CN109068579A - 精密播种机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将种子(4)引入土壤中的精密播种机，包括单个化构件(2)，所述单个化构件适于单个化从储存容器(3)递送的种子(4)并且适于单独地分配所述种子，所述精密播种机包括用于将穿衣剂(10)应用到单个化种子(4)的应用单元(30)，所述应用单元(30)相对于所述单个化构件(2)定位的方式为使得在种子(4)已经单个化之后且在所述种子(4)从所述单个化构件(2)分配之前将所述穿衣剂(10)应用到所述种子(4)。

Description

精密播种机

技术领域

本发明涉及一种将种子引入土壤中的单粒播种机，包括单个化构件，所述单个化构件适于单个化从储存容器供应的种子并且适于单独地分配所述种子。此外，本发明涉及一种使用根据本发明的单粒播种机来将种子引入土壤中的方法。

背景技术

单粒播种机在农业上被用于将种子引入土壤中。单粒播种机具有在可耕土壤中拉出几厘米深的沟槽的小型播种犁刀或犁头。储存在储存容器中并供应到单个化构件的种子颗粒被单独地沉积在所述沟槽或犁沟中。犁沟随后通过例如被称为耙的拖车填补装置再次闭合。用于播种植物种子的这些农业机械的优点在于种子的精确且均匀深度沉积，与种子颗粒在整个可耕面积上以撒播或随意形式分布的撒播相比，所述精确且均匀深度沉积使更少种子被鸟类吃掉并且使出苗更加均匀。

为了辅助植物生长，使用化学或生物物质形式的植物保护产品在农业上是习惯做法。这些植物保护产品特别是用于防止吸入和吃掉昆虫的杀虫剂和用于防止病原体的杀真菌剂。所述植物保护产品通过喷洒而频繁地应用到田地上。然而，由此仅可以到达已经开始生长的幼小植物，因此，在生长的最初阶段已经出现的某些植物疾病或攻击发芽幼苗的害虫无法得到有效治疗。应用的另一种可能在于微粒在种子犁沟中的沉积。植物保护产品的精确点状放置在此是不可能的，因为包含种子颗粒之间的空间的整个种子犁沟总是经过处理的。这导致了对保护剂的不必要的高消耗。

为了保护种子和幼苗抵抗真菌、细菌和昆虫，因此现今已通常使用被称为穿衣剂的试剂在种子生产商处集中处理种子。在这种情况下，对应的活性物质或活性物质的组合以包衣的形式直接应用到每个单独的种子颗粒。除了具有杀真菌和/或杀虫效果的实际活性物质之外，穿衣剂此外通常包含用于提高活性物质对种子颗粒的粘附的粘附装置以及分散剂和染料。由于所需植物保护产品通过穿衣以正确用量且在原地供应到每个种子颗粒或每个植物，因此与喷洒应用相比，相对小的活性物质数量足够用于有效保护幼苗或植物。因此，这个方法从环境方面来看也是基本上有利的。

然而，在由农民对以此方法包衣的种子进行处理期间，所应用的植物保护产品在播种过程中由于播种机的机械负荷而发生不可避免的部分磨损，因此带活性物质污染的细穿衣灰尘产生。

具体地，在气动地操作现今惯用的且其中为了将种子控制引入土壤中，单个化构件可以经受负压或正压的单粒播种机的情况下，所述细穿衣灰尘通过鼓风机的气流进行上旋和分布。细穿衣灰尘可以在过程中累积在播种机中，这可能限制系统的操作能力并且可能对系统操作人员构成可能的风险。然而，穿衣灰尘从播种机或多或少不受控制地逃离到环境中很成问题并且可能对人和动物尤其是昆虫构成风险。例如，噻虫胺是许多活性物质中的一种，所述许多活性物质用于各种植物保护产品中和穿衣剂中并且其中的一些尤其是在其通过上述穿衣灰尘的方式进入环境时被怀疑可能对计入有效昆虫的授粉昆虫而言是有毒的。

