UA127020C2 - Система управління системою вентиляції пневматичної сівалки - Google Patents

Abstract

Башта пневматичної сівалки включає в себе клапан з виконавчим механізмом і систему управління зі зворотним зв'язком з датчиком для управління приведенням у дію клапана для управління потоком повітря з колекторної башти пневматичної сівалки.

Description

ПОВ'ЯЗАНІ ЗАЯВКИ

Дана заявка заявляє пріоритет за попередньою заявкою США Мо 62/502,432, яка була подана 5 травня 2017 року, із назвою: СИСТЕМА УПРАВЛІННЯ ДЛЯ СИСТЕМОЮ ВЕНТИЛЯЦІЇ пневматичної СІВАЛКИ, яка включена в даний документ у вигляді посилання.

ГАЛУЗЬ ТЕХНІКИ

Варіанти здійснення представленого винаходу відносяться до системи управління системою вентиляції пневматичної сівалки.

ПЕРЕДУМОВИ СТВОРЕННЯ ВИНАХОДУ

Пневматичні сівалки мають первинну систему розподілу та вторинну систему розподілу.

Насіння та, можливо, добрива подаються з бункерів у первинну систему розподілу та транспортуються з повітрям до вторинної системи розподілу. Колектор між первинною системою розподілу та вторинною системою розподілу розподіляє подачу таким чином, що вторинна система розподілу постачає насіння /добриво в кожен ряд. Насіння /добрива транспортуються з повітрям. Для швидшої посадки використовується підвищений тиск повітря.

Але при підвищеному тиску насіння/добриво можуть надто сильно вдарятися об борозну і відскакувати. В результаті - це призводить до зниження врожаю. Одним з рішень було встановлення дифузора у башті над колектором. Прикладом є дифузор бБевйамМИ М, який описаний у патенті США Мо 8,684,636. Даний дифузор має регульований клапан для випускання надлишкового повітря для зменшення тиску у вторинній розподільній системі. Даний дифузор є обмеженим необхідністю встановлення перед початком посадки. Даний дифузор не може підлаштовуватися під змінювані умови під час посадки, що, в результаті, може призвести до подання надмірно малої або занадто великої кількості насіння в кожен ряд.

КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ

Представлений винахід ілюструється прикладами, які не є обмеженнями, а також фігурами супровідних креслень, на яких:

На фігурі 1 зображена пневматична сівалка попереднього рівня техніки.

На фігурі 2 зображена пневматична сівалка, яка має випускний клапан і привід для клапана, відповідно до одного з варіантів здійснення.

На фігурі З зображено лінію вторинного продукту, яка має датчики потоку, згідно з одним з варіантів здійснення.

На фігурі 4А схематично зображено варіант здійснення електричної системи управління для керування приводом.

На фігурі 48 схематично зображено здійснення електричної системи управління для керування приводом.

На фігурі 5 зображено лінію вторинного продукту, яка має ультразвуковий датчик, згідно з одним з варіантів здійснення.

На фігурі 6 зображено лінію вторинного продукту, яка має ультразвуковий датчик, згідно з іншим варіантом здійснення.

На фігурі 7 зображено лінію 122 вторинного продукту, яка містить щонайменше один клапан (наприклад, 750-1, 750-2) та щонайменше один відповідний привід (наприклад, 724-1, 724-2) відповідно до одного з варіантів здійснення.

КОРОТКИЙ ОПИС

В даному документі описана система управління зворотним зв'язком із замкнутим контуром для башти колектора пневматичної сівалки для контролю випускання повітря з башти колектора пневматичної сівалки.

ДЕТАЛЬНИЙ ОПИС

Всі посилання, згадані в даному документі, включені у вигляді посилань у повному обсязі.

Однак, у випадку суперечності між визначенням у даному описі та одним із цитованих посилань, перевага надається визначенню з даного опису.

На фігурі 1 зображено типову пневматичну сівалку 100. Пневматична сівалка 100 включає візок 110 і раму 120. Візок 110 має бункер 111 і бункер 112 для зберігання насіння і добрива, відповідно. Лінія основного продукту 116 з'єднана з вентилятором для подачі насіння та добрив 113, які передаються з дозатора 114 та дозатора 115, відповідно. Лінія основного продукту 116 подає насіння і добрива в колекторну башту 123. Насіння та добрива розподіляються через колекторну башту 123 до ліній вторинних продуктів 122 до відкриваючих пристроїв 121.

