CN104255693B - 一种变量喷施系统喷雾压力稳定控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变量喷施系统喷雾压力稳定控制装置及方法，装置包括变量喷施系统由控制子系统、管路子系统和拖拉机组成。控制子系统包括霍尔传感器、PWM变量喷施控制器模块和转速传感器。管路子系统包括隔膜泵供液装置、压力稳定控制装置和多个变量喷施单元。其中，压力稳定控制装置由比例溢流阀与多个电磁阀控制溢流支路并联组成，并行的设置在喷杆主管路与药液箱之间。比例溢流阀的实际溢流量仅在其最大溢流量的1/4‑3/4范围内调节，超出此范围，则先通过改变电磁阀控制溢流支路的通断状态进行溢流量粗调，然后再通过比例溢流阀进行溢流量微调，以实现喷雾压力的稳定控制。本发明的变量喷施系统喷雾压力稳定控制装置可应用于变量喷施喷杆式喷雾机上。

Description

一种变量喷施系统喷雾压力稳定控制装置及方法

技术领域

本发明涉及一种变量喷施系统喷雾压力稳定控制技术，属于植保机械领域，尤其是变量喷施喷杆式喷雾机压力稳定调控领域。

背景技术

为提高农药的有效利用率、减少农药流失、提高防治效果，农药喷施设备应根据农田内各个小区域中作物病虫草害的具体情况，向受害区域均匀准确地喷施所需用量的农药，PWM电磁阀控制间歇喷雾式变量喷施系统是目前变量喷施控制的主要方式。

PWM变量喷施系统中，目标喷雾流量的大幅度变化是造成喷雾压力不稳定的主要原因，在现有技术中，比例溢流阀是实现喷雾压力稳定控制的核心元件，溢流量随着药液泵排量和目标喷雾流量的改变而改变，从而保持喷雾压力基本恒定。为了保持流量的平衡，所选溢流阀的最大溢流量必须大于所有喷头的喷雾流量之和。目前市场上，小溢流量的比例溢流阀不能满足现有喷雾机所需的最大溢流量，而大溢流量的比例溢流阀最低动作压力往往高于农用喷雾的常用压力，根本无法使用。若配置多个比例溢流阀组成控制阀组，则系统成本过高。

专利号为CN 202612236 U的专利公开了一种比例压力组合控制阀及液压系统，主要由三个并联支路组成，其中，中间一路上设置比例溢流阀，两边支路由比例溢流阀串联电磁阀组成。该发明中三个比例溢流阀分别设定不同的压力值(高低压)，电磁阀实现高低压的切换，有效避免液压系统的冲击，应用于大型履带起重机上。该发明主要实现高低压切换，而不是溢流量的调节，且多个比例溢流阀，价格较贵。

魏新华等发表在《农业机械学报》上的“PWM间歇喷雾式变量喷施控制器设计与测试”论文中，通过调节并联在喷杆主管路中的比例溢流阀的溢流量，实现喷雾压力的稳定控制。由于比例溢流阀最低工作压力的限制，需要配置流量大小不同的两级比例溢流阀才能实现喷雾压力的有效控制，系统成本比较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变量喷施系统喷雾压力稳定控制装置及方法，以实现喷雾压力的有效控制，降低成本。

为了解决以上技术问题，本发明采用“小流量比例溢流阀+多个电磁阀控制溢流支路”的喷雾压力稳定控制技术，具体技术方案如下：

一种变量喷施系统喷雾压力稳定控制装置，包括变量喷施系统由管路子系统、控制子系统和拖拉机(1)组成；管路子系统包括隔膜泵供液装置、压力稳定控制装置和多个相同配置的变量喷施单元；隔膜泵供液装置由药液箱(4)、过滤器(5)、隔膜泵(6)和压力传感器(7)通过管路依次连接而成，拖拉机(1)为隔膜泵(6)提供动力，隔膜泵(6)的手动溢流支路通过手动溢流阀(8)接回药液箱(4)；变量喷施单元一包括三组并列的电磁阀和喷头组合，喷头A(28)的前端管路上设置电磁阀D(19)，喷头B(29)的前端管路上设置电磁阀E(20)，喷头C(30)的前端管路上设置电磁阀F(21)，电磁阀D(19)、电磁阀E(20)、电磁阀F(21)的另一端通过管路汇接到流量传感器A(16)；变量喷施单元二、三与变量喷施单元一配置相同，也分别包括三组并列的“电磁阀+喷头”组合，喷头D(31)的前端管路上设置电磁阀G(22)，喷头E(32)的前端管路上设置电磁阀I(23)，喷头F(33)的前端管路上设置电磁阀J(24)，喷头G(34)的前端管路上设置电磁阀K(25)，喷头I(35)的前端管路上设置电磁阀L(26)，喷头J(36)的前端管路上设置电磁阀M(27)，电磁阀G(22)、电磁阀I(23)、电磁阀J(24)的另一端通过管路汇接到流量传感器B(17)，电磁阀K(25)、电磁阀L(26)、电磁阀M(27)的另一端通过管路汇接到流量传感器C(18)；流量传感器A(16)、流量传感器B(17)、流量传感器C(18)的另一端汇接到喷杆主管路；控制子系统包括霍尔传感器(2)、PWM变量喷施控制器模块(3)和转速传感器(37)；霍尔传感器(2)和转速传感器(37)分别检测拖拉机(1)的行驶速度和隔膜泵(6)的动力输入轴转速，并将信号传送至PWM变量喷施控制器模块(3)；压力传感器(7)、流量传感器A(16)、流量传感器B(17)和流量传感器C(18)的输出信号也都传送至PWM变量喷施控制器模块(3)；PWM变量喷施控制器模块(3)通过电信号控制所有变量喷施单元中的电磁阀的通断状态；

