IT201800006466A1

IT201800006466A1 - Diffusore anti deriva per irroratrici a polverizzazione pneumatica

Info

Publication number: IT201800006466A1
Application number: IT102018000006466A
Authority: IT
Priority date: 2018-06-19
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2019-12-19
Also published as: WO2019243982A1; EP3809841A1; US11930807B2; AU2019289241A1; AU2019289241B2; US20210274769A1; WO2019243982A9; EP3809841B1; EP3809841C0; ES2989080T3

Description

DIFFUSORE ANTI DERIVA PER IRRORATRICI A POLVERIZZAZIONE

PNEUMATICA

DESCRIZIONE

CAMPO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione riguarda apparecchiature per la nebulizzazione/atomizzazione di miscele liquide di prodotti fitoiatrici (acqua fitofarmaco, in seguito chiamato "liquido") e la loro irrorazione su coltivazioni agricole. Più specificatamente, l'invenzione si riferisce ad una tipologia di apparecchiatura irroratrice detta a polverizzazione pneumatica e conosciuta anche come a basso volume, in cui la nebulizzazione del prodotto avviene immettendo liquido sostanzialmente senza pressione, tramite appropriati ugelli, nella vena di un flusso d'aria generato da un ventilatore generalmente di tipo centrifugo.

STATO DELLA TECNICA ANTERIORE

E' ben noto che, nelle irroratrici pneumatiche, la polverizzazione del liquido è ottenuta grazie all'energia cinetica della corrente dell'aria prodotta da un appropriato ventilatore, che ha anche la funzione di trasportare successivamente le gocce prodotte verso la vegetazione bersaglio, immettendo il liquido pressoché senza pressione tramite un appropriato ugello di alimentazione al centro del flusso dell'aria, generalmente in corrispondenza della strozzatura del diffusore di polverizzazione corrispondente al punto dove la velocità dell'aria è la più alta di tutto il sistema.

Apparecchiature di questo tipo sono descritte ad esempio in EP 1180930 o EP1745698 a nome della stessa Richiedente.

Queste apparecchiature si distinguono da quelle a polverizzazione per pressione, in cui il liquido viene nebulizzato grazie all'energia cinetica del liquido messo in pressione da una pompa e fatto fuoriuscire da ugelli caratterizzati da specifiche dimensioni e forme dei fori. Non è questo il contesto in cui approfondire le differenze tra i due sistemi di polverizzazione del liquido, ma va notato che in quelli per pressione la dimensione delle goccioline di liquido dipende principalmente dalla pressione di inserimento del liquido nell'ugello e dalle caratteristiche proprie di quest'ultimo.

Come noto, nelle irroratrici a polverizzazione pneumatica le gocce sono caratterizzate da una buona omogeneità della loro dimensione, che è normalmente di entità ridotta (diametro Mediano Volumetrico VMD = 50-150 pm) rispetto a quella ottenibile con tradizionali ugelli a polverizzazione per pressione.

Ciò consente di aumentare, a parità di volume erogato (l/ha), l'entità della copertura del bersaglio e si traduce anche in possibili impieghi di minori volumi rispetto ai sistemi di polverizzazione per pressione, a parità di superficie irrorata.

Tuttavia, si è riscontrato che la fine atomizzazione delle gocce, le rende suscettibili di venir facilmente trasportate al di fuori del loro bersaglio per la presenza di vento atmosferico. Questo fenomeno, denominato "deriva del prodotto", comporta degli inconvenienti soprattutto quando vengono irrorate zone periferiche della superficie da trattare, poiché è qui evidentemente più facile che il liquido di trattamento venga trasportato fuori dall'area di interesse. Le conseguenze negative sono soprattutto i danni ambientali. La deriva del liquido di trattamento è infatti ritenuta una delle principali fonti di inquinamento da fitofarmaci dell'atmosfera, con possibili danni alla salute delle persone presenti in prossimità della superficie agricola al momento del trattamento - quali le persone che abitano nelle vicinanze di questo territorio - oltre che dell'ambiente in generale ed in particolare dei corsi d'acqua superficiali.

Con riferimento a questa importante tematica ambientale, si è già notato che è possibile ridurre l'effetto deriva aumentando la dimensione delle goccioline del prodotto di trattamento, ciò che intuitivamente ne riduce la capacità di trasporto da parte dell'aria.

