CZ26125U1 - Zařízení pro měření penetračního odporu půdy a sestava zařízení pro měření penetračního odporu půdy a kolového nebo pásového vozidla - Google Patents

Description

Tento úkol je vyřešen vytvořením zařízení pro měření penetračního odporu půdy podle technického řešení. Zařízení zahrnuje nosný rám, v němž je uspořádán přímočarý vertikální hydromotor, jehož pístnice je spojena se sondovací tyčí opatřenou měrným kuželovitým hrotem pro snímání odporu půdy, tlakové čidlo uspořádané mezi pístnicí a sondovací tyčí, a registrační jednotku pro vyhodnocení údajů z tlakového čidla. Podstata technického řešení spočívá v tom, že zařízení je opatřeno závěsy pro připojení k pásovému nebo kolovému vozidlu, které je přepravuje na místo měření. Zařízení je opatřeno připojovacími prostředky pro připojení k hydraulickému okruhu kolového nebo pásového vozidla, takže hydraulický okruh vozidla pohání hydromotor. K nosnému rámu je upevněn homí spínač pro zastavení pohybu sondovací tyče v homí úvrati, a ve spodní části rámu je upevněn spodní spínač pro zastavení pohybu sondovací tyče ve spodní úvrati. Homí a spodní snímač určují rozsah vysunutí sondovací tyče, který je tak vždy stejný a tudíž registrační jednotka snadno zaznamená a vyhodnotí. Sondovací tyč je opatřena přetěžovacím spínačem pro vypnutí posuvu sondovací tyče při přetížení, aby se zabránilo poškození sondovací tyče a potažmo celého zařízení. Registrační jednotku tvoří počítač opatřený softwarovým modulem pro vyhodnocení naměřených hodnot odporu půdy a tvorbu grafických a mapových výstupů. Počítač je propojený s ovládacím panelem pro ovládání reverzního přímočarého pohybu hydromotorů a sondovací tyče. Veškeré ovládání zařízení je možné provádět z kabiny vozového nebo pásového vozidla, což představuje velkou úsporu času, ale také snížené nároky na obsluhující personál, protože celé měření může provádět pouze řidič kolového nebo pásového vozidla.

Na sondovací tyči je uspořádán kontrolní ukazatel hloubky pro vizuální kontrolu, takže řidič může z kabiny sledovat zatlačování tyče do půdy a její vysouvání.

Ve výhodném provedení je v hrotu sondovací tyče uloženo čidlo vlhkosti pro měření vlhkosti půdy, jehož výstup je propojen s počítačem. Výsledky měření odporu půdy tak lze okamžitě srovnávat se stávající vlhkostí půdy a podle toho stavit přesný výsledek.

Nosný rám je opatřen krytem pro zakrytí soustavy přímočarého hydromotorů, sondovací tyče, horního spínače, dolního spínače a přetěžovacího spínače a tlakového čidla, kterou chrání před mechanickým poškozením a povětrnostními vlivy.Je výhodné, že kryt je opatřen alespoň jedním ochranným a manipulačním rámem ve tvaru oblouku, upevněného svým spodním koncem ke spodní části nosného rámu a svým horním koncem k homí části nosného rámu. Ochranný a manipulační rám usnadňuje manipulaci se zařízením při jeho nasazení za kolové nebo pásové vozidlo. Zároveň je chrání před nárazy a jiným poškozením.

Na nosném rámu je uspořádána ovládací jednotka hydraulického okruhu, pro zapojení hydromotorů zařízení.

Tlakový člen tlakového čidla je ve výhodném provedení tvořen lineární tlačnou pružinou, popř. je na sondovací tyči umístěno tenzometrické zařízení na automatické snímání tlaku vpichu. Tlak je přes nastavený korektor transformován na jednotky odporu a nahráván na záznamové zařízení současně s hloubkou vpichu a příslušným registračním číslem vpichu.

Předmětem technického řešení také je sestava zařízení a kolového nebo pásového vozidla. Zařízení je závěsy uspořádanými na nosném rámu spojeno s kolovým nebo pásovým vozidlem. Hydromotor je připojovacími prostředky spojen s hydraulickým okruhem kolového nebo pásového vozidla, v jehož kabině je uspořádán počítač a/nebo ovládací panel pro ovládání reverzního přímočarého pohybu hydromotorů a sondovací tyče.

Výhodou zařízení pro měření penetračního odporu půdy podle technického řešení je ovládání zařízení z kabiny řidiče, průběh měření je plně automatizován, takže celé měření může provádět jediná osoba, řidič vozidla. Zařízení je dále opatřeno snímači polohy sondovací tyče, které zajišťují zatlačení sondovací tyče do stejné hloubky a tím získání porovnatelných výsledků měření. S výhodou je na mobilním zařízení umístěno nivelizační zařízení pro dodržení náměmé sítě s různou roztečí podle stupně heterogenity měřeného pozemku.

