Устройство распределения продукта, система и способ автоматической калибровки измерителя

Устройство распределения продукта, система и способ автоматической калибровки измерителя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Подробное описание

Описано устройство распределения продукта, а также система и способ автоматической калибровки измерителя устройства, которые не требуют того, чтобы оператор покидал рабочее место на тягаче. Один вариант применения такого устройства и способа относится к сельскохозяйственной пневматической сеялке, и именно в этом контексте описано устройство. На фигурах:

фиг. 1 - вертикальный вид сбоку сельскохозяйственной пневматической сеялки;

фиг. 2 - вертикальный вид сбоку измерительного механизма и распределительного коллектора;

фиг. 3 - вид в перспективе с частичным сечением распределительного коллектора, показывающий селекторные клапаны в одном положении;

фиг. 4 - вид в перспективе с частичным сечением распределительного коллектора, как на фиг. 3, показывающий селекторные клапаны в другом положении;

фиг. 5 - принципиальная схема системы управления для устройства; и

фиг. 6 - принципиальная схема пневматической возвратной системы.

На фиг. 1 показано сельскохозяйственное устройство 10 для засева и внесения удобрений, обычно называемое пневматической сеялкой. Устройство 10 включает в себя бункеры 12 и 14 для содержания продукта, распределяемого в грунт. Бункеры 12 и 14 установлены на раме 16, удерживаемой ходовыми колесами 18 для буксировки по грунту тягачом (не показан), соединенным с передним сцепным устройством 20. Устройство 24 для земляных работ включает в себя раму 26, поддерживаемую колесами 28 и соединенную с задней частью рамы 16 сцепным устройством 30. В альтернативных вариантах устройство для земляных работ может находиться перед пневматической сеялкой или пневматическая сеялка и устройство для земляных работ могут быть скомбинированы на общей раме. Бункеры 12 и 14 могут представлять собой любое пригодное устройство для содержания распределяемого материала. Они могут быть бункерами, контейнерами, коробами и т.д. Термин "бункер" следует рассматривать здесь в широком смысле.

Система 34 распределения продукта включает в себя вентилятор 36, соединенный с конструкцией 38 трубопроводов для выдачи продукта. Вентилятор 36 направляет воздух через конструкцию 38 трубопроводов. Механизм 40 дозирования продукта, расположенный у основания каждого бункера 12 и 14, только один из которых показан на фиг. 1, подает продукты из бункеров 12 и 14 к конструкции 38 трубопроводов. Конструкция 38 трубопроводов для выдачи продукта состоит из верхнего ряда 42 (фиг. 2) индивидуальных трубопроводов 44, которые проходят через распределительный коллектор 39 под каждым измерителем, и нижнего ряда 46 индивидуальных трубопроводов 48, проходящих через распределительный коллектор 39 под каждым измерителем. Примером такой распределительной системы является John Deere 1910 Commodity Air Cart, которая показана подробно в патенте США № 6213698, включенном сюда в качестве ссылочного материала. Каждый трубопровод 44, 48 несет продукт в воздушном потоке назад к вторичной распределительной колонне 50. Хотя показано множество трубопроводов, в других конфигурациях используется единственный трубопровод для передачи продукта в распределительные колонны, описанные ниже. Как правило, будет применяться одна колонна 50 для каждого трубопровода 44, 48 конструкции трубопроводов. Каждая колонна 50 включает в себя верхнюю распределительную головку 52, расположенную на верхнем конце вертикальной распределительной трубы 54. Головка 52 равномерно разделяет поток продукта во множество вторичных распределительных линий 58. Каждая вторичная распределительная линия 58 подает продукт в борозду, сформированную одним из множества бороздоделов 60, прикрепленных к раме 26 в разнесенных в поперечном направлении местоположениях. Заднее уплотняющее или закрывающее колесо 62, связанное с каждым бороздоделом 60, уплотняет почву над материалом, внесенным в борозду. Устройство 10 может быть оборудовано отдельными конструкциями 38 трубопроводов для каждого из бункеров 12 и 14, посредством чего различные продукты могут быть распределены отдельно. В альтернативном варианте продукты из бункеров 12 и 14 могут быть скомбинированы в коллекторе в общей конструкции 38 трубопроводов для совместного распределения. В других вариантах выполнения системы распределения трубопроводы могут быть выборочно конфигурированы для комбинирования продуктов из бункеров 12 и 14 в общие трубопроводы или не комбинирования продуктов. Хотя два бункера 12 и 14 показаны со связанными с ними дозирующими механизмами 40 и конструкциями 38 трубопроводов, будет понятно, что любое количество бункеров и т.д. может быть применено в устройстве 10, как необходимо. Измерительный механизм для обоих бункеров идентичен. Только бункер 12 и его измерительный механизм 40 описаны ниже.

