Устройство для внутрипочвенного внесения жидких минеральных удобрений

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВНУТРИПОЧВЕННОГО ВНЕСЕНИЯ ЖИДКИХ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ(71) Заявитель Гродненский государственный сельскохозяйственный институт(73) Патентообладатель Гродненский государственный сельскохозяйственный институт(57) 1. Устройство для внутрипочвенного внесения жидких минеральных удобрений, содержащее резервуар,фильтрующие элементы, насос, пульт управления и штанговую распределительную систему с трубамиколлекторами, штуцерами, жиклерами, датчиками и подкормочными трубками, отличающееся тем, что на трубе-коллекторе штанги расположены с относительно большим шагом штуцеры, на выходе которых установлены втулки с фильтрами и жиклерами, ниже которых закреплены делители потока жидкости, одной или нескольких ступеней, причем для каждого делителя потока соблюдается соотношение, что площадь поперечного сечения патрубка, подводящего жидкость к делителю, больше или равна суммарной площади патрубков, отводящих жидкость от делителя, а на выходе каждого из отводящих патрубков установлены датчики в виде двух электродов, причем нижний конец каждого корпуса с датчиком установлен на верхнем конце подкормочных трубок, а в верхней части подкормочной трубки имеется изогнутый отвод, направленный вверх, на конце которого установлен другой датчик, состоящий из двух электродов, причем верхняя часть корпуса этого датчика сообщена с атмосферой. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что один из электродов первого датчика через резистор соединен с источником питания и одновременно с входом логического элемента НЕ, на выходе которого через резистор подключен светодиод, а второй электрод датчика соединен с массой, причем количество датчиков и светодиодов равно числу подкормочных трубок, а светодиоды размещены на плате у щитка приборов энергетического средства. 3715 1 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что один из электродов датчика, корпус которого сообщается с атмосферой, соединен с массой, а второй электрод датчиков данной группы соединен через резистор с источником питания и одновременно с элементом НЕ, причем выходы всех элементов НЕ соединены с диодами, образующими логический элемент ИЛИ, выход которого через резистор соединен со светодиодом и одновременно с входом разрешения ждущего мультивибратора, собранного на логических элементах 2 И-НЕ,конденсаторе и переменном резисторе, причем выход мультивибратора через транзисторный усилитель соединен с громкоговорителем, другой вход которого через делитель напряжения в виде переменного резистора соединен с источником питания. Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к машинам для внесения жидких минеральных удобрений в почву. Известное устройство с вертикальными инжекторами 1 для внесения в почву жидких удобрений, а также нематоцидов, инсектицидов, гербицидов, фунгицидов и других почвенных пестицидов под давлением снабжено клапанным распределителем, который приводится в действие от опорного колеса агрегата. Сам агрегат соединен гибким трубопроводом высокого давления с заправщиком, расположенным у границ обрабатываемого поля. Недостатком данного устройства является наличие гибкого трубопровода (шланга), который не может быть сделан длинным, пригодным для обработки больших полей. Инжекционное устройство для обработки почвы жидкостями 2 имеет коленвал для привода в действие инжекционных игл, подающих порции жидкости на некоторую глубину, причем поступление жидкости к иглам регулируется роторным распределительным золотником, который взаимодействует с коленвалом через цепную передачу и который направляет порции рабочей жидкости к иглам в их рабочем положении. Преимуществом данного устройства является возможность широкого регулирования дозы внесения рабочей жидкости за счет роторного распределительного золотника, работающего совместно с распылителями инжекционных игл, причем здесь имеется аналогия с работой топливного насоса дизельного двигателя, работающего совместно с форсунками и обеспечивающего подачу топлива малыми, четко регулируемыми дозами. Недостатком данного устройства