CN105265423B - 聚光加热式太阳能土壤灭菌杀虫装置 - Google Patents

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本发明涉及一种农业机械用具，具体涉及一种土壤灭菌杀虫装置。聚光加热式太阳能土壤灭菌杀虫装置,技术方案是，它包括：土壤输送部件以及土壤加热部件；本发明利用太阳能聚光集热技术所产生的高温和强光对土壤中害虫、致病菌和杂草种子进行灭杀，不需要消耗化石能源，与现有的化学灭杀方法相比，对环境污染几乎为零，保护了农业食品安全；对玻璃真空管中的土壤进行搅拌、加热，使土壤中的有机污染物得到有效挥发，在灭虫杀菌过程中修复了污染的土壤，提高了土壤的自净能力；通过对处理后的高温土壤与进料土壤的换热，实现了高温土壤的回热，提高了土壤灭虫杀菌装置的太阳能利用效率。

Description

聚光加热式太阳能土壤灭菌杀虫装置
技术领域
本发明涉及一种农业机械用具，具体涉及一种土壤灭菌杀虫装置。
背景技术
目前设施农业可以实现作物增产达到传统农田的数倍甚至是几十倍，因而得到快速普及。但是设施农业内部温度、湿度大，光照较弱，空气流动缓慢，作物生长旺盛而且芽嫩，易受病虫害，所以灭菌杀虫是设施农业在日常管理中重要环节。目前普遍采用的灭菌杀虫方式是对种植土壤施加剧毒农药，常年采用这种灭虫杀菌方式会使得害虫等产生耐药性，同时加重了对土壤的污染，使得生态报复风险增加。
发明内容
本发明的目的是：提供一种利用太阳能聚光集热技术对设施农业土壤进行灭虫杀菌的装置，缓减农业生产对土壤的污染。
本发明的技术方案是：聚光加热式太阳能土壤灭菌杀虫装置,它包括：土壤输送部件以及土壤加热部件；
土壤输送部件包括：土壤输送通道、土壤推进器、输送带、碎料辊以及土壤搅拌推送装置；其中，土壤输送通道由进料斗、土壤传输槽、连接管、土壤输送腔、玻璃真空管、回热槽以及出料口相继连接组成；土壤推进器由驱动齿轮、推进器、推进板以及挡块组成；，其中，驱动齿轮用于驱动推进器并带动推进板对土壤进行推送，同时在挡块的作用下实现了土壤推进板上升时推动土壤，下降时收回备用的自动控制；土壤搅拌推送装置位于玻璃真空管中，并由旋转杆、螺旋输送叶片以及用于带动旋转杆转动的调速电机组成；土壤推进器推动土壤从进料斗沿土壤传输槽向斜上方移动至连接管，输送带将土壤从连接管水平移动至土壤输送腔，碎料辊将土壤进行粉碎后使其落入玻璃真空管，土壤搅拌推送装置对土壤进行搅拌并推进至回热槽，土壤最终由出料口排出；土壤加热部件包括：槽式聚光器、玻璃盖板以及玻璃盖板上的排气管；槽式聚光器围绕在玻璃真空管周围，汇聚光能对玻璃真空管内的土壤照射加热并杀虫灭菌；玻璃盖板覆盖于土壤输送腔上；排气管将高温和搅拌作用下土壤中逸出的有机污染物排出。
有益效果：(1)本发明根据太阳能聚光集热技术，将高密度光能汇聚到置于玻璃真空管内的土壤中，利用高温和强光同时施加于土壤内的害虫、致病菌和杂草种子上，实现对害虫、致病菌和杂草种子的物理灭杀，同时利用高温土壤对进料土壤进行逆向换热，实现了高温土壤的回热，提高了装置的太阳能利用效率，与现有的化学灭杀方法相比，对环境污染几乎为零，保护了农业食品安全。
(2)本发明中的土壤推进器利用土壤推进板的位置变化和挡块的作用，实现了对土壤推进器的无动力自动控制，减少装置的维护成本和能耗。
(3)本发明通过对玻璃真空管中的土壤进行搅拌、加热，使土壤中的有机污染物得到有效挥发，在灭虫杀菌过程中修复了污染的土壤，提高了土壤的自净能力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明工作过程示意图；
图3为本发明采用槽式多曲面聚光器时的光路图；
图4为槽式多曲面聚光器为逆向传光式聚光器的时的光路图；
图5为本发明采用抛物面聚光器时的光路图；
