корпусе 18, что обеспечено в изображенном примере осуществления вследствие того, что проходящий по периметру, ориентированный в радиальном направлении наружу кольцевой бурт 27 зажимается накидной гайкой 21 между торцевыми сторонами частей 19, 20 корпуса.
Вставка 24 корпуса многофункциональна:
- Вставка 24 корпуса образует на обращенной к якорю 9 стороне направляющую 28 для якоря 9. В изображенном примере осуществления вставка 24 корпуса имеет для этой цели отверстие 29, в котором направляется цилиндрический выступ 30 якоря 9.
- От дна отверстия 29 отходит сквозное отверстие 31 вставки 24 корпуса, в области которого расположена, по меньшей мере, одна направляющая 32 для толкателя 10 клапана, и/или действуют уплотнительные элементы 33, 34 между вставкой 24 корпуса и толкателем 10 клапана. В изображенном примере осуществления уплотнительный элемент 33 действует между частью 25 вставки корпуса и толкателем 10 клапана, в то время как другой уплотнительный элемент 34 между частью 26 вставки корпуса и толкателем 10 клапана.
- На обращенной от якоря 9 и обращенной к управляющему клапану 6 стороне вставка 24 корпуса, в данном случае часть 26 вставки корпуса, образует и/или ограничивает, по меньшей мере, один (проточный) канал 35, по которому текучая среда может поступать от перепускного клапана 5 к управляющему клапану 6. В изображенном примере осуществления канал 35 образован радиальными отверстиями 36 и кольцевым пространством 37, в котором радиально внутри оканчиваются отверстия 36. При этом кольцевое пространство 37 ограничено радиально внутри толкателем 10 клапана, в то время как радиально снаружи оно ограничено ступенчатым отверстием 38, в которое оканчивается сквозное отверстие 31.
- Цилиндрическая боковая поверхность вставки 24 корпуса, в данном случае части 26 вставки корпуса, образует направляющую 39 для тела 40 перепускного клапана в области сквозной выемки 60 тела 40 перепускного клапана. В области направляющей 39 действует между частью 26 вставки корпуса и сквозной выемкой 60 тела 40 перепускного клапана уплотнительный элемент 41, который расположен здесь в кольцевом пазу части 26 вставки корпуса.
- Часть 25 вставки корпуса образует (радиально внутри от кольцевого бурта 27) тело 43 седла клапана. На обращенной к якорю 9 стороне тело 43 седла клапана образует седло 44 перепускного клапана. Далее тело 43 седла клапана образует на обращенной от якоря 9 стороне, в данном случае в радиальном направлении внутри седла 44 перепускного клапана, седло 45 управляющего клапана.
- Тело 40 перепускного клапана направляется также в области своей цилиндрической боковой поверхности по направляющей 46, в данном случае по цилиндрической внутренней поверхности части 25 вставки корпуса, причем также здесь в области направляющей 46 осуществляется уплотнение уплотнительным элементом 47, который размещен в кольцевом пазу тела 40 перепускного клапана.
- На вставку 24 корпуса, в данном случае на часть 25 вставки корпуса, опирается опорная точка закрывающей пружины 48, которая предварительно напряжена между частью 25 вставки корпуса и телом 40 перепускного клапана и прижимает тело 40 перепускного клапана вследствие предварительного напряжения к седлу 44 перепускного клапана.
- Воздух из образованного между телом 40 перепускного клапана и частью 25 вставки корпуса кольцевого пространства 49, осевое распространение которого изменяется при движении тела 40 перепускного клапана, и в котором расположена закрывающая пружина 48, отводится через радиальное отверстие 50 части 25 вставки корпуса и соединенное с ним отверстие 51.
Вышеуказанные варианты осуществления и функции лишь опциональны и могут присутствовать альтернативно или совместно.
В обращенной от якоря 9, выступающей из вставки 24 корпуса концевой области толкатель 10 клапана поддерживает тело 52 управляющего клапана, которое образует кольцеобразную тарелку 53 клапана. В области контакта тарелки 53 клапана с седлом 45 управляющего клапана тело 52 управляющего клапана имеет уплотнительный элемент 54, который уложен здесь, по меньшей мере, частично в осевой, проходящий в окружном направлении паз тарелки 53 клапана.
Другие уплотнительные элементы 55, 56, 57 обеспечивают известным специалисту образом то, что текучая среда может поступать из первичной линии 3 кольцевым каналом 42 без утечки только через перепускной клапан 5, канал 35 и управляющий клапан 6 во вторичную линию 4.
