УСТРОЙСТВО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН
MATERIAL DISTRIBUTION DEVICE FOR AGRICULTURAL MACHINES

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к устройству распределения для сельскохозяйственных машин, распределяющему материал, в частности распределяющему семена в почве.
Уровень техники
Как известно, в автоматизированном сельском хозяйстве широко распространено использование сельскохозяйственных машин, как устанавливаемых на тракторах, так и самоходных, предназначенное для распределения такого материала, как, например, удобрения или семена.
Типичным примером таких сельскохозяйственных машин являются прецизионные посевные машины, машины, выполненный с возможностью сбрасывать одно семя за раз и выполненные так, что расстояние между двумя семенами, сажаемыми в почву, сохраняется постоянным.
Действительно важно обеспечить, чтобы растения росли на одинаковом расстоянии друг от друга, чтобы каждое растение имело достаточное количество почвы для своего роста.
Прецизионные посевные машины содержат множество посадочных аппаратов, поддерживаемых рамой, опирающейся на землю посредством по меньшей мере одного колеса и соединенной с трактором для тяги самой посевной машины.
Каждый посадочный аппарат содержит по меньшей мере одно устройство распределения, имеющее камеру, имеющую впускное отверстие и выпускное отверстие для распределяемых семян и соединенную с возможностью переноса текучей среды с пневматическими средствами, генерирующими отрицательное давление внутри самой камеры.
В целом ротационный распределяющий элемент разделяет камеру на два отсека, причем первый отсек находится в сообщении с впускным отверстием и выпускным отверстием камеры, при этом второй отсек находится в сообщении по текучей среде с пневматическими средствами.
Дополнительно, внутри камеры размещен перфорированный ротационный распределяющий элемент в виде диска, который может получать и временно удерживать семена за счет отрицательного давления и транспортировать их от впускного отверстия к выпускному отверстию камеры до высвобождения заданного количества сыпучего материала в конвейерной трубке, которая может переносить сыпучий материал вблизи почвы, на которую он должен быть сброшен.
Для правильной работы устройства распределения существенно, чтобы указанное отрицательное давление внутри распределяющей камеры поддерживалось надлежащим образом.
Если надлежащее значение давления не поддерживается в камере распределителя, семена не остаются прикрепленными к распределяющему диску или, если утечка воздуха не слишком велика, они прикрепляются к его отверстиям со слабой силой.
Если, вместо этого, давление чрезмерное, семенам трудно отделиться от высеивающего диска, в результате они падают на землю с задержкой.
В любом случае семена будут посеяны с низким качеством, поскольку они будут неравномерно распределены по почве.
Причин потери давления может быть много, в том числе, например, разрыв трубки в пневматической системе всасывания, нежелательные посторонние предметы внутри распределителя, крышка распределителя семян, оставленная открытой, неправильная установка селектора по отношению к высеивающему диску и, что не менее важно, износ прокладки, разделяющей две полуоболочки распределителя. Однако, отрицательные эффекты, связанные с потерей давления внутри распределителя, проявляются в более позднее время, т.е., когда растения начинают расти и замечают, что их расстояние друг от друга не такое точное, как ожидалось.
Кроме того, если сельскохозяйственная машина не оснащена электронной системой контроля высева, эта проблема станет явной только после того, как растения вырастут на поверхности, иными словами, когда будет слишком поздно.
Электронные системы контроля высева известны в промышленности, однако до сих пор они широко не используются, причем они работают в соответствии со стандартом ISO 7256/1 и обеспечивают статистический расчет качества высева.
Однако посредством таких электронных систем контроля высева настоящая причина снижения качества посева не может быть идентифицирована.
Следует отметить, что существуют распределители, работающие на основе разности давления между двумя отсеками, на которые распределяющий диск разделяет камеру распределителя, однако вместо поддержания отрицательного давления в отсеке, в котором размещены пневматические средства, такие распределители используют пневматические средства, выполненные для генерации увеличения давления в первом отсеке, сообщающемся с впускным отверстием и выпускным отверстием камеры, такие как, например, насос.