-2CZ 26125 Ul

Zařízení pro měření penetračního odporu půdy a sestav a zařízení pro měření penetračního odporu půdy a kolového nebo pásového vozidla

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení pro měření penetračního odporu půdy a sestava zařízení pro měření penetračního odporu půdy a kolového nebo pásového vozidla.

Dosavadní stav techniky

Jedním z nej závažnějších dopadů intenzifikace rostlinné výroby je zhoršování půdních vlastností v důsledku zhutňování půd, ke kterému dochází užíváním stále větší a těžší zemědělské techniky a neustálou intenzifikací obdělávání. Zhutňování půd je provázeno snižováním výnosů, io zvyšováním spotřeby pohonných hmot pro obdělávací stroje: a chemikálií. Přitom se často jedná o potenciálně vysoce výnosné půdy. Aby mohla být provedena účinná opatření k zlepšení půdních parametrů, je třeba znát aktuální stav pozemku. K tomu slouží různá zařízení pro měření penetračního půdního odporu, jejichž účelem je zjistit stupeň zhutnění půdy.

V současné době se pro měření penetračního odporu používají zařízení, jejichž hlavní nevýhodou je omezený rozsah měřících hloubek, složitá kalibrace, v její mž důsledku dochází k nepřesnostem ve výsledcích měření a složitá konstrukce zařízení.

Z dokumentu CZ 249872 je známé zařízení pro měření odporu penetrace, kde se penetrační odpor měří přes ozubená kola potenciometru zabírající s ozubeným hřebenem posuvné penetrační tyče. Zařízení lze použít jen pro ruční měření. Díky soustavě ozubených kol a hřebenu je zasouvání tyče do půdy silově náročné, a zařízení pracuje s poměrně velkou nepřesností.

Dokument CZ 1989-3189 popisuje zařízení na měření penetračního odporu, kde pohybový člen je hydromotor, jehož pístnice tvoří měřicí penetrační tyč. K hydromotorů je připevněn tenzometr, který snímá sílu, kterou měřicí tyč proniká do půdy. Hydromotor, měřicí tyč a tenzometr jsou uloženy v trubkovém krytu, uzavřeném na homí a spodní straně přírubami. Díky tomu je složité hydromotor, tenzometr a měřicí tyč vyjmout v případě nutnosti opravy. Zařízení vyžaduje zdroj energie, vyznačuje se značnou hmotností a omezenou mobilitou.

Z dokumentu CZ 1991-3742 je známé zařízení pro měření penetračního odporu půd, kde sondo vací tyc je do půdy tlačena tlakem vyvinutým pyrotechnickým plynovým generátorem. Sondovací tyč je uložena ve vypouštěcí tmbici opatřené cívkami po svém obvodu. Sondo vací tyč je opatřena magnetem. Pohyb sondovací tyče se sleduje podle průchodu magnetu mezi cívkami. Předem naprogramovaným počítačem se počítá výsledné zrychlení pohybu tyče, které představuje výslednici zrychlení vytvořeného tlakem plynu na sondovací tyč a negativního zrychlení vyvíjeného odporem půdy proti průniku sondovací tyče. Nevýhoda pyrotechnického generátoru spočívá v tom, že jej musí obsluhovat proškolená osoba, a ani tak není zcela eliminována možnost zranění při manipulaci s pyropatronami.

Všechna výše popsaná zařízení vykazují jednak nízkou denní výkonnost naměřených hodnot resp. proměřených ploch, zajištění relevantních podmínek při měření (konstantní tlak vpichu při vlastním měření)) a neumožňují při měření půdního odpom současné měření vlhkosti půdy a provádění korelace mezi naměřenými hodnotami půdního odporu a vlhkosti podle jednotlivých

BPEJ (bonitovaná půdně ekologická jednotka). Půdní vlhkost přitom velmi výrazně ovlivňuje odpor půdy proti vnikání sondovací ěi penetrační tyče. Hodnoty naměřeného půdního odporu u suché půdy jsou mnohem vyšší než u mokré půdy v téže lokalitě, např. po déle trvajících deštích. Výsledky měření na známých zařízeních jsou tak značně nepřesné a ovlivněné počasím v měřené lokalitě.

Úkolem technického řešení je vytvoření zařízení pro měření penetračního půdního odporu, které by odstraňovalo nedostatky známých řešení, poskytovalo přesné informace o stavu zhutnění měřené půdy, a které by zároveň umožňovalo měření vlhkosti půdy a provádění korekcí naměřených hodnot půdního odporu s ohledem na okamžitou vlhkost půdy.

