CN106857032A - 一种农作物电凝断根刀和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种农作物电凝断根刀和系统，包括：安装在电凝刀旋转轴上的电凝断根刀，电凝断根刀为圆盘形，圆盘的外缘设有切断齿，圆盘形由至少两块扇形盘块组成，盘块之间留有窄缝，窄缝中成对设置电凝电极。断根刀采用在盘形断根刀上设置窄缝，在窄缝中设置电极的方式实现在农作物断根的过程中用电击的方式，阻止农作物根系被切断后从切断刀流出营养液体，尽量减少伤流，使断根后的农作物快速回到原有的长势，避免因为断根部位坏死造成作物减产甚至枯萎。断根系统通过使用切位、切深、切角控制机构控制了断根切入的位置、深度和角度，有效的把握了断根位置和力度，提高了农作物生长过程中的水资源利用率，改善和保持了农田的土壤墒情和肥力。

Description

一种农作物电凝断根刀和系统

技术领域

本发明涉及一种农作物电凝断根刀和系统，是一种节水环保的农田管理措施，是一种提高农作物产量和水分利用效率的装置和系统。

背景技术

在世界范围内，水资源的短缺日益受到人们的关注，农业水资源的高效利用已是世界农业研究的主要问题。因此，现代农业研究的目标不再仅仅满足于高产，还应侧重节约资源，提高水资源利用效率。植物个体间竞争最强烈的环境资源是土壤水分，而根系是竞争水分最主要的器官。根系生长发育状况与作物产量密切相关，合理调控根系生长可以促进作物地上部与地下部的协调发展，有利于作物产量和水分利用效率的提高。

在一些严重缺水的地区，如中国北方的黄土高原地区，农作物生长完全依靠降雨和农田灌溉，而地下水埋深很大，土壤深层处于“干层”状态，但农作物在遗传的作用下趋向于深扎根，同时扩张根系，以便寻找地下水源。这种根系的扩张在此类地区毫无用处，反而增加水源和土地肥力的负担，浪费了本可以增加农作物产量的资源。因此，有人提出了断根的方法，即在一定的农作物生长期，将过于发达的根系切断，以此在不影响农作物产量的前提下，提高水源和土地肥力利用率。经过试验证明，这一方式确实可以减少灌溉用水，并使被切除的根系在土壤中腐烂发酵，还原为土壤肥力。

然而该方法会造成断根部位“伤流”，从断根处流出的液体富含作物生长所需的养分，流失太多，会造成长势衰弱，断根后一段时间内作物长势收到影响，甚至会因为断根部位坏死造成作物减产甚至枯萎。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种农作物电凝断根刀和系统。所述的电凝断根刀和系统在断根过程中使用电凝的方式，使作物的根系被切断后的切断点快速凝结，阻止伤流，减少农作物根系的伤害。

本发明的目的是这样实现的：一种农作物电凝断根刀，包括：安装在旋转轴上的圆盘形的刀盘，所述刀盘的外缘设有切断齿，所述的刀盘由至少两块扇形盘块组成，盘块之间留有窄缝，所述的窄缝中成对设置电极。

进一步的，所述的扇形盘块沿周向逐渐增厚。

进一步的，所述扇形盘块的端部设置凹槽，所述的电极设置在凹槽中。

进一步的，所述的电极从扇形盘块接近中心的位置沿扇形盘块的径向连续延伸至接近扇形盘块的外缘。

进一步的，所述的电极从扇形盘块接近中心的位置沿扇形盘块的径向断续延伸至接近扇形盘块的外缘。

进一步的，所述的窄缝的宽度为2-6毫米。

一种使用上述电凝断根刀的电凝断根系统，包括：电凝断根刀，所述的电凝断根刀通过旋转轴与刀架连接，所述的刀架通过切位控制机构、切深控制机构、切角控制机构与拖拉机的车架连接，所述的旋转轴通过传动轴与拖拉机的动力轴连接，所述的电凝断根刀的电极与安装在拖拉机上的电凝电源连接。

进一步的，所述的切位控制机构包括：安装在拖拉机车架上的固定架，所述的固定架上安装有水平移动架，所述的水平移动架与所述的电凝刀架连接。

进一步的，所述的切深控制机构包括：安装在拖拉机车架上或所述水平移动架上的上下移动架。

进一步的，所述的切角控制机构包括：安装在拖拉机车架与上下移动架之间，或水平移动架与上下移动架之间的铰链，以及铰链的旋转角度锁止机构。

本发明产生的有益效果是：所述的断根刀采用在盘形断根刀上设置窄缝，在窄缝中设置电极的方式实现在农作物断根的过程中用电击的方式，阻止农作物根系被切断后从切断刀流出营养液体，尽量减少伤流，使断根后的农作物快速回到原有的长势，避免因为断根部位坏死造成作物减产甚至枯萎。所述的断根系统通过使用切位控制机构、切深控制机构、切角控制机构控制了断根切入的位置、深度和角度，有效的把握了断根位置和力度，提高了农作物生长过程中的水资源利用率，改善和保持了农田的土壤墒情和肥力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的实施例一所述电凝断根刀的结构示意图；

图2是本发明的实施例一所述电凝断根刀的结构示意图，是图1中A-A方向的剖面放大图；

图3是本发明的实施例三所述电凝断根的凹槽示意图，是图2中C点的放大图；

图4是本发明的实施例四中所述电凝断根的电极示意图，是图2中E-E向剖面图；

图5是本发明的实施例五中所述电凝断根的电极示意图，是图2中E-E向剖面图；

图6是本发明的实施例七中所述系统的结构示意图；

图7是本发明的实施例八中所述系统的切位控制机构的结构示意图；

图8是本发明的实施例九中所述系统的切深控制机构的结构示意图；

图9是本发明的实施例十中所述系统的切角控制机构的结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种农作物电凝断根刀，如图1、2所示。本实施例包括：安装在旋转轴1上的圆盘形的刀盘2，所述刀盘的外缘设有切断齿201，所述的刀盘由至少两块扇形盘块组成，盘块之间留有窄缝202，所述的窄缝中成对设置电极203。

本实施例利用电凝的方式，在切断农作物根系后，对断根部位用电高压炙烧，使根系的切断点瞬间加热并凝结，阻止农作物根系的营养成分流失，从而避免断根部位“伤流”，减轻甚至消除断根后作物长势受到影响的情况发生，有效提升断根效益和效果。

本实施例的主要思路是：在切断刀的刀锋后面设置电极。根系被切断后，刀锋后面的两个电极之间被切断的根系所流出的营养液体所充满，两个电极之间的电压将这些液体击穿，产生高热，瞬间使根系的各个切断点的液体汽化并使切断点的液体流凝固，阻止液体外流。

本实施例主要采用圆盘形的断根刀可以用两个半圆形切刀，或四个扇形半圆，两个，或四个半圆刀片共轴，各半圆刀片之间留有宽2-6mm的窄缝，窄缝中用绝缘胶粘贴两根裸铜线，构成双极电凝器的两个电极。这样在断根过程中，刀片切断作物根系后，利用双极电凝器对断根部位快速加热，形成热凝保护层，从而避免断根“伤流”。

圆盘形刀盘，也可以分为三瓣，也可以分为五瓣，或更多瓣，其意味是，在一个圆盘上设置两道、三道、四道，或更多道开槽（窄缝），这些窄缝将整个圆盘分为多瓣扇形块。扇形块越多，则意味着，开槽越多，也就意味着圆盘旋转一周所进行的电凝次数越多。

为避免圆盘形断根刀上的开槽在断根过程中被泥土阻塞，可以将各个扇形盘做成一边较薄，另一边厚一些，薄的部分相当于刀锋，厚的部分相当于刀背。在断根过程中，薄的一端（相当于刀锋）先进入土壤中，随着圆盘形断根刀的旋转，刀盘后部较厚的部分（相当于刀背部分）将泥土排开的多一些，当泥土经过刀背后虽然有一些回弹，但不会因此可被后面的刀锋刮到，这样就避免了泥土进入刀锋与刀背之间的开槽中。虽然泥土不能进入开槽中，但被切断根系所流出的液体却可以流入开槽中，形成电击。

电极可以通过绝缘胶粘贴在窄缝中。为了稳固起见，可以在粘贴表面开槽，在槽的凹陷底部粘贴电极。

电极可以是一长条，如图1所示，也可以设置为虚线那样一段一段的。

实施例二：

本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于扇形盘块的细化。本实施例所述的扇形盘块沿周向逐渐增厚，如图2所示。

扇形盘块逐渐增厚的效果是窄缝两侧的刀盘一边厚一边薄，按刀盘旋转方向（图1、2、3中箭头B的方向），厚的一边在前，薄的一边在后。在切断根系和土壤的时候，刀盘厚的部位将泥土排开得较多一些，使后面的刀盘进入时虽然泥土回弹，但不会堪入窄缝中。

实施例三：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于扇形盘块的细化。本实施例所述扇形盘块的端部设置凹槽204，所述的电极设置在凹槽中，如图3所示。

