Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для распыления жидкости

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для распыления жидких минеральных удобрений, пестицидов и других агрохимикатов с регулируемым расходом и заданным качеством при их дифференцированном внесении.

Известен пневмогидравлический распылитель растворов пестицидов, содержащий патрубок воздуховода в виде конусообразного диффузора, конусообразный рассекатель воздушного потока, выполненные усеченными секущей плоскостью два щелевых распылителя рабочей жидкости, установленные таким образом, что капли внедряются в воздушный поток в виде сектора (Патент RU 194076, МПК A01M 7/00, 2019).

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности регулирования устройством расхода и степени диспергирования распыляемой жидкости, что не позволяет использовать известное устройство для дифференцированного внесения, при использовании известного устройства осаждение капель на обрабатываемую поверхность происходит под действием сил гравитации, и из-за малой скорости оседания имеет место снос мелких капель за пределы обрабатываемого участка ветром и набегающим воздушным потоком при движении опрыскивателя. Это вызывает загрязнение окружающей среды, приводит к ожогам других культур и растений рядом с зоной обработки.

Известно устройство для распыления жидкости, содержащее корпус с коллекторной полостью с отверстием для подачи рабочего газа, установленный в корпусе патрубок, охватываемый коллекторной полостью с каналами для подачи жидкости, при этом не менее двух сопел, соединенных с коллекторной полостью, расположено в нижней части корпуса по окружности относительно оси симметрии патрубка; соосно оси симметрии патрубка установлен обтекатель, представляющий собой тело вращения с образующей в виде дуги с увеличивающейся вниз по потоку площадью поперечного сечения (патент RU 2320426, МПК B09D 1/00, B09D 3/00, 2008).

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности автоматического бесступенчатого регулирования расхода рабочей жидкости в соответствии с программой обработки сельскохозяйственного поля, что затрудняет его использование на машинах для дифференцированного внесения, также при его использовании происходит снос диспергируемой рабочей жидкости из зоны обработки в открытом пространстве при воздействии ветра и набегающим потоком воздуха при движении опрыскивателя. Это приводит к загрязнению окружающей среды агрохимикатами выше предельно допустимых концентраций.

Технической задачей изобретения является повышение качества и эффективности внесения минеральных удобрений, пестицидов и других агрохимикатов, снижение их норм внесения, уменьшение рисков загрязнения окружающей среды путем создания устройства для распыления жидких минеральных удобрений, пестицидов и других агрохимикатов с автоматическим регулированием расхода, обеспечивающего.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в устройстве для распыления жидкости, содержащем корпус, выполненные в нем цилиндрическую камеру с каналом для подвода рабочей жидкости и воздушную камеру с тангенциальным каналом для подвода воздуха, линейный актуатор с вертикальным штоком, соединенный с корпусом дефлектор в виде тела вращения с дефлектирующей поверхностью и цилиндрическим хвостовиком, сопловый канал для подачи воздуха на дефлектор, сопловую камеру для рабочей жидкости, обтекатель жидкости, соединенный со штоком актуатора, вставку, сопло с эллиптическим выходным отверстием для распыления жидкости, вертикальные каналы для подачи рабочей жидкости в сопловую камеру, согласно изобретению, воздушная камера, выполненная торобразной с поверхностью открытого тора и тангенциальным подводом воздуха, снабжена сопловым каналом, выполненным коноидальным, сопряженным с одной четвертой частью нижней поверхности тора, выходная часть соплового канала и поверхность цилиндрического хвостовика дефлектора выполнены с образованием кольцевого отверстия для подачи воздуха на дефлектирующую поверхность, тело вращения дефлектора с образующей в виде дуги эллипса, ограниченной смежными вершинами эллипса с длинной осью, параллельной продольной оси симметрии устройства, при этом конечная часть дефлектора снабжена линейной круговой поверхностью схода воздуха, а жидкостное сопло выполнено в торце дефлектора и сопряжено с сопловой камерой, сопловая камера выполнена в виде эллипсоида вращения с длинной осью, перпендикулярной продольной оси симметрии устройства, параллельной продольной оси жидкостного сопла и вертикальной осью, совпадающей с продольной осью симметрии устройства, обтекатель жидкости размещен внутри сопловой камеры и выполнен в виде эллипсоида вращения соосно и эквидистантно эллипсоиду вращения сопловой камеры, разность длин вертикальных полуосей эллипсоида вращения сопловой камеры и эллипсоида вращения обтекателя жидкости, по крайней мере, не менее глубины прорези, определяющей глубину открытия жидкостного сопла, при этом максимальный угол факела распыла жидкостного сопла, по крайней мере, меньше минимального угла распыла воздушного потока дефлектора.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен продольный разрез устройства для распыления жидкости; на фиг. 2 изображен поперечный разрез А-А устройства на фиг. 1; на фиг. 3 изображен вид Б устройства на фиг. 1; на фиг. 4 изображен вид прямо устройства на фиг. 1.

