ПОСЕВНАЯ МАШИНА
SOWING MACHINE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к сельскохозяйственным посевным машинам, а в частности к высевающему аппарату, который захватывает семена из дозатора семян и высевает в борозду в почве и который также содержит датчик семян для определения прохождения семян через высевающий аппарат.
Уровень техники
Сельскохозяйственная посевная машина, такая как сеялка для пропашных культур, или зерновая сеялка, высевает семена на заданную глубину во множестве параллельных борозд, выполненных в почве. В случае с сеялкой для пропашных культур, множество высевающих секций обычно приводят в действие с использованием колес, валов, звездочек, раздаточных коробок, цепей и тому подобного, или электрическими или гидравлическими двигателями. Каждая высевающая секция содержит раму, соединенную с возможностью перемещения с брусом для навешивания рабочих органов. На раме могут быть установлены основной бункер для семян, бункер для гербицидов и бункер для инсектицидов. Если применяют гербициды и инсектициды, дозирующие устройства, связанные с высевом гранулированного продукта в борозду для семян, являются относительно простыми. С другой стороны, устройства, необходимые для надлежащего дозирования семян и высева семян в заданных относительных местоположениях в борозде для семян, являются относительно сложными.
Устройства, связанные с дозированием и высевом семян, в целом могут быть разделены на систему дозирования семян и систему посева или высева семян, которые последовательно сообщаются друг с другом. Система дозирования семян принимает семена в сыпучем виде из бункера для семян, который установлен на раме сеялки или высевающей секции. Возможно использование различных типов систем дозирования семян, таких как высевающие диски, пальцевые высевающие диски, высевающие ремни и т.д. В случае системы дозирования семян с высевающим диском высевающий диск выполнен с множеством ячеек для семян, разнесенных по периферии диска. Семена перемещают в ячейки для семян с одним или более семян в каждой ячейке для семян в зависимости от размера и конфигурации ячейки для семян. Вакуум или положительный перепад давления воздуха могут использоваться совместно с высевающим диском для содействия перемещению семян в ячейку для семян. Семена подаются поштучно и выпускаются последовательно с заданной скоростью в систему посева или высева семян.
Самая распространенная система подачи семян может быть классифицирована как система подачи самотеком (под воздействием силы тяжести). В случае системы подачи самотеком семяпровод имеет входной конец, который расположен ниже системы дозирования семян. Семена поштучно из системы дозирования семян просто опускаются в семяпровод и под действием силы тяжести выпадают из его выпускного отверстия в борозду для семян. Обычно для контролирования работы сеялки используются системы контроля. В таких системах обычно используется датчик семян, прикрепленный к каждому семяпроводу для определения прохождения семян через него. Датчики семян легко приобрести у многих поставщиков, включая Dickey John Corporation, пример которых описан в патенте США № 4555624. Как указано в описании, фотодатчик состоит из одного или более светоизлучающих устройств и одного или более фоточувствительных элементов, обычно установленных на противоположных сторонах семяпровода. Семена, проходящие через семяпровод, на мгновение частично затеняют свет, падающий на один или более фоточувствительных элементов, вызывая, таким образом, мгновенное изменение в нормальном или устойчивом состоянии уровня выходного сигнала датчика. Однако данное устройство имеет некоторые недостатки, которые влияют на точность системы контроля. Один недостаток заключается в пыли и грязи, которые втягиваются в семяпровод при работе сеялки. Другой недостаток заключается в степени рассеяния света в семяпроводе. Чем больше общее освещение, тем труднее определить семена. Для того чтобы противостоять воздействию пыли, грязи и света, датчики располагают вблизи верхней части семяпровода на расстоянии от нижнего выходного отверстия. Однако это вызывает возникновение большей возможности отклонения на пути движения семян после их прохождения через датчик, влияя на точность определения расстояния между семенами системой контроля.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение предлагает высевающий аппарат для семян, который захватывает и удерживает семена из дозатора семян и физически перемещает семена от дозатора к нижнему выпускному отверстию. Таким образом, семена захватываются и перемещаются вдоль внутренней поверхности высевающего аппарата для семян. Благодаря размещению датчика семян на стенке корпуса семена проходят непосредственно перед датчиком. Датчик предпочтительно содержит как светоизлучающие устройства, так и фоточувствительные элементы на одной и той же стенке высевающего аппарата.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой вид сверху сеялки, содержащей высевающий аппарат для семян согласно настоящему изобретению;
Фиг.2 представляет собой вид сбоку высевающей секции сеялки, показанной на фиг.1;
Фиг.3 представляет собой увеличенный вид сбоку высевающего аппарата для семян согласно настоящему изобретению;
Фиг.4 представляет собой вид в разрезе датчика, установленного в отверстии в боковой стенке высевающего аппарата;
Фиг.5 представляет собой график выходного сигнала датчика со временем;
Фиг.6 представляет собой вид в разрезе фоточувствительных элементов датчика; и
Фиг.7 представляет собой вид в разрезе альтернативного варианта осуществления с излучателем датчика и приемником, установленных на противоположных стенках.
Описание предпочтительного варианта осуществления изобретения
Со ссылкой на фиг.1 показан пример сеялки или посевной машины 10, содержащей высевающий аппарат согласно настоящему изобретению. Сеялка 10 содержит брус 12 для навешивания рабочих органов в качестве части рамы 14 сеялки. На рабочем брусе установлено множество высевающих секций 16. Высевающие секции 16 обычно идентичны для данной сеялки, но могут быть отличия. Высевающая секция 16 показана более подробно на Фиг.2. Высевающая секция 16 снабжена центральным элементом 20 рамы, содержащим пару проходящих вверх рычагов 21 (не показаны) на его переднем конце. Рычаги 21 соединены с рычажным механизмом 22 в виде параллелограмма для установки, известным образом, высевающей секции 16 на рабочем брусе 12 для относительного перемещения вверх и вниз между высевающей секцией 16 и рабочим брусом 12. Семена хранятся в бункере 24 для семян и поступают в дозатор 26 семян. Дозатор 26 семян относится к типу, в котором используется диск и перепад давления воздуха для удержания семян на диске, что является хорошо известным для дозирования семян. Также могут быть использованы дозаторы других типов. Отдельные семена из дозатора 26 семян последовательно дозируются и передаются в высевающий аппарат 28 для высева семян в бороздку для посева или борозду, выполненную в почве сошником 30. Копирующие колеса 32 регулируют глубину борозды. Заделывающие колеса 34 заделывают борозду над семенами. Копирующие колеса 32 установлены на элементе 20 рамы посредством рычагов 36. Рабочий брус и высевающая секция выполнены с возможностью перемещения по земле вперед в направлении обработки, обозначенном стрелкой 38.
Высевающая секция 16 также содержит бункер 40 для химических веществ, очиститель 42 рядков и генератор 44 прижимного усилия. Высевающая секция 16 показана в качестве примера оборудования, в котором используется высевающий аппарат согласно настоящему изобретению. Настоящее изобретение может использоваться в любой из множества посевных машин, таких как, но не ограничиваясь, сеялки для пропашных культур, зерновые сеялки, сеялки с пневматической высевающей системой и т.д.
Со ссылкой на фиг.3 показан более подробно высевающий аппарат 28. Высевающий аппарат 28 содержит корпус 48, установленный рядом с высевающим диском 50 дозатора семян. Высевающий диск 50 представляет собой, по существу, плоский диск с множеством отверстий 52, расположенных вблизи периферии диска. Семена 56 попадают в отверстия из емкости для хранения семян и удерживаются на диске, известным образом, посредством перепада давления воздуха на противоположных сторонах диска 50. Диск может иметь плоскую поверхность у отверстий 52 или может содержать углубленные ячейки для семян вокруг отверстий 52. Как показано стрелкой 54 на фиг.3, диск вращается по часовой стрелке. В верхней части фиг.3 показаны семена 56, удерживаемые на диске.
Корпус 48 высевающего аппарата содержит расположенные на расстоянии друг от друга переднюю и заднюю стенки 49 и 51 и боковую стенку 53, расположенную между ними. Верхнее отверстие 58 в боковой стенке 53 корпуса принимает семена из дозатора семян в корпус. Шкивы 60, 62, установленные внутри корпуса 48, поддерживают подвижный элемент, показанный в виде ремня 64, для вращения внутри корпуса. Один из шкивов является приводным шкивом, а другой - натяжным. Ремень имеет основную часть 66 для взаимодействия со шкивами и удлиненные щетинки 70, проходящие от нее. Щетинки соединены с основной частью у ближних или радиально внутренних концов щетинок. Дальние или радиальные внешние концы 74 щетинок касаются или почти соприкасаются с внутренней поверхностью 76 боковой стенки корпуса 53. Нижнее отверстие 78 корпуса выполнено в боковой стенке 53 и расположено настолько близко к дну борозды для семян, насколько это возможно. Как показано, нижнее отверстие 78 находится вблизи или над поверхностью 82 почвы рядом с бороздой. Боковая стенка корпуса образует выходную наклонную плоскость 84 у нижнего отверстия 78. Наклонная плоскость 84 может быть короче или длиннее, чем это показано, и может быть также выполнена изогнутой.
В верхней части фиг.3 также показано загрузочное колесо 86, расположенное рядом с верхним отверстием 58. Загрузочное колесо установлено на противоположной стороне семян 56 от ремня 64 так, что путь семян на диске приводит семена к зазору 88, образованному между загрузочным колесом и дальними концами 74 щетинок 70. Нижняя поверхность загрузочного колеса, обращенная к высевающему диску 50, содержит выполненные в ней углубления 90. Углубления 90 принимают ворошители 92 семян, выступающие из высевающего диска 50. Движущиеся ворошители при взаимодействии с углублениями в загрузочном колесе приводят загрузочное колесо во вращение против часовой стрелки.
Семена захватываются высевающим аппаратом 28 для извлечения семян из дозатора семян. Затем семена перемещаются высевающим аппаратом в место высева семян, где семена выбрасываются из корпуса в борозду. От дозатора семян до высева семена захватываются щетинками щетки и боковой стенкой 53 корпуса. Перемещение семян от верхнего отверстия 58 к нижнему отверстию 78 регулируется высевающим аппаратом, поддерживающим, таким образом, расстояние между семенами. Для измерения ускорения высевающего аппарата к корпусу прикрепляют акселерометр 120 или его располагают в другом месте высевающей секции 16. Так как семена захватываются в щетинках щетки при ее перемещении к нижнему отверстию, измерение ускорения высевающей секции или корпуса будет ускорением самих семян. Другие элементы высевающего аппарата, а также изменения в конструкции высевающего аппарата и расположении высевающего аппарата в высевающей секции и относительно дозатора семян показаны в заявке на патент США №12/364010, поданной 2 февраля 2009 г. и включенной сюда посредством ссылки.
Как показано на фиг.3, боковая стенка 53 разделена верхним и нижним отверстиями 58, 78 на два сегмента, 53a и 53b. Сегмент 53a находится между верхним и нижним отверстиями в направлении движения ремня, а сегмент 53b находится между нижним и верхним отверстиями в направлении движения ремня. Промежутки в боковой стенке 53 образуют верхнее и нижнее отверстия. Однако следует отметить, что высевающий аппарат будет работать и без сегмента 53b боковой стенки. Только сегмент 53a работает вместе с щетинками ремня для перемещения семян от дозатора к борозде. Таким образом, термин «верхнее отверстие» следует понимать как открытая область перед сегментом 53a боковой стенки в направлении движения ремня, а термин «нижнее отверстие» следует понимать как открытая область после сегмента боковой стенки 53a в направлении движения ремня. Термины «передний», «задний» и «боковой», используемые в связи со стеночными частями корпуса, используются только для определения различий между стеночными частями, а не для описания их относительных положений.
