Способ и система (варианты) для сушки зерна в зерновом бункере - RU2649736C2
Код документа: RU2649736C2
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0001] Настоящее изобретение относится к сушке зерна в зерновом бункере.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТНГИЯ
[0002] В этом разделе дается вводная информация, относящаяся к настоящему изобретению, которая не обязательно является известным уровнем техники.
[0003] В зерновых бункерах зерно может быть высушено, пропуская через зерно окружающий воздух или нагретую среду. Вентилятор и нагреватель могут быть соединены с контроллером, который обеспечивает управление потоком осушающего воздуха через зерновой бункер. Поскольку воздух проходит через зерно, подразумевается, что осушающий горизонтальный фронт проходит через зерно от нижней части зернового бункера к верхней его части. Таким образом, считается важным обеспечить уровень поверхности зерна в пределах зернового бункера, чтобы поддерживать полный воздушный поток по всему зерну для однородной сушки и обеспечения высокой эффективности.
[0004] Такие бункеры для хранения зерна, способные к сушке зерна, также могут включать моторизованные выравниватели зерна, чтобы распределять поступающее зерно. Как упомянуто выше, цель таких распределителей зерна состоит в обеспечении определенного уровня поверхности зерна, чтобы облегчить проход воздушного потока. Кроме того, считается, что у таких распределителей зерна имеется система управления, которая является отдельной и отличной от любой системы аэрирования зерна, включая любой вентилятор и нагреватель. Кроме того, считается, что такие выравниватели зерна работают в любое подходящее время с тем, чтобы в максимально возможной степени поддерживать нужный уровень поверхности зерна.
[0005] Такие бункеры для хранения зерна, способные сушить зерно, могут дополнительно включать шнековые зернопогрузчики. Считается, что такие шнековые зернопогрузчики имеют систему управления, которая является отдельной и отличной от системы сушки зерна, включая любой вентилятор и нагреватель. Кроме того, считается, что такие шнековые зернопогрузчики имеют систему управления, которая также является отдельной и отличной от любой системы управления распределителем зерна.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0006] Этот раздел включает общую информацию об изобретении и является описанием изобретения в его полном объеме или всех его признаков.
[0007] В одном варианте воплощения настоящего изобретения предлагается система для сушки зерна в зерновом бункере, содержащая множество датчиков влажности, расположенных в различных местах по всему зерновому бункеру отдельно друг от друга, множество датчиков влажности, соединенных с контроллером, используемым для определения уровня влажности зерна, находящегося рядом с каждым датчиком влажности, контроллер, используемый для сравнения каждого уровня влажности зерна с предопределенным максимальным уровнем влажности, контроллер, соединенный с одним из следующих устройств: распределителем зерна, который выборочно распределяет зерно, поступающее в зерновой бункер, шнековым зернопогрузчиком, предназначенным для выборочной выемки зерна из зернового бункера, или соединенный с обоими этими устройствами, контроллер, используемый для управления распределителем зерна и шнековым зернопогрузчиком для создания сокращенного пути воздушного потока, охватывающего датчики влажности, определяющие уровни влажности зерна выше предопределенного максимального уровня влажности, контроллер, соединенный с вентилятором, связанным с зерновым бункером, чтобы обеспечить воздушный поток через зерно в зерновом бункере, контроллер, управляющий работой вентилятора, в котором большая часть воздушного потока проходит через зерно по сокращенному пути воздушного потока по сравнению с путем воздушного потока через зерно за пределами сокращенного пути воздушного потока.
Система для сушки зерна в зерновом бункере дополнительно может содержать распределитель зерна, который выборочно распределяет зерно, поступающее в зерновой бункер, шнековый зернопогрузчик, предназначенный для выборочной выемки зерна из зернового бункера, или оба эти устройства, при этом распределитель зерна включает двигатель с переменной скоростью, соединенный с контроллером, чтобы выборочно распределить зерно, поступающее в зерновой бункер.
Система для сушки зерна в зерновом бункере, в которой контроллер дополнительно может быть соединен со шнеком, используемым для выемки зерна из зернового бункера через центральный колодец.
Датчики влажности могут представлять собой емкостные датчики влажности, расположенные через интервалы по длине, по меньшей мере, одного кабеля с емкостными датчиками влажности.
Множество датчиков влажности могут быть соединены с контроллером через беспроводной интерфейс.
Система для сушки зерна в зерновом бункере дополнительно может содержать нагреватель, используемый для нагрева воздушного потока, создаваемого вентилятором, перед прохождением воздушного потока через зерно в зерновом бункере, и в которой контроллер соединен с нагревателем и управляет работой нагревателя.
Контроллер может определять состояние, когда нет никакого зерна вблизи датчиков влажности на основе данных датчика, которые находятся за пределами предопределенного диапазона, и в которой контроллер может оценить форму и положение поверхности зерна в зерновом бункере.
Таким образом, система для сушки зерна в зерновом бункере, которая включает множество датчиков влажности, установленных в зерновом бункере в различных местах и отдельно друг от друга по всему объему зернового бункера. Множество датчиков влажности соединено с контроллером, который определяет уровень влажности зерна рядом с каждым датчиком влажности. Контроллер сравнивает каждый уровень влажности зерна с предопределенным максимальным уровнем влажности. Контроллер соединен с одним из следующих устройств: распределителем зерна, который выборочно распределяет зерно, поступающее в зерновой бункер; шнековым зернопогрузчиком, предназначенным для выборочного удаления зерна из зернового бункера, или с обоими этими устройствами. Контроллер предназначен управлять работой следующих устройств: распределителем зерна и шнековым зернопогрузчиком, чтобы создать сокращенный путь воздушного потока, охватывающего датчики влажности, определяющие уровни влажности зерна выше предопределенного максимального уровня влажности. Контроллер соединен с вентилятором, связанным с зерновым бункером, и обеспечивает воздушный поток через зерно в зерновом бункере. Контроллер управляет работой вентилятора, который создает больший воздушный поток, проходящий через зерно по сокращенному пути воздушного потока по сравнению с зерном, расположенным вне сокращенного пути воздушного потока.