-1 CZ 26125 Ul

Objasnění výkresů

Technické řešení bude blíže objasněno pomocí obrázků na výkresech, na nichž znázorňují obr. 1 sestavu kolového vozidla a zařízení pro měření penetračního odporu půdy s krytem a ochranným a manipulačním rámem, obr. 2 sestavu kolového vozidla a zařízení pro měření penetračního odporu půdy bez krytu a se schematicky znázorněnou lineární tlačnou pružinou, obr. 3 zadní pohled na kryt s ochranným a manipulačním rámem a obr. 4 mapu znázorňující stav zhutnění půdy na základě měření penetračního odporu půdy.

Příklady provedení technického řešení

Rozumí se, že jednotlivá uskutečnění technického řešení jsou představována pro ilustraci, nikoli jako omezení technického řešení na výčet zde uvedených příkladů provedení. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zjistit za použití rutinního experimentování mnoho ekvivalentů ke specifickým uskutečněním technického řešení, která j sou zde speciálně popsána. I tyto ekvivalenty budou zahrnuty v rozsahu následujících nároků na ochranu.

Na obr. 1 je znázorněna soustava zařízení i pro měření penetračního odporu půdy 2 a kolové vozidlo 13. v tomto příkladu provedení se jedná o traktor. Nosný rám 3 zařízení 1 je opatřen závěsy 19, kterými je zařízení 1 připojeno ke kolovému vozidlu 13. K nosnému rámu 3 je přivařen válec 23 přímočarého vertikálního hydromotorů 4. Pístnice 20 hydromotorů 4 je spojena se sondo vací tyčí 5 objímkou 21, v níž je uložena lineární tlačná pružina 22 tvořící tlakový člen tlakového čidla 7. Na sondo vací tyči 5 je umístěno tenzometrické zařízení na automatické snímání tlaku vpichu. Tlak je přes nastavený korektor transformován na jednotky odporu a nahráván na záznamové zařízení současně s hloubkou vpichu a příslušným registračním číslem vpichu.

Sondovací tyč 5 je opatřena výměnným kuželovitým hrotem 6. Při zmenšení průměru základny hrotu 6 opotřebením o 3 %je nutné jej vyměnit, protože se změní velikost zatlačovací síly o 5 %. V hrotu 6 je umístěno čidlo 18 vlhkosti, které snímá aktuální vlhkost půdy 2, u níž je měřen penetrační odpor.

Pod hydromotorem 4 je k nosnému rámu 3 upevněn homí spínač 9, který snímá pohyb pístnice 20. Když pístnice 20 dosáhne homí úvrati, homí snímač 9 pohyb pístnice 20 zastaví. Ve spodní části nosného rámu 3 je upevněn spodní snímač 10, který snímá pohyb sondovací tyče 5. Když sondovací tyč 5 dosáhne spodní úvrati, tj. v hloubce 0,76 m, spodní snímač 10 její pohyb zastaví. Pomocí horního snímače 9 a spodního snímače 10 se reguluje práce hydromotorů 4 a rovnoměrné a plynulé zatlačování sondovací tyče 5 do půdy 2.

Tlak půdy 2, který působí na hrot 6 sondovací tyče 5, se přenáší na lineární tlačnou pružinu 22, tvořící tlakový člen tlakového čidla 7. Údaje z tlakového čidla 7 jsou přenášeny do počítače 8 v kabině kolového vozidla 13. Počítač 8 je vybaven softwarovým modulem pro vyhodnocení a zpracování naměřených hodnot odporu půdy 2 a tyto hodnoty zpracovává do grafických a mapových výstupů. S počítačem 8 je také propojeno čidlo 18 vlhkosti na hrotu 6 sondovací tyče

5.

K objímce 21 je připojena ručka 24 kontrolního ukazatele 12 hloubky. Ručka 24 kontrolního ukazatele 12 hloubky je spojena s lineární tlakovou pružinou 22. V nosném rámu 3 je vytvořen otvor, kterým je ručka 24 vidět z kabiny, takže řidič kolového vozidla 13 může podle kontrolního ukazatele 12 hloubky sledovat, jak probíhá zatlačování sondovací tyče 5 do půdy 2 a v případě příliš vysokého odporu půdy 2 může proces měření ukončit.

Na spodní části objímky 21 je připevněn přetěžovací spínač 11. Při větším půdním odporu než 10 MPa přetěžovací spínač 11 vypne posuv sondovací tyče 5, která se vrátí do výchozí polohy v homí úvrati.