В этих распределителях распределяющий элемент принимает и временно удерживает семена за счет повышенного давления в первом отсеке и транспортирует их от впускного отверстия к выпускному отверстию камеры, пока на почву не высвобождается заданное количество.
В этом втором типе распределителя проблемы, подобные описанным выше, могут возникать в случае неисправности насоса или других неисправностей, в данном конкретном случае из-за недостаточного давления в первом отсеке камеры.
Таким образом, задачей данного изобретения является создание системы для детектирования, в реальном времени, одной из основных причин дефектов высева семян.
Дополнительной задачей является создание системы, позволяющей предпринимать действия в случае проблем с герметичным уплотнением камеры распределителя при отрицательном давлении.
Эти задачи решаются посредством характеристик изобретения, изложенных в независимом пункте формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения описывают предпочтительные и/или частные предпочтительные аспекты изобретения.
Раскрытие сущности изобретения
В частности, в варианте осуществления изобретения заявлено устройство распределения материала для сельскохозяйственной машины, содержащее камеру, имеющую впускное отверстие и выпускное отверстие для распределяемого материала, пневматические средства для создания изменения давления внутри камеры, ротационный распределяющий элемент, размещенный в камере и выполненный с возможностью приема материала исходя из значения давления внутри камеры и его транспортировки от впускного отверстия к выпускному отверстию камеры.
Согласно изобретению устройство распределения содержит датчик, выполненный с возможностью измерения значения давления внутри камеры.
Использование датчика давления внутри камеры распределителя позволяет мгновенно распознавать, существуют ли проблемы с герметичным уплотнением камеры при отрицательном давлении и/или неисправности пневматической системы, генерирующей указанное отрицательное давление, и соответственно вмешиваться, в любом случае путем прерывания действий, которые в противном случае привели бы к посеву низкого качества.
В случае, когда устройство распределения работает с использованием средств, создающих увеличение давления внутри камеры, такое решение позволяет мгновенно распознавать, существуют ли проблемы, связанные с генерацией и/или поддержанием надлежащего рабочего давления.
Согласно аспекту изобретения ротационный распределяющий элемент разделяет камеру на два отсека, первый отсек, находящийся в сообщении с впускным отверстием и выпускным отверстием камеры, и второй отсек, находящийся в сообщении по текучей среде с пневматическими средствами.
Согласно частному аспекту изобретения датчик давления расположен на стенке, перекрывающей второй отсек снаружи. Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что датчик расположен вблизи объема, в котором возникают исходные проблемы, связанные с неправильным поддержанием отрицательного давления.
В варианте изобретения датчик давления расположен на первом отсеке.
В другом варианте осуществления изобретения датчик давления соединен с управляющим блоком, получающим от указанного датчика сигнал, отображающий значение давления внутри камеры.
Преимущество этого варианта осуществления заключается в создании электронной системы для контроля давления в реальном времени внутри камеры распределителя.
В другом варианте осуществления изобретения заявлено соединение управляющего блока с оптическим и/или акустическим предупредительным устройством, выполненным с возможностью активироваться, если значение давления внутри камеры, измеренное датчиком давления, отличается от заданного порогового значения.
Преимущество этого варианта осуществления заключается в предупреждении оператора сельскохозяйственной машины, как только происходит сбой в системе, обеспечивающей отрицательное давление или увеличение давления, соответственно, внутри камеры распределителя, что, таким образом, не позволяет оператору продолжить посев низкого качества.
Согласно дополнительному аспекту изобретения управляющий блок выполнен с возможностью передачи значений давления внутри камеры, измеренных датчиком давления, на удаленный сервер.
Преимущество этого варианта осуществления заключается в обеспечении возможности сбора данных от каждой сельскохозяйственной посевной машины и планировании их обслуживания. Изобретение дополнительно относится к передатчику, выполненному с возможностью передачи значений давления, детектированных датчиком внутри камеры устройства распределения, на удаленный сервер.
Изобретение дополнительно относится к посевной машине, содержащей устройство распределения материала, с которым связан датчик давления, выполненный с возможностью измерять значение давления внутри камеры распределителя.