[0008] В другом варианте воплощения настоящего изобретения система для сушки зерна в зерновом бункере содержит множество емкостных датчиков влажности, расположенных в зерновом бункере в различных местах по всему зерновому бункеру, множество емкостных датчиков влажности, соединенных с контроллером, используемым для определения уровня влажности зерна рядом с каждым датчиком влажности, контроллер, используемый для сравнения каждого уровня влажности зерна с предопределенным максимальным уровнем влажности, контроллер, соединенный с распределителем зерна с переменной скоростью, используемым для выборочного распределения зерна, поступающего в зерновой бункер, контроллер, управляющий работой распределителя зерна для создания одной поверхности зерна в форме обратного конуса и поверхности конической формы, в котором сокращенный путь воздушного потока охватывает датчики влажности, определяющие уровни влажности зерна выше предопределенного максимального уровня влажности, контроллер, соединенный с вентилятором, связанным с зерновым бункером, чтобы обеспечить воздушный поток через зерно в зерновом бункере, контроллер, управляющий работой вентилятора, в котором большая часть воздушного потока проходит через зерно по сокращенному пути воздушного потока по сравнению с путем воздушного потока через зерно за пределами сокращенного пути воздушного потока.
Множество датчиков влажности системы может быть соединено с контроллером через беспроводной интерфейс.
Система для сушки зерна в зерновом бункере дополнительно может содержать нагреватель, используемый для нагрева воздушного потока, обеспечиваемого вентилятором, перед тем как воздушный поток проходит через зерно в зерновом бункере, и в которой контроллер соединен с нагревателем и управляет его работой.
Контроллер системы может определять состояние, когда нет никакого зерна рядом с датчиками влажности на основе данных датчиков, которые расположены за пределами предопределенного диапазона, и в которой контроллер служит для оценки поверхности зерна в зерновом бункере.
Контроллер системы может управлять работой распределителя зерна с высокой скоростью для создания поверхности зерна в форме обратного конуса.
Таким образом, система для сушки зерна в зерновом бункере включает множество емкостных датчиков влажности, установленных в зерновом бункере в различных местах и отдельно друг от друга по всему зерновому бункеру. Множество емкостных датчиков влажности соединено с контроллером, спроектированным для определения уровня влажности зерна, рядом с каждым емкостным датчиком влажности. Контроллер сравнивает каждый уровень влажности зерна с предопределенным максимальным уровнем влажности. Контроллер соединен с распределителем зерна с переменной скоростью, используемым для выборочного распределения зерна, поступающего в зерновой бункер. Контроллер управляет работой распределителя зерна, чтобы создать одну из поверхностей в форме обратного конуса и коническую поверхность, в котором сокращенный путь воздушного потока охватывает датчики влажности, определяющие уровни влажности зерна выше предопределенного максимального уровня влажности. Контроллер соединен с вентилятором, связанным с зерновым бункером и используемым для создания воздушного потока через зерно в зерновом бункере. Контроллер управляет работой вентилятора, в котором большая часть воздушного потока проходит через зерно по сокращенному пути воздушного потока, чем путь воздушного потока через зерно вне сокращенного пути воздушного потока.
[0009] В еще одном варианте воплощения настоящего изобретения способ для сушки зерна в зерновом бункере содержит соединение контроллера с множеством датчиков влажности, расположенных в зерновом бункере в различных местах по всему объему зернового бункера, контроллер, определяющий уровень влажности зерна рядом с каждым датчиком влажности, контроллер, сравнивающий уровень влажности зерна с предопределенным максимальным уровнем влажности, соединение контроллера с распределителем зерна, используемым для выборочного распределения зерна, поступающего в зерновой бункер, контроллер, управляющий распределителем зерна, чтобы распределить поступающее зерно и создать сокращенный путь воздушного потока через зерно в зерновом бункере, который охватывает датчики влажности, определяющие уровни влажности зерна выше предопределенного максимального уровня влажности, соединение контроллера с вентилятором, связанным с зерновым бункером и обеспечивающим воздушный поток через зерно в зерновом бункере, контроллер, управляющий вентилятором, в котором большая часть воздушного потока проходит через зерно по сокращенному пути воздушного потока по сравнению с путем воздушного потока через зерно за пределами сокращенного пути воздушного потока.
Способ может дополнительно включать применение распределителя зерна с двигателем с переменной скоростью, соединенного с контроллером и управляемого этим контроллером,
Способ может дополнительно включать применение шнека, предназначенного для выемки зерна из зернового бункера через центральный колодец; соединение шнека с контроллером, причем контроллер управляет шнеком для выемки зерна на пути от зернового бункера до центрального шнекового транспортера.
Способ может дополнительно включать перезагрузку удаленного зерна в зерновой бункер и выборочное распределение удаленного зерна через распределитель зерна.
Способ может дополнительно включать применение датчиков влажности, которые расположены через определенные интервалы, по меньшей мере, по длине одного кабеля с емкостными датчиками влажности.
Способ, в котором соединение контроллера с множеством датчиков влажности может осуществляться с помощью беспроводного интерфейса.
Способ может дополнительно включать применение нагревателя для нагрева воздушного потока, подаваемого вентилятором, перед прохождением воздушного потока через зерно в зерновом бункере, и соединение контроллера с нагревателем для управления работой нагревателя указанным контроллером.
