CN103518587B - 一种沙漠植树机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沙漠植树机。所述植树机包括分体式吸沙成孔器、气沙分离器和气流动力装置；分体式吸沙成孔器包括成孔管和吸沙管，成孔管和吸沙管均呈圆筒状；吸沙管套设于成孔管内，且吸沙管与成孔管之间设有环腔；吸沙管的底部与成孔管的底部之间的距离可调；气沙分离器包括粗滤室和细滤室；粗滤室与细滤室之间设有分隔板，且粗滤室与细滤室的上部相连通；粗滤室的顶部设有入沙口，底部设有排沙口Ⅰ；细滤室的顶部设有出风口，底部设有排沙口Ⅱ；排沙口Ⅰ和排沙口Ⅱ上均设有排沙阀口；吸沙管与入沙口相连通；出风口与气流动力装置相连通。本发明的工作原理不同于现有技术中的机械钻孔和开沟机的工作原理，其结构简单，且可快速成孔。

Description

一种沙漠植树机

技术领域

本发明涉及一种沙漠植树机。

背景技术

世界上第一台植树机问世于20世纪初，是在农用插秧机的基础上改造而成的，由一个切开土壤的直切刀、一个将土壤分开形成植树沟的开沟器和压实苗木周围土壤的压实轮所组成。植树机长期以来一直保持第一台农用型植树机的结构形式，没有改进。直到上世纪70年代，瑞典、芬兰、前西德和美国等国家才设计制造了脱离农用型植树机的林业用植树机：一种是在开沟器前方装上了旋铣刀，使开沟器能够切开、破碎和推移土壤，形成连续的栽植沟。苗木按规定的栽植深度和株距被栽入沟内，覆土压实轮随即推拥苗木周围的土壤并压实。这种机械只适用于平原地区，而且严重破坏地表原有植被；另一种是与人工植苗互相配合的选择式挖穴机，可以定点植树，对生态破坏小，适用于山地和丘陵地带。但这两种机械都不适合半沙漠和沙漠地区种树。国外在沙地上造林是利用深层松土机进行松土，然后利用现有的植树机栽植大杨树树苗，种植深度为60～70cm。植树机上没有镇压轮，苗木栽植后，利用推木板在苗木两侧开出深20～30cm的沟，经1～2天后风沙边可将沟填平（斐克.国外营林作业机械化的概况[J].东北林学院学报,1977,(11)：192-197.）。

为了适应沙区防风固沙植树造林的要求，20世纪70年代后我国研制成功了沙丘植树机和开沟大树苗植树机，90年代中期研制出了深松插干植树机，2001年前后研制成功牵引式深栽造林钻孔机、新型液压植树机和射流深栽成套设备。牵引式深栽造林钻孔机导轨结构“H形”，其最大钻孔深度为1.7m，钻孔最大直径为90cm，在科尔沁沙地深栽造林过程中获得好评；新型液压植树机采用液压系统调节耕深，开沟深度随意调节，最大开沟深度为80cm，在内蒙古达拉特旗白土梁林场得到较好应用。这两种植树机由履带式拖拉机牵引，主要适用于沙区、荒漠地区栽植带根苗、扦插苗及沙柳等（宋代平,王正祥,张云秀,等.生态植树机发展综述[J].林业机械与木工设备,2004,(4):4-6.）。

在沙漠里植树，影响树木成活率主要因素是植树深度。有资料表明，栽植深度达到80cm时成活率为80%-90%，当栽植深度达到1.4m以上时，成活率和保存率几乎达到100%（俞国胜,顾正平,陈勋,等.半干旱沙地深栽造林钻孔机的性能试验与研究[J].林业科学，2001,(3):112-117.）。因此，需要提供一种结构简单、可快速深栽的沙漠植树机。

发明内容

本发明的目的是提供一种沙漠植树机，本发明中的分体式吸沙成孔器利用气力输送的原理，即利用高速气流在管道内运送物料，沙粒在低于大气压力的气流作用下被吸起随气流流动，即在成孔管内形成一个“深坑”；本发明中的气沙分离器采用一种重力变容积式的沉沙器：将含尘气流从小容积进入大容积时，其有效断面变大，气流的速度骤然降低，使气流失去对沙粒的携带能力，沙粒受重力的作用而下沉。