Краткое описание чертежей
Дополнительные характеристики и преимущества изобретения будут более понятны из последующего описания, приведенного в качестве неограничивающего примера, посредством чертежей на прилагаемых листах.
Фиг. 1 - вид спереди устройства распределения согласно изобретению;
Фиг. 2 - вид вдоль разреза А-А на фиг. 1 устройства согласно изобретению;
Фиг. 3 изображает высеивающий распределяющий диск, относящийся к устройству на фиг. 1 и 2.
Осуществление изобретения
С частной ссылкой на эти чертежи, устройство распределения обозначено в целом посредством 100, при этом некоторые известные элементы указанного устройства распределения показаны только схематически пунктирными линиями.
Устройство 100 распределения содержит кожух 101, выполненный внутри полым и выполненный с возможностью образовывать камеру 110 внутри него, в которой может быть размещен распределяющий диск 120 для распределяемого материала, например семян, как лучше описывается ниже.
Для простоты изобретение описывается со ссылкой на тип устройства распределения, в котором используются пневматические средства, выполненный с возможностью изменять давление внутри камеры 110. Согласно настоящему изобретению указанные пневматические средства выполнены с возможностью генерации отрицательного давления внутри камеры 110, при этом следует понимать, что идеи изобретения, показанные в данном документе, также могут применяться к распределителям, использующим вместо этого пневматические средства, выполненные с возможностью генерации увеличения давления в указанной камере, такие как насос (не представлен для простоты).
Где это необходимо, ниже для полноты указываются любые конструктивные различия, применимые к распределителям, имеющим пневматические средства для генерации увеличения давления в камере 110.
Кожух 101 образован первой полуоболочкой 102 и второй полуоболочкой 103, которые могут быть соединены вместе для образования камеры 110.
В частности, каждая полуоболочка 102, 103 образована по существу вогнутым элементом и может быть размещена так, что вогнутая часть направлена к другой полуоболочке 102, 103.
Дополнительно первая полуоболочка 102 содержит периферийный фланец (не показан для простоты), который может быть соединен и закреплен посредством подходящих крепежных средств, которые сами по себе известны, на периферийном фланце 104' второй полуоболочки 103, например, посредством прокладки, размещенной между ними.
При использовании кожух 101 расположен в вертикальном положении, причем плоскость периферийных фланцев по существу параллельна вертикали, где термины верхний и нижний используются ниже в отношении указанного положения.
Первая полуоболочка 102 содержит загрузочный бункер 105, выполненный в верхней части указанной полуоболочки и соединенный с содержащим семена баком (не показан для простоты), для ввода семян вовнутрь камеры 110, причем указанный бак находится над устройством 100.
Загрузочный бункер 105 образован спускным желобом 115, обращенным к нижней части первой полуоболочки 102.
Дополнительно первая полуоболочка 102 содержит нижний выступ, который может, в сочетании с эквивалентной частью во второй полуоболочке 103, образовывать выпускной канал 106, через который семена выходят из камеры 110 по направлению к почве.
Выпускной канал 106 для семян соединен с трубкой, не показана, имеющей конец, удаленный от камеры 110, для выпуска семян в предварительно созданную борозду.
Дополнительно первая полуоболочка 102 содержит сквозное отверстие 107, например, выполненное собственно в верхней части первой полуоболочки 102, для входа атмосферного воздуха, всасываемого через подходящие пневматические средства, которые сами по себе известны.
Это сквозное отверстие 107 предпочтительно соединено, через подходящую трубку, с фильтром, внешним по отношению к кожуху 101.
Дополнительно первая полуоболочка 102 может содержать дополнительное отверстие, закрытое перфорированной решеткой (для простоты не показана), причем указанное отверстие обеспечивает возможность прохождения воздуха между внутренней и наружной частью камеры 110 (в частности всасывание воздуха в камере 110) в течение работы устройства 100 распределения.
Вторая полуоболочка 103 содержит отверстие 108, например, выполненное в периферийной части собственно второй полуоболочки 103, с которым указанные пневматические средства соединены для генерации отрицательного давления внутри камеры 110.