设置了凹槽，绝缘胶涂在凹槽中，可以是绝缘胶更加稳固，使粘贴的电极也十分稳固。

实施例四：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于电极的细化。本实施例所述的电凝电极从扇形盘块接近中心的位置沿扇形盘块的径向连续延伸至接近扇形盘块的外缘，如图4所示。

电极是一段较粗的裸铜线，这是为了增加点击的面积，避免电极表面的烧蚀。按照本实施例电极安装的方式，好处是安装方便。

实施例五：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于电极的细化。本实施例所述的电极从扇形盘块接近中心的位置沿扇形盘块的径向断续延伸至接近扇形盘块的外缘，如图5所示。

本实施例中的电极如虚线那样，一段一段，各段之间用较细的导线连接。按照本实施例安装的电极，可以产生较为均匀的放电火花。

实施例六：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于窄缝的细化。所述的窄缝的宽度D为2-6毫米。

窄缝的宽度根据电压的高低、刀盘的大小等因素确定。

实施例七：

本实施例是一种使用上实施例所述电凝断根刀的电凝断根系统。本实施例包括：电凝断根刀2，所述的电凝断根刀通过刀旋转轴1与刀架3连接，所述的电凝刀架通过切位控制机构4、切深控制机构5、切角控制机构6与拖拉机的车架7连接，所述的电凝刀旋转轴通过传动轴8与拖拉机的动力轴9连接，所述的电凝断根刀的电凝电极与安装在拖拉机上的电凝电源连接，如图6所示。

本实施例是将电凝断根刀安装在耕作用的拖拉机上，拖拉机前行时，电凝断根刀也随拖拉机前行。拖拉机与农作物的植株行保持一定距离，这电凝断根刀同样与植株行保持一定的距离并切入地下，切断该行农作物的根系，完成断根作业。本实施例所述的系统可以安装在拖拉机车架的两个车轮之间，也可以安装在车架的外侧。盘状的电凝断根刀与拖拉机的车轮平行安装，随拖拉机的前行而向前运动。电凝断根刀不论在拖拉机的外侧，还是在两个轮子之间，只要拖拉机沿农作物的植株行前进，其前进方向保持与植株行平行，电凝断根刀也就与植株行保持相等的距离，因此，电凝断根刀与车轮之间的轴向距离十分重要。

本实施例设置了切位控制机构，其作用是控制电凝断根刀与车轮之间的轴距离，使电凝断根刀可以沿轴向水平移动，调整电凝断根刀与车轮之间的轴向距离l（见图6），也就是调整电凝断根刀切入地下后，农作物根系切断点（线）与植株之间的距离。在工作前或工作过程中暂停进行调整，在切断作业中这个机构要固定锁死，以保持电凝断根刀与车轮的距离。

距离l十分重要，决定了切断根系是否有效，切多了可能造成作物死亡，切少了不能有效的起到节水和提高效率的功能。不同农作物的断根距离不同，换切不同的作物也需要调整车轮与电凝断根刀之间的轴向距离，因此，调整电凝断根刀与车轮之间的距离十分必要。

本实施例还设置了切深控制机构。断根的切割深度h（见图6，为土壤表面到电凝断根刀下边缘的距离）也是一个十分重要的指标，其控制的方法主要是控制断根刀进入土壤的深度，在断根作业之前或中间间断时进行调整，在作业时固定锁死，以保证在作业中切入深度。不同作物根系深入土壤中的深度也是不同的，因此，切深控制十分必要。在实际中，切深控制实际控制的是切刀下边缘与车辆下边缘之间的距离H，只要车轮通过的路面大致平整，切割深度h就可以得到有效的控制。

本实施例设置的第三个机构是切角控制机构，这个机构用来控制电凝断根刀切入土壤的角度α，图6中显示α的角度是90度。对一些作物，电凝断根刀垂直的切入土壤中，有时不能充分的起到断根的作用，或者由于断根系统本身的体积问题，不能过于靠近作物的植株，因此可以采用倾斜断根刀的方式，也就是使用α小于90度的切入角，其实际应用是将断根刀倾斜，α角以小于90度切入土壤中，实现更加有效的断根作业。

