可变速率喷涂

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关于Tom Wolf (Nozzle_Guy)

汤姆·沃尔夫(Tom Wolf)是在SK萨斯卡通(Saskatoon)工作的,在喷涂行业有31年的研究经验。他在曼尼托巴大学获得植物科学学士学位(1987年)和硕士学位(1991年),在俄亥俄州立大学获得农学博士学位(1996年)。汤姆着重于以研究为基础的实用建议,以提高生产者的效率。他大部分时间还骑独轮车去上班。

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随着我们根据处方地图增加种植能力,可变速率喷雾应用受到了很多关注。对于干产品,如种子或肥料,计量是相对直接的和可变速率的应用多年来一直是可能的。然而,液体产品的应用更加复杂,需要特殊的方法

液压和流速

在传统的液体计量中,液体被强制通过在线放置的计量孔。这可能是一个用于液体肥料的孔板,也可能是一个用于杀虫剂的平面风扇喷嘴。通过改变喷射压力实现速率控制。在应用过程中,更换喷嘴或计量孔通常是不切实际的。

这种方法的主要缺点是,由于喷雾压力和流量之间的平方根关系,喷雾压力在改变流量时不是很有效。

例如,参考下表,可以看出,将喷雾压力加倍(例如,从30 psi增加到60 psi)只会使流速增加40%。将压力增加三倍(从30磅/平方英寸增加到90磅/平方英寸)可将应用体积增加73%(我们可以称之为1.73倍)。因此,仅使用压力并不能提供大范围的施用率,我们认为肥料流和喷洒喷嘴的限制系数为2(意味着四倍的压力范围),在三倍压力范围内喷洒农药的实际限制系数为1.73。任何更大的应用体积范围都需要调整行驶速度。

应用图表2015裁剪

通过单独的液压流量的流量能力的这些固有局限性,施加器通常被迫使用宽的压力波动以实现合理的速率响应。在某些情况下,这意味着对于均匀的分布,或者对于泵或管道能力太高,压力需求可能太低。

对于变速率应用,我们对行驶速度范围不太感兴趣,而对流量范围更感兴趣。上述图表可用于两个目的。在上述示例中,每个应用卷下的行标识行驶速度范围。这些标题可以翻转,因此10 gpa列(其中包含mph值)也可以是10英里/小时的列(其中有gpa)。数字不会改变。公制单位也是如此,除了在美国单位中没有方便翻转的相同大小之外。

有一些可供选择,扩大液体产品的流量范围。以下主要选项的简要概述如下:

Greenleaf / Agrootop.

涡轮降变速器(TDVR):该喷嘴看起来像传统的涡滴系列,但文丘里管中有一个创新的双孔。第一级始终打开,但第二个节流孔在弹簧压力下保持关闭,直到达到某个阈值。该设计实现了一种新的设计方法3倍流量范围在40到140磅/平方英寸之间。低于40 psi阈值时,喷洒模式风扇角度会迅速恶化。

在任何给定的速度下,TurboDrop VR尖端提供大约3倍的流量范围,但需要更高的压力。

TurboDrop变量肥料(TDVFR):因为肥料流不需要雾化喷雾或形成风扇,最小压力可以降低,在这种情况下为10psi。从10到140 psi,这种设计提供了4到5倍的流量范围。提供三个出口,一个拖缆,一个软管倒钩,和一个快速连接。

Greenleaf提供可变速率肥料孔的三种变体。

VariTarget喷嘴

这种喷嘴设计使用弹簧加载柱塞对柔性喷嘴盖施加力,使其稍微偏转。偏转改变了孔口尺寸,从而改变了流量。因此,流量对压力变化的响应显著增加。配备蓝色或绿色喷嘴盖的单个VariTarget喷嘴可以在20 psi时提供0.2 US gpm到65 psi时提供1.2 gpm的流量,使应用速率发生惊人的6倍变化(关联).

可变目标
可变靶喷嘴体

这种喷嘴的主要缺点是系统计量精度差。在校准测试中,在相同压力下,各种新型VariTarget喷嘴的流量变化超过10%。虽然这种可变性在施用液肥时是可以接受的,但在施用农药时则不可接受。拧紧或松开螺纹弹簧帽,即使只改变一点点流量。

可变目标流程图

TeeJet变速肥料组件

这些计量组件于2016年推出,提供弹性体(EPDM)计量板,其孔径随着压力而扩大,提供更大的流量范围。总成中没有活动部件。有四种型号可供选择(关联).