其特征在于：所述压力稳定控制装置由比例溢流阀(9)与多个电磁阀控制溢流支路并联组成，并行的设置在喷杆主管路与药液箱(4)之间；电磁阀控制溢流支路一由节流阀A(10)与电磁阀A(13)串联组成，电磁阀控制溢流支路二由节流阀B(11)与电磁阀B(14)串联组成，电磁阀控制溢流支路三由节流阀C(12)与电磁阀C(15)串联组成；每个电磁阀控制溢流支路的最大溢流量都近似等于比例溢流阀(9)的最大溢流量的1/2。

一种变量喷施系统喷雾压力稳定控制方法，其特征在于：当由于拖拉机(1)行驶速度发生变化或变量喷施系统的目标喷施流量发生变化，而导致系统喷雾压力波动，需要调节溢流量来稳定系统喷雾压力时，比例溢流阀(9)的实际溢流量仅在其最大溢流量的1/4-3/4范围内调节，超出此范围，则先通过改变电磁阀控制溢流支路的通断状态进行溢流量粗调，然后再通过比例溢流阀(9)进行溢流量微调。

本发明具有的有益效果

本发明通过采用“小流量比例溢流阀+多个电磁阀控制溢流支路”的压力稳定控制装置，实现喷雾压力的有效控制。比例溢流阀的实际溢流量仅在其最大溢流量的1/4-3/4范围内调节，超出此范围，先通过改变电磁阀控制溢流支路的通断状态进行溢流量粗调，然后再通过比例溢流阀进行溢流量微调，对喷雾压力实现分级调控，即节省成本，又可达到较高的调控精度。

附图说明

图1为本发明变量喷施系统喷雾压力稳定控制装置的结构框图。

图中：1.拖拉机，2.霍尔传感器，3.PWM变量喷施控制器模块，4.药液箱，5.过滤器，6.隔膜泵，7.压力传感器，8.手动溢流阀，9.比例溢流阀，10.节流阀A，11.节流阀B，12.节流阀C，13.电磁阀A，14.电磁阀B，15.电磁阀C，16.流量传感器A，17.流量传感器B，18.流量传感器C，19.电磁阀D，20.电磁阀E，21.电磁阀F，22.电磁阀G，23.电磁阀I，24.电磁阀J，25.电磁阀K，26.电磁阀L，27.电磁阀M，28.喷头A，29.喷头B，30.喷头C，31.喷头D，32.喷头E，33.喷头F，34.喷头G，35.喷头I，36.喷头J，37.转速传感器。

具体实施方式

下面结合附图及实施方式进一步说明该变量喷施系统喷雾压力稳定控制技术。

如图1所示，变量喷施系统由管路子系统、控制子系统和拖拉机1组成；管路子系统包括隔膜泵供液装置、压力稳定控制装置和多个相同配置的变量喷施单元；隔膜泵供液装置由药液箱4、过滤器5、隔膜泵6和压力传感器7通过管路依次连接而成，拖拉机1为隔膜泵6提供动力，隔膜泵6的手动溢流支路通过手动溢流阀8接回药液箱4；变量喷施单元一包括三组并列的“电磁阀+喷头”组合，喷头A28的前端管路上设置电磁阀D19，喷头B29的前端管路上设置电磁阀E20，喷头C30的前端管路上设置电磁阀F21，电磁阀D19、电磁阀E20、电磁阀F21的另一端通过管路汇接到流量传感器A16；变量喷施单元二、三与变量喷施单元一配置相同，也分别包括三组并列的“电磁阀+喷头”组合，喷头D31的前端管路上设置电磁阀G22，喷头E32的前端管路上设置电磁阀I23，喷头F33的前端管路上设置电磁阀J24，喷头G34的前端管路上设置电磁阀K25，喷头I35的前端管路上设置电磁阀L26，喷头J36的前端管路上设置电磁阀M27，电磁阀G22、电磁阀I23、电磁阀J24的另一端通过管路汇接到流量传感器B17，电磁阀K25、电磁阀L26、电磁阀M27的另一端通过管路汇接到流量传感器C18；流量传感器A16、流量传感器B17、流量传感器C18的另一端汇接到喷杆主管路；控制子系统包括霍尔传感器2、PWM变量喷施控制器模块3和转速传感器37；霍尔传感器2和转速传感器37分别检测拖拉机1的行驶速度和隔膜泵6的动力输入轴转速，并将信号传送至PWM变量喷施控制器模块3；压力传感器7、流量传感器A16、流量传感器B17和流量传感器C18的输出信号也都传送至PWM变量喷施控制器模块3；PWM变量喷施控制器模块3通过电信号控制所有变量喷施单元中的电磁阀的通断状态；

