СИСТЕМА ОБЪЕМНОГО ДОЗИРОВАНИЯ С СЕКЦИОННОЙ ЗАСЛОНКОЙ
SYSTEM OF VOLUMETRIC DOSING WITH SECTIONAL VALVE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к объемному дозатору семян, а более конкретно к такому дозатору семян, который имеет секционную заслонку дозатора.
Уровень техники
Объемные дозаторы часто используют для дозирования семян в сельскохозяйственных посевных орудиях, таких как зерновые сеялки и пневматические сеялки. Объемные дозаторы используют также с машинами для внесения удобрений. В объемном дозаторе часто используют барабан дозатора, заключенный внутри кожуха, который образует впуск для приема продукта из бункера, расположенного, как правило, над барабаном дозатора для подачи семян в корпус под действием силы тяжести. Барабан дозатора выполняют с канавками так, что когда барабан вращается, продукт из бункера перемещается к выпуску регулируемым образом в зависимости от размера канавок барабана и скорости вращения барабана. Из кожуха дозатора семена перемещаются посредством распределительной системы для высева в почве. Распределительная система включает в себя, как правило, множество отдельных каналов, каждый из которых принимает семена из определенной секции барабана дозатора. Распределительная система может представлять собой систему подачи самотеком, которая направляет семена, когда они падают вниз из дозатора в почву. В качестве альтернативы, распределительная система может быть пневматической с использованием потока воздуха для высева семян из дозатора. Кроме того, пневматическая система также может разделять семена, подаваемые из дозатора в один канал распределительной системы, по множеству отдельных рядковых семяпроводов.
В отличие от объемного дозатора семян сеялки для пропашных культур используют отдельные дозаторы семян, расположенные на каждой высевающей секции. Такие дозаторы снабжаются либо отдельными бункерами для семян, установленными на высевающей секции, либо семенами из центрального бункера часто с пневматической системой подачи семян. Однако дозаторы семян вместо дозирования семян на основании объема разделяют семена поштучно и подают одно или более семян с точно определенными интервалами. Имеющиеся в настоящее время изделия изготавливают с возможностью применения на сеялках пропашных культур, в которых поток семян перекрывают на отдельных высевающих секциях. Их часто дополняют механизмом сцепления привода дозатора семян, который приводится в действие для отсоединения привода дозатора семян. Они имеют коммерческий успех, поскольку покупатели стремятся регулировать издержки посредством устранения какого-либо двойного посева, который может произойти на краю поля, когда площадь, остающаяся для посева, не такая широкая, как сеялка, или в непрямоугольном поле, где не все ряды заканчиваются в одном и том же месте, или при пересечении водопротоков, которые покрыты травой и не должны засеиваться. Поскольку механизм перекрывания высевающего аппарата находится на отдельном дозаторе, установленном на рядке, задержка от времени перекрывания дозатора до прекращения потока семян в почве отсутствует или является очень короткой.
Для того чтобы обеспечить подобный механизм перекрывания объемного дозатора, имеющего воздушную, т.е. пневматическую, распределительную систему, необходимо решить множество специфичных сложных задач, которые отсутствуют на сеялке пропашных культур. Данные сложные задачи представляют собой: 1) в том случае, когда поток семян в дозатор останавливают, существует долгая задержка, пока движение потока семян остановится, поскольку перед тем, как поток семян остановится, дозатор должен опорожниться; 2) пневматические сеялки могут смешивать множество продуктов в воздушном потоке, так что остановка потока семян в землю за счет перенаправления потока после введения семян в воздушную струю требует разделения смешанных продуктов; и 3) в некоторых пневматических сеялках во время работы бункеры для продуктов находятся под давлением, дополнительно затрудняя возврат перенаправляемого продукта в бункер.