является ограниченность его ширины захвата, так как каждая пара инжекционных игл имеет привод от шатунной шейки коленчатого вала, который нельзя сделать слишком длинным. Кроме того, сами инжекционные иглы не могут работать на каменистых почвах, преобладающих в Республике Беларусь. В качестве прототипа принято устройство для внесения в почву водного аммиака и жидких комплексных удобрений при культивации, междурядной обработке, удобрений лугов и пастбищ 3, которое содержит два резервуара, фильтрующие элементы, насос, пульт управления и штанговую распределительную систему, в которую входят трубы-коллекторы, сифоны-индикаторы, жиклеры, рукава и подкормочные трубки 3, с. 96101, рис. 111.9, соответственно позиции 48, 44, 52, 47 и 49, причем подкормочные трубки закреплены на рыхлительных или стрельчатых лапах культиватора или на подкормочных ножах. Недостатком указанного устройства является относительно большой расход рабочей жидкости, более 200 л/га, поэтому непригодно для внесения новых видов жидких удобрений без их предварительного разбавления водой. Кроме того, сифоны-индикаторы рассматриваемого устройства недостаточно четко выполняют свою функцию, как индикаторы засорения жиклеров или подкормочных трубок. Заявленное изобретение направлено на совершенствование устройства, упрощение его гидравлической схемы, улучшение качественных показателей работы. Сущность изобретения заключается в следующем. На трубе-коллекторе штанги, закрепленной, например,на присоединенном к энергетическому средству культиваторе, расположены с относительно большим шагом направленные вниз штуцеры, на выходе каждого из которых установлены втулки с фильтрами и жиклерами,ниже которых закреплены делители потока жидкости одной или нескольких ступеней, причем для каждого делителя потока соблюдается соотношение, что площадь поперечного сечения патрубка, подводящего жидкость к делителю, больше или равна суммарной площади патрубков, отводящих жидкость от делителя, а на выходе каждого из отводящих патрубков установлены датчики в виде двух электродов, причем нижний конец каждого корпуса с датчиком устанавливается на вернем конце подкормочных трубок, а в верхней части 2 3715 1 подкормочной трубки имеется изогнутый отвод, направленный вверх, на конце которого установлен другой датчик, состоящий из двух электродов, причем верхняя часть корпуса этого датчика сообщается с атмосферой. Один из электродов первого датчика, то есть датчика рабочей сигнализации, через резистор соединен с источником питания и одновременно с входом логического элемента НЕ, на выходе которого через резистор подключен светодиод, а второй электрод датчика соединен с массой, причем количество датчиков и светодиодов равно числу подкормочных трубок, а светодиоды размещены на плате у щитка приборов энергетического средства. Один из электродов другого датчика, корпус которого сообщается с атмосферой, то есть датчика аварийной сигнализации, соединен с массой, а второй электрод датчиков данной группы соединен через резистор с источником питания и одновременно с элементом НЕ, причем выходы всех элементов НЕ соединены с диодами, образующими логический элемент ИЛИ, выход которого через резистор соединен со светодиодом и одновременно с входом разрешения ждущего мультивибратора, собранного на логических элементах 2 И-НЕ, конденсаторе и переменном резисторе, причем выход мультивибратора через транзисторный усилитель соединен с громкоговорителем, другой вход которого через делитель напряжения в виде переменного резистора соединен с источником питания. Сущность изобретения поясняется перечнем фигур графического изображения. На фиг. 1 представлена схема штанги устройства для внутрипочвенного внесения жидких минеральных удобрений на фиг. 2 - схема крепления к трубе-коллектору штанги жиклера и распределительного раструба на фиг. 3 - схема подкормочной трубки с рабочим и аварийным датчиками на фиг. 4 - схема коробки датчика в разрезе на фиг. 5 - электронная схема рабочей сигнализации на фиг. 6 - электронная схема аварийной сигнализации на фиг. 7 представлен график электропроводности смеси растворов карбамида и аммиачной селитры (КАС) в зависимости от расстояния