Способ может дополнительно содержать контроллер, определяющий отсутствие зерна вблизи датчиков влажности на основе данных датчика, которые находятся за пределами предопределенного диапазона, и оценку формы и положения поверхности зерна в зерновом бункере.
Таким образом, способ для сушки зерна в зерновом бункере включает соединение контроллера с множеством датчиков влажности, установленных в зерновом бункере в различных местах и отдельно друг от друга по всему объему зернового бункера. Контроллер определяет уровень влажности зерна рядом с каждым датчиком влажности. Контроллер сравнивает уровень влажности зерна с предопределенным максимальным уровнем влажности. Контроллер соединен с распределителем зерна, используемым для выборочного распределения зерна, поступающего в зерновой бункер. Контроллер управляет распределением зерна, чтобы распределить поступающее зерно и создать сокращенный путь воздушного потока через зерно в зерновом бункере, который охватывает датчики влажности, определяющие уровни влажности зерна выше предопределенного максимального уровня влажности. Контроллер соединен с вентилятором, который связан с зерновым бункером и обеспечивает воздушный поток через зерно в зерновом бункере. Контроллер управляет вентилятором, в котором большая часть воздушного потока проходит через зерно по сокращенному пути воздушного потока по сравнению с воздушным потоком через зерно вне сокращенного пути.
[0010] Дальнейшие области применения станут очевидными из приведенного здесь описания. Описание и конкретные примеры в этом описании предназначены только для целей иллюстрации и не предназначены ограничить объем настоящего изобретения.
ЧЕРТЕЖИ
[0011] Приведенные здесь чертежи иллюстрируют выбранные воплощения изобретения; они не охватывают все возможные реализации и не предназначены ограничить объем настоящего изобретения.
[0012] Фигура 1 - общая блок-схема системы для сушки зерна в зерновом бункере в соответствии с настоящим изобретением;
[0013] Фигура 2 - перспективный вид, представляющий различные компоненты системы, представленной на фигуре 1;
[0014] Фигура 3 - перспективный вид узла емкостного датчика влажности кабельного типа системы фигуры 1;
[0015] Фигура 4 - перспективный вид узла емкостного датчика влажности кабельного типа фигуры 3 с одной удаленной половиной корпуса, иллюстрируя продольную часть этого корпуса;
[0016] Фигура 5 - перспективный вид узла емкостного датчика влажности кабельного типа фигуры 3 с удаленным корпусом;
[0017] Фигура 6 - перспективный вид узла емкостного датчика влажности кабельного типа фигуры 3 без корпуса и с удаленными емкостными пластинами;
[0018] Фигура 7 - перспективный вид электрического кабеля узла емкостного датчика влажности кабельного типа фигуры 3;
[0019] Фигура 8 - поперечный разрез распределителя зерна с переменной скоростью системы фигуры 1;
[0020] Фигура 9 - блок-схема некоторых узлов зернового бункера системы сушки фигуры 1;
[0021] Фигуры 10 и 11 - упрощенный поперечный разрез зернового бункера с примерной поверхностью зерна в форме обратного конуса;
[0022] Фигура 12 - упрощенный поперечный разрез зернового бункера с примерной поверхностью зерна в форме обратного конуса; и
[0023] Фигура 13 - карта структуры данных памяти основного контроллера системы фигуры 1.
[0024] Одинаковые цифровые позиции указывают на соответствующие подобные части на нескольких представленных фигурах.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0025] Ниже подробно описываются примерные варианты воплощения изобретения со ссылками на приложенные чертежи. В примерах выполнения описаны различные детали, такие как конкретные компоненты, устройства и способы, чтобы обеспечить полное понимание воплощений настоящего изобретения. Для квалифицированных специалистов в данной области очевидно, что не обязательно должны использоваться эти конкретные детали, и что примерные воплощения могут быть реализованы во многих различных формах, и что ни одно из них не должно рассматриваться как ограничение объема изобретения. В некоторых примерных воплощениях известные процессы, известные конструкции устройства и известные технологии подробно не описываются.
[0026] Терминология в описании конкретных вариантов воплощения используется только в качестве примера и не предназначена для ограничения изобретения. Как они используются здесь (включая формулу изобретения), формы единственного числа в английском тексте ("a", "an" и "the") также могут включать формы множественного числа, если в контексте ясно не указано иначе. Термины "содержит", "содержащий", "включающий" и "имеющий", являются охватывающими, следовательно, они определяют присутствие установленных признаков, целых чисел, стадий, операций, элементов и/или компонентов, но не препятствуют наличию или добавлению одного или нескольких других признаков, целых чисел, стадий, операций, элементов, компонентов и/или групп. Описанные здесь стадии способа, процессы и операции не должны рассматриваться как необходимое требование их выполнения в определенном порядке, обсужденном или показанном на чертежах, если такой порядок конкретно не указан как порядок выполнения. Следует также понимать, что могут использоваться дополнительные или альтернативные стадии.
[0027] Когда элемент или уровень упоминаются как установленный "на", "соединенный с" или "присоединенный к" другому элементу или уровню, он может быть непосредственно подключен, соединен или объединен с другим элементом или уровнем, или могут присутствовать промежуточные элементы или уровни. Другие слова, используемые для описания зависимости между элементами, должны быть интерпретированы аналогичным образом (например, "между" вместо "непосредственно между", "смежный" вместо "примыкающий к" и т.д.). Как он используется здесь, термин "и/или" включает любой элемент и все комбинации одного или нескольких связанных перечисленных элементов. В противоположность этому, когда элемент упоминается как расположенный "непосредственно на", "непосредственно связанный с", "непосредственно соединенный с" или "непосредственно сцепленный с" другим элементом или уровнем, здесь не может быть никаких промежуточных элементов или уровней. Другие слова, используемые для описания зависимости между элементами, должны быть интерпретированы аналогичным образом (например, "между" против "непосредственно между", "смежный" против "непосредственно смежного" и т.д.). Как он используется здесь, термин "и/или" включает любой элемент и все комбинации одного или нескольких связанных перечисленных элементов.