Nelle apparecchiature irroratrici con sistemi di polverizzazione per pressione questo risultato può essere raggiunto agendo sulle caratteristiche costruttive degli ugelli per renderli in grado di produrre gocce più grandi di quelli "tradizionali" di uguale portata, a parità di pressione di esercizio. Sono stati così concepiti ugelli "antideriva" che in diversi stati europei vengono classificati secondo la norma ISO 22831 che prevede 6 classi di riduzione della deriva (A-B-C-D-E-F) con riduzioni che vanno da oltre il 25% fino al 99%. Di conseguenza l'agricoltore è in grado - in funzione del rischio ambientale del liquido di trattamento che sta impiegando e delle relative indicazioni contenute in etichetta, oltre che delle condizioni ambientali presenti al momento del trattamento - di sostituire di volta in volta il tipo di ugello impiegato.

Diversamente da quanto sopra, nel caso di ugelli a polverizzazione pneumatica, fino ad oggi la variazione delle dimensioni delle gocce prodotte dai diffusori pneumatici è possibile solo intervenendo su uno alla volta o contemporaneamente su entrambi i due fattori fisici propri di questo tipo di polverizzazione del liquido: la portata del liquido erogato e la velocità della corrente d'aria generata dal ventilatore. L'aumento della portata del liquido erogato provocherebbe un aumento del "volume erogato per unità di superficie (l/ha)" che, a parità di concentrazione della miscela, determinerebbe un aumento della dose di fitofarmaco distribuita per unità di superficie. Ciò oltre a determinare un maggior costo potrebbe provocare danni sulla vegetazione, e portare a superare i dosaggi massimi ammissibili per legge indicati in etichetta del prodotto fitoiatrico. Inoltre, un maggior volume di liquido distribuito aumenterebbe il tempo necessario per il trattamento, con un conseguente aggravio dei costi.

La riduzione della velocità della corrente deN'aria generata dal ventilatore, dal canto suo, diminuirebbe la penetrazione delle gocce nella vegetazione bersaglio e quindi l'efficacia del trattamento.

PROBLEMA E SOLUZIONE

Scopo della presente invenzione è pertanto quello di risolvere tale problematica, fornendo un'apparecchiatura irroratrice a polverizzazione pneumatica che sia in grado di ridurre il problema della deriva, senza eccessive complicazioni di funzionamento e senza influenzare in modo significativo le sue prestazioni di progetto.

L'obiettivo è quello di riuscire a produrre gocce di maggiori dimensioni senza modificare sia il volume dell'aria erogata, e la velocità di uscita della stessa, sia il quantitativo di liquido erogato, mantenendo quindi invariati i litri per ettaro di liquido distribuito e la capacità di penetrazione nella vegetazione da trattare.

Questo scopo viene raggiunto attraverso le caratteristiche menzionate nella rivendicazione 1. Le rivendicazioni subordinate descrivono caratteristiche preferenziali dell'invenzione.

In particolare, lo scopo suesposto si otiene variando la posizione del punto di erogazione del liquido, in particolare sull'asse del flusso di erogazione dell'aria, allontanandolo dal punto di massima strozzatura del diffusore, in modo che il punto di erogazione della miscela avvenga a valle del flusso d'aria, dove la velocità dell'aria è progressivamente inferiore e la pressione maggiore, e quindi tale da determinare l'aumento del diametro delle gocce. BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno comunque meglio evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di alcune forme di esecuzione preferite, date a puro titolo esemplificativo e non limitativo ed illustrate nei disegni allegati, nei quali:

fig. 1A è una vista schematica in alzato laterale di un diffusore esemplificativo con indicati alcuni punti di riferimento nella vena del flusso d'aria;

fig. 1B è un grafico che illustra in modo esemplificativo la dimensione delle goccioline in corrispondenza delle posizioni di erogazione illustrate in fig.

1A;

fig. 2 è una vista in alzato laterale e parzialmente in sezione di una prima forma di esecuzione dell'invenzione, con l'ugello illustrato in due posizioni diverse;

fig. 2A è una vista in sezione parziale, ingrandita, di un dettaglio di fig.