Připojovacími prostředky je hydromotor 4 spojen s hydraulickým okruhem kolového vozidla 13. Na vnější straně nosného rámu 3 je připevněna ovládací jednotka 17 hydraulického okruhu. Zapojení nebo odpojení hydraulického okruhu kolového vozidla 13 a hydromotorů 4 je řízeno

-3CZ 26125 Ul přes ovládací jednotku Γ7 hydraulického okruhu počítačem 8 nebo samostatným ovládacím panelem 14 umístěným stejně jako počítač 8 v kabině kolového vozidla 13.

K nosnému rámu 3 se připevňuje kryt 15, který sahá po celé délce nosného rámu 3, a který zakrývá hydromotor 4, pístnici 20 a sondovací tyč 5, čímž je clirání před poškozením. K nosnému rámu 3 je upevněn ochranný a manipulační rám 16, který usnadňuje manipulaci se zařízením I pro měření penetračního odporu půdy 2, především při nasazování a odpojování zařízení ze závěsů 19.

Průmyslová využitelnost

Zařízení pro měření penetračního odporu půdy a sestava tohoto zařízení a kolového vozidla podle io technického řešení lze využít v zemědělských provozech, při stavebních pracích a v dalších oborech, kde je důležité zjišťování kvality půd.

Claims (9)

1. Zařízení (1) pro měření penetračního odporu půdy (2) zahrnující nosný rám (3), v němž je uspořádán přímočarý vertikální hydromotor (4), jehož pístnice (20) je spojena se sondovací tyčí

15 (5) opatřenou měrným kuželovitým hrotem (6) pro snímání odporu půdy (2), tlakové čidlo (7) uspořádané mezi pístnici (20) a sondovací tyčí (5), a registrační jednotku pro vyhodnocení údajů z tlakového čidla (7), vyznačující se tím, že zařízení (1) je opatřeno závěsy (19) pro připojení k pásovému nebo kolovému vozidlu (13), přičemž zařízení (1) je opatřeno připojovacími prostředky pro připojení k hydraulickému okruhu kolového nebo pásového vozidla

20 (13), a k nosnému rámu (3) je upevněn homí spínač (9) pro zastavení pohybu sondovací tyče (5) v homí úvrati, a ve spodní části rámu (3) je upevněn spodní spínač (10) pro zastavení pohybu sondovací tyče (5) ve spodní úvrati, a sondovací tyč (5) je opatřena přetěžovacím spínačem (11) pro vypnutí posuvu sondovací tyče (5) při přetížení, přičemž registrační jednotku tvoří počítač (8) opatřený softwarovým modulem pro vyhodnocení naměřených hodnot odporu půdy (2) a tvorbu

25 grafických a mapových výstupů, propojený s ovládacím panelem (14) pro ovládání reverzního přímočarého pohybu hydromotoru (4) a sondovací tyče (5).

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že na sondovací tyči (5) je uspořádán kontrolní ukazatel (12) hloubky pro vizuální kontrolu.

3. Zařízení podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že v hrotu (6) sondovací tyče (5)

30 je uloženo čidlo (18) vlhkosti pro měření vlhkosti půdy (2), jehož výstup je propojen s počítačem (8).

4. Zařízení podle alespoň jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že nosný rám (3) je opatřen krytem (15) pro zakrytí soustavy přímočarého hydromotoru (4), sondovací tyče (

5), horního spínače (9), dolního spínače (10) a přetěžovacího spínače (11) a tlakového čidla (7).

35 5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že kryt (15) je opatřen alespoň jedním ochranným a manipulačním rámem (16) ve tvaru oblouku, upevněného svým spodním koncem ke spodní části nosného rámu (3) a svým horním koncem k homí části nosného rámu (3).

6. Zařízení podle alespoň jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že na nosném rámu (3) je uspořádána ovládací jednotka (17) hydraulického okruhu.

40

7. Zařízení podle alespoň jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že tlakový člen tlakového čidla (7) je tvořen lineární tlačnou pružinou opatřenou korektorem nastaveným pro transformaci jednotek odporu.

8. Zařízení podle alespoň jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že tlakový člen tlakového čidla (7) je tvořen tenzometrickým zařízením pro automatické snímání tlaku

-4CZ 26125 Ul vpichu, přičemž tenzometrické zařízení je opatřeno korektorem nastaveným pro transformaci jednotek odporu.

9. Sestava zařízení (1) podle alespoň jednoho z nároků 1 až 8 a kolového nebo pásového vozidla (13), vyznačující se tím, že zařízení (1) je závěsy (19) uspořádanými na nosném rámu (3) spojeno s kolovým nebo pásovým vozidlem (13), přičemž hydromotor (4) je propojovacími prostředky spojen s hydraulickým okruhem kolového nebo pásového vozidla (13), v jehož kabině je uspořádán počítač (8) a/nebo ovládací panel (14) pro ovládání reverzního přímočarého pohybu hydromotoru (4) a sondovací tyče (5).

4 výkresy

Přehled vztahových značek: