Машина для внутрипочвенного дифференцированного внесения жидких минеральных удобрений

Международная патентная классификация:       A01C

Патент на изобретение №:      2184438

Автор:      Марченко Л.А., Кормановский Л.П., Мищенко В.Н., Романов Г.В., Степанов Б.Е., Колесникова В.А., Жучков Б.А., Мочкова Т.В.

Патентообладатель:      Научно-исследовательский, конструкторский и проектно- технологический институт жидких удобрений

Дата публикации:      10 Июля, 2002

Начало действия патента:      11 Сентября, 2000

Адрес для переписки:      141600, Московская обл., г. Клин, п. Майданово, 8-Б, НИКПТИЖ

Изображения

Изобретение может быть использовано в сельскохозяйственном производстве. Машина содержит резервуар для рабочей жидкости, насос, компрессор, трубопроводную запорную, регулировочную и распределяющую арматуру, штангу с рабочими органами в виде комбинации сопла Лаваля и установленных по его оси симметрии не менее трех коноидальных насадков, прибор управления. Изобретение позволяет дифференцированно вносить в почву жидкие минеральные удобрения с заданной дозой и качеством на каждом элементарном участке поля с повышением эффективности обработки сельскохозяйственных культур, повышением производительности машины и расширением ее технологических возможностей. 6 ил.

Изобретение относится к области механизации сельскохозяйственного производства, в частности к машинам для дифференцированного внесения жидких минеральных удобрений (ЖМУ) и других жидких средств химизации в почву.

Известно устройство для непрерывного внесения агрохимикатов тонкими струями в почву без ее разрезания специальными рабочими органами, включающее резервуар для рабочей жидкости, установленный на полевом опрыскивателе, вращательную раму с плечевыми кронштейнами, на концах которых установлены защитные экраны с инъекторными форсунками, насос высокого давления, связанный посредством трубопроводной, запорной и регулирующей технологической арматурой с форсунками, пульт управления работой устройства (Пaт. 4807544 США, кл. 111/7, A 01 23/02. Apparatus and method for subsurface injection of agrohemicals/ H. W. Cross. J. C. Lewis; Crooss Equipment Company. Заявлено 21.09.87; Опубл.28.02.89).

Недостатки такого устройства: внесение жидких химикатов в почву непрерывными струями под высоким давлением с заданными агротехническими дозами требует большого количества балластного разбавителя (воды), что снижает коэффициент использования времени смены и, как следствие, производительность машины-удобрителя; при работе машины на культурах сплошного сева защитные экраны в фазе кущения растений деформируют и сминают их вегетативную часть на всей рабочей ширине захвата, а в фазе трубкования растений такую машину применять нельзя, так как экраны настолько деформируют и повреждают растения, что они уже практически не восстанавливаются; перемещение защитных экранов по поверхности обрабатываемой почвы приводит к увеличению тягового сопротивления машины, а при обработке влажной и липкой почвы происходит ее налипание на экраны и, как следствие, влечет еще более существенное увеличение тягового сопротивления; размещение инъекторных форсунок с максимальным приближением к обрабатывемой поверхности почвы обусловлено тем, что при больших скоростях истечения жидкости (свыше 120 м/с) дробление струи жидкости и ее расширение начинаются сразу за выходным отверстием сопла форсунки (см. Дейч М.Е., Филлипов Г.А. Газодинамика двух фазных сред. - М.: Энергия, 1968. - С. 242-243), сила проникновения струи в почву с увеличением расстояния между соплом и обрабатываемой поверхностью резко уменьшается, струя не может осуществить работу по проникновению в почву - это не позволяет вносить жидкие химикаты как на культурах с высокой вегетативной частью, так и на почвах с невыравненным микрорельефом, например на лугax и пастбищах, когда экраны устройства копируют поверхность почвы по верхней части отдельных бугорков при наличии рядом понижей и западин почвы, следовательно, расстояние от выходного отверстия инъекторных форсунок до места внедрения струй в почву будет разное, глубина проникновения струй в почву на рабочей ширине захвата не одинакова, поэтому неравномерность распределения химикатов по глубине обработки почвы не будет соответствовать агротехническим требованиям; ручная перестановка инъекторных форсунок разных типоразмеров при изменении типа почвы и дозы вносимых удобрений снижает производительность машины и делает невозможным дифференцированно вносить жидкие химикаты, когда требуется мгновенное изменение дозы при переходе с одного элементарного участка поля на другой.