Устройство для распыления жидкости содержит корпус 1, выполненные в корпусе 1 цилиндрическую камеру 2 с каналом 3 для подвода рабочей жидкости и воздушную камеру 4 с тангенциальным каналом 5 для подвода воздуха, линейный актуатор 6 с вертикальным штоком 7, соединенный с корпусом 1 дефлектор 8, выполненный в виде тела вращения с дефлектирующей поверхностью 9 и цилиндрическим хвостовиком 10, соединенным с корпусом 1, сопловый канал 11 для подачи воздуха на дефлектор 8, сопловую камеру 12 для рабочей жидкости, обтекатель жидкости 13, соединенный со штоком 7 актуатора 6, вставку 14, сопло 15 с эллиптическим выходным отверстием для распыления жидкости, вертикальные каналы 16 для подачи рабочей жидкости в сопловую камеру 12.

Воздушная камера 4 выполнена торобразной с поверхностью открытого тора 17 и тангенциальным подводом воздуха через тангенциальный канал 5. Сопловый канал 11 для подачи воздуха на дефлектор 8 выполнен коноидальным и сопряжен с одной четвертой частью нижней поверхности тора 17, при этом выходная часть 18 соплового канала 11 и поверхность цилиндрического хвостовика 10 образуют кольцевое отверстие 19 для подачи воздуха на дефлектирующую поверхность 9 дефлектора 8, а тело вращения дефлектора имеет образующую в виде дуги 20 эллипса 21, ограниченную смежными вершинами A₁ B₁ эллипса 21 с длинной осью A₁ - A₂ параллельной, и малой осью B₁ - B₁, перпендикулярной продольной оси симметрии Y - Y устройства. Конечная часть дефлектора 8 выполнена с линейной круговой поверхностью 22 схода воздуха. Жидкостное сопло 15 выполнено в торце 23 дефлектора 8 и сопряжено с сопловой камерой 12, которая выполнена в виде эллипсоида вращения с длинной осью c₁-c₁, перпендикулярной продольной оси симметрии Y - Y устройства, параллельной продольной оси d-d жидкостного сопла 15 и вертикальной осью n₁-n₁, совпадающей с продольной осью симметрии Y - Y устройства. Обтекатель жидкости 13 размещен внутри сопловой камеры 12 и выполнен в виде эллипсоида вращения с осями c₂-c₂ и n₂-n₂ соосно и эквидистантно эллипсоиду вращения сопловой камеры 12, а разность длин вертикальных полуосей о-n₁ и o-n₂ соответственно эллипсоида вращения сопловой камеры 12 и эллипсоида вращения обтекателя жидкости 13 не мене глубины h прорези, определяющей глубину открытия жидкостного сопла 15. Максимальный угол факела распыла β жидкостного сопла 15, по крайней мере, меньше минимального угла распыла воздушного потока α дефлектора 8.

Сумма глубина h прорези и величины разности длин вертикальных полуосей о-n₁ и o-n₂ и определяет ход штока 7 линейного актуатора 6.

Выполнение дефлектора 8 в форме тела вращения с образующей в виде дуги 20 эллипса 21 обеспечивает наименьшее аэродинамическое сопротивление при обтекании его воздушным потоком.

Выполнение конечной части дефлектора 8 линейной круговой поверхностью 22 схода воздуха позволяет выдерживать заданный вектор схода потока воздуха с дефлектора и полый круговой факел распыла воздуха со стабильным углом распыла α.

Выполнение воздушной камеры 4 торобразной с поверхностью открытого тора 17 и тангенциальным подводом воздуха, а соплового канала 11 для подачи воздуха на дефлектор 8 коноидальным и сопряженным с одной четвертой частью нижней поверхности тора 17 с кольцевым отверстием 19 позволяет закручивать воздух в камере 4, придавая ему вращательное движение, складывающееся с поступательным движением в коноидальном канале 11, фокусировать поток воздуха при подаче его на дефлектор 8, обеспечивать хорошую динамическую устойчивость потока на дефлекторе 8, снижение потери энергии потока при прохождении коноидального соплового насадка 11.