2;

fig. 2B è una vista in alzato frontale di fig. 2;

figg. 3A e 3B sono viste analoghe, rispettivamente, alle figg. 2 e 2B di una seconda forma di esecuzione;

figg. 4A e 4B sono viste analoghe, rispettivamente, alle figg. 3A e 3B di una terza forma di esecuzione; e

fig. 5 è una vista analoga alla fig. 2 di una quarta forma di esecuzione. DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI PREFERITE FORME DI ESECUZIONE

In modo di per sé noto - si veda ad esempio EP 1745698, che qui si considera ricompreso come riferimento - una irroratrice a polverizzazione pneumatica comprende essenzialmente una soffiante o ventilatore di aria, opportunamente azionato dalla macchina agricola (quale un trattore), o da un motore autonomo che genera una corrente di aria che viene convogliata in uno o più diffusori 1 opportunamente disposti (per esempio disposti a ventaglio sul lato posteriore dell'apparecchiatura), nei quali è inserito un ugello 2 di erogazione del liquido di trattamento. Il liquido di trattamento sopraggiunge all'estremità dell'ugello 2 meramente sospinto, al netto delle perdite di carico, dalla prevalenza di liquido esistente in un serbatoio montato a bordo della macchina.

Tipicamente, l'ugello 2 di erogazione del liquido presenta un'estremità di rilascio 2a disposta in corrispondenza di un minimo di sezione del diffusore 1 - dove quindi la velocità della vena di aria è massima - per esempio in corrispondenza della sezione minima di un diffusore sagomato a tubo Venturi.

Secondo l'invenzione, si prevede che il punto di erogazione del liquido, quindi l'estremità 2a dell'ugello di erogazione 2, non sia fisso, ma possa essere spostato in diverse condizioni di lavoro lungo l'asse longitudinale del diffusore 1.

Attraverso un'ampia sperimentazione, si è infatti constatato che lo spostamento dell'estremità di erogazione 2a dell'ugello 2 all'interno della vena fluida di un diffusore 1, comporta delle variazioni sulla dimensione delle gocce prodotte senza presentare altri effetti collaterali nè sulla loro uniformità (in alcuni casi risulta addirittura migliorata), nè sulla portata erogata e nemmeno sulla penetrazione nel bersaglio del liquido di trattamento. Nelle figg. 1A e 1B è illustrato, in via esemplificativa, l'effetto dello spostamento dell'estremità di erogazione 2a lungo l'asse di un diffusore esemplificativo 1 sulla dimensione delle goccioline di liquido.

Come si può notare, man mano che ci si allontana dalla sezione minima del diffusore in direzione a valle del flusso d'aria, le dimensioni delle goccioline di liquido sono sempre maggiori. Questo fenomeno tende ad essere asintotico, anche se poi si è constatato che oltre una certa distanza dalla sezione minima del diffusore cominciano a manifestarsi effetti sgraditi su altri parametri rilevanti, come una minore uniformità di polverizzazione con la produzione di alcune gocce di eccessiva dimensione che portano a perdite del liquido di trattamento a terra.

La richiedente ha potuto constatare che gli effetti complessivamente benefici sulla riduzione dell'effetto deriva, con una riduzione significativa della deriva potenziale, si ottengono spostando l'estremità di erogazione a valle nella vena di aria, dove la velocità dell'aria è progressivamente inferiore, per esempio dal 25% all'80%, rispetto alla velocità nel punto di minima sezione del diffusore. Ciò comporta che l'ugello 2 possa essere trasferito anche al di fuori del diffusore, come comprensibile dallo schema di fig. 1A.

Si noti che l'effetto sulla dimensione delle gocce di liquido è determinato in via diretta ma anche indiretta dalla diminuzione di velocità del flusso d'aria. Indirettamente, infatti, la riduzione di velocità della vena d'aria ha effetto anche sulla variazione di pressione ed eventualmente di turbolenza nel punto di giacenza dell'estremità di erogazione. Il concetto inventivo qui espresso, si basa dunque su uno spostamento dell'estremità di erogazione lungo la vena del flusso di aria, che altera così i parametri locali nel punto di erogazione, in modo favorevole alla riduzione di deriva, senza dover intervenire sugli altri parametri di funzionamento dell'apparecchiatura irroratrice.

Nelle figg. 2-2B è illustrata una prima forma di esecuzione, non limitativa, dell'invenzione. In questo caso, l'ugello 2 è montato su di un corpo 3 di supporto, il quale è scorrevole lungo una rotaia 4 parallela all'asse del diffusore 1. L'ugello 2 entra nel diffusore attraverso una fenditura nella parete del diffusore 1, che si prolunga secondo l'asse longitudinale del diffusore 1 sino alla sua bocca di uscita la. L'ugello 2 è inoltre alimentato con il liquido di trattamento mediante un giunto 2b di connessione ad una tubazione flessibile T di alimentazione.