缺点与穿衣灰尘的排放一起已经成为DE 20 2012 101 029 U1中的讨论主题，DE20 2012 101 029 U1提出了具有灰尘分离器的播种机，在播种过程中吸入并含有灰尘颗粒的空气可以通过所述灰尘分离器分为空气组分和灰尘组分，其中与空气组分分离的灰尘组分随后可以在专用引入装置的帮助下被引入土壤中。

发明内容

本发明的目的是提供一种单粒播种机，在所述单粒播种机的帮助下，颗粒灰尘的产生可能已得到阻止，但也可能至少大大地减少。所述目的此外由指明一种用于将种子引入土壤中的方法组成，通过所述方法很大幅度地阻止了颗粒灰尘的产生。

这个目的通过具有专利权利要求1的特征的单粒播种机和专利权利要求10所述的用于将种子引入土壤中的方法来实现。

本发明的改进和发展是从属权利要求的主题。

根据本发明的单粒播种机的突出之处在于，所述单粒播种机包括用于将穿衣剂应用到单个化种子的应用单元，其中所述应用单元相对于单个化构件布置的方式为使得在所述种子已经单个化之后且在所述种子从所述单个化构件分配之前将所述穿衣剂应用到所述种子。

换句话说，本发明提供待单个化的种子，所述待单个化种子并未已预先设置有穿衣剂并且然后从储存容器供应到单个化构件，而是用于仅在通过单个化构件进行的单个化已经发生之后且在种子然后从单个化构件单独分配例如直接到种子犁沟中之前用穿衣剂单独处理。为此目的，根据本发明的单粒播种机具有用于应用穿衣剂的应用单元，所述应用单元适于为种子单独地提供穿衣剂。应用单元在此相对于单个化构件布置的方式为使得在应用单元将穿衣剂应用到每个单独的种子之前种子已经通过单个化构件单个化。因此，在单个化发生之后且在对应的种子从单个化构件分配之前应用穿衣剂。在其中已经预先设置有穿衣剂的种子通过针对彼此或针对播种机的壁摩擦而一直暴露于机械负荷的常规播种机的情况下，呈非常细小的灰尘颗粒的形式的干燥穿衣剂包衣的一定磨损是不可避免的。通过根据本发明的单粒播种机在很大幅度地完全避免了这种穿衣灰尘形成。

根据本发明的改进，单粒播种机是其中单个化构件被配置成可以经受负压或正压的旋转穿孔盘的气动式单粒播种机。还被称为播种盘或种子盘的这种类型的穿孔盘在外缘设置有小孔或凹陷，其中通过选择孔尺寸、孔间距和旋转速度可以实现不同种子颗粒尺寸和播种条件的最佳适配并且播种密度(每米种子)有所变化。

例如，负压可以存在于穿孔盘的一侧，因此在穿孔盘的另一侧的种子颗粒被从储存容器中捡出。孔的大小在此必须被设定的方式为使得种子颗粒例如玉米颗粒确实保持粘附到孔但不能穿过所述孔。对应的种子颗粒因此以存在的负压的方式粘附到孔的区域中的盘。在盘旋转期间，以此方式单个化的每个种子根据本发明穿过应用区域，在所述应用区域中布置有应用单元并且在所述应用区域中穿衣剂应用到所述种子。经过处理的种子随后穿过播种盘上存在的负压突然分解的狭窄圆形区段。用穿衣剂处理的种子颗粒然后从穿孔盘掉下并落到土壤上或之前拉出的犁沟中。另外，穿孔盘上可以设置刮刀，通过所述刮刀，种子颗粒从穿孔盘可靠地刮掉。将穿衣的种子颗粒单个化引入或插入土壤中由此是恰好很有可能的，其中可以基本上完全阻止穿衣灰尘的产生，因为穿衣仅在播种盘处且直接在种子沉积在土壤中之前发生。因此，并无机械应力可以作用在单个化种子和穿衣种子上，无论是什么机械应力。经过处理的种子可以在应用穿衣剂之后典型地在5毫秒到20毫秒内优选地在10毫秒内沉积在土壤中。在这样的时间间隔内，穿衣剂的应用通常尚未完全干燥，这此外有益于穿衣颗粒的无灰尘沉积。