Известно устройство для импульсного инъектирования жидких агрохимикатов в почву, наиболее близкое к предложенному по своей технической сущности, содержащее резервуар, установленный на транспортном средстве, раму с ползунами и инъекторными форсунками, насос высокого давления, соединенный посредством трубопроводной запорной и регулирующей технологической арматурой с форсунками, пульт управления. Форсунки такого устройства состоят из корпуса с выходным соплом в виде конфузора, а в верхней части форсунок выполнено входное отверстие, перекрываемое иглой соленоидного клапана. Форсунка крепится к ползуну, а ее сопло входит в диаметральную камеру ползуна.

С помощью известного утройства обеспечивается импульсный впрыск концентрированных жидких химикатов - это снижает затраты энергии на внесение агрохимикатов в почву (Пат. 4907516 США, кл. 111/127, A 01 23/02. Pulsed ingection into the ground of liquid fertilizer/ R.B.Rogers. - Заявлено 17.06.88; Опубл. 13.03.90).

Недостатками известного устройства являются: повреждение вегетативной части растений копирами при внесении агрохимикатов на культурах сплошного сева; излишнее удельное тяговое сопротивление вследствие перемещения колес прицепного устройства и копиров с инъекторными форсунками по почве; стабильность высоты расположения выходного отверстия сопла относительно обрабатываемой поверхности не позволяет регулировать силу проникновения струи в почву и, как следствие, подачу удобрений на глубину оптимальной плотности и насыщения корневой системы отличных друг от друга растений; забивание диаметральных камер ползунов почвой и растительными остатками в каждый момент прекращения импульсов струй вызывает неравномерное распределение агрохимикатов по глубине обработки почвы, что приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур; отсутствие автоматического изменения площади выходных сопловых отверстий форсунок при переходе с одного элементарного участка поля на другой не дает возможность дифференцированно в каждый данный момент времени менять дозы агрохимикатов - основного агротехнического требования дифференцированного внесения удобрений.

Целью настоящего изобретения является обеспечение внутрипочвенного дифференцированного внесения жидких минеральных удобрений по всей площади обрабатываемого поля с заданной дозой и качеством на каждом элементарном участке поля мобильной полевой машиной с повышением ее производительности, эффективности обработки сельскохозяйственных культур и расширением технологических возможностей.

Поставленная цель достигается изменением конструкций известных машин для инъектирования жидких агрохимикатов в почву тонкими струями - это является "промышленно-применимым", так как может использоваться в области механизации сельского хозяйства для дифференцированного внесения ЖМУ в почву.

В конструкцию машины введены рабочие органы в виде комбинации спола Лаваля и установленных по его оси симметрии не менее трех коноидальных насадков, последовательно входящих один в другой. Наряду с обычной гидравлической системой машина снабжена пневмосистемой для подачи сжатого воздуха в сопло Лаваля и системой автоматического изменения расхода удобрений в зависимости от потребной дозы на каждом элементарном участке поля. Потребная доза достигается как перепуском ЖМУ через тот или иной насадок, так и изменением частоты импульсов подачи струй.

Предложенная машина изображена на чертежах, где: на фиг.1 изображен общий вид; на фиг.2 изображена комбинированная принципиальная схема машины; на фиг. 3 изображен рабочий орган для внесения ЖМУ в почву в продольном разрезе; на фиг.4 изображен поперечный разрез А-А на фиг.3; на фиг.5 - поперечный разрез Б-Б рабочего органа; на фиг.6 изображена фронтальная схема внесения ЖМУ в корневую зону растений.