Пневматические средства содержат впускной канал 130, связанный с камерой 110 в отверстии 108.
Впускной канал 130 образован, например, гибкой резиновой трубкой, имеющей первый конец, закрепленный на втором отверстии 108 камеры 110, и второй конец, закрепленный на соответствующих пневматических средствах, которые сами по себе известны.
Отверстие 108 предпочтительно выполнено в таком положении, что оно удалено по отношению к выпускному каналу 106, когда две полуоболочки 102, 103 соединены вместе, так что собственно отверстие 108 и выпускной канал 106 различны и отличаются друг от друга.
Как лучше видно на фиг. 1, во второй полуоболочке 103 выполнен отводной канал 109 для воздуха, всасываемого пневматическими средствами, причем указанный отводной канал находится в сообщении с отверстием 108.
Отводной канал 109 лежит в плоскости, по существу параллельной плоскости фланца первой полуоболочки 102, и имеет конец на отверстии 108 и противоположный конец, направленный к нижней части (при использовании) второй полуоболочки 103, т.е. к части второй полуоболочки 103, ближайшей к выпускному каналу 106, когда две полуоболочки 102, 103 соединены вместе. Отводной канал 109, например, с прямоугольным поперечным сечением, сообщается с отверстием 108 второй полуоболочки 103 на одном конце, при этом он открыт в плоскости, по существу, перпендикулярной плоскости фланца первой полуоболочки 102 на другом конце, при этом он закрыт в плоскости, параллельной плоскости указанного фланца, например, посредством пластины 109А.
В варианте осуществления, показанном на чертежах, отводной канал 109 по существу имеет вид дуги окружности и проходит по периферийному краю вогнутости второй полуоболочки 103.
Со ссылкой в частности на фиг. 2, распределяющий диск 120, размещенный внутри камеры 110, может быть распознан по пунктирной линии, причем указанный распределяющий диск может собирать материал и переносить его из загрузочного бункера 105 в выпускной канал 106.
Этот распределяющий диск 120 размещен в камере 110 так, что он лежит в плоскости, параллельной плоскости фланцев устройства 100 распределения, причем он по существу занимает весь объем камеры 110 на указанной плоскости, иными словами, края распределяющего диска 120 расположены по существу заподлицо с внутренними стенками камеры 110.
Дополнительно распределяющий диск 120 размещен в камере 110, по существу на фланцах устройства 100 распределения, т.е. вдали от нижних частей вогнутостей полуоболочек 102, 103.
В частности, распределяющий диск 120 разделяет камеру 110 на два отсека 111, 112, при этом первый отсек 111 сообщается с загрузочным бункером 105 и выпускным каналом 106, а второй отсек 112 сообщается с отверстием 108.
Как показано на фиг. 3, распределяющий диск 120 предпочтительно образован диском, например, выполненным из металла или пластика и содержащим первый набор сквозных отверстий 122, расположенных по окружности относительно собственно распределяющего диска 120.
В частности, распределяющий диск 120 содержит набор первых отверстий 122, расположенных вблизи края собственно распределяющего диска 120, и набор вторых отверстий 123, расположенных на удалении от края диска относительно первых отверстий 122.
Первые отверстия 122 равноудалены друг от друга и имеют диаметр, меньший наименьшего материала, подлежащего распределения, например, семян. Сходным образом, вторые отверстия 123 также равноудалены друг от друга.
По меньшей мере одна часть первых отверстий 122 (например, по меньшей мере одно) перекрывает отводной канал 109 для воздуха, всасываемого пневматическими средствами, при этом указанный отводной канал находится в сообщении с отверстием 108 и расположен во второй полуоболочке 103, когда распределяющий диск 120 размещен в камере 110. В частности, каждое первое отверстие 122 может перекрывать отводной канал 109, когда сам распределяющий диск 120 вращается вокруг своей собственной оси 121. Внутри камеры 110 отрицательное давление передается из второго отсека 112 в первый отсек 111 через первые отверстия 122.