压力稳定控制装置由比例溢流阀9与多个电磁阀控制溢流支路并联组成，并行的设置在喷杆主管路与药液箱4之间；电磁阀控制溢流支路一由节流阀A10与电磁阀A13串联组成，电磁阀控制溢流支路二由节流阀B11与电磁阀B14串联组成，电磁阀控制溢流支路三由节流阀C12与电磁阀C15串联组成；每个电磁阀控制溢流支路的最大溢流量都近似等于比例溢流阀9的最大溢流量的1/2。

该变量喷施系统喷雾压力稳定控制装置工作过程：拖拉机1为隔膜泵6提供动力，霍尔传感器2和转速传感器37分别采集拖拉机1的行驶速度和隔膜泵6的动力输入轴转速，并将信号传送至PWM变量喷施控制器模块3，当由于拖拉机行驶速度发生变化或变量喷施系统的目标喷施流量发生变化，而导致系统喷雾压力波动，需要调节溢流量来稳定系统喷雾压力时，首先，比例溢流阀9在最大溢流量的1/4-3/4范围内调节，若超过调节范围，则PWM变量喷施控制器模块3通过电信号控制电磁阀溢流支路的通断状态对溢流量进行粗调，然后再通过比例溢流阀9进行溢流量的微调，实现喷雾压力的独立稳定控制。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之内。

Claims (2)

1.一种变量喷施系统喷雾压力稳定控制装置，变量喷施系统由管路子系统、控制子系统和拖拉机(1)组成；管路子系统包括隔膜泵供液装置、压力稳定控制装置和多个相同配置的变量喷施单元；隔膜泵供液装置由药液箱(4)、过滤器(5)、隔膜泵(6)和压力传感器(7)通过管路依次连接而成，拖拉机(1)为隔膜泵(6)提供动力，隔膜泵(6)的手动溢流支路通过手动溢流阀(8)接回药液箱(4)；变量喷施单元一包括三组并列的电磁阀和喷头组合，喷头A(28)的前端管路上设置电磁阀D(19)，喷头B(29)的前端管路上设置电磁阀E(20)，喷头C(30)的前端管路上设置电磁阀F(21)，电磁阀D(19)、电磁阀E(20)、电磁阀F(21)的另一端通过管路汇接到流量传感器A(16)；变量喷施单元二、三与变量喷施单元一配置相同，也分别包括三组并列的“电磁阀+喷头”组合，喷头D(31)的前端管路上设置电磁阀G(22)，喷头E(32)的前端管路上设置电磁阀I(23)，喷头F(33)的前端管路上设置电磁阀J(24)，喷头G(34)的前端管路上设置电磁阀K(25)，喷头I(35)的前端管路上设置电磁阀L(26)，喷头J(36)的前端管路上设置电磁阀M(27)，电磁阀G(22)、电磁阀I(23)、电磁阀J(24)的另一端通过管路汇接到流量传感器B(17)，电磁阀K(25)、电磁阀L(26)、电磁阀M(27)的另一端通过管路汇接到流量传感器C(18)；流量传感器A(16)、流量传感器B(17)、流量传感器C(18)的另一端汇接到喷杆主管路；控制子系统包括霍尔传感器(2)、PWM变量喷施控制器模块(3)和转速传感器(37)；霍尔传感器(2)和转速传感器(37)分别检测拖拉机(1)的行驶速度和隔膜泵(6)的动力输入轴转速，并将信号传送至PWM变量喷施控制器模块(3)；压力传感器(7)、流量传感器A(16)、流量传感器B(17)和流量传感器C(18)的输出信号也都传送至PWM变量喷施控制器模块(3)；PWM变量喷施控制器模块(3)通过电信号控制所有变量喷施单元中的电磁阀的通断状态；

其特征在于：所述压力稳定控制装置由比例溢流阀(9)与多个电磁阀控制溢流支路并联组成，并行的设置在喷杆主管路与药液箱(4)之间；电磁阀控制溢流支路一由节流阀A(10)与电磁阀A(13)串联组成，电磁阀控制溢流支路二由节流阀B(11)与电磁阀B(14)串联组成，电磁阀控制溢流支路三由节流阀C(12)与电磁阀C(15)串联组成；每个电磁阀控制溢流支路的最大溢流量都近似等于比例溢流阀(9)的最大溢流量的1/2。

2.根据权利要求1所述的一种变量喷施系统喷雾压力稳定控制装置的方法，其特征在于：当由于拖拉机(1)行驶速度发生变化或变量喷施系统的目标喷施流量发生变化，而导致系统喷雾压力波动，需要调节溢流量来稳定系统喷雾压力时，比例溢流阀(9)的实际溢流量仅在其最大溢流量的1/4-3/4范围内调节，超出此范围，则先通过改变电磁阀控制溢流支路的通断状态进行溢流量粗调，然后再通过比例溢流阀(9)进行溢流量微调。