在本发明的进一步实施例中，应用单元包括用于精确计量穿衣剂的喷嘴，所述穿衣剂然后以液体形式或以凝胶的形式应用。喷嘴在此被配置的方式为使得喷嘴允许穿衣剂按照应用过程向对应种子进行基本上滴状应用。基本上滴状应用在此应被理解为意指未完全包围种子而是覆盖种子表面的仅一部分的穿衣剂应用。穿衣剂在此被便利地配置为使得穿衣剂在无喷洒损耗的情况下以滴粘附到种子并且在失去其粘附的情况下干燥。

这种类型的喷嘴可以被配置成例如气动驱动阀。因此，可以使用用于无接触微测的阀，所述阀可以在无效位置处关闭并且可以通过打开时间少于1毫秒的电动气动驱动器进行切换。这种类型的阀通常具有高计量频率和非常高的计量准确性，因此确保了极其精确且可再现的计量操作。

根据本发明的进一步改进，应用单元包括用于感测单个化种子和/或其位置的传感器，其中穿衣剂到种子的应用可以通过传感器的信号来触发。通过此类传感器，可以确保喷嘴仅在传感器检测到单个化种子并给予喷嘴相应信号时应用穿衣剂。由此还可能对播种盘的不同旋转速度作出反应的方式为使得在较高旋转速度下，每单位时间更多的种子被传感器感测到并且喷嘴的较高计量频由到喷嘴的相应信号引起。传感器因此确保穿衣剂应用与穿衣剂到种子的精确点状应用的同步性。

根据本发明可以提出无接触地应用穿衣剂，其中喷嘴优选地在距待处理种子的表面的2mm到10mm的距离处。

根据本发明的一个改进，可以用喷嘴对每个待处理种子0.3μl与5μl之间的穿衣剂数量进行计量。通过这种数量的穿衣剂，总体上确保了具有活性物质的待处理种子的充足供应。根据所使用的和在待处理种子的表面结构上的穿衣剂的粘度，种子上由此可以产生大约0.3mm到5mm的液滴尺寸。

喷嘴可以优选地被配置成高频率喷嘴，利用所述高频率喷嘴，可以实现20Hz到100Hz的范围内的计量频率，也就是说，所述喷嘴可以承担每秒20次到100次应用。实际计量频率涉及单个化构件的配置和单个化速度。在旋转穿孔盘的情况下，计量频率涉及孔的数量并且涉及穿孔盘的旋转速度。如上文中已经提及的，传感器可以感测具体情况并且通过到喷嘴的相应信号可以同步其计量频率。

根据本发明可以提出，穿衣剂以基本上点状的方式应用到种子。然而，穿衣剂还可以以珠状方式或线性地应用。

根据本发明所描述的单粒播种机相对于常规播种机具有以下优点：可以完全或至少基本上阻止产生或排放污染环境的穿衣灰尘，因为种子在种子颗粒从机器分配之前仅在播种机中直接穿衣。

此时应指出，根据之前的描述具有单个化构件和应用元件的用于单个化种子的设备基本上还可以用于除单粒播种机之外的机器并且在此还独立于单粒播种机而被公开。原则上，这种类型的单个化设备适于单个化从单个化设备输出之前旨在直接设置有穿衣剂应用的任何种子。结合本发明，穿衣剂在此不仅被狭义地理解为用于处理种子的植物保护产品，而且被广义地理解为适于处理种子或颗粒材料并且可以被应用单元应用到所述种子或所述颗粒材料的任何期望试剂。