Принцип работы клапанного блока 1 аграрного распыления следующий:
a) Сначала согласно фиг.1 ни катушка 13 удерживающего магнита 8 не находится под напряжением, ни давление текучей среды не прилегает в первичной линии 3. Это влечет за собой то, что закрывающая пружина 48 прижимает тело 40 перепускного клапана к седлу 44 перепускного клапана, вследствие чего перепускной клапан 5 находится в своем закрытом положении. Возможно, что в закрытом положении перепускного клапана 5 между седлом 44 перепускного клапана и телом 40 перепускного клапана действует уплотнительный элемент 57. Вследствие действия открывающей пружины 17 якорь 9, толкатель 10 клапана и тело 52 управляющего клапана принимают открытое положение, вследствие чего управляющий клапан 6 принимает свое открытое положение.
b) Если, например, при включении режима подачи контура для снабжения клапанного блока 1 агарного распыления или при открытии вышестоящего клапана, первичная линия 3 нагружается давлением, которое меньше, чем давление открытия перепускного клапана 5, то давление действует на кольцевую поверхность 58, которая расположена за пределами уплотненного контакта между телом 40 перепускного клапана и седлом 44 перепускного клапана. Созданное на этой кольцевой поверхности 58 усилие давления меньше, чем усилие закрывающей пружины 48, так что закрытое положение перепускного клапана 5 сохраняется. Несмотря на то, что управляющий клапан 6 находится в открытом положении, не происходит прохождение текучей среды через клапанный блок 1 аграрного распыления, и не происходит в частности вытекание каплями текучей среды. За счет выбора площади кольцевой поверхности 58 с одной стороны, пути предварительного напряжения закрывающей пружины 48 и жесткости закрывающей пружины 48 может конструктивно задаваться давление открытия перепускного клапана 5.
c) Если давление текучей среды в первичной линии 3 превышает давление открытия перепускного клапана 5, то вызванное на кольцевой поверхности 58 текучей средой усилие давления превышает усилие закрытия закрывающей пружины 48, что влечет за собой то, что тело 40 перепускного клапана может перемещаться от седла 44 перепускного клапана, так что между ними может образовываться проходное поперечное сечение. С образованием проходного поперечного сечения давление в первичной линии 3 больше не действует всего лишь на кольцевую поверхность 58, а на всю торцевую поверхность тела 40 перепускного клапана, а именно на кольцевую поверхность между обоими уплотнительными элементами 41, 47. Таким образом, при незначительном открытии перепускного клапана 5 возникает увеличение усилия открытия перепускного клапана 5. Текучая среда может поступать в этом случае из первичной линии 3 через перепускной клапан 5 и канал 35 к управляющему клапану 6. Теперь происходит выравнивание давления между первичной линией 3 и вторичной линией 4, вследствие чего может также происходить уменьшение усилия открытия перепускного клапана 5. Тем не менее вследствие увеличения поверхности, на которую действует уменьшающееся давление с открытием перепускного клапана 5, открытое положение перепускного клапана 5 может сохраняться.
Если сначала удерживающий магнит 8 не находится под напряжением, то управляющий клапан 6 находится вследствие действия открывающей пружины 17 в своем открытом положении, в котором между телом 52 управляющего клапана и седлом 45 управляющего клапана образовано проходное поперечное сечение, через которое текучая среда может выходить во вторичную линию 4 (фиг. 5).
d) За счет подачи напряжения на катушку 13 удерживающий магнит 8 может перемещать якорь 9 в закрытое положение. Для вызова движения закрытия необходим при известных условиях лишь короткий импульс тока. Если якорь 9 прилегает к удерживающему магниту 8, то при известных условиях необходим лишь ток удержания для сохранения закрытого положения, который может быть, по меньшей мере, в пять раз, по меньшей мере, в десять раз или даже, по меньшей мере, в 20 раз меньше, чем максимальный ток во время импульса тока для вызова движения закрытия. В закрытом положении (фиг.4) тело 52 управляющего клапана прилегает с уплотнением к седлу 45 управляющего клапана. Таким образом, несмотря на прилегающее давление в первичной линии 3 и открытое при известных условиях положение перепускного клапана 5, протекание через клапанный блок 1 аграрного распыления заблокировано, и в частности заблокировано вытекание каплями.