[0028] Хотя термины «первый», «второй», «третий» и т.д. могут использоваться здесь для описания различных элементов, компонентов, областей, уровней и/или секций, эти элементы, компоненты, области, уровни/или секции не должны быть ограничены этими терминами. Эти термины могут быть использованы только, чтобы отличить один элемент, компонент, область, уровень или секцию от другой области, уровня или секции, термины, такие как "первый", "второй", и другие числовые термины, когда они используются здесь, не подразумевают последовательность или упорядоченность, если ясно не обозначено другое. Таким образом, первый элемент, компонент, область, уровень или секция, обсужденные ниже, можно также назвать вторым элементом, компонентом, областью, уровнем или секцией, не выходя из объема примерного воплощения изобретения.
[0029] Пространственно относительные термины, такие как "внутренний", "внешний", "ниже", "выше", "под", "над", "верхний" и т.д., могут быть использованы здесь для простоты описания зависимости признака или элемента от другого признака или элемента, как показано на фигурах. Пространственно относительные термины могут быть использованы, чтобы определить различные ориентации устройства при использовании в дополнение к ориентации, изображенной на фигурах. Например, если устройство на фигуре перевернуто, элементы, описанные как "ниже" или "под" другими элементами были бы тогда ориентированы "над" другими элементами. Таким образом, примерный термин "ниже" может означать «ниже» и «выше». Устройство может быть ориентировано иным образом (повернуто на 90 градусов или быть в другой ориентации), используемые здесь пространственно относительные идентификаторы должны быть интерпретированы соответственно.
[0030] На фигуре 1 показана блок-схема системы 10 для сушки зерна во множестве зерновых бункеров 12. Хранилище или агрегатор может включать множество зерновых бункеров 12, которыми управляет один главный контроллер 14, содержащий микропроцессор 16, память 18 и дисплей 20. Все описанные здесь устройства памяти, включая память 18, являются машиночитаемой памятью. Главный контроллер 14 связан с каждым зерновым бункером 12 через беспроводные узлы 22, 24. Например, беспроводной узел 22 может быть модулем 802.15, и каждый беспроводной узел 24 может включать микропроцессор PIC 18F2620.
[0031] Беспроводной узел 24 каждого зернового бункера 12 обеспечивает линию связи ввода-вывода между главным контроллером 14 и различными компонентами зернового бункера 12, включая множество емкостных датчиков влажности 34, установленных по всему зерновому бункеру 12 на одном или нескольких кабелях 32 с датчиками влажности, и распределитель зерна 302. Беспроводной узел 24 каждого зернового бункера 12 также может иметь линию связи между главным контроллером 14 и сушильным вентилятором 304, нагревателем 306 и шнеком для выемки зерна 308. Таким образом, беспроводной узел 24 для каждого зернового бункера 12 может быть единственным физическим устройством или может быть несколькими отдельными физическими устройствами, каждое из которых связано с одним из следующих компонентов: емкостным датчиком влажности 34, распределителем зерна 302, сушильным вентилятором 304, нагревателем 306 и шнеком для выемки зерна 308. Альтернативно, любой из емкостных датчиков влажности 34, распределитель зерна 302, сушильный вентилятор 304, нагреватель 306 и шнек для выемки зерна 308 может быть связан с главным контроллером 14 проводным соединением.
[0032] Каждый зерновой бункер 12 имеет устройство сбора данных 26, включающее микропроцессор 28 и память 30. Для каждого зернового бункера 12 множество кабелей 32 с датчиками влажности связано с устройством сбора данных 26, включая микропроцессор 28 и память 30. Каждый кабель 32 с датчиками влажности имеет множество емкостных узлов датчиков влажности 34, установленных через интервалы по длине каждого кабеля 32. Каждый узел датчика 34 каждого кабеля 32 электрически соединен параллельно с устройством сбора данных 26.
[0033] Кабели 32 с датчиками влажности расположены по всему внутреннему объему зернового бункера 12, как показано на фигуре 2. Следует отметить, что фигура 2 является схематическим представлением, которое было упрощено, чтобы улучшить понимание. Каждый кабель 32 с датчиками влажности обычно физически подвешивается с крыши конструкции 13 зернового бункера 12. Точно так же устройство сбора данных 26, связанное с зерновым бункером 12, может быть расположено выше области хранения зерна, так что на коллектор сбора данных 26 в зерновом бункере 12 не действует никакая нисходящая сила. Например, устройство сбора данных 26 может быть прикреплено к конструкции крыши за пределами зернового бункера 12 или в зерновом бункере 12 вблизи вершины крыши.
[0034] На фигурах 3-7 кабели 32 с датчиками влажности представлены более подробно. Каждый кабель 32 с датчиками влажности включает проводной кабель 36. Проводной кабель 36 включает пару основных проводников 38 и 40. Например, основной проводник 38 может быть проводом заземления, а основной проводник 40 может иметь противоположную полярность. Основные проводники 38, 40 расположены на определенном расстоянии друг от друга вдоль плоскости CP, проходящей через провода. В пространстве между основными проводниками 38, 40 расположена пара сигнальных проводов 122. Проводники 38, 40 и сигнальные провода связи 122 электрически изолированы друг от друга и от внешней среды изоляционным материалом 42. Общее поперечное сечение проводного кабеля 36, в основном, является прямоугольным, чтобы обеспечить увеличенное расстояние или интервалы между основными проводниками 38, 40, размещая каждый основной проводник 38, 40 рядом с короткими сторонами 35 прямоугольного поперечного сечения.