Кольцевое отверстие 19 для подачи воздуха на дефлектор 8 обеспечивает равномерную подачу потока воздуха с заданной плотностью.

Выполнение жидкостного сопла 15 сопряженным с сопловой камерой 12 в форме эллипсоида вращения с длинной осью c₁-c₁, перпендикулярной продольной оси симметрии Y - Y устройства, параллельной продольной оси d-d жидкостного сопла 15 и вертикальной осью n₁-n₁, совпадающей с продольной осью симметрии Y - Y устройства, и размещение обтекателя жидкости 13 внутри сопловой камеры 12, выполненной в виде эллипсоида вращения с осями c₂-c₂ и n₂-n₂ соосно и эквидистантно эллипсоиду вращения сопловой камеры 12 с разностью длин вертикальных полуосей о-n₁ и o-n₂ соответственно эллипсоида вращения сопловой камеры 12 и эллипсоида вращения обтекателя жидкости 13 не менее глубины прорези h жидкостного сопла 15, позволяет адекватно регулировать расход рабочей жидкости, дисперсность распыла, эпюру распределения жидкости в автоматическом режиме.

Условие, что максимальный угол факела распыла β жидкостным соплом 15, по крайней мере, меньше минимального угла распыла воздушного потока α определяет то, что факел рабочей жидкости при ее диспергировании будет всегда находиться внутри факела распыла воздуха, который в свою очередь является защитой диспергируемой жидкости от внешних воздействий, как, например, ветра, набегающего потока воздуха от мобильной машины. Это минимизирует снос рабочей жидкости за пределы обрабатываемого участка и обеспечивает заданное качество внесения пестицидов, удобрений и других агрохимикатов.

Работает устройство для распыления жидкости следующим образом.

В исходном положении обтекатель рабочей жидкости 13 находится в крайнем нижнем положении и закрывает плотно отверстие жидкостного сопла 15. В соответствии с картой-заданием, например, на дифференцированную обработку сельскохозяйственного поля пестицидами (гербицидами, инсектицидами или фунгицидами) бортовой компьютер мобильной машины (не показано) дает управляющий электрический сигнал (импульс) к контролеру актуатора 6, на открытие отверстия жидкостного сопла 15 на заданную величину, определяющую расход рабочей жидкости пестицида на элементарном участке обрабатываемого поля. В соответствии с сигналом двигатель актуатора 6 вращает редукционную передачу, посредством которой шток 7 актуатора 6 поднимает обтекатель рабочей жидкости 13 на заданную величину h. Рабочая жидкость от нагнетательной коммуникации мобильной машины (не показано) под заданным перепадом давления поступает через канал 3 в цилиндрическую камеру 2 и далее по вертикальным каналам 16 в сопловую камеру 12, обтекая обтекатель жидкости 13 в жидкостное сопло 15, посредством которого распыляется на обрабатываемые растения с углом факела распыла β. Одновременно воздух от источника сжатого воздуха по воздухопроводу мобильной машины (не показано) подается в тангенциальный канал 5 и закручивается на внутренней поверхности камеры 4 приобретая форму кольца. Закрученный кольцевой поток воздуха поступает в коноидальный сопловый канал 11. Выходя из канала 11 через кольцевое отверстие 19 круговой поток воздуха попадает на дефлектирующую поверхность 9, посредством которой он приобретает при сходе с линейной круговой поверхности 22 дефлектора полый круговой факел распыла воздуха с углом распыла α. Внутри кругового факела осуществляется диспергирование рабочей жидкости с углом распыла β. Для изменения расхода и, как следствие, нормы внесения рабочей жидкости в соответствии с картой-заданием, от бортового компьютера машины подается управляющий сигнал на контроллер линейного актуатора 6, шток 7 с обтекателем 13 поднимается или опускается. увеличивая или уменьшая поступление жидкости через сопло 15.

Применение данного устройства обеспечивает дифференцированное внесение жидких минеральных удобрений, пестицидов и других агрохимикатов с заданной дозой на каждом элементарном участке обрабатываемого поля, снижает их нормы внесения и уменьшает загрязнение окружающей среды.