На фиг. 2 измерительный механизм 40 показан более подробно. Измерительный механизм 40 включает в себя корпус 70 измерительного механизма, прикрепленный к нижнему концу бункера 12. Корпус 70 имеет верхнее отверстие 72 для приема продукта из бункера 12 в канал 74 для продукта, проходящий через корпус измерителя. Канал для продукта включает разъединительный клапан 76, который может вращаться от показанного открытого положения в закрытое положение, которое предотвращает прохождение продукта к измерителю. В показанном открытом положении разъединительного клапана 76 продукт может проходить по каналу 74 в гильзу 78 измерителя. Гильза 78 удерживает ролик 80 измерителя, состоящий из серии рифленых сегментов 82 ролика на ведущем валу 84. Двигатель 134 привода измерителя вращает вал 84. Двигатель привода измерителя может быть электрическим, гидравлическим или механическим, и предпочтительно между двигателем 134 и ведущим валом 84 размещена трансмиссия переменной скорости или передача переменной скорости. Измеритель также может иметь привод с трансмиссией переменной скорости от грунта. В ходе работы ролик 80 измерителя вращается против часовой стрелки, как показано стрелкой 86, для регулирования потока продукта через гильзу 78 поверх кромки 90. Оттуда продукт продолжает проходить через корпус 70 к конструкции 38 трубопроводов.

Каждый трубопровод 44 в верхнем ряду 42 имеет трубку 92 Вентури для втягивания продукта в воздух, проходящий в трубопроводах 44. Аналогично, каждый трубопровод 48 в нижнем ряду 46 имеет трубку 94 Вентури. Распределительный коллектор 39 имеет селекторный клапан 102 (фиг. 3) на верхнем конце, где коллектор принимает продукт из корпуса 70 измерителя. Селекторный клапан 102 направляет продукт к верхнему ряду или к нижнему ряду трубопроводов. Когда селекторный клапан 102 находится в его первом положении, как показано на фиг. 3, продукт от измерительного механизма 40 направляется к верхнему ряду трубок 92 Вентури и заблокирован от нижнего ряда трубок Вентури 94 выпуклыми клапанными элементами 104. Когда селекторный клапан 102 находится в его втором положении, как показано на фиг. 4, продукт от измерительного механизма 40 направляется к нижнему ряду трубок 94 Вентури и заблокирован от верхнего ряда трубок 92 Вентури. Селекторный клапан 102 имеет пару проходящих в поперечном направлении стержней 106, которые соединяют выпуклые клапанные элементы 104. На одной боковой стороне стержни 106 соединены рейкой 108. Привод 110 между рейкой 108 и корпусом используется для перемещения селекторного клапана 102 между первым и вторым положениями. Привод 110 может быть любым электромеханическим устройством, таким как соленоид, гидравлический цилиндр или пневматический цилиндр и т.д. Привод 110 позволяет оператору перемещать селекторный клапан 102, находясь на рабочем месте оператора, при помощи команды контроллеру. Автоматическое управление приводом 110 осуществляется контроллером во время процесса калибровки, описанного ниже. Селекторный клапан 102 необходим только потому, что показанная система распределения является двухходовой системой, имеющей два ряда трубопроводов.