[0035] Узлы датчиков 34 также включают печатную плату 44, установленную против одной из длинных сторон 37 прямоугольного поперечного сечения проводного кабеля 36. Печатная плата 44 обычно является плоской прямоугольной платой, имеющей основные размеры длины и ширины плоскости BP печатной платы, которая параллельна плоскости CP проводника. Пара противостоящих емкостных пластин 46, 48 проходит вдоль противостоящих сторон, определяющих длину L печатной платы 44. Противостоящие емкостные пластины 46, 48 аналогично проходят вдоль соответствующей длины кабеля проводного соединения 36, рядом с каждой из коротких сторон 35 проводного соединения 36 прямоугольного поперечного сечения кабеля. Печатная плата 44 включает смонтированные на ней компоненты 45 печатной платы, такие как микропроцессор узла датчика и память.
[0036] Заземленная плоская пластина 46 проходит по длине проводника заземления 38, и провод 48 противоположной полярности проходит по длине основного проводника 40 противоположной полярности. Противоположные емкостные пластины 46, 48 могут быть установлены перпендикулярно плоскости CP проводника и плоскости BP печатной платы. Каждая емкостная пластина 46, 48 может проходить только вне плоскости, проходящей вдоль внутреннего края смежного основного проводника 38 или 40 и перпендикулярно плоскости CP проводника и плоскости BP печатной платы.
[0037] Питание печатной платы 44 обеспечивается через основные проводники 38, 40. Передача сигналов к и от каждого узла датчика обеспечивается через сигнальные провода 122. Часть электроизоляционного материала 42 удалена, чтобы обеспечить сигнальным проводам 122 и основным проводникам 38, 40 электрическое соединение с печатной платой 44 через подпружиненные штырьки типа «поуго». Электроизоляционный материал 42 может быть удален, используя тепло, механическое воздействие или другую методику, чтобы обеспечить пару основных углублений 52, раскрывающих основные проводники 38, 40, и, по меньшей мере, одно вторичное углубление 54, раскрывающее вторичные проводники 122.
[0038] Печатная плата 44, емкостные пластины 46, 48 и соответствующая часть кабеля 36 закрыты корпусом 50, состоящим из двух частей, который обеспечивает герметизацию внутреннего пространства и определяет каждый узел датчика 34. Внутреннее пространство может быть заполнено пеной или гелем, чтобы защитить печатную плату 44 и соответствующие компоненты датчика от вибрации, ударов и воздействия окружающей среды, такого как воздействие влаги. Половины корпуса 50 могут быть соединены вместе, используя резьбовые крепежные элементы. Печатная плата 44 описывается ниже более подробно.
[0039] На фигуре 8 распределитель зерна 302, который связан с главным контроллером 14, показан в вертикальном разрезе. Распределитель зерна 302 с переменной скоростью соединен со структурой крыши зернового бункера 13, чтобы распределять зерно, текущее в зерновой бункер 12. Распределитель зерна 302 включает двигатель 310 с переменной скоростью, соединенный с приводом 312 с переменной частотой, который находится под контролем главного контроллера 14 через линию связи, обеспеченную беспроводным узлом 24. Двигатель 310 с переменной скоростью в центральной части поддерживается кронштейнами 314 в воронке 316, которая получает поступающее зерно, текущее через отверстие 15 в крыше 13 зернового бункера 12.
[0040] Распределитель зерна 302 также включает датчик (или переключатель) 318, чтобы обнаружить присутствие поступающего зерна, проходящего через воронку 316. На внутренней поверхности элемента трубы 316 имеется датчик 318. Датчик 318 включает шарнирную пластину 320, которая упирается в кнопку 322. Вес поступающего зерна действует на шарнирную пластину 320, которая перемещает кнопку 322 в положение «включено». В положении «включено» распределитель зерна 302 вводится в действие и работает под управлением главного контроллера 14. Конкретно, главный контроллер 14 управляет скоростью двигателя 310 с переменной скоростью.
[0041] Как обсуждено ниже более подробно, распределитель зерна 302 может работать с относительно высокой скоростью, чтобы обеспечить зерну поверхность в форме обратного конуса. Примеры поверхностей зерна в форме обратного конуса показаны в поперечном сечении на фигурах 10 и 11. Альтернативно, распределитель зерна 302 может работать с относительно низкой скоростью, чтобы обеспечить зерну коническую поверхность. Даже при такой относительно низкой скорости зерновая мелочь может быть распределена в сторону от центра, например более однородно по всему диаметру зернового бункера 12. Пример конической поверхности зерна показан в поперечном сечении на фигуре 12. Распределитель зерна 302 с переменной скоростью может также работать с несколькими скоростями при заполнении бункера зерном, чтобы обеспечить относительно плоскую поверхность зерна.
[0042] С ведущим валом 360 двигателя с переменной скоростью 310 соединена вращающаяся распределительная лопатка 362, которая может иметь любую соответствующую конфигурацию. Как показано на чертеже, распределительная лопатка 362 имеет восьмиугольную пластину 364. С верхней поверхностью восьмиугольной пластины 364 шарнирно соединено множество лопастей 366 так, что каждая лопасть может быть отрегулирована под углом вдоль пазов в восьмиугольной пластине 364. Такое регулирование под углом может быть полезным при размещении устройства в зерновых бункерах разного размера.
