PL224859B1 - Elektronicznie sterowany ciśnieniowo-pneumatyczny rozpylacz cieczy w postaci roztworu lub zawiesiny - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest elektronicznie sterowany ciśnieniowo - pneumatyczny rozpylacz cieczy w postaci roztworu lub zawiesiny, przeznaczony do precyzyjnej aplikacji pestycydów i innych cieczy roboczych, stosowanych zwłaszcza w ochronie roślin.

Elektroniczne sterowanie pozwala na precyzyjne, miejscowe dozowanie preparatu chemicznego. Rozpylacz ten jest przeznaczony zwłaszcza do zastosowania w mobilnych zaprawiarkach nabudowanych na sadzarkach do ziemniaków, ale może też znaleźć zastosowanie w precyzyjnych opr yskiwaczach rolniczych, do wykonywania precyzyjnych, zlokalizowanych oprysków, jak również w przemyśle do nanoszenia płynnych powłok i preparatów na powierzchnię produkowanych elementów.

Przerywany wypływ cieczy roboczej pozwala na dokładne dozowanie preparatu chemicznego przy stałym optymalnym ciśnieniu zasilania.

W aktualne stosowanych opryskiwaczach rolniczych natężenie wypływu cieczy roboczej (dawk a na 1 m ) jest powiązane z ciśnieniem zasilania, tj. zmniejszenie natężenia przepływu cieczy powoduje spadek ciśnienia w rozpylaczach.

W opryskiwaczach do ochrony roślin stosuje się głównie rozpylacze ciśnieniowe oraz rozpyl acze ciśnieniowe z pomocniczym strumieniem powietrza o działaniu ciągłym. Nie stosuje się rozpylaczy o działaniu przerywanym, takich, jakie występują w technice motoryzacyjnej w układach wtrysku paliwa, zarówno silników ZI jak i ZS. Coraz częściej stosuje się natomiast rozpylacze z zaworem zwrotnym, uniemożliwiające wypływ cieczy roboczej z rozpylacza (kapanie) po zaniku ciśnienia na skutek zamknięcia dopływu cieczy roboczej do rozpylacza. W niektórych znanych rozwiązaniach stosuje się w tym celu specjalne zawory rozpylacza, sterowane pneumatycznie lub elektrycznie. Takie rozwiązanie przedstawia chociażby amerykański opis patentowy [US 7,066,402 B2]. Nie są one jednak dostatecznie szybkie i precyzyjne, by zapewnić precyzyjne dozowanie cieczy dokładnie na spadające zie mniaki. W precyzyjnej ochronie roślin a szczególnie w urządzeniach do opryskiwania (zaprawiania zaprawą płynną) ziemniaków w trakcie sadzenia występuje potrzeba stosowania rozpylaczy o działaniu przerywanym, sterowanych elektronicznie w ten sposób, by dawka preparatu trafiała dokładnie w ściśle określony punkt, tj. w przypadku zaprawiania na przelatujący obok rozpylacza ziemniak, zaś w innych przypadkach, np. selektywnym zwalczaniu chwastów, czy innych zabiegach precyzyjnych, na konkretną roślinę. Do tego celu potrzebny jest specjalny szybko działający rozpylacz, który nie wytwarza grubych kropel w chwili otwierania i zamykania oraz jest odporny na zanieczyszczenie cząstkami stałymi zawartymi w preparatach sporządzanych w formie zawiesiny, jakie często są stosowane w ochronie roślin, a w szczególności zaprawianiu nasion. Ze względu na to ostatnie wymaganie znane rozwiązania rozpylaczy ciśnieniowych stosowanych w technice motoryzacyjnej są tu nieprzydatne.

Nadto znane rozwiązania zaworów sterujących przepływem płynów roboczych dotyczą głównie elektrozaworów stosowanych w przemysłowych urządzeniach pneumatycznych oraz w systemach zasilania silników. W tych urządzeniach precyzyjnie dopasowane elementy zaworów są zwykle zan urzone w medium przepływającym przez zawór, co w przypadku powietrza lub dobrze przefiltrowanego paliwa jest dopuszczalne, nie może jednak być to stosowane w przypadku zawiesin i cieczy działających korozyjnie gdyż powoduje to zablokowanie elementów ruchomych zaworu.

Podstawowym celem realizowanym przez wynalazek jest zapewnienie takiej konstrukcji, aby sterowanie wpływem cieczy roboczej, najczęściej fluidu, zawiesiny, zaprawy, z przymocowanego rozpylacza mogło być sterowane elektronicznie i nie wymagało stałego zasilania w energię elektryczną. Przy czym zawór mieszający posiada bardzo małą bezwładność, co pozwala na precyzyjne i stosunkowo szybkie sterowanie procesem opryskiwania (zaprawiania) spadającego sadzeniaka, nasiona bądź innego obiektu, wyłącznie w polu działania dyszy rozpylacza przymocowanej do rozpylacza. Cel zrealizowano poprzez konstrukcję elektronicznie sterowanego rozpylacz cieczy roboczej będącego jednocześnie zaworem odcinającym i oprawą dyszy rozpylacza. Zastosowanie w rozpylaczu ciągłego przepływu sprężonego powietrza przez dyszę rozpylacza, skraca nadto czas powstawania właściwego strumienia cieczy z rozpylacza w momencie otwarcia przepływu cieczy roboczej co przyczynia się do zmniejszenia bezwładności mieszalnika cieczy roboczej. Zastosowana w rozpylaczu cieczy roboczej membrana zabezpiecza trzpień oraz obudowę trzpienia przed dostępem agresywnego środka chemicznego bądź innego medium i przyczynia się do mniejszej awaryjności. Elektroniczne sterowanie natomiast pozwala na precyzyjne uruchamianie zaworu rozpylacza i dokładne dozowanie ilości zastosowanego środka chemicznego.

PL 224 859 B1

Przedmiotem wynalazku jest elektronicznie sterowany ciśnieniowo - pneumatyczny rozpylacz cieczy w postaci roztworu lub zawiesiny zawierający komorę wstępną, komorę mieszania zakończoną dyszą oraz układ sterowania przepływem powietrza. Z komorą wstępną połączony jest system ciśnieniowego doprowadzenia powietrza. Do komory mieszania zakończonej dyszą rozpylacza podłączony jest system ciśnieniowego doprowadzenia cieczy roboczej. Układ sterowania przepływem powietrza między komorą wstępną i komorą mieszania stanowi sterowana elektronicznie za pomocą cewki elektromagnetycznej membrana umieszczona pomiędzy komorami. Korzystnym rozwiązaniem według wynalazku jest kiedy komorę mieszania stanowi wnętrze wkładki miksującej, do której króćcem doprowadzane jest sprężone powietrze. Wkładka miksująca umieszczona jest w korpusie rozpylacza, a korpus rozpylacza posiada uchwyt montażowy. Nadto wkładka miksująca z dyszą rozpylacza zam ocowana jest do korpusu rozpylacza za pomocą docisku dokręconego śrubami. Korzystnym rozwiązaniem według wynalazku jest również kiedy komora wstępna połączona jest z korpusem rozpylacza otworem dozującym korpusu rozpylacza. W tym wariancie nad otworem dozującym korpusu rozpyl acza umieszczona jest membrana. Membranę połączono z mocowaną w korpusie trzpienia za pomocą nakrętki cewką elektroenergetyczną. Wewnątrz cewki umieszczono trzpień i sprężynę napinającą. Do komory wstępnej króćcem doprowadzana jest ciecz robocza. Wyjątkowo korzystnym jest kiedy przestrzeń nad membraną połączona jest kanałem z króćcem zasilającym zawór w sprężone powietrze.

Istota działania rozpylacza wynika z zastosowania w nim zaworu membranowego odcinającego wypływ cieczy roboczej, którego membrana jest dociskana do otworu dozującego cieczy roboczej przez sprężynę. Membrana ta jest unoszona ciśnieniem cieczy roboczej w momencie otwierania zaworu wskutek wytworzenia przez elektromagnes siły przeciwstawnej do siły sprężyny zamykającej zawór, zaś strumień cieczy roboczej dozowany przez ten zawór jest dalej rozpylany i unoszony pomocniczym strumieniem powietrza dopływającego do komory mieszania, skąd wypływa przez jej otwór wylotowy do przestrzeni zewnętrznej. Celem zmniejszenia siły wymaganej do zamknięcia zaworu, na drugą stronę membrany, nie kontaktującą się z cieczą roboczą, jest doprowadzony gaz z króćca zasilającego zawór w sprężone powietrze. Ciśnienie tego gazu jest zasadniczo równe ciśnieniu cieczy roboczej. Aby zminimalizować czas trwania stanu przejściowego, strumień powietrza nie jest przerywany w trakcie wykonywania oprysku, a zamykany jedynie na czas zatrzymania zabiegu. Zapobiega to powstawaniu grubych kropel w chwili otwierania i zamykania zaworu. Główny element ruchomy zaworu, czyli kotwica elektromagnesu, powinna być możliwie lekka i charakteryzować się krótkim skokiem, aby zminimalizować siły bezwładności powodujące wydłużenie stanów przejściowych podczas zamykania i otwierania zaworu rozpylacza.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunkach na których fig. 1, fig. 2 oraz fig. 3 przedstawiają w rzutach korpus elektronicznie sterowanego ciśnieniowo pneumatycznego rozpylacza cieczy wraz z uchwytem mocującym. Fig. 4 przedstawia natomiast przekrój elektronicznie sterowanego ciśnieniowo - pneumatycznego rozpylacza cieczy.