最后，本发明还涉及一种使用根据本发明的单粒播种机将种子引入土壤中的方法，所述方法包括以下步骤：

a)将待单个化的所述种子从储存容器供应到所述单个化构件；

b)通过所述单个化构件来单个化所述供应的种子；

c)将穿衣剂应用到所述单个化构件内分别被单个化的种子；

d)从所述单个化构件分配设置有所述穿衣剂的所述单个化种子；

e)将所述种子引入土壤中。

通过以此方式被配置成将种子引入土壤中的方法，可以完全或至少基本上阻止产生污染环境的穿衣灰尘。

在本发明的一个改进中，所述方法可以被配置的方式为使得方法步骤c)与方法步骤d)之间的时间为5毫秒到20毫秒，优选地10毫秒。换句话说，设置有穿衣剂的种子在穿衣剂应用后直接从单个化构件分配，并且因此用于穿衣种子与单个化构件之间的可能交互的时间保持极短。由此可以基本上完全阻止穿衣剂的磨损。根据所使用的穿衣剂，方法步骤c)与方法步骤d)之间的时间的大小也可以被设定为使得在经过处理的种子从单个化构件分配时穿衣剂尚未完全干燥，并且因此灰尘的形成此外得到抑制并且种子可以按照无灰尘的方式沉积在土壤中。

根据本发明，还可以提出，所述方法提供循环，在所述循环中，未实施方法步骤c)并且种子在步骤b)中被单个化后在未设置有穿衣剂的情况下直接从所述单个化构件分配。包括不同循环的此类方法可能具有重要性，例如结合被称为数字农业或精密农业的农业。这些被理解为意指可用农业面积的局部分化管理方法，其中将田地中土壤和生产力的差异考虑在内。为此目的，使用了数字地图或位置确定系统，通常情况下，GPS。如果存在关于土壤成分和待播种田地出现害虫和/或野草的局部分化数据，则可以在用根据本发明的播种机或按照根据本发明的方法排出种子期间将所述数据考虑在内。在这种情况下，种子在其从单个化构件分配之前的直接穿衣允许穿衣满足需求，即，种子颗粒可以在更大的田地中仅在某些面积上被穿衣，而在所述面积之外的种子在未进行穿衣的情况下从播种机排出。穿衣剂的对应应用的量基本上还可以以局部分化的方式选择并且因此适配情况。通过这种类型的穿衣来满足需求，穿衣剂的使用可以减少，因为穿衣剂仅具体用于实际需要的任何地方。另外，同样地通过减少使用穿衣剂来减少可能的环境污染。还可设想为根据本发明的单粒播种机配备多个应用单元，所述多个应用单元可彼此独立地激活并且各自允许单独地或组合地应用不同穿衣剂。因此，对于特殊局部土壤条件，可能可以单独地作出甚至更多反应。为了实施这种类型的分化方法，必须将释放农业机械的GPS数据和相应数字地图的信息反馈到一个或多个应用设备的控制器中。

总之，所提出的单粒播种机和用于使用此类单粒播种机来将种子引入土壤中的所提出方法允许精确点状且同步无排放地处理和分配种子。

附图说明

以下使用示例性实施例且参考附图更加详细地解释了本发明，在附图中：

图1：以透视图示出了根据本发明的单粒播种机；

图2：以示意性侧视图示出了图1的细节；

图3：示出了根据本发明的作为单粒播种机的一部分的呈旋转穿孔盘形式的单个化构件；

图4：以侧视图示出了图1的单个化构件以及用于应用穿衣剂的应用单元。

具体实施方式

图1展示了整体用1表示的单粒播种机。在相对于行进方向X的横向上，单粒播种机1具有托架20，所述托架基本上包括用于固持鼓风机22的构造21。单粒播种机1可经由连接23连接到农用车辆，例如，拖拉机。托架20在其两端具有支地轮24。

单粒播种机1被配置成四行播种机。因此，图1示出了各自具有用于容纳种子的储存容器3的四个播种单元25。在下部区域，每个播种单元25具有单个化构件和播种犁刀26，所述单个化构件呈旋转穿孔盘2形式，所述播种犁刀在穿孔盘2之前并且在土壤中拉出种子犁沟。压缩空气管线27从中央鼓风机22导通到单独的播种单元25并且确保在穿孔盘2一侧形成真空。图1未示出被布置在穿孔盘2下游用于关闭种子犁沟的耙以及被布置在耙下游的推进式滚轮28。将参考图2到图4更加详细地解释的应用单元30同样在图1中不可见。