между электродами датчика на фиг. 8 дана зависимость расхода жидкости от диаметра жиклера предлагаемого устройства. Устройство для внутрипочвенного внесения жидких минеральных удобрений содержит резервуар,фильтр, насос, пульт управления (на чертежах не показаны) и штанговую распределительную систему (фиг. 1), содержащую трубу-коллектор 1, на которой закреплены с относительно большим шагомштуцеры 2, направленные вниз, а при помощи накидной гайки 3 (фиг. 2) через уплотнительную прокладку 4 к каждому штуцеру 2 крепят втулку 5 с жиклером 6 и установленным во втулке 5 фильтром 7, рабочая часть которого размещена внутри штуцера 2 и частично в коллекторе 1. На нижнюю часть втулки 5 установлен распределитель 8 потока жидкости - сначала на два патрубка, затем каждый патрубок снова разделен на два, причем для патрубков с круглыми отверстиями соблюдено соотношение диаметров (фиг. 1) 12222432,где 1 - внутренний диаметр входного патрубка распределителя 2 - диаметр патрубка после деления потока жидкости на два 3 - диаметр патрубка после деления первоначального потока на четыре потока. К каждому из четырех выходов распределителя 8 подсоединен эластичный рукав 9, выход которого через пластмассовый корпус датчика 10 (фиг. 3) соединен с подкормочной трубкой 11, которая крепится на культиваторной лапе (не показана) с шагом /4 (фиг. 1), а в верхней части каждой подкормочной трубки 11 имеется изогнутый отвод 12 (фиг. 3), направленный вверх, а на конце отвода 12 установлен пластмассовый корпус датчика 13, выходное отверстие которого 14 сообщается с атмосферой. Внутри каждого из корпусов датчиков 10 и 13 установлено по паре стальных электродов 15 с резьбой на концах для крепления электрических проводов (не показаны). Один из электродов 15 датчика 10, то есть датчика Д (фиг. 5), через резистор 1 соединен с источником питания ип и одновременно с входом элемента НЕ микросхемы ., выход которой через резистор 2 соединен со светодиодом , второй вход которого соединен с массой второй электрод 15 датчика Д соединен с массой. Количество датчиков Д и светодиодов(индикаторов) равно числу подкормочных трубок, причем индикаторы размещены на плате, установленной в кабине у щитка приборов энергетического средства. Количество датчиков 13 (фиг. 3 и 4) также равно числу подкормочных трубок, причем у каждого из датчиков ДД (фиг. 6) один электрод 15 соединен с массой, а второй - через резисторсоединен с источником питания ип и одновременно с входом логического элемента НЕ микросхемы , причем выходы каждого элемента микросхемы, то есть соединены с диодами , образующими логический элемент ИЛИ, выход которого через резистор , соединен со светодиодом, расположенным на плате у щитка приборов энергетического средства, и одновременно выход с элемента ИЛИ соединен с входом разрешения Е ждущего мультивибратора, собранного на логических элементах 2 И-НЕ, то есть микросхемах 2.2.3, конденсатореи переменном резисторе , а выход 11 мультивибратора через резистор 2 в соединен с транзисторным усилителем 12, в коллекторную цепь которого включен громкоговоритель ВА, размещенный у щитка приборов трактора, а второй вход громкоговорителячерез делитель напряжения в виде переменного резистора 3 в соединен с источником питания ип. 3 3715 1 Устройство для внутрипочвенного внесения жидких минеральных удобрений функционирует следующим образом. При установившейся работе устройства жидкость из резервуара через всасывающий фильтр поступает в насос, которым нагревается под некоторым давлением, которое можно регулировать пультом управления, в трубу-коллектор 1 (фиг. 1), из которой через фильтр 7 (фиг. 2) подается в жиклер 6, а из него жидкость поступает в верхнюю часть распределителя 8 потока жидкости, где уже под небольшим давлением, меньшим во много раз чем в трубе-коллекторе, делится на два потока. Чтобы не было разрыва потоков жидкости,площадь сечения входного раструба по диаметрудолжна быть больше или равна площади сечений отводящих трубопроводов по диаметрам 2, поэтому должно быть 2222 . При отсутствии подсоса воздуха, установившейся работе и соблюдении указанного соотношения даже при очень малом давлении поток жидкости будет делиться на две