Один подход для обеспечения секционного механизма перекрывания дозатора показан в публикации заявки на патент США 2009/0079624, опубликованной 26 марта 2009 года. Между бункером для хранения продукта и барабаном дозатора расположены скользящие заслонки. Для передвижения каждой заслонки между открытым и закрытым положениями предусмотрены отдельные исполнительные механизмы. Вследствие того что заслонки расположены между бункером для хранения и дозатором после приведения в действие перекрывающих исполнительных механизмов продукт будет продолжать поступать до тех пор, пока дозатор не опорожнится от продукта. Данное приспособление ничем не помогает решить первую сложную проблему, упомянутую выше. Кроме того, скользящая заслонка должна «обсекать» поток семян из бункера для продукта по существу перпендикулярно направлению движения скользящей заслонки.
Раскрытие изобретения
В настоящем изобретении предлагается система объемного дозирования с подвижными заслонками, расположенными после барабана дозатора, но перед тем, как продукт входит в распределительную систему. За счет расположения заслонки в данном положении, прохождение продукта будет останавливаться после перекрывания более быстро, чем в устройстве, показанном в вышеуказанной заявке на патент, поскольку не нужно, чтобы барабан дозатора сначала сам опорожнился от продукта. Кроме того, за счет расположения заслонки перед распределительной системой дозируемый продукт не смешивается со струей воздуха или с дополнительными продуктами, что вызывает необходимость в перенаправлении продукта в находящийся под давлением бункер или разделении множества продуктов.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой вертикальный вид сбоку пневматической сеялки и орудия для обработки почвы, имеющих секционный механизм перекрывания дозатора настоящего изобретения;
фиг.2 представляет собой вертикальный вид сбоку дозатора семян пневматической сеялки, показанной на фиг.1;
фиг.3 представляет собой вертикальный вид сбоку части фиг.2 в круге 3, иллюстрирующей шток исполнительного механизма во втянутом положении;
фиг.4 представляет собой вид в перспективе дозатора семян, показанного на фиг.2;
фиг.4а представляет собой вид в перспективе, показывающий исполнительный механизм, способный закрывать две заслонки;
фиг.5 представляет собой вид в перспективе с пространственным разнесением элементов картриджа дозатора, иллюстрирующий один корпус дозатора и один барабанный сегмент, отделенные от картриджа;
фиг.6 представляет собой вид в перспективе кожуха дозатора семян, иллюстрирующий заслонку в закрытом положении;
фиг.7 представляет собой вид в перспективе корпуса дозатора семян, показанного на фиг.6, иллюстрирующий заслонку в открытом положении;
фиг.8 представляет собой вид в перспективе объемного дозатора согласно уровню техники перед добавлением еще одного варианта осуществления секционного механизма перекрывания дозатора согласно настоящему изобретению;
фиг.9 представляет собой вид сбоку в разрезе дозатора, показанного на фиг.8, с добавлением секционного механизма перекрывания дозатора согласно настоящему изобретению, иллюстрирующий заслонку механизма перекрывания в открытом положении;
фиг.10 представляет собой вид сбоку в разрезе дозатора, показанного на фиг.9, иллюстрирующий заслонку в закрытом положении;
фиг.11 представляет собой вид в перспективе снизу корпуса высевающего аппарата и секционного механизма перекрывания, показанного на фиг.9 и 10; и
фиг.12 представляет собой вид сбоку дозатора, показанного на фиг.9, показывающий соединительный рычаг механизма перекрывания в высвобожденном положении для обеспечения извлечения барабана дозатора.
Описание предпочтительного варианта осуществления изобретения
На чертежах показана пневматическая сеялка, выполненная согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Со ссылкой на фиг.1 показана пневматическая сеялка, состоящая из прицепа 10 для семян, буксируемого между трактором (не показан) и почвообрабатывающим орудием 12. Прицеп 10 для семян имеет раму 14, к которой прикреплены бункеры 16 и колеса 18. Каждый бункер 16 имеет связанную с ним систему 20 дозирования на нижней своей стороне для регулируемой подачи продукта в пневматическую распределительную систему 22 на основном распределительном коллекторе 24. Почвообрабатывающее орудие 12, буксируемое позади прицепа 10 для семян, в общем состоит из рамы 30, к которой прикреплены культиваторы 32. Также во многих вариантах применения желательно включение заделывающего оборудования для семян в ряду, такого как заделывающие колеса 34.