本发明所提供的一种沙漠植树机，它包括分体式吸沙成孔器、气沙分离器和气流动力装置；

所述分体式吸沙成孔器包括成孔管和吸沙管，所述成孔管和所述吸沙管均呈圆筒状；所述吸沙管套设于所述成孔管内，且所述吸沙管与所述成孔管之间设有环腔；

所述吸沙管的底部与所述成孔管的底部之间的距离可调；

所述气沙分离器包括粗滤室和细滤室；所述粗滤室与所述细滤室之间设有分隔板，且所述粗滤室与所述细滤室的上部相连通；所述粗滤室的顶部设有入沙口，底部设有排沙口Ⅰ；所述细滤室的顶部设有出风口，底部设有排沙口Ⅱ；

所述排沙口Ⅰ和所述排沙口Ⅱ上均设有排沙阀口；

所述吸沙管与所述入沙口相连通；所述出风口与所述气流动力装置相连通。

上述的沙漠植树机中，所述气流动力装置为风机或真空泵。

上述的沙漠植树机中，所述环腔的截面积不小于所述吸沙管的截面积，以保证所述吸沙管的吸气量，所述成孔管的内径具体可根据所述吸沙管的外径、吸气量以及树苗的大小决定。

上述的沙漠植树机中，所述吸沙管通过至少3个定位调节块与所述成孔管相连接，且所述吸沙管与所述定位调节块之间为活动连接，这样所述吸沙管可沿所述定位调节块移动，以实现调节所述成孔管的底部与所述吸沙管的底部之间的距离。

上述的沙漠植树机中，所述定位调节块设于所述成孔管的顶部。

上述的沙漠植树机中，所述吸沙管与所述成孔管之间设有至少2个定位块，所述定位块的作用是保证所述吸沙管与所述成孔管同轴设置；

所述成孔管的下端面呈锯齿状，以便于松土，在吸沙过程中如果遇到夯实的沙层时，可通过给所述成孔管一个向下的压力，保证锯齿疏松沙层，使所述成孔管不断地深入到一定的深度；

所述成孔管的外壁上设有2个提手柄，所述提手柄设于所述成孔管的中上部，可便于人工操作。

上述的沙漠植树机中，所述吸沙管的底部与所述成孔管之间的底部之间的距离可 为15～20mm

上述的沙漠植树机中，所述粗滤室和所述细滤室的底部均呈倒锥形，以能够把下沉到底部的沙及时排出。

上述的沙漠植树机中，所述细滤室的腔体内设有一旋风分离器，所述旋风分离器可以去除粒径较小的细沙和粉尘，从而防止其随着气流被吸进吸尘器的布袋里。所述旋风分离器的分离机理为：当含尘气流从旋风分离器外圆筒上部的进气口切向进入分离器后，气流绕中心形成高速旋转。此时，粉尘在离心力作用下，被抛向外圆筒的内壁，并与壁面撞击、摩擦而逐渐失去速度，然后在重力的作用下，沿着圆锥体壁继续作螺旋运动，最后滑落到圆锥筒底部的排灰口排出。气流在达到锥体的底部后，沿除尘器的轴心部位转而向上，形成旋转上升的气流从除尘器上部的出口管排出。

上述的沙漠植树机中，所述细滤室为一旋风分离器，即省去所述细滤室的设置，将所述旋风分离器串联在所述粗滤器的后面，所述粗滤器进行沉降粗砂，所述旋风分离器进行沉降细沙和粉尘。

本发明提供的沙漠植树机具有如下优点：

本发明沙漠植树机中的分体式吸沙成孔器，其成孔管主要是保护吸沙形成的孔不被沙土掩埋，得到一定深度的植树孔；使用时，将吸沙管与吸气源相连接，在吸气源负压作用下，外界空气从成孔管上端的吸沙管与成孔管之间的环形空间进入，形成向下流动的气流，气流经过吸沙管下端口的沙面进入吸沙管管道，将沙子吸起，形成向上流动的气沙混合气流，实现沙子气力输送，只要成孔管内的沙粒不断地被吸走，则成孔管在人手轻压和沙子下陷的共同作用下，就会不断地深入沙土中。本发明的工作原理不同于现有技术中的机械钻孔和开沟机的工作原理，其结构简单，且可快速成孔。