Распределяющий диск 120 выполнен за одно целое и коаксиально закреплен на ведущем диске 124, соединенном с ротационным валом 230, при этом, в частности, распределяющий диск 120 и ведущий диск 124 закреплены вместе последовательно вдоль оси 121 ротационного вала 230, например, на одном из концов самого вала, причем распределяющий диск 120 направлен к первой полуоболочке 102, а ведущий диск 124 направлен ко второй полуоболочке 103.
Ведущий диск 124 содержит, например, конфигурацию в виде спиц, выполненную за одно целое с ротационным валом 121 и имеющую множество расположенных по окружности и выступающих штифтов 125 вдоль направления, параллельного оси ротационного вала 121.
Штифты 125 могут быть установлены вовнутрь вторых отверстий 123 распределяющего диска 120 таким образом, чтобы удерживать, например, за счет взаимодействия, сам распределяющий диск 120.
В частности, штифты 125 могут выступать от распределяющего диска 120 по направлению к первой полуоболочке 102.
Диаметр ведущего диска 124 меньше диаметра распределяющего диска 120, при этом, в частности, первые отверстия 122 распределяющего диска 120 выступают за периферийный край ведущего диска 124.
Ротационный вал 230 соединен с приводными средствами, которые могут приводить его во вращение вокруг своей собственной оси 121 способами, известными сами по себе, для определения расстояния между семенами, распределяемыми вдоль направления движения вперед, на основе скорости движения вперед сельскохозяйственной машины 10.
Кроме того устройство 100 может содержать селекторное устройство 140, содержащее по существу плоский корпус, расположенный между первой и второй полуоболочками 102, 103 и частично перекрывающий внешнюю часть распределяющего диска 120, в частности перекрывающий поверхность распределяющего диска 120, направленную к первой полуоболочке 102.
Кроме того, селекторное устройство 140 шарнирно закреплено на кожухе с возможностью совершать небольшие повороты вокруг оси, по существу параллельной плоскости фланцев устройства 100 распределения, и содержит средства регулировки положения селекторного устройства 140 относительно распределяющего диска 120, такие как, например, эксцентриковый штифт (не показан), размещенный в соответствующей прорези. Селекторное устройство 140 содержит зубчатый край 142, направленный к внутренней части камеры и расположенный вблизи первых отверстий 122 распределяющего диска 120. Зубчатый край 142 может соударяться с семенами, увлекаемыми распределяющим диском 120, так что увлекается ограниченное количество семян, как лучше описывается ниже.
Как показано на фиг. 2, датчик 310 давления дополнительно связан с устройством 100 распределения, причем указанный датчик давления может измерять значение давления внутри камеры 110.
Для целей настоящего изобретения может быть использован любой датчик 310 давления, который может измерять атмосферное давление внутри камеры.
В частности, датчик 310 давления размещен в непосредственном сообщении со вторым отсеком 112 камеры 110 , т.е. с отсеком 112, находящимся в непосредственном сообщении по текучей среде с пневматическими средствами.
Например, датчик 310 может быть размещен на стенке 203 второй полуоболочки 103, при этом вторая полуоболочка 103 способствует образованию второго отсека 112, причем стенка 203 перекрывает второй отсек 112 снаружи.
Таким образом, датчик 310 расположен вблизи объема, в котором возникают исходные проблемы, связанные с неправильным поддержанием отрицательного давления. Дополнительно датчик 310 давления соединен с управляющим блоком 450, получающим от указанного датчика 310 сигнал, отображающий значение давления внутри камеры 110.
Программа процессора, например, хранящаяся в блоке 460 памяти, соединенном с управляющим блоком 450, может использовать значения давления, полученные от датчика 310, согласно описанным ниже способам.
th
Управляющий блок 450 также соединен с оптическим и/или акустическим предупредительным устройством 470, выполненным с возможностью активироваться, если значение давления внутри камеры 110, измеренное датчиком 310 давления, в течение работы устройства 100 распределения больше заданного порогового значения P.