Пневматическая распределительная система 22 включает в себя центробежный вентилятор 36, соединенный с полостью 38, которая, в свою очередь, соединена с одним или более основными распределительными коллекторами 24, каждый из которых соединен с бункером 16. Каждый отдельный канал в основном распределительном коллекторе 24 соединен посредством высевающего трубопровода 40 с вертикальной трубой (показана только одна). Каждая вертикальная труба 42, в свою очередь, соединена с дополнительным распределительным устройством 44. Распределительные трубопроводы 46 соединяют дополнительное распределительное устройство 44 с сошниками, установленными на культиваторах 50 для доставки продукта, семян или удобрения и т.д. в борозду, образованную культиваторами 32. Дополнительные подробности пневматической сеялки можно найти в патенте США 5,878,679, включенном сюда посредством ссылки. Несмотря на то что пневматическая сеялка, показанная на фиг.1, показана в виде отдельного пневматического прицепа, соединенного с почвообрабатывающим орудием, бункеры 16, система 20 дозирования и распределительная система 22 могут быть установлены на ту же раму, что и культиваторы 32.
Далее со ссылкой на фиг.2-5 будет описана более подробно система 20 дозирования. Система 20 дозирования включает в себя кожух 50, имеющий верхний конец 52, который прикреплен к бункеру 16. Кожух 50 также имеет нижний конец 54, который прикреплен к основному коллектору 24 пневматической распределительной системы. Кожух 50 образует впускной канал 56, через который продукт поступает в кожух, и выпускной канал 58, через который дозированный продукт поступает в распределительную систему. Вращающийся отсечной клапан 60 расположен во впускном канале 56 и может поворачиваться, как показано стрелкой 62, из открытого положения, показанного на фиг.2, в положение для очистки, в котором продукт выгружают из кожуха 50, чтобы обеспечить опорожнение бункера 16 без прохождения продукта в распределительную систему через дозатор.
Впускной канал 56 проходит в картридж 70 дозатора, который вмещает барабан 72 дозатора. Картридж 70 можно извлекать из кожуха 50 дозатора, как показано на фиг.4, где картридж 70 показан частично вынутым из кожуха 50. Картридж состоит из множества корпусов 74 дозатора, расположенных рядом друг с другом и скрепленных вместе удлиненными болтами 84 (фиг.5), проходящими через отверстия 76 в корпусах дозатора. Барабан 72 дозатора выполнен из множества барабанных сегментов 78, расположенных в продольном направлении вдоль приводного вала 80. В показанном варианте осуществления приводной вал 80 является шестигранным для сопряжения с шестигранным отверстием 92 в барабанных сегментах 78. Дополнительное крепежное оборудование показано и описано в вышеуказанном патенте США 5,878,679.