Машина для внутрипочвенного дифференцированного внесения жидких минеральных удобрений содержит гидрорезервуар 1 для рабочей жидкости, блок 2 подачи и распределения ЖМУ к рабочим органам, блок 3 подачи и регулирования расходом сжатого воздуха, штангу 4 навесного типа, на которой размещен ряд рабочих органов 5, прибор управления 6. Блоки 2, 3 и электрошаговые двигатели (на фиг.2) рабочих органов 5 связаны интерфейсами 7, 8 и 9 соответственно с прибором управления 6. Гидрорезервуар 1 снабжен заправочной горловиной 10, фильтром 11 и обратным клапаном 12. Блок 2 включает насос 13 высокого давления, который посредством трубопроводов 14 и 15 через электромагнитный запорный клапан 13 и гидроклапан давления 17 соответственно соединен с гидрорезервуаром 1, а посредством распределяющего напорного трубопровода 18 через быстродействующие электромагнитные клапаны 19 - с рабочими органами 5. На трубопроводе 18 установлен гидропневмоаккумулятор 20. Блок 3 включает компрессор 21, который через ресивер 22, снабженный предохранительным клапаном 23, электропневмоклапан 24, регулятор давления 25 пневмотрубопроводом 26 соединяется с рабочими органами 5. Рабочий орган 5 содержит сопло Лаваля 27, не менее трех коноидальных насадков 28, 29 и 30, установленных по оси симметрии сопла 27. Входные отверстия насадков 28, 29 и 30 сообщаются с выполненными в распределителе 31 радиальными каналами 32, 33 и 34 соответственно. Корпус 35 распределителя 31 имеет внутреннюю кольцевую камеру 36. Между распределителем 31 и корпусом 35 размещен стакан 37, неподвижно соединенный с последним. Стакан 37 имеет радиальные сквозные отверстия 36, 39 и 40, оси которых лежат в плоскостях, совпадающих с плоскостями, проходящими через оси каналов 32, 33 и 34 соответственно. В верхней части стакана 37 установлен электрошаговый двигатель, вал которого соединен посредством шпоночного соединения с валом распределителя 31.

Предложенная машина работает следующим образом.

Дозы вносимых ЖМУ, их изменение при переходе с одного элементарного участка обрабатываемого поля на другой, тип почвы, показатели ее влажности и твердости, высота вегетативной части растений и фаза их роста, стартовые и текущие координаты положения машины на поле и соотношение перечисленных показателей с пикселями электронной карты поля, текущее значение рабочей скорости движения машины, режим работы рабочих органов, распределяющих удобрение, контролируются бортовым компьютером прибора управления 6 машины.

Машина с загруженным ЖMУ в резервуар 1 ставится на обрабатываемом поле в точке въезда. Локационное устройство (не показано) машины выдает начальные значения долготы и широты стартовой точки. В начальный момент движения машины от прибора управления и через интерфейсы 7, 8 и 9 подаются управляющие сигналы к блокам 2, 3 и шаговым двигателям 41 рабочих органов 5 соответственно. В блоке 3 включается компрессор 21, клапан 24 открывается, регулятор 25 устанавливает заданное давление сжатого воздуха, который подается по трубопроводу 26 в сопло Лаваля 27 рабочего органа 5. В блоке 2 включается насос 13, клапан 16 открывается, клапаны 19 устанавливаются на заданную частоту открытия для получения заданного импульса инъектируемого в почву удобрения, ЖМУ насосом 13 подается из бака 1 по трубопроводу 18 к клапанам 19 и далее в рабочий орган 5, при этом часть удобрения через клапаны 17 и 12 поступают в бак 1 для перемешивания. В шаговые двигатели рабочих органов подается импульсный ток от прибора управления 5, вал шагового двигателя, поворачиваясь на заданную угловую дискрету, поворачивает распределитель 31 в положение, в котором происходит соединение одного из насадков с подающим трубопроводом ЖМУ. Далее импульсная струя удобрения в коаксиальном потоке воздуха инъектируется в почву на заданную агротехнологическими требованиями глубину, при этом поток воздуха, ударяясь о почву как раздвигает в стороны вегетативную часть растений при обработке культур сплошного сева, так и отбрасывает растительные остатки от точки впрыска после уборки сельскохозяйственных культур, тем самым создает благоприятные условия для инъектирования струи в почву. Частота импульсов инъекций задается прибором управления 6.