本发明沙漠植树机中的气沙分离器具有如下优点：

1、本发明气沙分离器能将细沙和粉尘去除，使吸尘器的布袋里不会有细沙。

2、本发明气沙分离器包括粗滤室和细滤室，在细滤室进行旋风分离器的二次除尘，并将旋风分离器串联在粗滤器后面，粗滤器沉降粗砂，旋风分离器沉降细沙和粉尘，除尘效果好。

附图说明

图1为本发明沙漠植树机的结构示意图。

图2为本发明沙漠植树机中分体式吸沙成孔器的主视图。

图3为本发明沙漠植树机中分体式吸沙成孔器的剖视图。

图4为本发明沙漠植树机中分体式吸沙成孔器中定位调节块与成孔管和吸沙管配 合时的俯视图。

图5为本发明沙漠植树机中一种气沙分离器的结构示意图。

图6为本发明沙漠植树机中另一种气沙分离器的结构示意图。

图7为本发明沙漠植树机中旋风分离器的工作原理图。

1分体式吸沙成孔器、2气沙分离器、3气流动力装置、4成孔管、5吸沙管、6定位调节块、7定位块、8提手柄、9粗滤室、10细滤室、11分隔板、12入沙口、13排沙口Ⅰ、14出风口、15排沙口Ⅱ、16旋风分离器、17外圆筒、18进气口、19圆锥筒。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，本发明提供的沙漠植树机包括分体式吸沙成孔器1、气沙分离器2和气流动力装置3，该实施例中，气流动力装置3选择为真空泵。

如图2和图3所示，本发明沙漠植树机中的分体式吸沙成孔器1包括成孔管4和吸沙管5，且成孔管4和吸沙管5均呈圆筒状。该吸沙管5套设于成孔管4内，且吸沙管5与成孔管4之间设有环腔，该环腔的截面积不小于吸沙管5的截面积，以保证吸沙管5的吸气量。吸沙管5的底部与成孔管4之间的底部之间的距离可调，具体是通过以下方案实现的：吸沙管5通过设于成孔管4顶部的3个定位调节块6与成孔管4相连接，且吸沙管5与定位调节块6之间为活动连接，这样吸沙管5可沿定位调节块6移动，以实现调节成孔管4的底部与吸沙管5的底部之间的距离h，如图4所示。

为了保证吸沙管5与成孔管4同轴设置，在吸沙管5与成孔管4之间设有2个定位块7。为了便于松土，将成孔管4的下端面设置成锯齿状，这样，在吸沙过程中如果遇到夯实的沙层时，可通过给成孔管4一向下的压力，保证锯齿疏松沙层，使成孔管4不断地深入到一定的深度。为了便于人工操作，在成孔管4的外壁上设有2个提手柄8，该提手柄8设于成孔管4的中上部。经试验验证，当吸沙管5的底部与成孔管4的底部之间的距离为15～20mm时，成孔效果最好。

如图5所示，本发明沙漠植树机中的气沙分离器2包括粗滤室9和细滤室10，其中粗滤室9与细滤室10之间设有分隔板11，且粗滤室9与细滤室10的上部相连通，用于气流的流动。在粗滤室9的顶部设有入沙口12，底部设有排沙口Ⅰ13；在细滤室10的顶部设有出风口14，底部设有排沙口Ⅱ15，且在排沙口Ⅰ13和排沙口Ⅱ15上均设有排沙阀门（图中未标），用于控制排沙口Ⅰ13和排沙口Ⅱ15的开闭。为了能及时排出下沉到底部的沙，将排沙口Ⅰ13和排沙口Ⅱ15均设置成倒锥形。

如图6所示为本发明植树机中的另一种气沙分离器，在细滤室10的腔体内设有一旋风分离器16，所设置的旋风分离器16可以去除粒径较小的细沙和粉尘，从而防止其随着气流被吸进吸尘器的布袋里。如图7所示，该旋风分离器16的分离机理为：当含尘气流从旋风分离器的外圆筒17上部的进气口18切向进入旋风分离器后，气流绕中心形成高速旋转。此时，粉尘在离心力作用下，被抛向外圆筒17的内壁，并与壁面撞击、摩擦而逐渐失去速度，然后在重力的作用下，沿着圆锥筒19的内壁继续作螺旋运动，最后滑落到圆锥筒19底部的排灰口排出。气流在达到圆锥筒19的底部后，沿气沙分离器的轴心部位转而向上，形成旋转上升的气流从除尘器上部的出口管排出。