Каждый барабанный сегмент 78 расположен внутри отдельного корпуса 74 дозатора. Каждый корпус 74 дозатора имеет радиальную стенку 86 вдоль одного осевого конца корпуса, которая отделяет расположенные рядом сегменты барабана друг от друга в продольном направлении вдоль вала 80. Каждый корпус 74 образует впуск 88, сообщающийся с впускным каналом 56 кожуха дозатора для приема продукта из него. Так как барабан 72 дозатора вращается, как показано стрелкой 90 на фиг.2, продукт перемещается зубьями и желобками 92 барабанов через выступ 94 к выпускному отверстию 96 в корпусе дозатора. Оттуда продукт поступает в выпускной канал 58 в кожухе дозатора и в коллектор 24 распределительной системы. Для каждого корпуса дозатора предусмотрена заслонка 100 для избирательного перекрывания потока семян из данной барабанной секции дозатора. Заслонка показана на фиг.2 в закрытом положении, предотвращая прохождение продукта через выступ 94. Заслонка шарнирно прикреплена к корпусу дозатора на шарнире 102 около ближнего конца заслонки. Шарнирный стержень 108 (см. фиг.5) проходит в осевом направлении через картридж для шарнирной установки заслонок 100. Каждая заслонка 100 удерживается в закрытом положении плунжером 104, который перемещается со скольжением внутри втулки 106 в корпусе дозатора. Исполнительные механизмы 110 устанавливают в кожух 50 дозатора, при этом большая часть корпуса исполнительных механизмов 110 выступает наружу из кожуха, как показано на фиг.2 и 4. Исполнительные механизмы имеют выдвижной шток 112, который выдвигается во втулку 106 и упирается в плунжер 104, как показано на фиг.2, когда исполнительный механизм находится во включенном состоянии. Предпочтительно, шток исполнительного механизма подпружинен во втянутое положение таким образом, чтобы шток оставался втянутым, когда исполнительный механизм находится в выключенном состоянии. Термины включенный и выключенный означают, что приводящая в действие энергия подается или не подается, и может быть электрической, пневматической, гидравлической и т.д. Во втянутом состоянии концы штоков 112 находятся внутри кожуха 50, как показано на фиг.3, полностью извлеченными из корпуса дозатора. Это позволяет извлечь картридж дозатора 70 из кожуха 50, как показано на фиг.4. Плунжеры 104 и втулки 106 заключены внутри соответствующих корпусов дозатора так, чтобы не взаимодействовать с кожухом 50 в процессе введения или извлечения картриджа 70 в кожух 50 и из него.
Корпус дозатора и заслонка более подробно показаны на фиг.6 и 7. На фиг.6 заслонка 100 показана в закрытом положении, в котором дальний конец 103 заслонки упирается или примыкает к выступу 64 для предотвращения прохождения продукта через выступ. На фиг.7 заслонка показана в открытом положении и расположенная на расстоянии от выступа 94, позволяя продукту проходить через выступ к выпуску 96. Заслонка 100 выполнена за одно целое с пружинным язычком 114, проходящим вверх от шарнира 102, как показано на фиг.6 и 7. Пружинный язычок упирается во внутреннюю поверхность элемента 74 корпуса в открытом положении, показанном на фиг.7. Когда заслонка передвигается в закрытое положение, пружинный язычок 114 отклоняется, как показано на фиг.6. Когда шток 112 исполнительного механизма 110 втягивается, пружинный язычок обеспечивает смещающее усилие для передвижения заслонки 100 в открытое положение. Вместо единого пружинного язычка 114 между заслонкой и элементом корпуса можно использовать отдельные пружинные элементы для смещения заслонки в открытое положение. Они могли бы включать в себя пружину натяжения между заслонкой и корпусом около дальнего конца 103 заслонки или цилиндрическую пружину на шарнире 102.
Исполнительные механизмы 110 могут быть электронными, пневматическими, гидравлическими или любыми другими исполнительными механизмами, которые обеспечивают требуемое движение, и, предпочтительно, имеют электронное управление. Исполнительные механизмы 110 могут управляться избирательно оператором через панель управления в кабине трактора или, предпочтительно, исполнительными механизмами управляют посредством программного обеспечения картирования поля в сочетании с GPS или другой системой позиционирования транспортного средства. С использованием полевых карт и позиционирования транспортного средства исполнительные механизмы будут приводиться в действие для перекрывания потока продукта от дозатора и, таким образом, остановки потока продукта в одном или более распределительных трубопроводов 40, которые подают продукт в один или более рядов почвообрабатывающих орудий 12, когда почвообрабатывающее орудие проходит площадь, которая уже была засеяна или которую не нужно засеивать.