Per ottenere lo spostamento desiderato, il corpo di supporto 3 è connesso ad un attuatore 5 di varia natura, per esempio un attuatore elettrico o idraulico a stantuffo lineare comandato da un trimmer, che viene azionato dall'operatore del trattamento in prossimità della zona di rispetto, oppure azionato automaticamente da apposito software collegato ad un sistema GPS e/o da un anemometro montato sulla macchina o ubicato in prossimità della stessa che rileva la velocità del vento.

Grazie a questa disposizione, detto ugello è in grado di spostarsi tra una prima posizione di lavoro (quella mostrata a sinistra in fig. 2), in cui l'estremità di erogazione 2a è situata in modo tradizionale in una zona di massima velocità di flusso dell'aria di trasporto, ed almeno un'altra posizione di lavoro, spostata a valle rispetto alla prima (quella mostrata a destra in fig.

2), nella direzione di avanzamento della vena di aria.

La prima posizione di lavoro è quella in cui il comportamento di irrorazione trova le migliori condizioni di regime, dunque quando non si presentano problemi di deriva e la macchina è ottimizzata secondo altri parametri di efficienza di irrorazione. Tutte le altre posizioni assunte dall'ugello 2, sono quelle che progressivamente fanno fronte - in misura più o meno pronunciata - all'esigenza di ridurre la deriva, aumentando le dimensioni delle goccioline di liquido di trattamento, senza compromettere comunque il comportamento complessivo di irrorazione delle colture.

Secondo una diversa forma di esecuzione (figg. 3A e 3B), anch'essa non limitativa, il movimento del corpo di supporto 3 è comandato da un attuatore rotante 5' che pone in rotazione una vite senza fine 6, assialmente fissa ed impegnata in una sede a chiocciola interna al corpo di supporto 3.

Queste due forme di esecuzione, in cui lo spostamento del corpo di supporto 3 viene effettuato con un azionamento continuo, consentono certamente una regolazione precisa della polverizzazione del liquido, nella misura desiderata di volta in volta in base alle condizioni ambientali del sito in cui si opera e alle esigenze di copertura del bersaglio. Si tratta tuttavia di una disposizione che, a fronte di una possibilità di regolazione molto fine, presenta un costo aggiuntivo non trascurabile, legato soprattutto all'impiego di un attuatore ed il relativo controllo.

A livello pratico, nella maggioranza dei casi non è necessaria una regolazione fine, ma è possibile, far impiego di disposizioni più semplici con un numero limitato (per esempio due o tre) di posizioni dell'ugello di erogazione.

Nelle figg. 4A e 4B è illustrata ad esempio una terza forma di esecuzione, in cui un diffusore a Venturi è provvisto di due separati ugelli di erogazione 21 e 22, ad esempio un primo ugello 21 disposto in posizione fissa tradizionale (ossia con l'estremità di erogazione nella posizione di minima sezione del diffusore 1) indicata con "pos. in" ed un secondo ugello 22 disposto in posizione avanzata a valle della vena di aria come indicato con "pos. out". Qualora i due ugelli 21 e 22 presentassero dei problemi di ingombro che non consentono un montaggio ravvicinato, è possibile disporli su due piani diversi, per esempio su due piani passanti per l'asse longitudinale del diffusore ma ruotati fra loro di circa 90° (come ben visibile in fig. 4B).

E' possibile prevedere anche più di due ugelli, con la medesima modalità di montaggio, lungo l'asse del diffusore, così da determinare più di due posizioni di erogazione del liquido di trattamento.

In questa variante, l'ugello 22 è montato su una basetta di supporto 23 provvista di due o più sedi di impegno 23a, 23b, ... 23n in funzione della percentuale di riduzione della deriva che si vuole ottenere. In tal caso, l'ugello 22 può essere semplicemente sfilato da una sede di impegno 23a e spostato in un'altra sede di impegno 23b, ...23n desiderata, per esempio agendo con semplici utensili alla portata di un qualsiasi operatore del settore.

Secondo questa forma di esecuzione, poiché i due ugelli devono funzionare in modo alternativo, mediante una scatola di controllo di due elettrovalvole V, è possibile spostare l’erogazione del liquido (tramite i tubi TI e T2) dalla "pos. in" (ugello 21) alla "pos. out" (ugello 22) quando si è in corrispondenza di aree sensibili o nel caso si verifichino incrementi della velocità del vento atmosferico

In fig. 5 è illustrata una ulteriore forma di esecuzione, del tutto analoga alla precedente, dove tuttavia il diffusore ha una sezione rastremata ma non è configurato come tubo Venturi. Il funzionamento è del tutto analogo a quanto descritto sopra.