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PTC-VR:它采用了花盆和工具栏的一键式连接设计,可容纳外径为1/4〃、5/16〃和3/8〃的管子直径

Barb QJ-VR软管:本机提供软管倒钩直径为1/4“和3/8”ID软管。

两个装置的压力范围均为10 psi至100 psi,在此范围内,流量范围可能约为8倍。

SJ3-VR:该装置产生三股气流,并在20至100 psi的压力范围内运行,提供约3倍的流量范围。

TeeJet SJ3 VR的特定旅行速度的GPA范围

SJ7-VR:产生七股气流,并在30至80 psi的压力范围内运行,该装置允许流量范围约为2.9。

在所有情况下,实现的流量范围都比仅通过压力变化实现的流量范围大得多。TeeJet公司的代表表示,TeeJet已经测试了在相同压力下运行的机组之间的流量差异,发现它们是可以接受的。

肥料束带具有更大的应用公差,因为花型宽度不那么重要,也因为水流稳定性受压力的影响小于喷雾花型液滴大小。

脉宽调制(PWM)

PWM利用常规管道:每个位置的单个动臂线和单个喷嘴。通过间歇地管理通过每个喷嘴的液体流速,通过电磁螺线管激活的喷嘴流的短暂关闭,该喷嘴流动取代弹簧止回阀。10 Hz的典型系统脉冲(电磁阀关闭喷嘴10次),并且喷嘴在“ON”位置中的持续时间称为占空比(DC)或脉冲宽度。

100%DC表示喷嘴完全开启,20%DC表示螺线管仅打开20%的时间,导致喷嘴以其容量的约20%流动。这在下图中示出。控制占空比的能力被称为脉冲宽度调制。

PWM原理图

该系统的理论流速范围约为四到五倍。在该范围内,喷射压力和相应的喷雾图案和液滴尺寸,保持大致恒定。这使其成为可变速率杀虫剂应用的理想选择,其中喷涂图案和喷涂质量对于性能至关重要。

与可变孔设计相比,该系统的主要缺点是成本。虽然高度准确和可靠的商业喷雾器单位,但每次喷雾器的价格为15,000至65,000美元,具体取决于特点和繁荣宽度。可用的系统是Capstan Pinpoint II和EVO(作为任何喷雾器的改造),Raven Hawkeye(对任何喷雾器的改造,作为工厂选择(AIM命令),新的荷兰(IntelliSpray)和大多数其他品牌,John Deere Exactappply,Weedit Quadro,Agrifac Strictsprayplus和Teejet Dynajet(可作为改造)。看看我们的PWM的深入文章有关这些系统的更多信息。

对于氨和液肥播种机或工具栏,绞盘提供三种不同的PWM产品,N-JET NH3、N-JET LF或EVO LF。这些系统提供对PWM脉冲频率和占空比的更多控制,可实现8倍的速率范围。

绞盘N-JET LF的流量范围,30〃间距

在低频率和占空比的情况下,需要考虑土壤中肥料的流动性,因为溪流中可能会产生明显的缝隙。

播种机的液体肥料系统的可变速率与划分控制和转弯补偿一起提供绞盘EVO-LF.该系统可以产生10至60 gpa在4.5英里每小时在12″间距。

双吊杆体系

第二臂安装了不同的流量喷嘴,当单套喷嘴无法满足流量要求时,即可启动。一旦启动第二臂,喷雾压力显著下降,可实现额外的流量。

双臂系统

双或四喷嘴机构

Arag (磁控管), Hypro (两人的反应)、约翰迪尔(严格适用)亚马孙(阿玛精选),和其他人。这些系统利用一个悬臂,通过任意两个(Duo React, ExactApply, Seletron)或四个(Seletron,其他)喷嘴中的一个,或同时有几个喷嘴。

AmaSelect利用一个独特的切换系统,允许用户只选择喷嘴4,喷嘴3,喷嘴3和喷嘴4,喷嘴2和喷嘴4,使特定尺寸的喷嘴的位置至关重要。

Amazone AmaSelect喷嘴切换系统

将经历类似的压力波动,需要仔细选择喷嘴流速,以避免大压跳。根据需要,该系统也可用于手动从一个喷嘴从一个喷嘴变为另一个喷嘴。在下图中,示出了与顺序使用015,02和035流相关的压力变化。

两人的反应

直接注射

直接喷射是一种杀虫剂的可变应用选项。在该系统中,未稀释的杀虫剂被放置在喷雾器的容器中,普通水(或水加佐剂)在喷雾器箱中。化学物质经过计量,并在距臂段上游一定距离处的压力侧注入水中。杀虫剂的速率可以随直接喷射泵的速度而变化,从而提供可能速率的非常高的动态范围。例如,Raven'sSidekick Pro(作为Case和John Deere喷雾器的出厂选件提供,或作为任何喷雾器的改装)提供40倍的流量范围。

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注射后,在线混合器确保产品均匀地分布在载体中。系统中的滞后量将取决于喷嘴的管道上游的喷雾混合物的量,总臂流量,以及臂段配置。使用可变速率图,可以预期和容纳此滞后。

泵技术在一系列粘度范围内提高了计量精度。但是,干配方仍然是一个挑战,因为泥浆可能会沉降,并给泵和筛网部件带来问题。

概括

农业喷雾剂的高动态流量范围很难实现,但随着对特定地点管理的兴趣增加,将变得更加重要。相对便宜的液肥解决方案是可行的,而农药喷洒需要更多的技术投资,以保持喷洒模式的完整性。随着映射复杂性的不断增长,这些应用程序技术将成为可变输入处方的一部分。