Как показано на фиг.4а, исполнительный механизм 110 может иметь шток 112, присоединенный к поперечной планке 113, которая, в свою очередь, поддерживает два выступа 112' штока. Подобное приспособление позволяет исполнительному механизму при необходимости управлять двумя или более заслонками. Несмотря на то что наличие одного исполнительного механизма на заслонку может быть предпочтительным вариантом осуществления, это может реально обеспечить более точное управление, чем доступно с помощью программного обеспечения картирования поля и системы позиционирования транспортного средства. Таким образом, закрытие двух или более заслонок одновременно может обеспечить максимальную выгоду, возможную в условиях сниженной производственной себестоимости.
На фиг.8-12 показано альтернативное исполнение изобретения. Здесь поворотные заслонки механизма перекрывания встроены в различные дозаторы, причем в данном случае дозатор представляет собой дозатор John Deere 1990CCS No-Till Air Drill. Система 120 дозирования показана на фиг.8 без секционного механизма перекрывания согласно настоящему изобретению для обеспечения контекста изобретения. Система 120 дозирования включает в себя узел 150 отсека дозаторов, на котором установлен бункер (не показан), и подает продукт в открытую внутреннюю часть 148 узла отсека дозаторов. Приводной вал 180 системы дозирования опирается на узел отсека дозаторов и несет барабан дозатора, имеющий множество барабанных сегментов 178. Барабанные сегменты 178 разнесены в продольном направлении друг от друга по длине приводного вала 180. Каждый барабанный сегмент окружен корпусом 168 высевающего аппарата, который открыт в сторону внутренней части 148 узла отсека дозаторов для получения продукта из него. Каждый корпус 168 высевающего аппарата также образует выпускную трубку 169 для направления продукта в поток воздуха распределительной системы 122 продукта, показанной на фиг.9, 10 и 12.
В процессе работы вращение барабанных сегментов против часовой стрелки, как показано на фиг.9 и 10, вызывает прохождение продукта через выступ 194 корпуса высевающего аппарата и в трубку 169. Заслонку 200 шарнирно устанавливают в каждый корпус высевающего аппарата на шарнире 202 на верхнем конце как заслонки, так и корпуса высевающего аппарата. Исполнительные механизмы 210 устанавливают в воздушный коллектор 212, образованный в виде части узла отсека дозаторов, при этом один исполнительный механизм расположен под каждым корпусом высевающего аппарата. Каждый исполнительный механизм имеет выдвижной шток 213 (фиг.11), прикрепленный к скобе 214. Соединительный рычаг 216 прикреплен к скобе и проходит вверх вокруг внешней части корпуса высевающего аппарата к заслонке 200. В показанном предпочтительном варианте осуществления соединительный рычаг является U-образным, имеет пару опор 218, по одной с каждой стороны корпуса высевающего аппарата. Опоры изогнуты для поддержания зазора с подшипниковыми узлами (не показано) на приводном валу 180. На верхних концах соединительного рычага опоры 218 соединены друг с другом посредством поперечной пластины 220. Как показано, соединительный рычаг выполнен из единого формованного полимерного элемента, образующего опоры 218 и поперечную пластину 220. Поперечная пластина также является U-образной для огибания заслонки 200. Соединительный рычаг можно выполнить из металла вместо формованной пластмассы. Поворотный стержень 222 также проходит между двумя опорами 218 соединительного рычага около поперечной пластины 220. Соединительный рычаг прикреплен к заслонке 200 с возможностью отсоединения посредством вставки поворотного стержня 222 в захват 224, образованный в заслонке 200. Пружинный держатель 226, прикрепленный заклепками или иным образом к заслонке, упирается в поворотный стержень 222 для удержания поворотного стержня вставленным в захват 224.
Исполнительные механизмы 210 представляют собой пневматические цилиндры обратного действия. Шток 213 обычно выдвигается с помощью внутренней пружины. Когда исполнительные механизмы приводят в действие сжатым воздухом, шток исполнительного механизма втягивается. В выключенном состоянии шток выдвигается, как показано на фиг.9. Это удерживает заслонку 200 в открытом положении, позволяя продукту проходить через корпуса высевающего аппарата, когда барабанные сегменты дозатора вращаются. Когда исполнительный механизм приведен в действие, а шток втянут, заслонка перемещается в закрытое положение, показанное на фиг.10, предотвращая прохождение продукта. Подходящим пневматическим цилиндром является модель «Flat I» пневматического цилиндра, поставляемая Bimba Manufacturing of University Park, Illinois. Данный цилиндр представляет собой цилиндр обратного действия с нормально выдвигаемым штоком. Вместо показанного пневматического цилиндра могут быть использованы электрические или гидравлические или другие исполнительные механизмы. Соединительный рычаг может высвобождаться от заслонки посредством отжатия пружинного держателя 226 для извлечения поворотного стержня 222 из захвата 224 на заслонке. Это позволяет поворачивать соединительный рычаг вокруг корпуса высевающего аппарата в положение с зазором, показанное на фиг.12, для того чтобы позволить извлечь барабанные сегменты 178 и приводной вал 180 через открытый верхний конец корпусов высевающего аппарата. Это обеспечивает возможность использования различных размеров и форм барабанных сегментов в дозаторе семян. По-разному подобранные формы заслонок 200 могут также быть использованы с различными барабанными сегментами 178 в зависимости от размера барабанных сегментов. Заслонки можно заменять посредством удаления поворотных стержней 202, прикрепляющих заслонки к соответствующим корпусам высевающего аппарата.
В варианте осуществления, показанном на фиг.9-12, исполнительные механизмы для заслонок расположены под барабанными сегментами и соединены с соответствующими заслонками посредством соединительных рычагов, которые проходят вокруг корпуса высевающего аппарата. Соединительный рычаг может проходить вокруг обеих сторон корпуса высевающего аппарата, как показано, или иметь только одну опору, проходящую вокруг одной стороны корпуса высевающего аппарата. Каждый исполнительный механизм может быть прикреплен более чем к одной заслонке посредством подходящего соединительного элемента, прикрепленного к соединительным рычагам по причинам, описанным выше. В качестве альтернативы, исполнительные механизмы могут быть установлены над барабанными сегментами и иметь штоки, которые проходят вниз и соединены непосредственно с заслонками. Данная конфигурация не может обеспечить большой доступ к барабанным сегментам для замены сегментов.
Несмотря на то что изобретение было показано и описано с поворотной заслонкой, могут быть использованы другие типы движения для перемещения заслонки между открытым и закрытым положениями, например скользящая заслонка, которая показана в патентной публикации, на которую была сделана ссылка выше.
Заслонка для объемного дозатора согласно настоящему изобретению, расположенная после барабана дозатора, но перед тем, как продукт попадает в воздушную струю, решает сложные задачи, описанные выше. Долгая задержка между перекрыванием и прекращением подачи продукта в рядок уменьшается, поскольку дозатор не нуждается в опорожнении перед тем, как прекратится поток продукта. Поскольку продукт останавливается перед тем, как продукт входит в воздушную струю, нет необходимости в направлении продукта назад в бункер. Это устраняет необходимость разделения смешанных продуктов и устраняет трудность возврата продукта в находящийся под давлением бункер. Несмотря на то что изобретение было показано и описано в контексте пневматической сеялки, специалистам в данной области техники необходимо понимать, что изобретение может быть использовано любым объемным дозатором, например в зерновой сеялке, использующей силу тяжести для высева семян из дозатора в землю.
После описания предпочтительного варианта осуществления становится понятно, что могут быть выполнены различные изменения, не выходящие за рамки объема изобретения, определенного в приложенной формуле изобретения.