Так как при электрическом нагружении удерживающего магнита 8 управляющий клапан 6 принимает закрытое положение, а без электрического нагружения удерживающего магнита 8 управляющий клапан 6 принимает открытое положение, то через электрическое нагружение может управляться выдача текучей среды. Возможно также, что за счет широтно-импульсной модуляции, в частности через выбор коэффициента заполнения, осуществляется управление расходом протекающей текучей среды.
e) Если же давление в первичной линии 3 падает, так что давление становится меньше, чем давление закрытия, которое при известных условиях меньше, чем давление открытия перепускного клапана 5, то перепускной клапана автоматически принимает снова закрытое положение, вследствие чего независимо от рабочего положения управляющего клапана 6 протекание заблокировано.
Фиг.6 показывает электрическое нагружение 62, в данном случае ток 63, которым нагружается катушка 13 удерживающего магнита 8, в течение периода 64 широтно-импульсной модуляции. Период 64 делится на ВКЛ-фазу 65, во время которой блок 61 управления прикладывает необходимое электрическое нагружение 62 к катушке 13, а также ВЫКЛ-фазу 66, во время которой блоком 61 управления электрическое нагружение катушки 13 устраняется. Отношение длительности ВКЛ-фазы 65 к длительности 64 периода, которое находится между 0 и 1, обозначается также коэффициентом заполнения. В изображенном примере осуществления коэффициент заполнения составляет примерно 0,45. Ввиду действующего между якорем 9 и удерживающим магнитом 8 переменного магнитного потока и созданной индукции в катушке 13 возникает во время ВКЛ-фазы 65 и ВЫКЛ-фазы 66 изображенный на фиг.6 ход 67 тока 63. При этом ход 67a обозначает ход тока 63 без засорения при выдаче текучей среды, ход 67b ход тока 63 при незначительном засорении при выдаче текучей среды, и ход 67c тока 63 выдачу текучей среды с большим или полным засорением.
На фиг.6 можно увидеть, что ход во время ВЫКЛ-фазы 66 значительно изменяется в зависимости от степени засорения. Так ходы 67a, 67b для неполного засорения имеют точку перегиба, в то время как ход 67c для полного засорения не имеет точки перегиба. Ход 67a имеет более выраженный максимум 68a, чем максимум 68b хода 67b, в то время как ход 67c не имеет никакого максимума. Из оценки ходов 67 может таким образом делаться вывод, имеется ли или нет засорение. Возможно даже, что (например, из оценки высоты максимума 68a, 68b) делается вывод о степени засорения (или же об интенсивности расхода), и выявляется соответствующая характеристическая величина.
Давление открытия перепускного клапана 5 предпочтительно находится выше 0,5 бар, 0,8 бар, 1,0 бар или 1,2 бар. Возможно, например, что давление открытия перепускного клапана 5 находится в диапазоне от 0,5 бар до 2,0 бар, от 0,8 бар до 1,5 бар или от 1,0 бар до 1,4 бар.
Предпочтительно клапанный блок 1 аграрного распыления эксплуатируется таким образом, что управляющий клапан 6 не открывается более или менее в зависимости от подачи напряжения. Наоборот электрическое нагружение исполнительного органа 7 осуществляется таким образом, что принимается (при связанном с этим движении открытия и закрытия между открытым положением и закрытым положением) исключительно полное открытое положение и полное закрытое положение. Возможно, что имеет место длительное управление открытым положением и/или закрытым положением. Однако также возможно применение широтно-импульсной модуляции с обусловленной вследствие этого сменой между открытым положением и закрытым положением. При этом может иметь место в частности широтно-импульсная модуляция с частотой в 25 Гц.
Предпочтительно открытие управляющего клапана 6 происходит при поддержке давлением текучей среды, вследствие чего может происходить быстрое движение открытия. При этом используется то, что в закрытом положении управляющего клапана 6 на стороне входа управляющего клапана 6 создается давление подпора, которое выше, чем давление на стороне выхода, из чего получается действующее в направлении открытия усилие. Движение же закрытия происходит принципиально против давления текучей среды. Однако возможно, что разность давлений между входной стороной и выходной стороной в открытом положении, по меньшей мере, снижена вследствие выравнивания давления, условия для которого созданы в открытом положении, так что созданное давлением текучей среды усилие, которое противоположно движению закрытия, по меньшей мере, сокращено.
Возможно, что для обнаружения того, работает ли клапанный блок 1 аграрного распыления надлежащим образом, и не имеется ли в частности его засорение, осуществляется особый тестовый режим исполнительного органа 7. Например, может целенаправленно возбуждаться открытие клапанного блока 1 аграрного распыления и последующее закрытие клапанного блока 1 аграрного распыления, причем затем используются токи или напряжения для оценки, в частности для обнаружения возможного засорения.