图2以更详细的侧视图示出了图1的播种单元25。播种单元25可经由连接元件29连接到单粒播种机1的托架20。储存在储存容器3中的种子进入穿孔盘2的区域中并且如将结合图3进一步解释的在那里被单个化并且随后设置有穿衣剂应用。用于应用穿衣剂的应用单元30的位置在图2中被示意性地指示。

现在将参考图3和图4更加详细地解释用于单个化种子颗粒且用于对单个化种子进行穿衣的机构。

图3示出了被配置成穿孔盘2并且从储存容器3供应种子4的单个化构件。种子4是种子颗粒，例如，玉米颗粒。穿孔盘2在其外缘上设置有孔5，所述孔穿透穿孔盘2并且如根据图4显而易见的在穿孔盘2内从前侧6到后侧7成圆锥形渐缩。孔5的直径和配置的大小在此被设定的方式为使得种子颗粒4被收纳在孔5中但不能穿过所述孔。

图3中在其背对观察者的一侧，穿孔盘2可以经受负压，从而使得从储存容器3供应的种子颗粒4因当前压降而被吸到孔5的区域中的穿孔盘2上。穿孔盘2以预定旋转速度在用箭头R指示的旋转方向上旋转。经过储存容器供应件8的每个孔5由此可以从储存设备中捡起一个种子颗粒4。穿孔盘2由此确保种子颗粒4被单个化。由于存在的负压，收纳在孔5中的种子颗粒4与穿孔盘2一起移动直到所述种子颗粒进入形状为圆形区段且其中负压突然分解的区域9，并且种子颗粒4在位置D处从穿孔盘2掉下。种子颗粒由此可以按照限定的且单个化的方式沉积，例如，在可耕土壤上的种子犁沟中。

在位置B，液体或凝胶类穿衣剂通过高频喷嘴而应用到种子颗粒4，图3中未展示。以滴的形式应用到颗粒4并且粘附到所述颗粒的穿衣剂用10来指代。

细节结合穿衣剂的应用根据图4是显而易见的。图3的穿孔盘2在此以从图3中的箭头A的方向看的侧视图展示。穿过穿孔盘2的成圆锥形渐缩的孔5在此用虚线示出。种子颗粒4通过穿孔盘2的后侧7上存在的负压而固定在穿孔盘2上的孔5中并且与所述穿孔盘一起移动。包括高频喷嘴11、穿衣剂储存设备12、传感器13和控制器15的应用单元30被布置成与穿孔盘2相邻。在穿过位置B期间，穿衣剂10从高频喷嘴11应用到每个种子4。为此目的，喷嘴11连接到穿衣剂储存设备12，其中穿衣剂是例如杀虫剂。

此外，为喷嘴11指定旨在感测单个化种子4和其精确位置的传感器13。传感器13经由连接14连接到喷嘴11的控制器15，从而使得喷嘴11可以通过传感器13的信号而被触发。换句话说，传感器13一在位置B检测到种子4，所述传感器就向控制器15供应信号，此时控制器15激活喷嘴11并将所述穿衣剂10应用到种子4。由此确保喷嘴11仅在传感器13实际上检测到单个化种子时应用穿衣剂10。具体地，由此可能可以对穿孔盘2的不同旋转速度作出反应的方式为使得在较高旋转速度下，每单位时间更多的颗粒4被传感器13感测到并且喷嘴11的更高计量喷率可以通过到喷嘴11的相应信号来引发。

喷嘴11被定位成与种子4的表面间隔开大约5mm并且无接触地操作。所述喷嘴按照应用过程将大约0.5μl的穿衣剂10应用到种子4，因此实现了对直径小于2mm的穿衣剂的基本上点状应用。例如，喷嘴11的频率可以被设定的方式为使得所述喷嘴承担每33毫秒一次应用。