Come ben si comprende dalla descrizione sopra riportata, la disposizione secondo l'invenzione consente di regolare il livello di polverizzazione del liquido (la dimensione delle goccioline) e quindi contenere la deriva, senza modificare gli altri parametri operativi della macchina irroratrice pneumatica (portata del liquido erogato, velocità e portata dell'aria generata dal ventilatore.

S'intende comunque che l'invenzione non deve considerarsi limitata alle particolari disposizioni illustrate sopra, che costituiscono soltanto forma di esecuzione esemplificative di essa, ma che diverse varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire daN'ambito di protezione dell'invenzione stessa, come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Per esempio, benché le forme di esecuzione illustrate prevedano sempre un ugello che intercetta la parete del diffusore - perché questa soluzione permette un facile accesso agli ugelli ed è adottabile come 'retrofit' anche su dispositivi già esistenti ed installati - non si esclude che l'ugello possa essere installato completamente all'interno del diffusore, allineato con la vena di aria, mentre fuoriescano lateralmente dal diffusore solo un tubo di erogazione del liquido ed una staffa di vincolo e comando.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura irroratrice per la distribuzione di miscele di prodotti fitosanitari con sistema di polverizzazione del liquido di tipo pneumatico che comprende: un ventilatore per generare un flusso d'aria di trasporto attraverso almeno un diffusore (1) a sezione rastremata, ed almeno un ugello (2) di erogazione di liquido fitosanitario all'interno di detto diffusore, provvisto di un'estremità di erogazione (2a) disposta in una prima posizione di erogazione (pos.in) all'interno di detto flusso d'aria, caratterizzata da ciò che è prevista anche almeno una seconda posizione di erogazione (pos.out) di un'estremità di erogazione (2a) posta dove il flusso d'aria ha una minore velocità rispetto a detta prima posizione, detta prima posizione di erogazione e detta almeno una seconda posizione di erogazione essendo selezionabili alternativamente in funzione di una riduzione di effetto deriva sulle goccioline di liquido fitosanitario.
2. Apparecchiatura come in 1, in cui detto ugello (2) è spostabile tra una prima posizione di lavoro, in cui la rispettiva estremità di erogazione (2a) è in detta prima posizione di erogazione (pos.in), ed una seconda posizione di lavoro in cui la rispettiva estremità di erogazione (2a) è in detta seconda posizione di erogazione (pos.out).
3. Apparecchiatura come in 2 o 3, in cui detto ugello (2) è montato su un corpo di supporto scorrevole (3) comandato da un attuatore (5, 5').
4. Apparecchiatura come in 2 o 3, in cui detto ugello (2) è accoppiabile ad una pluralità di sedi di impegno (23a, 23b, ... 23n) distanziate fra di loro lungo un asse parallelo ad un asse longitudinale di detto diffusore (1).
5. Apparecchiatura come in 2, 3 o 4, in cui detto ugello (2) attraversa una fenditura in una parete di detto diffusore (1).
6. Apparecchiatura come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui sono previsti almeno due ugelli (21, 22) provvisti di rispettive estremità di erogazione disposte almeno in detta prima posizione di erogazione (pos.in) e in detta seconda posizione di erogazione (pos.out), detti ugelli (21, 22) ricevendo alternativamente liquido di trattamento mediante una valvola di intercettazione (V).
7. Apparecchiatura come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta prima posizione di erogazione (pos.in) all'interno di detto flusso d'aria è sostanzialmente in corrispondenza di una sezione minima di detto diffusore (1).
8. Apparecchiatura come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta seconda posizione di erogazione (pos.out) all'interno di detto flusso d'aria è esterna a detto diffusore (1).
9. Apparecchiatura come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la distanza fra detta prima posizione di erogazione (pos.in) e detta seconda posizione di erogazione (pos.out) all'interno di detto flusso d'aria è tale che la differenza di velocità della flusso di aria è di circa 25-80%.
10. Metodo di irrorazione di culture con liquido fitosanitario per agricoltura eseguito con un'apparecchiatura come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò che l'erogazione di un liquido fitosanitario viene commutata da detta prima posizione di erogazione (pos.in) a detta almeno una seconda posizione di erogazione (pos.out) ogni volta che occorra ridurre un effetto deriva di un flusso di irrorazione.