равные части. Аналогичным образом производится разделение потока жидкости в двух нижних раструбах с сечений диаметра 2 на патрубки с диаметрами 3, где также должно соблюдаться соотношение 22232. Таким образом, для качественного распределения потока, то есть соблюдения приемлемой практически равномерности его разделения, должно соблюдаться условие 12222432. За 68 м до конца гона (поднятия культиватора) подачу жидкости в штангу перекрывают рычагом пульта управления. Благодаря сообщению подкормочной трубки 11 (фиг. 3) через изогнутый отвод 12, корпус датчика 13 и отверстие 14 с атмосферой, жидкость быстро вытекает из подкормочной трубки 11, но зависает в рукаве 9 и трубе-коллекторе 1 (фиг. 1 и 2), так как при холостых и рабочих ходах агрегата коллектор штанги не сообщается с атмосферой. Для полного удаления жидкости из коллектора 1 и подкормочных трубок, например, по окончании работы, необходимо открыть установленный на коллекторе 1 кран 16, соединяющий коллектор с атмосферой. При прохождении раствора удобрений через корпус датчика 10 (фиг. 3) между электродами 15 проходит небольшой электрический ток (фиг. 5) и на входе элемента установится 0, а на выходе 1, что приведет к зажиганию светодиода . Это рабочая сигнализация, так как горение световодовсоответствует нормальной работе устройства если же погаснет группа из четырех светодиодов, то это будет сигнал о засорении соответствующего жиклера. С целью сигнализации о засорении подкормочных трубок 11 (фиг. 3) установлены датчики 13, куда жидкость поступит только при попадании в выходную часть подкормочной трубки, например, комочка почвы. Тогда жидкость поступит в корпус 13, замкнет одну из пар электродов 15 датчиков ДД (фиг. 6), на входе соответствующего элемента .а.а появится 0, а на выходе 1, что приведет через элемент ИЛИ к зажиганию аварийного светодиода а и одновременно через мультивибратор 2.12.2 и усилитель 12 - к включению громкоговорителя ВА, тембр звучания которого меняется резистором в, а громкость - резистором 3 в. Чтобы определить, какая из подкормочных трубок засорилась, нужно приподнять культиватор и осмотреть выходные отверстия 14 (фиг. 3) корпусов датчиков 13, через которые жидкость будет выходить только в аварийной ситуации, то есть при засорении подкормочной трубки. На фиг. 7 представлен график зависимости электропроводности КАС, где по оси абсцисс отложено расстояние между электродами , а по оси ординат - сопротивление , полученного путем измерения тока миллиамперметром в цепи при напряжении 5 В и соответствующих вычислений. Диаметр электрода - 2 мм, глубина погружения в жидкость - 10 мм. Кривая 1 - КАС неразбавленный, 2 - КАС разбавлен водой на 50 , 35 раствор КАС. Опыты показали, что устройство, представленное на фиг. 5, срабатывает даже при установке резистора 1 кОм между электродами 15, поэтому, судя по графику (фиг. 7), расстояние между электродами 15 может быть выбрано, исходя из конструктивных соображений, равным 812 мм. На фиг. 8 дана зависимость расхода жидкости от диаметра жиклера предлагаемого устройства при ширине захвата 4,2 м, скорости движения 7,5 км/ч, числе жиклеров - 3, количестве подкормочных трубок - 12. По оси абсцисс отложен диаметр жиклера , а по оси ординат - теоретический расход жидкости - . Кривая 1 построена для давления 0,2 МПа, кривая 2 - для 0,4 МПа. Четкость работы гидравлической части предложенного устройства обеспечена при 10 мм, 27 мм,35 мм и 90 . Детали электронной схемы широко распространены и безотказны в работе. При напряжении питания 12 В можно использовать микросхемы серии К 561. Внедрение данного изобретения в производство позволит значительно увеличить производительность труда при внутрипочвенном внесении жидких минеральных удобрений, так как не потребуется их разбавление водой при внесении таких удобрений с нормами менее 100 л/га при предпосевной обработке почвы или при междурядной обработке кукурузы, сахарной свеклы и других культур. Данное устройство может быть использовано для внутрипочвенного внесения растворов нематоцидов, инсектицидов, гербицидов, фунгицидов и других пестицидов с относительно малыми нормами. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.