专利名称：封闭配料箱的电磁计量器的制作方法
技术领域：
本发明涉及计量装置，尤其涉及用于颗粒材料的封闭配料箱的电磁计量装置。
已知各种电磁计量装置，但是没有一种能够完全满足于处理颗粒材料。由诸如电磁阀这样的滑动装置开启和闭合的装置，经常由颗粒材料阻塞，而使开启和闭合缓慢。
本发明的共同发明人之一的共同未决美国专利申请(序列号07/779，075，现公布为美国专利5，156，372)中，公开了能够克服这些问题的电磁计量装置。可靠的计量装置的具备使申请人能够利用这些电磁计量装置考虑解决各种配料问题。
农业工作者经常需要处理诸如杀虫剂、除草剂、杀菌剂、化肥这样的有害材料，以及甚至经过处理而对工人、合作者、儿童、农场动物和总体环境有害的种子。许多有害材料封装在标准的五十磅纸袋或塑料袋中。当粗心的工人未加小心时，未开封的、已开封的袋子以及化学制品料斗中的未用材料，往往增加了偶然泄露的危险。
工人需要处理大量有害材料的一种情况是在种植操作中。在种植操作中，几乎所有的土壤杀虫剂是从一个载于一个种植单元的车架上的存储料斗中取出的。一般使用一种时计沙漏型装置，以控制杀虫剂从存储料斗到种沟的流动。速率选择，通过调节收缩区的直径或流动面积得以实现。当流动所需过大时，计量轮向收缩区之上的仓进料，并且当种植设备被抬起或者驱动链被移开时，停止流动。一但完成初始设定，则自这些设备的流速只是时间的函数。因此，工人必须确定种植速度，并且遵守之，以得到准确的种植速率。再者，不同的存储料斗变化很大，并且每行必须周期性地单独校准和再检查。另外，当所要求的使用速率下降时，时计沙漏装置的准确性会变得极不稳定，甚至不能正常工作。
鉴于这些及其他问题，需要一种改进的颗粒材料的计量装置。
本发明，提供一种用于对经过管道的颗粒材料流进行控制的计量装置。该计量装置，包括一个工作上与管道有关的线圈，一个置于线圈磁场的铁磁闩条，以及一个开合门，该门包括一块磁铁，当流经线圈的电流方向改变时，该磁铁能够被吸向闩条，或被从闩条推开。
一个封闭箱，包括计量装置，该计量装置安装于箱底部，以便颗粒材料仅能通过计量装置配给。该封闭箱，由电线电连接于一个位于拖拉机驾室的配料控制器。颗粒材料(例如杀虫剂)以所需速度，从种植机的各个种植单元，同时并等量地配给到种沟。
本发明的目的在于，提供一种用于有害的以及其他颗粒材料或种子的改进后的计量装置。
通过以下结合附图的详细说明，本发明的这些及其他特点将会更加明显。
图1是本发明的一个实施例的部分透视图;
图2是沿
图1中2-2线的放大剖视图;
图3是本发明的第二实施例的部分透视图;
图4是沿图3中4-4线的放大剖视图;
图5是沿图4中5-5线的放大剖视图;
图6是本发明的第三实施例的部分放大剖视图，类似于第二实施例，但是提高了门开合点，以适应不同的安装结构;
图7是本发明第四实施例的部分透视图;
图8是沿图7中8-8线的放大剖视图;
图9是本发明第五实施例的部分透视图;
图10是沿图9中10-10线的剖视图;
图11是利用本发明的封闭颗粒材料配料箱的单一种植单元的透视图;
图12中的部分分解透视图，显示了种植单元车架部分，以及杀虫剂和除草剂漏斗的相关部分，在种植过程中，这些漏斗将颗粒材料导向到适当的位置;
图13中的部分侧示图示出了安装于种植单元车架上的配料箱，其部分被去掉，以显示配料阀和杀虫剂漏斗的相关部分;
图14是封闭配料箱的顶视图，部分被去掉，以显示电磁计量阀的位置;
图15是沿
图14中15-15线的剖视图，示出了用于封闭箱的计量阀实施例;
图16是沿
图15中16-16线的剖视图，示出了捣固(tamper-resistant)安装法兰，用于将计量阀安装到封闭箱;
图17是沿