本发明的分体式吸沙成孔器中，成孔管的内径具体可根据吸沙管的外径、吸气量以及树苗的大小决定。吸沙管的内径由吸气源的吸气量和输送沙粒的气流速度决定。在吸气量一定时，气流速度与管道截面积成反比，截面积越小，流速越快。而管道截面积S与管内径d的关系是因此，管内径越小，流速越快。

本发明还提供了另一种结构的气沙分离器，即将旋风分离器直接串联在粗滤室的后面，从而省去细滤室的设置，粗滤器用于沉降粗砂，旋风分离器进行沉降细沙和粉尘。

本发明沙漠植树机的使用过程如下：

首先，将吸沙管连接至吸气源，在吸气源的负压作用下，外界空气从成孔管上端的吸沙管与成孔管之间的环腔中进入，形成向下流动的气流，如图1所示，气流经过吸沙管下端口的沙面进入吸沙管的管道，将沙子吸起，形成向上流动的气沙混合气流，实现沙子的气力输送，只要成孔管内的沙粒不断地被吸走，则成孔管在人手轻压和沙子下陷的共同作用下，就会不断地深入沙土中。随着管内沙子继续被吸走，成孔管下陷越来越深，当成孔管下陷到植树深度时停止吸沙，取出吸沙管，将树苗放入成孔管内，然后拔出成孔管而树苗留在坑中，则下滑沙子将树苗根部埋住，完成植树过程。

分离得到的沙子的分离过程如下：

气流从粗滤室1进入细滤室2后，则含尘气流从旋风分离器外圆筒上部的进气口切向进入旋风分离器，之后，气流绕中心形成高速旋转。此时，粉尘在离心力作用下，被抛向外圆筒的内壁，并与壁面撞击、摩擦而逐渐失去速度，然后在重力的作用下，沿着圆锥体壁继续作螺旋运动，最后滑落到圆锥筒底部的排灰口排出。气流在达到锥体的底部后，沿除尘器的轴心部位转而向上，形成旋转上升的气流从除尘器上部的出口管排出。这股先下旋而后上旋的气流旋转方向相同。即粗滤器实现了沉降粗砂的目的，细滤器实现了沉降细沙和粉尘的目的。

Claims (4)

1.一种沙漠植树机，其特征在于：所述植树机包括分体式吸沙成孔器、气沙分离器和气流动力装置；

所述分体式吸沙成孔器包括成孔管和吸沙管，所述成孔管和所述吸沙管均呈圆筒状；所述吸沙管套设于所述成孔管内，且所述吸沙管与所述成孔管之间设有环腔；所述环腔的截面积不小于所述吸沙管的截面积；

所述吸沙管通过至少3个定位调节块与所述成孔管相连接，且所述吸沙管与所述定位调节块之间为活动连接；

所述吸沙管与所述成孔管之间设有至少2个定位块；

所述成孔管的下端面呈锯齿状；

所述成孔管的外壁上设有2个提手柄；

所述提手柄设于所述成孔管的中上部；

所述吸沙管的底部与所述成孔管之间的底部之间的距离为15~20mm；

所述吸沙管的底部与所述成孔管的底部之间的距离可调；

所述气沙分离器包括粗滤室和细滤室；所述粗滤室与所述细滤室之间设有分隔板，且所述粗滤室与所述细滤室的上部相连通；所述粗滤室的顶部设有入沙口，底部设有排沙口Ⅰ；所述细滤室的顶部设有出风口，底部设有排沙口Ⅱ；所述细滤室为一旋风分离器；

所述排沙口Ⅰ和所述排沙口Ⅱ上均设有排沙阀口；

所述吸沙管与所述入沙口相连通；所述出风口与所述气流动力装置相连通。

2.根据权利要求1所述的沙漠植树机，其特征在于：所述气流动力装置为风机或真空泵。

3.根据权利要求2所述的沙漠植树机，其特征在于：所述定位调节块设于所述成孔管的顶部。

4.根据权利要求3所述的沙漠植树机，其特征在于：所述粗滤室和所述细滤室的底部均呈倒锥形。