Хоча опис нижче є призначеним для контролю за колекторною баштою 123 однієї секції пневматичної сівалки 100, та ж система може бути застосована до кожної секції.

На фігурі 2 зображена колекторна башта 123. Колекторна башта 123 має основну лінію продуктів 116, яка забезпечує насіння та, необов'язково, добриво в потоці повітря. бо Насіння/добриво струшуються через сито 125, яке має малий розмір сітки для запобігання проходженню насіння та/або добрива. Насіння/добриво потрапляють у випускні отвори 124 (або у вихідні отвори) і подаються у вторинні продуктові лінії 122. Над ситом 125 розташована башта 126, яка містить клапан 127. Клапан 127 може являти собою клапан будь-якого типу, який може спрацьовувати. В одному з варіантів здійснення клапан 127 представляє собою дросельну заслінку. Клапан 127 приводиться в дію приводом 128, розміщеним на башті 126. Привід 128 знаходиться в сигнальному контакті з електричною системою управління 300. За бажанням кришка 130 шарнірно прикріплюється до башти 126 для перекриття башти 126, коли повітря не надходить. Коли повітря проходить, кришка 130 піднімається силою повітряного потоку, який проходить через башту 126, а коли повітря не проходить, кришка 130 закриває башту 126.

В одному варіанті здійснення, який зображено на Фігурі 2, колекторна башта 123 додатково включає датчик тиску 140, розміщений у колекторній башті 123. В іншому варіанті здійснення датчик тиску 140 є розміщеним, щонайменше, в одній вторинні продуктові лінії 122. Датчик тиску 140 знаходиться в сигнальному контакті з електричною системою управління 300. Це може забезпечити управління зворотним зв'язком клапана 127 у замкнутому контурі. В іншому варіанті здійснення електрична система 300 управління вимірює тиск на датчику тиску 140 в башті 123 і датчику тиску 140 в лінії вторинного продукту 122 і обчислює різницю між кожним датчиком тиску. Електрична система управління 300 може керувати на основі різниці тиску.

В іншому варіанті здійснення, який зображено на Фігурі 3, перший датчик частинок 150-1 і другий датчик частинок 150-2 розташовані послідовно в межах, щонайменше, однієї вторинної продуктової лінії 122. Перший датчик частинок 150-1 і другий датчик частинок 150-2 можна розташовані окремо або як частини всередині одного блоку. Перший датчик частинок 150-1 і другий датчик частинок 150-2 розташовані на такій відстані, що коливання, виміряне на першому датчику частинок 150-1, буде дублюватися на другому датчику частинок 150-2.

Оскільки насіння проходить через пневматичну сівалку, воно не буде рівномірно розподілятись весь час. У вибраному поперечному перерізі разом може бути одна, дві, три, чотири, п'ять і більше насінин. У міру переміщення насіння на відстані, розподіл насіння в кожній групі може розріджуватися або згущуватися. На невеликій відстані згрупування залишатиметься рівномірним. Кожне згрупування насіння генерує різне коливання в датчику частинок. Коливання з безлічі згрупувань створюватимуть шаблон у першому датчику частинок 150-1. Коли існує

Зо дана закономірність, то на другому датчику частинок 150-2 виявляється різниця часу між кожним із цих вимірів, яка ділиться на відстань між першим датчиком частинок 150-1 і другим датчиком частинок 150-2 для визначення швидкості насіння/добрива у вторинній продуктовій лінії 122. Використовуючи швидкість, електронна система управління 300 може приводити в дію привід 128 для зміни кількості повітря, яке виходить з башти 126, щоб змінити швидкість насіння/добрива у вторинній продуктовій лінії 122.

Прикладом датчика частинок є УУахемівіоп Зепзог їїтот Ргесівіоп Ріапіїпа ГІ С, який описаний у патенті США Мо 6,208,255. Перший датчик частинок 150-1 і другий датчик частинок 150-2 знаходяться в сигнальному зв'язку з електричною системою управління 300. Це може забезпечити управління зворотним зв'язком клапана 127 із замкнутим контуром.

Хоча як датчик тиску 140, так і датчики частинок 150-1, 150-2 є зображеними, для управління зворотним зв'язком із замкнутим контуром потрібен лише один датчик.