其中，1-进料斗；2-土壤推进板；3-挡块；4-推进器；5-驱动齿轮；6-槽式聚光器；7-光线；8-玻璃盖板；9-土壤输送腔；10-碎料辊；11-调速电机；12-旋转杆；13-螺旋输送叶片；14-玻璃真空管；15-连接管；16-回热槽；17-土壤传输槽；18-三角形隔热板；19-出料口；20-排气管；21-输送带；23-进料土壤；24-高温土壤。
具体实施方式
参见附图1、2，聚光加热式太阳能土壤灭菌杀虫装置,它包括：土壤输送部件以及土壤加热部件；
土壤输送部件包括：土壤输送通道、土壤推进器、输送带21、碎料辊10以及土壤搅拌推送装置；其中，土壤输送通道由进料斗1、土壤传输槽17、连接管15、土壤输送腔9、玻璃真空管14、回热槽16以及出料口19相继连接组成；土壤推进器由驱动齿轮5、推进器4、推进板2以及挡块3组成；，其中，驱动齿轮5用于驱动推进器4并带动推进板2对土壤进行推送，同时在挡块3的作用下实现了土壤推进板2上升时推动土壤，下降时收回备用的自动控制；土壤搅拌推送装置位于玻璃真空管14中，并由旋转杆12、螺旋输送叶片13以及用于带动旋转杆12转动的调速电机11组成；土壤推进器推动土壤从进料斗1沿土壤传输槽17向斜上方移动至连接管15，输送带21将土壤从连接管15水平移动至土壤输送腔9，碎料辊10将土壤进行粉碎后使其落入玻璃真空管14，土壤搅拌推送装置对土壤进行搅拌并推进至回热槽16，土壤最终由出料口19排出；
土壤加热部件包括：槽式聚光器6、玻璃盖板8以及玻璃盖板8上的排气管20；槽式聚光器6围绕在玻璃真空管14周围，汇聚光能对玻璃真空管14内的土壤照射加热并杀虫灭菌；玻璃盖板8覆盖于土壤输送腔9上；排气管20将高温和搅拌作用下土壤中逸出的有机污染物排出。
本装置的具体运行流程为：进料土壤23首先由进料斗1进入土壤传输槽17中，位于土壤传输槽上部的土壤推进器4内部的旋转齿轮5驱动土壤推进板2推动土壤传输槽17中的进料土壤23沿回热槽16上升到连接管15，然后进入到土壤输送腔9中，进料土壤23经碎料辊10粉碎后进入到玻璃真空管14中，玻璃真空管14位于槽式聚光器6的焦斑位置，玻璃真空管14中的黑色螺旋输送叶片13对进料土壤进行搅拌、推进，同时槽式聚光器6会汇聚的高密度光能对进料土壤加热、照射，通过高温和强光双重作用对土壤中的害虫、致病菌和杂草种子等进行杀灭，土壤中的有机污染物在高温和搅拌作用下逸出，经排气管20排出装置外，经过灭杀处理后的高温土壤24进入到回热槽16中。
参见附图3、4、5，上述方案中所述的槽式聚光器6可以为对称多曲面结构，即两侧和底面均为抛物反射面，可以设计为对称单一抛物反射面结构。
参见附图3，当槽式聚光器6采用对称多曲面结构时，其光路图运行原理如下：
沿对称轴入射的太阳光线入射到槽式聚光器6右边抛物反射面上，经抛物反射面内表面反射汇聚到焦点f1上，其中光线分别为照射到抛物反射面边缘的光线，在这两条光线汇聚的方向放置玻璃真空管14，抛物反射面上的入射光线由于被玻璃真空管14遮挡，而全部汇聚到玻璃真空管14中，同理，呈轴对称的左边抛物反射面上的入射光线也汇聚到玻璃真空管14中，入射到下边的抛物反射面上的光线在向焦点f3汇聚过程中受到玻璃真空管14的遮挡，也将会汇聚到玻璃真空管14中。
更优的，可以在回热槽16的下方设有一个三角形隔热板18；位于回热槽16下方的三角形隔热板18可以延缓高温土壤24的下滑速度，减少高温土壤24的热量散失。
更优的，在装置的整体布局上将土壤传输槽17与回热槽16上下排列布置，土壤传输槽17中的进料土壤23通过回热槽16与处理后的高温土壤24进行换热，实现对进料土壤23的预热和高温土壤的回热。
更优的，为了增大高温土壤24的换热能效，可将回热槽16的结构设计为弧形，增大表面换热面积，更好的实现对进料土壤23的预热；相应的，与所述回热槽16贴合的推进板2一侧也要设计为弧形边。
更优的，为了增强对光热的吸收，可以将螺旋输送叶片13喷涂成黑色，黑色能够更好地吸收热量且不会对光线进行反射。