图16中17-17线的剖视图，示出了计量阀的内部元件;
图18中是计量阀的的分解透视图，示出了手动设置流量调节短管，用于在计量阀处，建立从封闭箱经过管道的最大流速，并示出了摩擦配合运输塞;
图19是类似于
图17的显示计量阀内部元件的剖视图;
图20是显示适用于封闭箱的另一计量阀实施例的内部元件的剖视图;
图21是在拖拉机驾驶室中，用户可使用的、控制器面板的前视图，控制器面板用于控制由种植单元形成的、自封闭箱、经计量阀至种沟的颗粒材料的流量;
图22是用户控制器面板的另一实施例的前视图;以及图23是说明计量控制器的输入的框图。
现在参照附图，其中相同的参考号在各图中指同一或相应部件，
图1和图2示出适于安装在常规农业种植机的颗粒杀虫剂管道(12)内的、本发明的计量装置(10)的一个实施例。计量装置(10)包括一个环绕管道(12)的电线圈(20)，一个用于改变流经线圈的电流方向的开关(30)，一个设置于线圈(20)所产生的磁场之内的铁闩条(40)，以及一个由铰接件(54)转动地连接于管道的圆柱形磁铁所形成的门(50)。当磁铁(52)被吸引并接触于闩条(40)时，门(50)转动到图2的实线位置，盖住管道(12)的出料孔(14)。
当门(50)开启时，颗粒材料流下管道(12)，并流出出料孔(14)。流门(50)的位置，由线圈(20)内的电流方向控制。当线圈(20)的磁场方向向右时，流门(50)被迫挡住出料孔(14)，切断颗粒流。即使在电源切断时，铁闩条(40)也能使流门(50)保持闭合。铁闩条(40)同样是必需的，因为不经过它，门(50)将不能完全闭合，或者不能快速响应地开启或闭合。当来自线圈(20)的磁场反向时，铁闩条(40)改变其磁极，并推动磁铁(52)。磁场也推动磁性流门(50)，以使被迫处于开启位置。当电流切断时，门(50)将保持在原位置，除非受到强烈振动。
图3-5示出了适于栓接到国际收割机(InternationalHarvester)400种植机的杀虫剂料斗(未示出)底部的计量装置(10)的第二实施例。板(16)栓接到料斗底部。重新设计流门(50)，因为磁铁(52)需要保持在线圈(20)的内部。形成流门一部分的角铁(56)由铝制成。
第二实施例的工作方法基本上与第一实施例相同。颗粒经过出料孔(14)流动，流门(50)转动，以开启和闭合出料孔(14)。在该实施例中，在电流不能使门保持开启的任何时间，流门(50)因重力而自动闭合。因此，仅在开启门时需要电力，但门的闭合却不如使用电力那样有力。
图6示出了适用于国际收割机800-900种植机的计量装置(10)的第三个实施例。它与第二实施例的区别仅在于流门磁铁(52)较远于铰接件(54)而设置，允许出料孔(14)抬起到板(16)之上。该实施例将栓接在种植机的孔中，该孔保持杀虫剂软管所连接的漏斗，因此，不需做任何改动即可将之安装在种植机上。
图7和图8出示了本发明的第四实施例，其中线圈(20)布置于管道(12)之外。金属架或磁通导架(60)环绕线圈(20)伸出。磁通导架(60)旋转磁力线，提供适当磁场，以控制门磁铁(52)。
图9和
图10出示本发明的第五实施例，它类似于第四实施例，仅引入了一个具有材料出口(72)的仓(70)。该设计降低了因单元故障而引起的可能的化学制品的浪费。其他实施例可以是这样一种情况，即当门(50)处于开启位置时，颗粒材料经过管道(12)流动，而不会阻塞。该实施例以触发方式工作，电流必须接通，然后反向，以允许化学制品通过单元。这样每次触发时，从仓(70)释放定量的化学制品。