На фиг.7-9 под a) изображен ход 67 электрического нагружения 62 в виде тока 63 во времени 69, в то время как под b) изображен ход 71 электрического нагружения 62 в виде напряжения 70 во времени 69.
Изображенные на фиг.7-9 ходы 67, 71 между моментами t1 и t6 времени относятся к созданию напряжения 72 удержания для закрытия удерживающего магнита 8 в момент t1 времени из открытого положения удерживающего магнита 8, к уменьшению воздушного зазора удерживающего магнита 8 с момента t2 времени, к достижению закрытого положения в момент t3 времени, к обнаружению того, что закрытое положение достигнуто в момент t4 времени, к уменьшению напряжения 70 до 0 в момент t5 времени для повторного открытия удерживающего магнита 8 и к достижению открытого положения и при известных условиях также к его сохранению в момент t6 времени. При этом изображенные ходы между моментами t1 и t6 времени справедливы, например, во время широтно-импульсной модуляции, так что за моментом t6 времени непосредственно следует снова новый участок, соответствующий изображенному ходу между моментами t1 и t6 времени, и за счет выбора момента t5 времени задается рабочий цикл. Однако также возможно, что перед моментом t1 времени и/или после момента t6 времени удерживающий магнит 8 и управляющий клапан 6 остаются в открытом положении, так что может осуществляться индивидуальное регулирование для достижения закрытого положения, а также измерение промежутка времени сохранения закрытого положения. Например, согласно ходам согласно фиг.7-9 может также осуществляться временное закрытие удерживающего магнита 8 и управляющего клапана 6 для тестовых целей, которое может вызываться однократно или же повторно или регулярно, для того чтобы обнаруживать, например, засорение управляющего клапана 6 (и/или расположенных выше и/или ниже по потоку поперечных сечений потока).
На фиг.7 можно увидеть повышение тока 63 с момента t1 времени с 0. В то время как сначала ток 63 повышается линейно, уменьшение зазора приводит к уменьшению крутизны повышения тока, пока не будет достигнут максимум. После этого ток 63 падает с приближением к закрытому положению, пока в момент t3 времени не будет достигнуто пороговое значение 73 тока 63. Так как с момента t3 времени зазор удерживающего магнита 8 закрыт, ход 67d тока 63 после этого снова линейно повышается до асимптотического приближения к значению насыщения. Если в момент t5 времени для достижения открытого положения управляющего клапана 6 напряжение 70 снова снижается до 0, то сначала ход 67d тока 63 падает линейно. С началом движения удерживающего магнита 8 крутизна падения тока 63 незначительно изменяется и затем асимптотически приближается к току равному нулю
Фиг.8 показывает то, что в промежуток времени между t3 и t5 закрытое положение удерживающего магнита 8 и тем самым управляющего клапана 6 может также сохраняться в том случае, если в отличие от фиг.7 в этот промежуток времени напряжение 70 удерживается не на уровне напряжения 72 удержания, а напряжение 70 осциллирующим образом переключается вперед и назад с постоянной частотой между напряжением 72 удержания, которое образует максимум, и напряжением равным нулю, которое образует таким образом минимум, вследствие чего получается изображенный на фиг.8b прямоугольный сигнал в промежутке времени между t4 и t5.
Сначала управляющей логикой блока управления в момент t4 времени выявляется, что удерживающий магнит 8 и управляющий клапан 6 достигли закрытого положения. В идеале момент t4 времени идентичен моменту t3 времени, причем, однако, для оценки и обработки сигнала блоком управления требуется при известных условиях также небольшой промежуток времени между t3 и t4. С обнаружением в момент t4 времени того, что закрытое положение достигается, управляющая логика блока управления запускает осциллирующее переключение вперед и назад напряжения 70. Уменьшение напряжения 70 до нуля не приводит непосредственно к уменьшению тока 63 согласно ходу 67e. Наоборот ток 63 уменьшается с относительно малой крутизной, причиной чего может быть индицированное в катушке 13 сердечником 14 удерживающего магнита 8 встречное поле. Частота осциллирующего переключения вперед и назад напряжения 70 установлена при этом таким образом, что возникающая из электромагнитных величин удерживающего магнита 8 крутизна тока 63 в пределах длительности отключения напряжения влечет за собой то, что ток 63 достигает только минимального тока 74 и не опускается ниже. Этот минимальный ток 74 (только-только) достаточен, для того чтобы удерживать удерживающий магнит 8 и управляющий клапан 6 в закрытом положении. Своевременное создание напряжения 72 удержания при достижении минимального тока 74 приводит затем к тому, что ток 63 снова повышается согласно ходу 67e. Это повышение происходит затем до максимального тока 75. При достижении максимального тока 75 напряжение 70 падает затем согласно ходу 71e снова до нуля, и процесс может повторяться затем многократно. Примененный согласно фиг.8 способ осциллирующего уменьшения напряжения 70 приводит к уменьшению потребления электрической мощности управляющим клапаном 6 в его закрытом положении.