В іншому варіанті здійснення, зображеному на Фігурі 2, може бути, щонайменше, один клапан (наприклад, клапан 160), розміщений у кожному випускному отворі 124 (або вихідному отворі) і приводиться в дію приводом 161, який знаходиться в сигнальному контакті з електричною системою управління 300. Кожен привід 161 (або приводи) може бути індивідуально керований для подальшого регулювання потоку, щонайменше, одним клапаном у кожній вторинній продуктовій лінії 122. Кожна вторинна продуктова лінія 122 може містити, щонайменше, один клапан (наприклад, 750-1, 750-2) і відповідний привід (наприклад, 724-1, 724-2), як показано на Фігурі 7. Це може забезпечити точне налаштування управління у кожній вторинній продуктовій лінії 122, окремо від інших вторинних продуктових ліній 122. Датчик тиску 140, датчик швидкості ультразвуку, або датчики частинок 150-1, 150-2 у кожній вторинній продуктовій лінії 122 можуть забезпечувати вимірювання для управління кожним приводом 122.

ЕЛЕКТРИЧНА СИСТЕМА УПРАВЛІННЯ

Електрична система управління 300 схематично зображена на Фігурі 4А, відповідно до одного з варіантів здійснення. У електричній системі управління 300 монітор 310 знаходиться в сигнальному контакті з приводом 128, приводом 161, датчиком тиску 140, датчиком швидкості руху рідини 170 і датчиками 150-1, 150-2. Слід розуміти, що монітор 310 включає електричний контролер. Монітор 310 включає сенсорний процесор (СР) 316, пам'ять 314 і, необов'язково, графічний інтерфейс користувача (СІ) 312, який дозволяє користувачеві переглядати та бо вводити дані на монітор 310. Монітор 310 може бути розкритим у патенті США Мо 8,386,137.

Наприклад, монітор 310 може представляти собою систему монітора сіялки, яка включає візуальний дисплей та інтерфейс користувача, переважно графічний інтерфейс користувача із сенсорним екраном (С(ШІІ). Графічний інтерфейс із сенсорним екраном переважно розміщується в корпусі, в якому також розміщені мікропроцесор, пам'ять та інше застосовуване обладнання та програмне забезпечення для прийому, зберігання, обробки, обміну даними, зображеннями та виконання різних характерних особливостей та функцій. Система відслідковування сівалок, як правило, співпрацює та/або взаємодіє з різними зовнішніми пристроями та датчиками.

Альтернативна електрична система управління 350, яка включає модуль 320, зображена на

Фігурі 48. Модуль 320 приймає сигнали від датчика тиску 140, датчика швидкості руху потоку 171 та датчиків частинок 150-1, 150-2, які можуть бути передбачені для контролю на моніторі 310 для виведення на СШІ 312. Модуль 320 може також подавати керуючі сигнали на привід 128 та привід 161, які можуть базуватися на вводі оператора на монітор 310.

ФУНКЦІОНУВАННЯ

В процесі управління зворотним зв'язком замкнутого контуру монітор 310 приймає сигнал від датчика тиску, датчика швидкості рідини та/або датчиків частинок 150-1, 150-2. Монітор 310 використовує сигнал тиску, сигнал швидкості потоку та/або сигнал частинок для встановлення обраного положення приводу 128 для керуючого клапана 127 для регулювання кількості повітря, яке виходить з башти 126. Монітор 310 посилає сигнал на привід 128 для здійснення змін. Це, своєю чергою, контролює кількість повітряного потоку в вторинних продуктових лініях 122 для подачі насіння/добрива в борозну з відповідною силою та/або швидкістю розміщення насіння/добрива в борозни, не втрачаючи насіння/добриво з борозни.

Крім вимірювання тиску або швидкості частинки можна вимірювати швидкість потоку (повітря). Ультразвуковий датчик швидкості може вимірювати швидкість потоку.

На Фігурі 5 зображений ультразвуковий датчик для виявлення потоку через продуктову лінію або трубу, відповідно до одного з варіантів здійснення. Ультразвуковий датчик 500 розміщується на лінії 522 (наприклад, вторинній продуктовій ліні) або трубі 522, або в безпосередній близькості від лінії 522 або труби 522. Датчик (або ультразвуковий витратомір) використовує акустичні хвилі або вібрації певної частоти (наприклад, більше 20 кГц, приблизно 0,5 МГЦ). Датчик 500 використовує або змочувальні, або незмочувальні датчики вздовж лінії або

Зо за периметром труби, щоб з'єднати ультразвукову енергію з потоком, який проходить вздовж лінії або в трубі. В одному прикладі датчик працює з ефектом Допплера, в якому перетворювач 504, який має передавач, передає промінь 530. Передана частота променю 530 змінюється лінійно, відбиваючись від частинок і бульбашок з потоком, який знаходиться в лінії 522 для генерації допплерівського відображення 540, яке приймається приймачем перетворювача 502.