Установка в рабочем органе не менее трех коноидальных насадков и переменная частота импульсов инъекций через них обеспечивает дифференцированное внесение ЖМУ на каждом элементарном участке обрабатываемого поля.

Применение для истечения жидкости коноидальных насадков, наиболее совершенных с гидравлической точки зрения, позволяет максимизировать коэффициент расхода до 0,98 при скорости истечения жидкости, близкой к скорости звука, обеспечивает компактность струи и, как следствие этого, существенно увеличивает силу проникновения струи в почву.

Выполнение рабочих органов в виде комбинации сопла Лаваля и установленных по его оси симметрии коноидальных насадков обусловлено тем, что истечение струи жидкости из насадка в коаксиальном (спутном и осесимметричном) потоке воздуха, имеющем скорость, равную или больше скорости звука, позволяет подавить винтовую неустойчивость струи, увеличить длину ее нераспадающейся компактной части (см. Альбом течений жидкости и газа: Пep. с англ. / Сост. М. Ван-Дайк. - М.: Мир, 1986. - C. 907). Это объясняется резким уменьшением аэродинамических сил, стремящихся деформировать и разорвать струю, причем коаксиальный поток воздуха является как бы двигающейся смазкой и уменьшает коэффициент трения диаметральной поверхности струи о воздух, а размещение выходного отверствия коноидального насадка наименьшего диаметра в одной плоскости с выходным отверстием сопла Лаваля ликвидирует возможность процесса эжекции жидкости внутри самого сопла Лаваля, что также повышает компактность струи.

Увеличение длины компактной части струи на порядок (т.е. в десять раз) и более по сравнению с известными устройствами обеспечивает в свою очередь регулирование силы проникновения струи в почву, уменьшая ее при увеличении высоты L1 установки рабочих органов над обрабатываемой поверхностью почвы и увеличивая при уменьшении высоты L1, и, как следствие, обуславливает дифференцированное изменение глубины L2 внесения удобрений в почву, определенную агротехнологическими требованиями в зависимости от типа почвы, зоны корневого питания растений, получая при этом эффективное и качественное внутрипочвенное внесение удобрений.

Предлагаемое устройство по сравнению с известными обеспечивает размещение рабочих органов со свободным пространством, имеющим линейный размер L3 между рабочими органами и вегетативной частью растений - это позволяет избежать повреждения растений в процессе внесения удобрений, ликвидировать применение копиров, ползунов, экранов и других приспособлений, движущихся по почве для размещения инъекторных форсунок непосредственно над почвой, что уменьшает тяговое сопротивление машины, увеличивает рабочую ширину захвата, расширяет интервал скоростного режима и, как следствие, повышает производительность и эффективность работы машины, расширяет ее технологические возможности.

Формула изобретения

Машина для внутрипочвенного дифференцированного внесения жидких минеральных удобрений, содержащая транспортное средство с установленным на нем гидрорезервуаром для удобрений, насос высокого давления, компрессор, системы подачи, регулирования и распределения удобрений и сжатого воздуха, штангу с рабочими органами, прибор управления, связанный со всеми системами, отличающаяся тем, что рабочие органы выполнены в виде комбинации сопла Лаваля и установленных по его оси симметрии коноидальных насадков, последовательно установленных один в другом, причем выходное отверстие насадка наименьшего диаметра расположено в одной плоскости с выходным отверстием сопла Лаваля, а входные отверстия насадков выполнены с возможностью сообщения с соответствующими каналами распределителя жидкости по насадкам.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 12.09.2002

Номер и год публикации бюллетеня: 14-2004

Извещение опубликовано: 20.05.2004

Популярные патенты:

2040152 Способ выращивания корнеплодных культур в контролируемых условиях и установка для его осуществления

... дополнительные порции питательного раствора на основе солей азота (N), фосфора (Р) и калия (К) с заданным модулем кислотности рН для соответствующих культур, изменяя при этом концентрацию и соотношение его компонентов в зависимости от стадии развития растений. На стадии развития корневой системы подают 0,1-0,2%-ный водный питательный раствор с соотношением компонентов N: P: K, равным 5:3:1, а на стадии развития плода 2,2%-ный раствор с соотношением компонентов 0:3:4. Параллельно с этим производят подкормку растений СО2 путем изменения его концентрации в атмосфере помещения вплоть до 3% После созревания корнеплодов их снимают вместе с мешочками, вместо которых устанавливают ...