以此方式设置有穿衣剂10的种子4与穿孔盘4进一步旋转直到所述种子进入上文中已经结合图3进行解释且其中负压突然分解的区域9，并且种子4从穿孔盘2掉下，如可以在图4中展示的穿孔盘2的下部区域中看到的在位置D处。在位置B处应用穿衣剂之后，在位置D处在10毫秒内从单个化构件分配种子颗粒4。这具有的结果是，种子4上的穿衣剂10尚未完全干燥，因此穿衣种子4的完全无灰尘沉积是可能的。

因此，种子4首先单个化，之后所述种子被单独地设置有穿衣剂应用并且不久后从单个化构件分配并沉积在土壤中。在这种类型的单粒播种机中，设置有穿衣剂的种子4不暴露于机械应力，无论是什么机械应力，因此可以有效地避免产生穿衣灰尘。

在图4中展示的示例性实施例中，喷嘴11被布置的方式为使得穿衣剂在水平方向上基本上集中应用到种子4。在其它实施例中，喷嘴还可以布置的方式为使得相对于水平面成一定角度地应用穿衣剂。

Claims (12)

1.一种用于将种子(4)引入土壤中的单粒播种机，包括单个化构件(2)，所述单个化构件适于单个化从储存容器(3)供应的种子(4)并且适于单独地分配所述种子，其特征在于所述单粒播种机包括用于将穿衣剂(10)应用到单个化种子(4)的应用单元(30)，其中所述应用单元(30)相对于所述单个化构件(2)布置的方式为使得在种子(4)已经单个化之后且在所述种子(4)从所述单个化构件(2)分配之前将所述穿衣剂(10)应用到所述种子(4)。

2.根据权利要求1所述的单粒播种机，其特征在于所述单个化构件(2)被配置成能够经受负压或正压的旋转穿孔盘。

3.根据权利要求1或2所述的单粒播种机，其特征在于所述应用单元(30)包括用于计量所述穿衣剂(10)的喷嘴(11)。

4.根据权利要求3所述的单粒播种机，其特征在于所述喷嘴(11)被配置成气动驱动阀。

5.根据权利要求3或4所述的单粒播种机，其特征在于所述应用单元(30)包括用于感测单个化种子(4)和/或其位置的传感器(13)，并且在于所述穿衣剂(10)到所述种子(4)的所述应用能够通过所述传感器(13)的信号来触发。

6.根据权利要求3到5中任一权利要求所述的单粒播种机，其特征在于所述穿衣剂(10)被无接触地应用，其中所述喷嘴(11)在距待处理的所述种子(4)的表面2-10mm的距离处。

7.根据权利要求3到6中任一权利要求所述的单粒播种机，其特征在于每个待处理种子(4)0.3μl与5μl之间的穿衣剂数量能够用所述喷嘴(11)进行计量。

8.根据权利要求3到7中任一权利要求所述的单粒播种机，其特征在于所述喷嘴(11)具有20Hz到100Hz的计量频率。

9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的单粒播种机，其特征在于所述穿衣剂(10)以基本上点状的方式应用到所述种子(4)。

10.一种使用根据权利要求1到9中任一权利要求所述的单粒播种机将种子(4)引入土壤中的方法，包括以下步骤：

a)将待单个化的所述种子(4)从储存容器(3)供应到所述单个化构件(2)；

b)通过所述单个化构件(2)来单个化所述供应的种子(4)；

c)将穿衣剂(10)应用到所述单个化构件(2)内被分别单个化的种子(4)；

d)从所述单个化构件(2)分配设置有所述穿衣剂(10)的所述单个化种子(4)；

e)将所述种子(4)引入所述土壤中。

11.根据权利要求10所述的方法，其中方法步骤c)与方法步骤d)之间的时间为5毫秒到20毫秒，优选地10毫秒。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述方法能够提供循环，在所述循环中，不实施方法步骤c)并且种子(4)在步骤b)中被单个化之后在未设置有穿衣剂(10)的情况下从所述单个化构件(2)直接分配。