为使断根刀能够带有动力的自主旋转，本实施例还设置了传动轴，利用拖拉机本身的动力，通过传动轴带动电凝断根刀旋转，利用刀盘边缘的刀齿切断作物的根系。

传动轴应当是柔性的，一方面在轴向能够伸缩，另一方面在径向也要有一定的自由度。本实施例使用的传动轴要有伸缩节和至少两个万向节，或者使用柔性传动轴。

电凝电源是安装在拖拉机上的电源。由于电凝所需要的电源功率不大，可以直接使用拖拉机上自带的电池作为电源，但需要经过逆变使电源的电压、电流等参数符合电凝的要求。

实施例八：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于切位控制机构的细化。本实施例所述的切位控制机构包括：安装在拖拉机车架上的固定架401，所述的固定架上安装有水平移动架402，所述的水平移动架与所述的电凝刀架连接，如图7。

本实施例所述的切位控制机构包括两部分，一部分是固定部分，与拖拉机的车架固定连接，另一部分是能够平移的移动架，当移动架移动到适当位置时，通过螺栓等方式将其固定，在断根作业中不能移动。移动架只有一个自由度，其他方向均需约束，图7中箭头F表示水平移动架的移动方向。

由于锁止机构与水平移动部分在实际设计中是融合的，因此，本实施例没有单独描述锁止机构。

实施例九：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于切深控制机构的细化。本实施例所述的切深控制机构包括：安装在拖拉机车架上或所述水平移动架上的上下移动架501，如图8所示。

在实际设计中，上下移动也应当有两部分，固定部分和上下移动部分，但固定部分可以与车架或水平移动架融合成为一个部分，因此，本实施例中只描述了上下移动架。上下移动架也是一种调整措施，在断根作业之前或作业暂停时调整断根切入土壤的深度，通过调整上下移动架的位置而实现，图8中箭头G表示上下移动架的移动方向，调整完毕后，通过螺柱等设施将上下移动架固定锁死，在断根作业中不能发生移动。

由于锁止机构与上下移动部分在实际设计中是融合的，因此，本实施例没有单独描述锁止机构。

实施例十：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于切角控制机构的细化。本实施例所述的切角控制机构包括：安装在拖拉机车架与上下移动架之间，或水平移动架与上下移动架之间的铰链602，以及铰链的旋转角度锁止机构601，如图9所示。

本实施例中的铰链连接着横向部分（水平部分）和电凝刀的竖向部分，使竖向部分与横向部分的夹角在90度左右的范围内可以自由的变化。铰链实际只有这样一个自由度，即绕水平轴旋转，见图9中箭头K表示链旋转的方向。通过改变这个角度，可以使电凝刀切入土壤的角度变化。

所述的旋转角度锁止机构可以与铰链融合，也可以单独设置锁止机构。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案（比如断根刀的形式、系统各要素之间的连接方式等）进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种农作物电凝断根刀，包括：安装在旋转轴上的圆盘形的刀盘，所述刀盘的外缘设有切断齿，其特征在于，所述的刀盘由至少两块扇形盘块组成，盘块之间留有窄缝，所述的窄缝中成对设置电极。

2.根据权利要求1所述的电凝断根刀，其特征在于，所述的扇形盘块沿周向逐渐增厚。

3.根据权利要求2所述电凝断根刀，其特征在于，所述扇形盘块的端部设置凹槽，所述的电凝电极设置在凹槽中。

4.根据权利要求3所述的电凝断根刀，其特征在于，所述的电极从扇形盘块接近中心的位置沿扇形盘块的径向连续延伸至接近扇形盘块的外缘。

5.根据权利要求3所述的电凝断根刀，其特征在于，所述的电凝电极从扇形盘块接近中心的位置沿扇形盘块的径向断续延伸至接近扇形盘块的外缘。

6.根据权利要求1-5之一所述的电凝断根刀，其特征在于，所述的窄缝的宽度为2-6毫米。

7.一种使用权利要求1所述电凝断根刀的电凝断根系统，其特征在于，包括：电凝断根刀，所述的电凝断根刀通过旋转轴与架连接，所述的刀架通过切位控制机构、切深控制机构、切角控制机构与拖拉机的车架连接，所述的旋转轴通过传动轴与拖拉机的动力轴连接，所述的电凝断根刀的电凝电极与安装在拖拉机上的电凝电源连接。

8.根据权利要求7所述的电凝断根系统，其特征在于，所述的切位控制机构包括：安装在拖拉机车架上的固定架，所述的固定架上安装有水平移动架，所述的水平移动架与所述的电凝刀架连接。

9.根据权利要求8所述的电凝断根系统，其特征在于，所述的切深控制机构包括：安装在拖拉机车架上或所述水平移动架上的上下移动架。

10.根据权利要求9所述的电凝断根系统，其特征在于，所述的切角控制机构包括：安装在拖拉机车架与上下移动架之间，或水平移动架与上下移动架之间的铰链，以及铰链的旋转角度锁止机构。