[0043] Как показано на фигурах 1 и 2, главный контроллер 14 также может быть связан с системой проветривания зерна 305. Система проветривания зерна 305 включает один или нескольких сушильных вентиляторов 304. Сушильный вентилятор 304 обычно подает воздух в пространство 324 под поднятым зерновым полом 326 бункера 12. Зерновой пол 326 имеет отверстия 328, через которые воздух от вентилятора 304 подается в область хранения зерна 330 зернового бункера 12. После прохождения через зерно воздух обычно выходит из зернового бункера 12 через отверстия около крыши 13 зернового бункера 12.
[0044] Каждый сушильный вентилятор 304 может приводиться в действие двигателем 332 с переменной скоростью, который связан с приводом 334 с переменной частотой, управление которым осуществляется главным контроллером 14 через линию связи беспроводного узла 24. Таким образом, главный контроллер 14 может управлять скоростью воздушного потока через зерно, регулируя интенсивность сушки зерна. Потенциально применимые способы управления работой вентилятора 304 с переменной скоростью описаны в патенте США №13/180,797, зарегистрированном на имя Блоемендаала (Bloemendaal) и др. 12 июля 2011 года под названием "Система проветривания бункера", который включен здесь в качестве ссылки.
[0045] Система проветривания зерна 305 может дополнительно включать, по меньшей мере, один нагреватель 306 под управлением главного контроллера 14. В показанном варианте воплощения нагреватель 306 объединен в пару с каждым сушильным вентилятором 304. Нагреватель 306 устанавливается на всасывающей стороне соответствующего сушильного вентилятора 304. Увеличение температуры увеличивает производительность потока воздуха по удалению влаги по мере прохождения воздуха через зерно. Таким образом, каждый вентилятор 304 может выборочно подавать окружающий атмосферный воздух или нагретый воздух. Когда используется нагретый воздух, увеличенная эффективность удаления влаги может быть сбалансирована относительно меньшим энергопотреблением при включении нагревателя 306. Таким образом, в некоторых случаях нагреватель 306 регулируется так, чтобы нагреть зерно примерно от 2,5 до 10 градусов по Фаренгейту выше температуры окружающей среды.
[0046] Главный контроллер 14 также может быть связан со шнеком 308 для выемки зерна через линию связи беспроводного узла 24. Зерновые бункеры 12 обычно включают колодец 336, расположенный в центре пола для зерна 326, через который зерно может быть удалено из зернового бункера 12. Шнек 308 для выемки зерна служит для транспортировки зерна из колодца 336 наружу из зернового бункера 12. При этом шнек 308 для выемки зерна может работать под управлением главного контроллера 14. Термин "шнек", как он используется здесь, подразумевает любую систему для выемки зерна, известную в данной области техники, включая загрузочные шнеки, зернопогрузчики и устройства, включающие лопатки. Один примерный зернопогрузчик поставлен под названием Hutchinson Grain Pump™ компании Global Industries, Inc. Гранд-Айленд, Небраска, США.
[0047] Как обсуждено ниже, шнек 308 для выемки зерна может управляться главным контроллером 14, чтобы удалять зерно через расположенный в центре колодец 336 и обеспечить зерну поверхность в форме обратного конуса. Примеры поверхностей в форме обратного конуса показаны в поперечном сечении на фигурах 10 и 11. Поверхность зерна в форме обратного конуса приводит к уменьшению пути воздушного потока, проходящего через зерно в центральной части зернового бункера 12. Другими словами, воздух, проходящий через зерно во внешней радиальной части зернового бункера 12, имеет более длинный путь воздушного потока через зерно.
[0048] Альтернативно, шнек 308 для выемки зерна может работать под управлением главного контроллера 14, чтобы удалить зерно через один или нескольких радиально расположенные колодцев (не показаны), чтобы обеспечить зерну коническую поверхность, подобно показанной на фигуре 12. Поверхность зерна конической формы сокращает путь воздушного потока, проходящего через зерно по внешней радиальной части зернового бункера 12. Иными словами, воздух, проходящий через зерно в центральной части зернового бункера 12, имеет более длинный путь воздушного потока через зерно.
[0049] На фигуре 9 представлена блок-схема работы системы сушки для зернового бункера 10. Исходные данные влажности собираются каждым из множества емкостных датчиков влажности 34, расположенных через предопределенные интервалы вдоль одного или нескольких кабелей 32 с датчиками влажности на стадии 338. Исходные данные влажности могут включать опорные данные, измеренные данные величины влажности и температурные данные. На стадии 340 собранные исходные данные влажности от каждого узла датчиков 34 могут быть преобразованы в уровни влажности главным контроллером 14. Уровни содержания влаги, определенные главным контроллером, являются показательными по содержанию влаги в зерне, окружающем каждый узел датчиков 34. Совокупность исходных данных влажности 338 и преобразование в данные влажности 340 может быть выполнено, как описано в патентной заявке США №13/569,814, озаглавленной "Система емкостных датчиков влажности в зерновом бункере", и заявке №13/569,804 под названием "Система и способ измерения влажности в зерновом бункере с помощью емкостных датчиков", поданных 8 августа 2012 года Блоемендаалем и др. Эти заявки включены здесь в качестве ссылки.
[0050] На стадии 342 уровень содержания влаги в окружающем зерне, определенный каждым узлом датчиков 34, сравнивается с предопределенным максимальным уровнем содержания влаги. Любой узел датчиков 34, имеющий уровень содержания влаги, превышающий предопределенный максимальный уровень, отмечается на стадии 344. Боковое положение каждого отмеченного узла датчиков 34 определяется на стадии 346. Главный контроллер 14 включает информацию, относящуюся к идентификации адреса каждого узла датчиков и к физическому положению узла датчиков 34 в зерновом бункере 12. Примерная структурная карта данных части памяти 18 главного контроллера 14 представлена на фигуре 13. Эта информация о корреляции положения может быть введена в главный контроллер 14 после начальной установки кабелей 32 с датчиками влажности в зерновом бункере 12.