Claims (6)

1.聚光加热式太阳能土壤灭菌杀虫装置,其特征在于，它包括：土壤输送部件以及土壤加热部件；
所述土壤输送部件包括：土壤输送通道、土壤推进器、输送带(21)、碎料辊(10)以及土壤搅拌推送装置；其中，所述土壤输送通道由进料斗(1)、土壤传输槽(17)、连接管(15)、土壤输送腔(9)、玻璃真空管(14)、回热槽(16)以及出料口(19)相继连接组成；所述土壤推进器由驱动齿轮(5)、推进器(4)、推进板(2)以及挡块(3)组成，其中，所述驱动齿轮(5)用于驱动所述推进器(4)并带动所述推进板(2)对土壤进行推送，同时在挡块(3)的作用下实现了土壤推进板(2)上升时推动土壤，下降时收回备用的自动控制；所述土壤搅拌推送装置位于所述玻璃真空管(14)中，并由旋转杆(12)、螺旋输送叶片(13)以及用于带动所述旋转杆(12)转动的调速电机(11)组成；所述土壤推进器推动土壤从所述进料斗(1)沿所述土壤传输槽(17)向斜上方移动至所述连接管(15)，所述输送带(21)将土壤从所述连接管(15)水平移动至所述土壤输送腔(9)，所述碎料辊(10)将土壤进行粉碎后使其落入所述玻璃真空管(14)，所述土壤搅拌推送装置对土壤进行搅拌并推进至所述回热槽(16)，土壤最终由所述出料口(19)排出；
所述土壤加热部件包括：槽式聚光器(6)、玻璃盖板(8)以及所述玻璃盖板(8)上的排气管(20)；所述槽式聚光器(6)围绕在所述玻璃真空管(14)周围，汇聚光能对所述玻璃真空管(14)内的土壤照射加热并杀虫灭菌；所述玻璃盖板(8)覆盖于所述土壤输送腔(9)上；所述排气管(20)将高温和搅拌作用下土壤中逸出的有机污染物排出；
所述土壤传输槽(17)与所述回热槽(16)上下排列布置；所述土壤传输槽(17)中的进料土壤(23)通过所述回热槽(16)与处理后的高温土壤(24)进行换热，实现对进料土壤(23)的预热和高温土壤的回热。
2.如权利要求1所述的聚光加热式太阳能土壤灭菌杀虫装置,其特征在于，所述回热槽(16)的下方设有三角形隔热板(18)。
3.如权利要求1或2所述的聚光加热式太阳能土壤灭菌杀虫装置,其特征在于，所述槽式聚光器(6)为对称多曲面结构，其两侧和底面均为抛物反射面。
4.如权利要求1或2所述的聚光加热式太阳能土壤灭菌杀虫装置,其特征在于，所述槽式聚光器(6)为对称单一抛物反射面结构。
5.如权利要求1或2所述的聚光加热式太阳能土壤灭菌杀虫装置,其特征在于，所述回热槽(16)的结构为弧形，所述推进板(2)的侧面与所述回热槽(16)贴合。
6.如权利要求1或2所述的聚光加热式太阳能土壤灭菌杀虫装置,其特征在于，所述螺旋输送叶片(13)喷涂成黑色。
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