Зсув частоти між частотою променя 530 і частотою відбиття 540 може бути безпосередньо пов'язаний зі швидкістю потоку (наприклад, рідкого добрива, повітря), який має напрямок потоку 510. Зсув частоти є лінійно пропорційним швидкості потоку матеріалів вздовж лінії або в трубі і може використовуватися для генерації аналогового або цифрового сигналу, пропорційного швидкості потоку.

Коли внутрішній діаметр (0) лінії 522 або труби 522 є відомим, об'ємна витрата потоку (наприклад, галонів за хвилину) дорівнює К"МИ"О». У цьому прикладі МІ - швидкість потоку, а К - константа, що залежить від одиниць Мі і 0.

На Фігурі 6 зображений ультразвуковий датчик (наприклад, датчик витрати в залежності від часу) для виявлення потоку через лінії продукту або трубу, відповідно до одного з варіантів здійснення. Датчики витрати в залежності від часу (наприклад, датчик часу проходження, датчик часу руху) вимірюють різницю в часі проходження між імпульсами, які передаються одним шляхом вздовж і проти потоку (наприклад, рідкого добрива, повітря). Датчик 600 має корпус 650 з датчиками 602 і 604. Датчик 600 розміщується на лінії 622 (наприклад, вторинній продуктовій лінії) або трубі 622 або в безпосередній близькості від лінії 622 або труби 522.

В одному прикладі, як показано на Фігурі б, датчик працює з перетворювачами 602 і 604.

Кожен перетворювач, який має передавач і приймач, поперемінно передає і приймає вибухи ультразвукової енергії у вигляді променів 630 і 640 під кутом тета (наприклад, приблизно 45 градусів). Різниця у часі переміщення вгору в напрямку потоку та вниз в напрямку потоку (Ти-

Та), виміряною вздовж того ж шляху, може бути використана для обчислення потоку через лінію або трубу:

М-К"р/віп2ІНеїа" 1//Т0-іац)? дельта Т

М - середня швидкість протікаючого потоку, К - константа, О - діаметр лінії або труби, іпеїа - кут падіння ультразвукових імпульсів хвиль, ТО - нульовий час проходження потоку, дельта Т -

Т2-ї1, Т1 - час проходження імпульсів хвиль (промінь 630) від перетворювача 602 до бо перетворювача 604, Т2 - час проходження імпульсів хвиль (промінь 640) від перетворювача 604 до перетворювача 602, а їаш - час передачі імпульсів хвиль через лінію 622 або трубу.

Швидкість потоку прямо пропорційна вимірюваному, різному між періодами проходження вгору в напрямку потоку та вниз в напрямку потоку. Міра об'ємної витрати визначається шляхом множення площі поперечного перерізу лінії або труби на швидкість потоку. Об'ємну витрату можна визначити за допомогою додаткового перетворювача 690 на основі мікропроцесора або електричних систем управління 300 або 350. Потік, який має траєкторію потоку 610, повинен бути найкращим провідником звукової енергії.

Claims (15)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Пневматична сівалка, яка містить: - основну лінію подачі продукту, підключену до колекторної башти, яка має декілька вихідних отворів, при цьому кожен вихідний отвір є підключеним до вторинної продуктової лінії; - вентиляційну башту, що розташована над колекторною баштою і має вентиляційний клапан, розміщений у ній; - контролер; - привід, підключений до вентиляційного клапана для спрацьовування вентиляційного клапана та сигнального зв'язку з контролером; і - датчик для вимірювання щонайменше одного з: тиску, швидкості потоку і частинок, який знаходиться у сигнальному зв'язку з контролером.

2. Пневматична сівалка за пунктом 1, яка відрізняється тим, що датчик являє собою датчик тиску, розташований у колекторній башті.