Датчик 102 семян расположен на боковой стенке 53a. Датчик семян содержит две части, излучатель 104 и приемник 106. Излучатель излучает электромагнитное излучение, например свет, часть которого отражается назад к приемнику. В предпочтительном варианте осуществления стенка 53a имеет, по меньшей мере, часть, которая является прозрачной или полупрозрачной для пропускания электромагнитного излучения через нее. В качестве альтернативы, как показано на фиг.4, боковая стенка 53a может содержать отверстие в ней, в котором установлен объектив 108 датчика так, что датчик образует гладкое продолжение внутренней поверхности 76 боковой стенки 53a. Важно, чтобы внутренняя поверхность 76 обеспечивала гладкую поверхность для семян 56 для перемещения по ней вперед и не образовывала разрывы, которые могут повредить оболочку семян.
Во время работы, при прохождении щетинок 70 щетки мимо датчика, большинство излучения от излучателя 104 поглощается щетинками щетки и не отражается назад на приемник 106. В результате, при отсутствии семян, фоновый шум, полученный приемником 106, является относительно низким. И наоборот, когда семена 56 проходят датчик, отраженное электромагнитное излучение намного превышает фоновый шум, производящий значительный пик в сигнале. Это показано на графике на фиг.5 большими пиками 112 относительно фонового шума 110. Большой сигнал в отношении к шуму является результатом поглощения щетинками щетки, не отражающими излучение, а также щетинками щетки, удерживающими семена относительно внутренней поверхности 76 боковой стенки 53 так, чтобы семена непосредственно проходили перед датчиком 102. Это является отличием от обычного семяпровода, по которому семена могут пройти мимо датчика в любом положении во внутреннем пространстве семяпровода.
Использование подвижного элемента 64 также обеспечивает дополнительные преимущества при определении семян. Находящиеся внутри высевающего аппарата щетинки 70 препятствуют прохождению света в высевающий аппарат через нижнее отверстие 78. Кроме того, пыль и другой мусор не могут быть втянуты в высевающий аппарат посредством вакуума, используемого в дозаторе семян, что обычно происходит с используемыми в настоящее время семяпроводами. Этопозволяет размещать датчик семян достаточно низко в корпусе, вблизи нижнего отверстия. Однако так как семена переносятся по высевающему аппарату подвижным элементом 64, расстояние между расположенными семенами контролируется и поддерживается при перемещении семян от верхнего отверстия к выпускному отверстию. Это позволяет размещать датчик 102 семян в любом месте вдоль пути семян между верхним и нижним отверстиями, поскольку отсутствует какая-либо возможность в изменении пути семян при движении высевающей секции.
Как показано на фиг.6, приемник 106 может быть снабжен множеством приемных фоточувствительных элементов 116, разнесенных поперек по ширине стенки 53a. Это может позволить датчику 102 не только определить семена, но также и определить положение семян в боковом направлении внутри высевающего аппарата, то есть положение семян относительно передних и задних стенок 49, 51. Эта информация о боковом положении может быть полезной для определения окончательного положения семян в борозде для семян.
Датчик установлен на боковой стенке посредством любого из множества средств. Датчик может быть прицеплен к корпусу, прикреплен к нему болтами, закреплен пластмассовыми хомутами, закреплен в опорных элементах, выполненных на корпусе, и т.д. Кроме того, боковая стенка может быть выполнена из материала, такого как пластичный полимер, который позволяет датчику работать через боковую стенку, или боковая стенка может быть выполнена с отверстием в ней, в котором установлен датчик. Термин «установленный на», используемый в формуле изобретения, должен толковаться широко, чтобы охватить все из вышеуказанного.
Подвижный элемент высевающего аппарата был описан как щеточный ремень со щетинками. В широком смысле щетинки образуют внешнюю периферию смежных раздельных поверхностей, которые входят в контакт и захватывают семена. В то время как щетинки щетки относятся к предпочтительному варианту осуществления и могут быть натуральными или синтетическими, могут использоваться другие виды материалов для удержания семян, такие как опорные пластины из пеноматериала, пенопластовые опорные пластины, сетчатые опорные пластины или опорные пластины из волокна и т.д.
После описания предпочтительного варианта осуществления становится понятно, что могут быть выполнены различные изменения, не выходящие за рамки объема изобретения, определенного в приложенной формуле изобретения.