Калибровочный клапан 114 расположен в коллекторе 39 у основания трубок 94 Вентури. Калибровочный клапан 114 имеет закрытое положение, показанное на фиг. 3, в котором основания трубок 94 Вентури закрыты, позволяя продукту проходить по трубопроводам 48 нижнего ряда 46. Таким образом, продукт может проходить по трубопроводам 48, когда селекторный клапан 102 находится в первом положении, показанном на фиг. 3. Возвращаясь снова к калибровочному клапану 114, отметим, что клапан имеет вогнутые части 116, которые формируют нижние поверхности трубок 94 Вентури. Клапан 114 может скользить в распределительном коллекторе между открытым и закрытым положениями. В открытом положении, показанном на фиг. 4, отверстия 117 в клапане находятся в основании трубок 94 Вентури, позволяя продукту выходить вниз из распределительного коллектора. Положение калибровочного клапана 114 также регулируется линейным приводом 124. Привод 124 может быть электромеханическим, таким как соленоид, или гидравлическим, или пневматическим, как необходимо. Снова, привод позволяет управлять калибровочным клапаном дистанционно при помощи контроллера.

Возвращаясь снова к фиг. 2, отметим, что под распределительным коллектором 39 на раме 120 установлены весы 119. Когда калибровочный клапан 114 находится в открытом положении, продукт, который проходит через распределительный коллектор, задерживается в весах, что позволяет измерять количество продукта, отмеренного во время процесса калибровки. Весы, как показано, включают в себя приемный резервуар 118, установленный на раме 120 при помощи динамометрических элементов 122 или других датчиков, способных измерять нагрузку.

Контроллер 130 устройства (фиг. 5) предназначен для управления работой устройства 10. Часть входных данных для контроллера включает скорость устройства от датчика 132 скорости, вес продукта в приемном резервуаре 118 во время процесса калибровки, как описано ниже, от динамометрических элементов 122 и количество оборотов измерителя во время процесса калибровки, определенной датчиком 123 вращения. Выходные команды от контроллера включают в себя команды управления приводами 102 и 124 для клапанов 102 и 114; команды управления приводным двигателем 134 измерителя, двигателем 136 вентилятора и дозирующим клапаном 138 вентилятора, как описано ниже.

Объемные измерители типа, показанного на фиг. 2, требуют калибровки для установки количества продукта, доставляемого для данной единицы площади, осваиваемой устройством. Оно может быть выражено в фунтах на акр или других подобных единицах. С каждым различным продуктом измеритель нуждается в калибровке. Даже различные партии одного продукта могут требовать калибровки для точного распределения продукта. Кроме того, если продукт осаждается в бункере во время использования вследствие вибрации и т.д. в ходе работы, может быть необходимо часто повторять процесс калибровки в ходе работы. Калибровку осуществляют посредством работы измерителя в течение периода времени, за который оценено количество оборотов измерителя, и взвешивания продукта, отмеренного в течение этого времени. Эти данные затем используются для вычисления отмеренного количества на оборот измерителя. Двигатель 134 привода измерителя тогда запускается с желательной скоростью на основе скорости движения устройства для доставки желательного количества продукта на единицу площади.

Описанное устройство автоматизирует процесс калибровки. Оператор приступает к процессу калибровки посредством подачи входной команды контроллеру. Регулятор тогда перемещает селекторный клапан 102 во второе положение, показанное на фиг. 4, если клапан уже не находится в этом положении, позволяя продукту обходить верхний ряд трубопроводов 44. Калибровочный клапан 114 перемещается в открытое положение, показанное на фиг. 4. Измеритель работает в течение периода времени, и количество оборотов измерителя регистрируется. Во время процесса калибровки вентилятор 36 не работает. Продукт от измерителя задерживается в приемном резервуаре 118 и взвешивается. Вес продукта в приемном резервуаре и количество оборотов измерителя используются для определения скорости через измеритель в единицах массы на оборот. Контроллер тогда управляет скоростью измерителя на основе скорости движения устройства, определенной датчиком 132 скорости, для доставки продукта с желательной скоростью.