3. Пневматична сівалка за пунктом 1, яка відрізняється тим, що датчик являє собою датчик тиску, розташований щонайменше в одній вторинній продуктовій лінії.

4. Пневматична сівалка за пунктом 1, яка відрізняється тим, що датчик містить перший датчик частинок і другий датчик частинок, які розташовані послідовно принаймні в одній вторинній продуктовій лінії.

5. Пневматична сівалка за пунктом 1, яка відрізняється тим, що датчик містить ультразвуковий датчик, розміщений щонайменше в одній вторинній продуктовій лінії для вимірювання потоку.

6. Пневматична сівалка за пунктом 1, яка відрізняється тим, що кожен вихідний отвір додатково містить клапан, розташований у вихідному отворі, з приводом, з'єднаним з клапаном для спрацьовування клапана і для сигнального зв'язку з контролером.

7. Пневматична сівалка за пунктом 1, яка відрізняється тим, що щонайменше одна вторинна продуктова лінія додатково містить клапан, розміщений принаймні в одній вторинній продуктовій лінії з приводом, з'єднаним з клапаном для спрацьовування клапана і для сигнального зв'язку з контролером.

8. Пневматична сівалка за пунктом 1, яка відрізняється тим, що щонайменше одна вторинна продуктова лінія додатково містить декілька клапанів, розміщених принаймні в одній вторинній продуктовій лінії з щонайменше одним приводом, з'єднаним з декількома клапанами для приведення в дію декількох клапанів і для сигнального зв'язку з контролером.

9. Пневматична сівалка за пунктом 1, яка відрізняється тим, що основна продуктова лінія є налаштованою з можливістю подавати щонайменше одне з насіння та добрива в потоці повітря до колекторної башти.

10. Пневматична сівалка, яка містить: - колекторну башту, яка має вентиляційний клапан і декілька випускних отворів, кожен вихідний отвір підключений до вторинної лінії подачі; - контролер; - привід вентиляційного клапана, підключений до вентиляційного клапана для спрацьовування вентиляційного клапана та сигнального зв'язку з контролером; і - датчик для вимірювання щонайменше одного 3: тиску, швидкості потоку і частинок, і для сигнального зв'язку з контролером; при цьому кожен вихідний отвір додатково містить вихідний клапан, розташований у вихідному отворі, з приводом вихідного клапана, з'єднаним із вихідним клапаном для спрацьовування вихідного клапана та сигнального зв'язку з контролером.

11. Пневматична сівалка за пунктом 10, яка відрізняється тим, що датчик являє собою датчик тиску, який розташований щонайменше на одній вторинній лінії подачі.

12. Пневматична сівалка за пунктом 10, яка відрізняється тим, що датчик містить перший датчик частинок і другий датчик частинок, які розташовані послідовно щонайменше на одній вторинній лінії подачі.

13. Пневматична сівалка за пунктом 10, яка відрізняється тим, що датчик містить ультразвуковий датчик, розміщений щонайменше на одній вторинній лінії подачі для вимірювання потоку.

14. Пневматична сівалка за пунктом 10, яка відрізняється тим, що контролер виконаний з можливістю здійснювати управління зворотним зв'язком із замкнутим контуром потоку.

15. Пневматична сівалка за пунктом 14, яка відрізняється тим, що контролер є виконаним з можливістю приймати сигнал щонайменше від одного датчика, щоб використовувати сигнал для встановлення вибраного положення виконавчого механізму вентиляційного клапана для управління вентиляційним клапаном для регулювання кількості повітря, яке виходить з колекторної башти, щоб контролювати кількість повітряного потоку на вторинній лінії подачі, щоб перенести хоча б одне з насіння та добрива в борозну в межах поля з вибраною силою та швидкістю, щоб помістити принаймні одне з насіння та добрива в борозну. ле Шо ч ха Ка; ее цх : я зу на По 22 -- з я : - ї х в ее нссн п Ти й п ки се Я КТ ї т КИТИ Деу тюя ! нет і їх и КК Я -- я ; КК; ЯК Я Копритау ди АВ ! км й Коль М долю нн я м я х рн ВМ вх із 1: ї дня а ї «че яра Сунь я 1 МІЖ хи 9 Ж. Ку я СЕ що Ай о) Ні

Фіг. 1 е х пед С КК КК я о ве М . Я пшижненн дон ВН, - я ж ди Б. - і: СЕК К " я я З є й : ВК З з

Фіг. 2