Фиг.9 показывает создание тестового сигнала, для того чтобы была возможность обнаруживать, засорен ли управляющий клапан 6 (и/или выходное сопло или вторичная линия). Для этого, как разъяснялось выше, в момент t1 времени напряжение 70 повышается до напряжения 72 удержания. До момента t4 времени ход 67f тока 63 соответствует ходу 67e тока 63 согласно фиг.8, и ход 71f напряжения 70 соответствует ходу 71e напряжения 70 согласно фиг.8. Однако если в момент t4 времени обнаруживается, что закрытое положение удерживающего магнита 8 и управляющего клапана 6 достигнуто (или сохранялось в промежуток t3 до t4 времени), то напряжение 70 мгновенно снова уменьшается согласно ходу 71f до нуля, так что мгновенно снова достигается открытое положение, и таким образом закрытое положение управляющего клапана 6 удерживается минимально возможное время. В теоретическом идеальном случае зазор удерживающего магнита 8 закрывается в течение близкого к нулю промежутка времени, так что практически непрерывная текучая среда может выдаваться из управляющего клапана 6. Целью созданного таким образом тестового сигнала является в этом случае оценка хода 67f тока 63 после момента t4 времени. Как было описано выше в отношении примера осуществления согласно фиг.6, для изображенного сплошной линией хода 67f с незасоренным или засоренным лишь незначительно управляющим клапаном 6 образуется точка перегиба хода 67f и/или максимум, в то время как для изображенного штрихами хода 67f эта точка перегиба или максимум больше не существует. Величина максимума и/или длина точки поворота может таким образом оцениваться на предмет того, имеется ли засорение.
Тестовый сигнал согласно фиг.9 может создаваться регулярно или лишь временно исключительно для этих тестовых целей. Однако также возможно, что изображенные на фиг.9 ходы 67f, 71f между моментами t1 и t6 времени являются составной частью сигнала широтно-импульсной модуляции, так что для оценки может использоваться сигнал, который и без того имеется в распоряжении вследствие широтно-импульсной модуляции, и не требуется дополнительное, по существу необязательное закрытие управляющего клапана 6 для контроля засорения.
Для создания тестового сигнала выбирается предпочтительно промежуток времени закрытия t1 до t3, соответственно, t1 до t4 минимально коротким, причем он предпочтительно меньше 100 мс, меньше 50 мс или даже меньше 45 мс.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1 клапанный блок аграрного распыления
2 клапанное устройство аграрного распыления
3 первичная линия
4 вторичная линия
5 перепускной клапан
6 управляющий клапан
7 исполнительный орган
8 удерживающий магнит
9 якорь
10 толкатель клапана
11 горшковый магнит
12 приемное тело
13 катушка
14 сердечник
15 отверстие
16 кабель, штекер
17 открывающая пружина
18 корпус
19 часть корпуса
20 часть корпуса
21 накидная гайка
22 внутреннее пространство
23 разъем, отверстие
24 вставка корпуса
25 часть вставки корпуса
26 часть вставки корпуса
27 кольцевой бурт
28 направляющая
29 отверстие
30 цилиндрический выступ
31 сквозное отверстие
32 направляющая
33 уплотнительный элемент
34 уплотнительный элемент
35 канал
36 отверстие
37 кольцевое пространство
38 отверстие
39 направляющая
40 тело перепускного клапана
41 уплотнительный элемент
42 кольцевой канал
43 тело седла клапана
44 седло перепускного клапана
45 седло управляющего клапана
46 направляющая
47 уплотнительный элемент
48 закрывающая пружина
49 кольцевое пространство
50 отверстие
51 отверстие
52 тело управляющего клапана
53 тарелка клапана
54 уплотнительный элемент
55 уплотнительный элемент
56 уплотнительный элемент
57 уплотнительный элемент
58 кольцевая поверхность
59 крепежный винт
60 сквозная выемка
61 блок управления
62 электрическое нагружение
63 ток
64 период
65 ВКЛ-фаза
66 ВЫКЛ-фаза
67 ход
68 максимум
69 время
70 напряжение
71 ход
72 напряжение удержания
73 пороговое значение
74 минимальный ток
75 максимальный ток