图11出示了由四连杆机构(82)连接到刀杆(84)的单个种植单元(80)。一般地，数个种植单元(80)以侧对侧的关系连接到刀杆(84)，由拖拉机牵引过特定的田地，以便成列地种植诸如玉米或大豆这样的作物。每个种植单元(80)，包括一个车架(86)，它在前部支持一个种子料斗(88)，在尾部支持一个常规颗粒化学制品料斗(未示出)。在
图11-13中，本发明的封闭配料箱(100)安装在常规化学制品料斗所能正常占据的位置处的车架(86)的尾部。车架的尾部亦支持一个杀虫剂漏斗(90)和/或一个除草剂漏斗(92)，在种植过程中，每个漏斗将颗粒材料经线路(94和96)导向到适当位置。同样，定位销(98)从车架的对侧伸出。
封闭配料箱(100)包括侧壁(102)，一个顶壁(104)，一个倾斜底壁(106)，以及一个从侧壁(102)延伸而下的底罩部分(108)。在侧壁(102)的前面和后面形成一对凹入式机械手抓手(110)，一对支持托架(112)连接到侧面侧壁(102)。可以理解，能够使用通用的连接器件，以使所有厂家制造的种植单元能够对箱(100)进行支持与紧固，这样，将不必将托架(112)连接到侧壁(102)。支持托架(112)置于车架(86)上，定位销(98)穿过托架(112)上的孔，由弹簧夹(99)固定。如
图14所示，出入封闭箱(100)仅能够通过底壁(106)上的单一孔(101)进行。
如
图14-17所示，电子计量器(210)通过一个安装法兰(114)连接到封闭箱(100)的底壁(106)，法兰上安装有捣固(tamperresistant)紧固件(116)。计量器(210)的电源经电线(118)提供，该电线引向一个固定到底罩部分(108)前壁的连接器(120)。当车架(86)上移去箱(100)时，将一个可移动的插入式连接器(122)从连接器(120)中取出。
现在参照
图17-19，所示计量器(210)包括一个与封闭箱(100)的底壁(106)上的孔(101)流动相通的管(212)。一个可转动的流量控制短管(213)在出料孔(214)上方与管道(212)交叉。不同直径的孔(215和216)穿过短管(213)，并与管道(212)对准。短管(213)的一端经过驾驶室(217)，并且将一个杆(218)插入短管(213)内的孔(219)，对准短管(213)固定。杆(218)的移动，如方向箭头所示(
图18)，改变与管道(212)对准的孔(215或216)，以对流至出料孔(214)的颗粒材料进行限流。
计量器(210)，包括一个设置在管道(212)一侧的电线圈(220)，一个用于改变流经线圈(220)的电流方向的开关(未示出)，一个设在线圈(220)所产生的磁场内的铁闩条(240)，以及一个由铰接件(254)转动地连接于管道(212)一侧的门(250)。一块磁铁(252)以及一个L形托架(256)组成转动的门(250)。仓(270)将门(250)、线圈(220)的芯(222)、以及管道(212)的出料孔(214)封闭起来。仓(270)具有一位于其底部(274)的材料出口(272)，被设置为使得当门(250)接合于闩条(240)时，托架(256)的一端盖住材料出口(272)。在远离于材料出口(272)的底面(274)的低点处，形成一个材料溢出口(276)。门(250)在闭合位置(
图19中实线所示)与开启位置(
图19中虚线所示)之间的一个开闭周期，允许从仓(270)释放定量的颗粒材料，送进种植单元(80)的漏斗(90或92)。正如
图15所示，在仓(270)的材料出口(272)中，接收一个摩擦配合运输塞(280)，其向上延伸，以接触门(250)的L形托架(256)。当箱被运输时，塞(280)将门(250)保持在闭合位置。