[0051] Измеренный уровень содержания влаги в зерне, который превышает предопределенный максимальный уровень, является проблемным участком (или карманом) зерна, примыкающего к этому датчику. В любом таком проблемном кармане может иметь место порча зерна, если не понизить уровень содержания влаги зерна в этом месте. Важно физическое местонахождение каждого узла датчика в зерновом бункере. Таким образом, главный контроллер 14 может использовать информацию о физическом местонахождении любых отмеченных узлов датчиков 32, чтобы принять меры по ликвидации последствий, направленные на проблемный карман зерна.
[0052] Если отмеченные узлы датчиков 34 имеют боковое положение, которое составляет меньше 50% радиуса зернового бункера в позиции 348, главный контроллер 14 на стадии 302 повышает скорость распределения зерна, чтобы создать в зерновом бункере 12 одну из поверхностей в форме обратного конуса, когда зерно добавляется в зерновой бункер на стадии 350. Если отмеченные датчики 34 имеют боковое положение, которое больше 50% радиуса зернового бункера в позиции 348, то главный контроллер 14 управляет распределением зерна 302 с низкой скоростью, чтобы создать в зерновом бункере 12 коническую поверхность, когда зерно добавляется в зерновой бункер на стадии 352. Если отмеченные узлы датчиков и больше, и меньше 50% радиуса бункера, главный контроллер 14 может управлять распределением зерна 302 на различных скоростях, чтобы создать плоскую поверхность зерна на стадии 354. Таким образом, этот процесс может быть выполнен до добавления зерна в конкретный зерновой бункер 12 или использован, чтобы определить, в какой из нескольких зерновых бункеров 12 лучше всего добавить новое зерно, чтобы скорректировать любые проблемные карманы зерна.
[0053] Дополнительно или альтернативно, главный контроллер 14 может управлять шнеком 308 для выемки зерна, чтобы удалить зерно из зернового бункера 12 на стадии 356. Например, когда отмеченные датчики 34 имеют боковое положение, которое составляет меньше 50% радиуса зернового бункера в 348, главный контроллер 14 может включить шнек для выемки зерна, чтобы удалить зерно через расположенный в центре колодец 336, создавая, таким образом, в зерновом бункере 12 поверхность зерна в форме обратного конуса. Удаленное зерно может быть возвращено в зерновой бункер через отверстие 15 в конструкции 13 крыши бункера, где распределитель зерна 302, работающий с высокой скоростью, может помочь формированию в зерновом бункере 12 поверхности зерна в форме обратного конуса.
[0054] Точно так же главный контроллер 14 может включить шнек 308 для выемки зерна, чтобы удалить зерно из зернового бункера 12. Например, когда отмеченные датчики 34 имеют боковое положение, которое больше 50% радиуса зернового бункера в позиции 348, главный контроллер 14 может включить шнек для выемки зерна, чтобы удалить зерно через радиально расположенные колодцы, создавая, таким образом, поверхность зерна конической формы в зерновом бункере 12. Примерная система со шнеком для выемки зерна через множество колодцев для выемки зерна подробно описана в патентной заявке США №12/827,448, поданной Нимейером и другими 30 июня 2010 года под названием "Система и способ разгрузки круглого бункера", которая включена здесь в качестве ссылки. Удаленное зерно может быть возвращено в зерновой бункер через отверстие 15 в конструкции 13 крыши бункера, где распределитель зерна 302, работающий с низкой скоростью, может помочь формированию поверхности зерна конической формы в зерновом бункере 12.
[0055] На стадии 358 главный контроллер 14 включает систему проветривания 305 для пропуска воздуха через зерно в зерновом бункере 12. Воздушный поток предпочтительно проходит через зерно по сокращенному пути воздушного потока с меньшим объемом воздуха, проходящего через зерно по более длинному пути воздушного потока. Например, воздушный поток предпочтительно проходит через центральную область зернового бункера 12, когда обеспечена поверхность зерна в форме обратного конуса. С другой стороны, воздушный поток предпочтительно проходит радиально через внешнюю область, когда обеспечена коническая поверхность зерна. Таким образом, главный контроллер 14 может инициировать прохождение увеличенного воздушного потока через любую область с высоким содержанием влаги в зерновом бункере, чтобы высушить такое зерно с высоким содержанием влаги. Главный контроллер 14 также может управлять общим уровнем воздушного потока, регулируя скорость вентилятора 304 и температуру потока воздуха с помощью нагревателя 306.
[0056] Ниже следует краткое обсуждение примерного процесса, в котором можно использовать главный контроллер 14, чтобы преобразовать исходные данные датчика в расчетное содержание влаги. Может использоваться кривая, основанная на эмпирических данных, которая отображает отношение измеренной емкости к опорной емкости против фактического измеренного содержания влаги, чтобы создать справочную таблицу емкости.
[0057] Так как емкость изменяется с температурой, результаты из этой справочной таблицы емкости могут быть скорректированы на основе данных температуры, обеспечиваемых узлом датчиков 34. Кривая, основанная на эмпирических данных и отображающая процентное изменение содержания влаги в зависимости от измеренных температур, может использоваться для создания справочной таблицы, чтобы определить поправочный коэффициент температуры. Таким образом, содержание влаги, полученное, используя справочную таблицу емкости, может быть умножено на поправочный коэффициент температуры, полученный из справочной таблицы температуры, чтобы учесть температуру во время измерения емкости.