В конце процесса калибровки измерителя калибровочный клапан 114 закрывается, и селекторный клапан 102 перемещается в желательное положение, если необходимо. Продукт, находящийся в приемном резервуаре 118, также возвращается в бункер 12. Принципиальная схема пневматической возвратной системы показана на фиг. 6. Воздушный поток от вентилятора 36 регулирует распределительный клапан 138, который направляет воздух или в конструкцию 38 трубопроводов, или к приемному резервуару 118 через линию 140. От приемного резервуара воздух выдувает продукт через возвратную линию 142 к бункеру 12. Как только приемный резервуар освобожден от продукта, распределительный клапан 138 переключается для подачи воздуха к конструкции 38 трубопроводов для нормальной работы устройства. Также может применяться механическое возвращение. В одной механической системе возвращения выемка в основании приемного резервуара оборудована шнеком для перемещения продукта в одну боковую сторону приемного резервуара. Элеватор, такой как лопастной элеватор, затем перемещает продукт вверх, в верхнюю часть бункера. Для поправки на возможность того, что часть продукта остается в приемном резервуаре, приемный резервуар может быть взвешен в начале и конце процесса калибровки таким образом, что только вес продукта, поданного в приемный резервуар во время процесса калибровки, используется для калибровки измерителя.

Из описания предпочтительного варианта осуществления изобретения будет очевидно, что могут быть сделаны различные его модификации, не отступая от объема изобретения, определенного прилагаемой формулой изобретения.

1. Устройство распределения продукта, содержащее:раму, поддерживаемую, по меньшей мере, частично колесами для перемещения по поверхности;бункер для содержания распределяемого продукта;измеритель, приспособленный для регулирования скорости выдачи продукта из бункера;систему распределения продукта, принимающую продукт от измерителя;весы для выборочного взвешивания части продукта из бункера; и калибровочный клапан для выборочного направления продукта, выходящего из измерителя, к одному из системы распределения и весов.

2. Устройство по п.1, в котором весы включают в себя приемный резервуар, установленный на раму при помощи одного или более динамометрических элементов, конфигурированных для измерения веса продукта в приемном резервуаре.

3. Устройство по п.1, дополнительно содержащее контроллер и привод для управления положением калибровочного клапана.

4. Устройство по п.3, в котором контроллер в рабочем положении соединен с весами для приема входных данных от них и с приводным двигателем измерителя для управления измерителем.

5. Устройство по п.4, дополнительно содержащее датчик скорости для определения скорости движения устройства.

6. Устройство по п.1, дополнительно содержащее средство для возвращения продукта из весов в бункер.

7. Устройство по п.1, дополнительно содержащее возвратную линию от весов к бункеру и вентилятор, приспособленный для продувания воздуха через весы для перемещения продукта из весов по возвратной линии в бункер.

8. Способ калибровки измерителя в устройстве распределения продукта, причем устройство имеет раму, поддерживаемую, по меньшей мере, частично колесами для перемещения по поверхности, бункер для содержания распределяемого продукта, измеритель, приспособленный для регулирования скорости выдачи продукта из бункера, распределительную систему, принимающую продукт от измерителя, весы для выборочного взвешивания части продукта из бункера; и калибровочный клапан для выборочного направления продукта от измерителя к одному из распределительной системы и весов; способ содержит этапы, на которых:перемещают калибровочный клапан в положение для направления продукта от измерителя к весам;обеспечивают работу измерителя в течение периода времени при определении количества оборотов измерителя, с которыми продукт, выпущенный измерителем, накоплен в весах;взвешивают продукт, накопленный в весах;определяют скорость выпуска продукта за оборот измерителя; иперемещают калибровочный клапан в положение для направления продукта от измерителя в распределительную систему.

9. Способ по п.8, дополнительно содержащий использование определенной скорости выпуска продукта для регулирования измерителя для выдачи продукта с желательной скоростью.