计量器(210)的另一实施例示于图20。除了线圈(220)和闩条(240)的相对位置以外，该实施例类似于
图15-19所示实施例。该结构允许用直线托架(258)取代L形托架(256)。
图21和图22示出了用户可以在拖拉机的驾驶室进行操作的控制器板(290)的另一实施例。图22所示的控制器板的面板(292)，指明由控制器进行监测和处理的信息。这些同类信息将在显示器(294)上配以适当数字值加以指明。
图23图示计量控制器(300)的输入。电子控制器(300)测量地面距离，并在以该校准的距离释放定量的颗粒化学制品。该系统可以在工厂内不必操作种植机的情形下校准，并且能够用于在拖拉机的驾驶室中电子地改变速率。控制器(300)亦监测流动，以指明阻塞或空箱(100)。
控制器(300)从一个磁传感器接收一个信号，该传感器位于一个转动轴上，该轴由一个地面轮或者一个常规声纳型地速单元驱动。处理电路从距离输入端接收一个信号，手动控制用于调节速率，并且手动控制用于校准计量显示器。显示器向操作员提供有关施加的总磅数、每英亩的磅数、总英亩数以及地面速度的信息。处理电路利用输入向操作员显示信息，并且控制计量流速。在种植机被抬起之前，关闭计量器，并且在种植机放下之后开通计量器，以避免浪费。
本发明显著地改进了杀虫剂施用的准确性，并通过降低杀虫剂偶然的泄露率，而显著地改进了人员的安全性。
本发明具有几项关键的安全方面的、环境方面的和经济方面的优点。
本发明提供一种完全封闭系统。未对箱体进行物理损坏或故意错用，农民不能接触产品。产品仅能从一个移动的种植机电子地配给。因为是封闭系统，所以可以利用更高浓度的杀虫剂。这降低了必须处理的磅数，并且降低了物理损坏和以致的泄露的机会。
该全部封闭的系统，提供了向农场动物及儿童泄露的极少的机会，这是因为封装相当严密且不能接近，除非使用移动的种植机。这与标准50磅纸袋或塑料袋相比非常有利。另外，当封口不能被锁住时，由于泄露种植机料斗内的杀虫剂，而曾有偶然的毒害。在本分配漏斗内，通过不可渗透的箱而降低了危险。同样，如果产品加大浓度，则处理少量的产品，减少运输和存储费用。
系统根据所需速率准确地配给杀虫剂，而不管地面速度，使农民能够在行进中调节所需速率，从零至最全标称速率。这使最小所需速率能够容易地得到。在行尾，较快的关闭和重启机制的再动作次数使更完全地利用杀虫剂颗粒，而较少地向鸟类泄露或流失。
农民能够在行进中改变最低所需速率，以节省费用，还能在不需要杀虫剂时关机。通过使行尾浪费最小化，农民也节省了费用。再者，电子计量系统指明任一行是否不以所需速率操作，这样避免了因不适当的速率而造成的保护不足的经济损失。农民可以退回在可回收的封闭箱中的未使用的杀虫剂，以得到未用部分的补偿，因而，通过精打细算而节省。此外，通过排除现有料斗和链驱动组件的费用，能够降低种植机的最初投资费用。
这样，至少达到所有论及的目的。
显然，根据上文所述，能够对本发明做许多修改和变化。因此，在本发明的权利要求范围以内，可以实现本发明，而非仅如上文所述。
权利要求
1.一种电子计量装置，用于选自农药、杀虫剂、除草剂、杀菌剂、化肥和/或种子的流动材料，包括一个封闭箱，包括一个底壁，其上具有一个孔，封闭箱用于盛装所述流动材料；一个电子计量器，连接到封闭箱，该计量器包括一个壳，以及一个设于壳内的管道，管道具有一个出料孔，与箱上的孔流动相通，该计量器还包括一个电线圈，可操作地连接于管道，当电流流经线圈时，产生一个磁场；一个开关装置，用于选择流经线圈的电流的变化方向；一个铁磁闩条，可操作地连接于管道，并设置在线圈产生的磁场内；以及一个门，转动地安装在计量器壳内，能够在盖住出料孔的关闭位置与同出料孔分离的开启位置之间移动，该门包括一个磁铁，当电流以第一方向流经线圈时，磁铁被吸向闩条并与之接触，当电流以第二方向流经线圈时，磁铁被从闩条推开并与之分离；以及用于选择地定序开关装置的装置，为门在闭合位置与开启位置之间的移动循环设定一个频率，循环频率有利于在一个预定时间段上，准确控制流经计量器的流动材料的数量。