[0058] Измеренная емкость может также измениться в зависимости от того, насколько плотно зерно окружает узел датчика. Таким образом, кривая, основанная на эмпирических данных, отображает процентное изменение в содержании влаги в зависимости от глубины узла датчика ниже поверхности зерна в зерновом бункере 12. Этот график данных может использоваться для создания справочной таблицы для определения поправочного коэффициент уплотнения. Используя справочную таблицу емкости, полученный результат уровня содержания влаги может быть умножен на поправочный коэффициент уплотнения, полученный из справочной таблицы уплотнения, чтобы учесть глубину узла датчиков 34 ниже поверхности зерна.
[0059] Глубина датчиков 34 под поверхностью зерна может быть определена главным контроллером 14. Например, если не будет никакого зерна, окружающего конкретные узлы датчиков 34, система 10 запишет значение "никакого смежного зерна" как ноль для любых данных, которые находятся вне предопределенного диапазона влажности. Например, отношение измеренной емкости к опорной емкости, которая составляет меньше 3% для узла датчиков 34, может указать, что нет никакого зерна, примыкающего к этому узлу датчиков 34. Таким образом, если это отношение находится вне предопределенного диапазона, т.е. меньше предопределенного значения, можно заключить, что нет никакого зерна, примыкающего к датчику. В результате главный контроллер 14 может аппроксимировать поверхность зерна в зерновом бункере 12 на основе таких аномальных показаний. Например, при узлах датчика 34, разнесенных друг от друга на четыре фута, система 10 может предположить, что высота заполнения бункера зерном у кабеля 32 измерения влажности составляет два фута ниже самого низкого узла датчика, не возвращаясь к "отсутствию значения смежного зерна".
[0060] Кроме того, чтобы основной контроллер 14 мог вычислить глубину узла датчиков 34 для использования коэффициента уплотнения зерна, эта предполагаемая информация о поверхности зерна может использоваться, чтобы установить, имеет ли поверхность зерна форму прямого или обратного конуса. Например, главный контроллер 14 может сравнить предполагаемую высоту поверхности зерна для кабелей 32 с датчиками влажности, установленными радиально (или сбоку) ближе к центру зернового бункера 12 к предполагаемой высоте поверхности зерна для кабелей 32 с датчиками влажности, установленными радиально (или сбоку) дальше от центра зернового бункера 12. Это может подтвердить наличие у поверхности зерна требуемой формы. Например, когда прогрессивно внутренние (то есть ближе к центру) кабели 32 с датчиками влажности имеют высоту поверхности зерна, которая определенно больше, чем высота поверхности зерна прогрессивно внешних (то есть дальше от центра) кабелей с датчиками влажности, то зерно имеет коническую поверхность. Такая поверхность зерна обеспечивает сокращенный (или обладающий низким сопротивлением) путь воздушного потока через проблематичный карман (карманы) зерна во внешней радиальной области зернового бункера по сравнению с путями потока зерна через центральную область зернового бункера 12.
[0061] В противоположность этому, когда прогрессивно внутренние (то есть ближе к центру) кабели 32 с датчиками влажности имеют высоту поверхности зерна, которая обоснованно меньше высоты поверхности зерна прогрессивно внешних (то есть дальше от центра) кабелей с датчиками влажности, зерно имеет поверхность в форме обратного конуса. Такая поверхность зерна обеспечивает сокращенный (или обладающий низким сопротивлением) путь воздушного потока через проблематичный карман (карманы) зерна в центральной области зернового бункера по сравнению с путями течения зерна через внешнюю радиальную область зернового бункера 12. В обоих случаях может быть создан путь низкого сопротивления для воздушного потока через проблематичную область или карман зерна, и могут использоваться сушильные вентиляторы и нагреватели, чтобы направить поток воздуха через них и обрабатывать проблематичную область или карман зерна.
[0062] Вышеприведенное описание вариантов воплощения было выполнено в целях иллюстрации изобретения. Оно не является исчерпывающим или ограничивающим изобретение. Отдельные элементы или признаки конкретного воплощения, в основном, не ограничены этим конкретным воплощением изобретения. Любой элемент (элементы) или признаки одного воплощения могут быть объединены или заменены элементами или признаками любого другого воплощения, и даже если такая комбинация или взаимосвязь конкретно не показаны на чертежах или не описаны в описании, все такие возможные комбинации входят в объем настоящего изобретения. То же самое также может быть осуществлено различными способами. Такие изменения не должны расцениваться как отклонение от изобретения, и все такие модификации изменения предназначены для включения в объем изобретения.
Реферат
Настоящее изобретение относится к системе и способу сушки зерна в зерновом бункере, содержащем датчики влажности и контроллеры. Контроллер системы для сушки зерна соединен с множеством датчиков влажности, установленных в зерновом бункере в различных местах и отдельно друг от друга. Контроллер определяет уровень влажности зерна рядом с каждым датчиком влажности и сравнивает уровень влажности зерна с предопределенным максимальным уровнем влажности. Контроллер соединен с распределителем зерна, который используется для выборочного распределения зерна, поступающего в зерновой бункер, и управляет распределением поступающего зерна, чтобы создать сокращенный путь воздушного потока через зерно, который охватывает датчики влажности, определяющие уровни влажности зерна выше предопределенного максимального уровня влажности. Контроллер соединен с вентилятором, который связан с зерновым бункером и обеспечивает воздушный поток через зерно в зерновом бункере. Контроллер управляет вентилятором, чтобы обеспечить большую часть воздушного потока зерна по сокращенному пути воздушного потока по сравнению с путем воздушного потока за пределами сокращенного пути воздушного потока. Изобретение содержит два варианта системы для сушки зерна и способ для сушки зерна в зерновом бункере. Изобретение обеспечивает сушку зерна под контролем его влажности по всему зерновому бункеру. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 13 ил.