2446688 Композиция для получения растительного организма с улучшенным содержанием сахара и ее применение

... содержания крахмала и глюкозы в образце 35S-GSH1. На фиг.4 (а) показано содержание крахмала и на фиг.4 (б) показано содержание глюкозы. На (а) и (б) фиг.4 на вертикальной шкале показано относительное содержание крахмала и глюкозы соответственно, и горизонтальная шкала представляет тип растения. А и В, показанные на фиг.4, являются результатами для 35S-GSH1. В настоящем примере два растения образца 35S-GSH1 использовали в эксперименте, в качестве А и В, показанных на фиг.4. Вышеуказанный термин «относительное содержание» означает относительное количество вещества при условии, что количество данного вещества в Col-0, культивированном при интенсивности света 50 uEm-2s-1, ...

2261597 Способ борьбы с нематодами - возбудителями болезней сельскохозяйственных растений

... надуксусной кислоты необходимой концентрации из расчета 360 мл на сосуд.Через 7 суток в сосуды высаживали по 3 клубня восприимчивого картофеля сорта Лорх. Картофель выращивали в течение 3-х месяцев. В период вегетации растений проводили полив для поддержания 60-80% влажности почвы от ПВ.Повторность опытов 2-кратная. Контролем служила зараженная почва без обработки препаратом.По окончании испытаний цисты выделяли из почвы вороночно-флотационным методом и подвергали анализу методом микроскопирования по существующей методике.Результаты испытаний представлены в таблице 2.Из данных таблицы следует, что надуксусная кислота в концентрации 0,6% снижает на 58,6%, а в концентрации ...

2454055 Устройство для ротационного внутрипочвенного рыхления с механическим приводом

... слоя почвы, содержащий дисковый щелеватель, подпокровный фрезерователь и его привод (патент РФ на изобретение 2273120, A01B 33/02 (2006.01), 49/02 (2006.01). 2006 - прототип).Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является устройство для ротационного внутрипочвенного рыхления, содержащее ротационный щелерез, внутрипочвенный фрезерователь и его привод (решение о выдаче патента на изобретение от 03 августа 2009 по заявке 2008118583/12 (021536), A01B 33/02 (2006.01), от 08 мая 2008 - аналог).В данном устройстве имеются недостатки: - щелерез ротационного внутрипочвенного рыхлителя вращается против хода движения агрегата. Поэтому в процессе работы весь ...

2115304 Доильный аппарат

... ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к машинам для механизации доения коров. Известен доильный аппарат со скачкообразно меняющимся режимом работы, включающий молокосборник, в котором установлена молоколовушка, шарнирно связанная со стержнем пульсатора, коллектор, доильные стаканы, молочные и вакуумные патрубки [1]. Однако данный доильный аппарат не обеспечивает необходимый режим работы согласно зоотехническим требованиям. Молоколовушка аппарата связана механически со стержнем пульсатора, на котором установлена мембрана, что приводит к увеличению массы подвижной части пульсатора, а это изменяет вакуумный режим. При поступлении молока в ...

Еще из этого раздела:

2265314 Устройство системы зашторивания теплиц с регулируемым ходом

2444881 Конвейер для проращивания зерна

2092036 Способ микроразмножения стевии stevia rebaudiana l.

2272840 Способ молекулярного маркирования пола хмеля обыкновенного (humulus lupulus l)

2272399 Зерноуборочный комбайн

2288561 Устройство для предпосевной обработки семян растений

2454066 Светодиодный фитооблучатель

2502793 Масло, семена и растения подсолнечника с модифицированным распределением жирных кислот в молекуле триацилглицерина

2119738 Орудие для уборки грубых кормов

2496309 Зубчатое устройство для вычесывания домашних животных с механизмом выброса шерсти

Изобретения в сфере сельского хозяйства, животноводства, рыболовства

Машина для внутрипочвенного дифференцированного внесения жидких минеральных удобрений

Изображения

Формула изобретения