2.权利要求1的计量装置，其中计量装置连接于一个工具，该工具在一个工作表面上以可变速度移动，计量装置还包括用于感应工具可变速度的装置;以及用于当工具速度变化时改变由定序装置设定的循环频率的装置，因而，流经计量器的流动材料的流量由工具的移动距离控制。
3.权利要求1或2的计量装置，还包括一个仓，它与出料孔流动相通，该仓包括一个材料出口，当门处于与出料孔分离的开启位置时，出料孔被门盖住。
4.权利要求2的计量装置，还包括一个仓，它与出料孔流动相通，该仓包括一个材料出口，当门处于与出料孔分离的开启位置时，出料孔被门盖住。
5.权利要求2的计量装置，其中，工具是一个具有车架的种植单元，该种植单元包括一个用于将流动材料导向到种床的装置，并且其中封闭箱包括侧壁，侧壁上连接有托架，以便由车架支持，使得所连接的计量器布置于与其流动相通的导向装置的上方。
6.权利要求3的计量装置，还包括一个可移动的摩擦配合运输塞，它可接于仓的材料出口内，当箱被运输时，摩擦配合运输塞向上插入，以与门接触，并将门保持在闭合位置。
7.权利要求1至6中任一项的计量装置，还包括一个可转动的流量控制短管，它在出料孔上方与管道交叉，该流量控制短管包括多个伸入短管的不同直径的孔，并有选择地可转动地将不同直径的孔对准管道，以限制至出料孔的颗粒材料的流动。
8.权利要求1至7中任一项的计量装置，其中流动材料是一种颗粒材料。
9.一种计量装置，包括一个自包含的、环境密封的封闭箱，适于装入流动材料，该箱包括一个出料孔;以及计量装置，密封地连接于与出料孔流动相通的该箱，用于允许材料从箱中受控地放出;用于将箱可移动地安装到工具上的装置;以及可操作地连接于工具的装置，用于当箱被安装于工具上时，激活计量装置。
10.权利要求9的计量装置，其中材料流经计量装置的流量，基于一个预定参数得以控制，其中工具以可变速度在一个工作表面上移动，并且其中预定参数是工具移动的距离。
11.权利要求9或10的计量装置，其中，计量装置包括用于当工具静止时，避免材料流出计量装置的装置。
12.权利要求9-11的计量装置，其中，计量装置是可电子操作的。
13.权利要求9-12中任一项的计量装置，其中，箱被预先填充以流动材料。
14.权利要求9-13中任一项的计量装置，其中，材料是在隔离于操作员时分配的。
15.权利要求9-14中任一项的计量装置，其中，材料是选自农药、杀虫剂、除草剂、杀菌剂、化肥和/或种子的流动材料。
16.权利要求9-15中任一项的计量装置，其中材料是颗粒的。
17.权利要求9-16中任一项的计量装置，其中，材料是农业材料，工具是农业工具。
全文摘要
一种用于控制经过管道的颗粒材料流量的计量装置。该计量装置包括一个可与管道共同操作的线圈，一个置于线圈磁场内的铁磁闩条，以及一个转动门。该门包括一块磁铁，当流经线圈的电流方向改变时，该磁铁能够被吸向闩条，或被从闩条推开。一个封闭箱，包括计量装置。该封闭箱，由电线电连接于一个位于拖拉机驾驶室的配料控制器。颗粒材料(例如杀虫剂)以所需速度，从种植机的各个种植单元同时并等量地分配到种沟。
文档编号A01C7/18GK1086489SQ9311848
公开日1994年5月11日 申请日期1993年10月14日 优先权日1992年10月15日
发明者兰瑞·M·肯瑞德, 大卫·S·沃特 申请人:杰尼克有限公司, 兰瑞·M·肯瑞德