Elektronicznie sterowany ciśnieniowo - pneumatyczny rozpylacz cieczy w postaci roztworu lub zawiesiny w przykładzie realizacji składa się z korpusu rozpylacza 1, który posiada uchwyt montażowy 15 oraz docisk 8 ustalający wkładkę miksującą 12 i dyszę rozpylacza 7. Docisk 8 połączony jest z korpusem rozpylacza 1 śrubami 11. Kolejnym elementem jest cewka elektromagnetyczna 3 wraz z trzpieniem 6 i sprężyna napinającą 4. Cewka zamontowana jest na korpusie trzpienia 13 za pomocą nakrętki 5. Na końcu trzpienia 6 zamontowana jest membrana 2, której zadaniem jest otwieranie i zamykanie przepływu cieczy roboczej, poprzez przesłonięcie otworu dozującego 16 w korpusie rozpylacza 1. W korzystnym przykładzie wykonania rozpylacza według wynalazku przez kanał 14 sprężone powietrze może dostawać się nad membranę 2 zaworu rozpylacza, co powoduje, że siła docisku membrany do otworu dozującego może być mała i niezależna od wahań ciśnienia w układzie zasilania rozpylacza. Do złącz elektrycznych 17 i 18 przez przekaźnik elektroniczny podłączone jest źródło prądu stałego potrzebnego do wzbudzenia cewki elektromagnetycznej 3. Do króćca 9 doprowadzone jest sprężone powietrze, zaś do króćca 10 ciecz robocza o żądanym ciśnieniu. Konstrukcja zaworu pozwala na ciągły wypływ powietrza poprzez wkładkę miksującą 12 i dyszę rozpylacza 7. Po załączeniu napięcia powstają siły elektromagnetyczne podnoszące trzpień 6 wraz z membraną 2 powodując odsłonięcie otworu w korpusie mieszalnika i tym samym przepływ cieczy roboczej do wkładki miksującej 12, gdzie ciecz robocza zostaje zmieszana z powietrzem i dalej wypływa przez dyszę rozpylacza 7. Po odłączeniu napięcia sprężyna 4 dociska trzpień 6 i membranę 2 do korpusu zaworu 1 odcinając dopływ cieczy roboczej.

PL 224 859 B1

Głównym przeznaczeniem rozpylacza jest urządzenie do opryskiwania płynną zaprawą ziemniaków w trakcie sadzenia. Zastosowanie przerywanego wypływu cieczy roboczej w miejsce ciągłego pozwala na znaczne oszczędności preparatu chemicznego, który trafia jedynie na przelatujące sadzeniaki i nie jest niepotrzebnie tracony w czasie gdy w strefie roboczej rozpylacza nie ma obiektu opryskiwanego. Pozwala to na znaczne oszczędności środka chemicznego a tym samym zmniejszenie obciążenia środowiska naturalnego toksycznymi preparatami chemicznymi. Zaprawianie ziemniaków w trakcie sadzenia jest stosunkowo nową technika ochrony plantacji ziemniaka przed patogenami, a szczególnie szkodnikami działającymi w części podziemnej rośliny, której nie można chronić preparatami o działaniu powierzchniowym, nanoszonymi na powierzchnię rośliny w czasie jej wegetacji. Preparaty działające systemicznie, mogą zmieniać smak ziemniaków i podlegają długotrwałej karencji. Zabieg zaprawiania sadzeniaków daje wymierne efekty ekonomiczne i zdrowotne. W odróżnieniu od zaprawiania przed sadzeniem, zaprawianie sadzeniaków w trakcie sadzenia nie zwiększa pracochłonności uprawy ziemniaka i nie wymaga zakupu dodatkowych oddzielnych maszyn do jego zaprawiania.

Claims (4)

1. Elektronicznie sterowany ciśnieniowo - pneumatyczny rozpylacz cieczy w postaci roztworu lub zawiesiny zawierający komorę wstępną, komorę mieszania z dyszą oraz układ sterowania przepływem powietrza, znamienny tym, że układ sterowania przepływem powietrza pomiędzy komorą wstępną (17) i komorą mieszania stanowi sterowana cewka elektromagnetyczna (3) i membrana (2) umieszczona pomiędzy komorami, przy czym komora wstępna (17) posiada systemem ciśnieniowego doprowadzania cieczy roboczej, a komora mieszania, z którą połączona jest dyszą rozpylacza, posiada systemem ciśnieniowego doprowadzenia powietrza.

2. Rozpylacz według zastrz. 1, znamienny tym, że komorę mieszania stanowi wnętrze, umieszczonej w korpusie rozpylacza (1) z uchwytem montażowym (15), wkładki miksującej (12), do której króćcem (9) doprowadzane jest sprężone powietrze, przy czym wkładka miksująca (12) wraz z dyszą rozpylacza (7) zamocowana jest do korpusu rozpylacza (1) za pomocą docisku (8) dokręc onego śrubami (11).

3. Rozpylacz według zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, że komora wstępna (17) połączona jest z korpusem rozpylacza (1) otworem dozującym korpusu rozpylacza (16), nad którym umieszczono membranę (2) połączoną z mocowaną w korpusie trzpienia (13) za pomocą nakrętki (5) cewką elektroenergetyczną (3), wewnątrz której umieszczono trzpień (6) i sprężynę napinającą (4), przy czym do komory wstępnej (17) króćcem (10) doprowadzana jest ciecz robocza.

4. Rozpylacz według zastrz. 1, 2 lub 3, znamiennym tym, że nad membraną (2) umieszczono wylot kanału doprowadzenia gazu (14) połączonego z króćcem zasilającym zawór w sprężone powietrze (9).