Близость датчика 310 к пневматическим средствам в сочетании с использованием предупредительного устройства 470 позволяет предупреждать оператора сельскохозяйственной машины, как только происходит сбой в системе, обеспечивающей отрицательное давление внутри камеры распределителя, что, таким образом, не позволяет оператору продолжить посев низкого качества.
В дополнение к этому управляющий блок 450 выполнен с возможностью передачи значений давления, измеренных внутри камеры 110 датчиком 310 давления, на удаленный сервер 500. В частности, значения давления передаются через передатчик, не показанный и сам по себе известный, соединенный с управляющим блоком 450, при этом передатчик получает значения давления, измеренные внутри камеры 110 датчиком 310 давления, от управляющего блока 450 и отправляет их на удаленный сервер 500.
Эта система позволяет удаленному серверу 500 осуществлять мониторинг в реальном времени состояния множества устройств 100 распределения, вмешиваясь в случае сбоев и/или управляя запланированным обслуживанием различных устройств.
Работа описанного выше устройства 100 распределения заключается в следующем. В течение работы сельскохозяйственной машины, с которой связано указанное устройство 100 распределения, всасывающие средства создают всасывание из камеры 110 через впускной канал 130.
Внутри камеры 110 отрицательное давление передается из второго отсека 112 в первый отсек 111 через первые отверстия 122.
Семена, содержащиеся в баке, поступают в камеру 110 через загрузочный бункер 105, при этом в частности, они собираются в нижней части первого отсека 111 под действием силы тяжести.
Отрицательное давление, создаваемое в камере 110 пневматическими средствами, вызывает прилипание семян к распределяющему диску 120, в частности вблизи первых отверстий 122, при этом они увлекаются им из загрузочного бункера 105 по направлению к выпускному каналу 106 (с поворотом против часовой стрелки относительно фиг. 2).
В течение вращения распределяющего диска 120 зазубренный край 142 элемента 140 селектора и штифты 125 ведущего диска 124 соударяются с семенами, увлекаемыми самим распределяющим диском, чтобы вызывать отсоединение семян, прилипающих к распределяющему диску 120 с более слабой силой сцепления, т.е. семян, прилипающих вблизи первых отверстий 122, но не на них. Таким образом, количество семян, прилипающих к каждому первому отверстию 122, ограничено одним.
Когда семя приближается к выпускному каналу 106, и, в частности, когда соответствующее первое отверстие 122 находится на отводном канале 109, отрицательное давление, позволяющее этому семени прилипать к поверхности распределяющего диска 120, перестает действовать на семя, при этом семя падает под действием силы тяжести вовнутрь выпускного канала 106.
В течение всех описанных этапов процесса датчик 310 давления передает данные давления через подходящий передатчик в управляющий блок 450.
Эти данные могут быть собраны в виде таблиц и/или графиков, пригодных для статистического анализа, относящегося к плановому обслуживанию устройств высева семян.
th
В случае, когда значение давления внутри камеры 110, измеренное датчиком 310 давления, превышает заданное пороговое значение P, возникает неисправное состояние распределителя вследствие того, что не достигается отрицательное давление, которое должно поддерживаться в течение работы распределителя семян.
Таким образом, операция посева прерывается.
Следует отметить, что в случае распределителей, использующих пневматические средства для генерации увеличения давления в камере 110, согласно варианту осуществления изобретения, не представленному для простоты, датчик 310 давления может быть размещен на первом отсеке 111, на который разделена камера 110.
th
В этом случае оптическое и/или акустическое предупредительное устройство 470 активируется, если давление внутри камеры 110, измеренное датчиком 310 давления, ниже заданного порогового значения P, при этом операция посева прерывается, что является признаком неисправности в системе, генерирующей увеличение давления в камере 110.
В предложенном изобретении могут быть выполнены множество других возможных модификаций и изменений, все из которых находятся в пределах объема идеи изобретения.
Дополнительно все детали могут быть заменены другими технически эквивалентными элементами.
На практике используемые материалы, а также возможные формы и размеры могут быть любыми согласно требованиям без отклонения от объема охраны в приведенной ниже формуле изобретения.