CN109526317B - 气力集排式空间分层施肥装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气力集排式空间分层施肥装置，包括气力集排式分肥系统、曲面分层施肥机构。所述气力集排式分肥系统由风机、Y型三通、进肥管、导肥管、供肥系统和气肥混合机构组成。所述风机由发动机通过皮带带动，为气力集排式分肥系统提供高速气流；所述Y型三通将风机产生的高速气流分为两部分，分别对应一组气肥混合机构；所述进肥管将供肥系统排出的肥料导入气肥混合机构；所述导肥管将气力集排式分肥系统分配的肥料导入曲面分层施肥机构。
Description
技术领域
本发明属于农业机械，主要涉及一种气力集排式空间分层施肥装置。
背景技术
农作物生长时期给与适时适量的养分，能够大幅提高作物的产量和质量。化肥作为一种重要的生产物资，能够有效提高土壤肥力，为作物生产提供充足的养分。
作物生长时期不同，所需的肥量也不同，适时适量的养分供应是实现精准农业的重要一环。目前我国玉米、小麦、水稻等作物在播种的同时一般需要进行施肥作业，为种子萌发和幼苗时期提供养分，但像玉米等作物，生长过程中需要进行追肥，如拔苗肥、促果肥等追肥环节，费时费力，易错过施肥的最佳时间，同时增加了劳动量。有时为了减少追肥次数，在播种同时一次性单层大量施肥，易造成很多问题，若施肥深度不够，容易造成烧种现象，降低作物发芽率；施肥深度过深，容易造成肥料的堆积浪费，长此以往会造成土壤的板结，肥力下降，也会造成土壤和水源的污染。今年来国家农业部提出“一控两减”的农业发展政策，减少化肥的施用量，因此提高肥料的利用率是实现目标的核心。
为解决单层大量施肥造成的问题，分层施肥是一种较为理想的解决方案，将肥料在土壤中进行上下分层，为作物在不同生长时期提供所需的养分，目前我国分层施肥装置大多通过在凿型深松铲后安装分肥装置，在作业时先出肥再回土，上层肥料从出肥口排出后没有足够的土壤支撑，容易落入下层，造成分层效果不明显，而且每层都是相同的肥料，作物生长前期不能有效吸收下层肥料，造成肥料的流失浪费，降低了肥料利用率，而每层肥料的量也是固定的，不能根据实际需求进行调节，因此施肥作业效果不理想。
为提高分层施肥的分层效果和工作效率，一次性多层施肥，有效减少作业次数，提高作业效率，同时减少机具对土壤的压实，采用气力集排式分肥装置，各层肥料种类和用量可根据需要进行精量调节，气力集排的作业方式，可以有效精简结构，同时防止堵塞，提高施肥效率。
发明内容
本发明针对上述不足提供了一种能够适用玉米、小麦、水稻等作物的气力集排式空间分层施肥装置，提供了一种气力集排的施肥方式施肥装置，解决了分层施肥的问题，进一步解决了分层施不同种类肥料的问题，并提供了一种分配器解决了同种肥料两层的施肥比例可调的问题。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种气力集排式空间分层施肥装置，包括气力集排式分肥系统、曲面分层施肥机构，所述气力集排式分肥系统，由供气系统、供肥系统、气肥混合机构组成，所述气力集排式分肥系统与曲面分层施肥机构之间通过管路连接。
所述气肥混合机构包含分配器，所述分配器由分配器壳体和分配器锥形旋盖组成，分配器壳体与分配器锥形旋盖通过螺纹可活动连接。
所述分配器锥形旋盖下部呈圆锥斜面，在壳体上设置有圆锥形旋盖，壳体与圆锥形旋盖的锥形面相交处开设有出肥口，出肥口沿壳体的圆周均匀分布。
所述分配器锥形旋盖下部呈棱锥斜面，壳体与棱锥形旋盖的锥形面相交处开设有出肥口，出肥口沿壳体的圆周均匀分布，出肥口与壳体相交处的棱锥形旋盖上的斜面分为：棱锥不带挡板斜面和棱锥带挡板斜面，棱锥带挡板斜面上设置挡板，挡板控制棱锥斜面角度。
所述气肥混合机构有两组，由输气管、射流器、波纹管和分配器组成，所述输气管将Y型三通分配的高速气流导入射流器；所述射流器由气流喷嘴、气肥混合室、进肥口和泄肥口组成，进肥管的肥料和输气管的高速气流分别经进肥口和气流喷嘴进入气肥混合室，产生气肥混合流，并向上运动进入波纹管，射流器下端设有泄肥口，气流喷嘴与混合室通过螺纹可活动连接，气流喷嘴与进肥口之间的相对高度可调；所述波纹管为上部与分配器连接，下部与射流器连接。
所述供肥系统由肥料箱、排肥电机、外槽轮排肥器组成，外槽轮排肥器由排肥电机带动，肥料箱内的肥料经外槽轮排肥器排出，经肥管进入气流分配系统。
所述曲面深松铲由曲面深松铲柄、铲尖、铲尖安装座和曲面深松铲侧翼组成，曲面深松铲柄、铲尖及铲尖安装座之间均通过螺栓连接；所述曲面深松铲柄下部铲身侧向弯曲；所述铲尖嵌套在铲尖安装座前部；所述曲面深松铲柄下部嵌套在铲尖安装座侧面的沟槽中；所述曲面深松铲侧翼焊接在曲面铲柄曲面上，位置与分层施肥管L形出肥口相对应，每个L形出肥口对应一个侧翼，侧翼后部的突起长度大于L形出肥口弯曲部分的长度。
所述分层施肥管为金属管构成，焊接在曲面深松铲的后端，各L形出肥口垂直距离为50mm，上层L形出肥口通过导肥管与分配器I出肥口相连接，中层和下层L形出肥口通过导肥管与分配器II出肥口相连接，可调整斜面对应的分肥器出肥口与中层L形出肥口连接，不可调整斜面对应的分肥器出肥口与下层L形出肥口连接，中层和下层施肥量比例可调。
采用4个深松施肥铲，分配器为施肥铲中层和下层分配肥料，分配器有8个出肥口，对应8个棱锥形斜面，8个棱锥形斜面中有4个斜面上调节挡板间隔分布，可调整斜面对应的分肥器出肥口与中层L形出肥口连接，不可调整斜面对应的分肥器出肥口与下层L形出肥口连接。
本发明的有益效果：
1、针对现有分层施肥装置化肥分层效果不明显，设计了一种曲面分层施肥机构。曲面深松铲作业时，侧翼在深松铲耕出的土壤曲面上割开一条沟壑，肥料在高速气流作用下经出肥口进入沟壑，将每层肥料都固定在相应的沟槽内，避免了因回土不及时上层肥料下落造成分层不明显的问题。
2、针对现有分层施肥装置每层都是相同的肥料，且各层施肥量不能调节等问题，设计了气力集排式分肥系统。在曲面分层施肥机构上下层施用不同种类的肥料，避免因作物生长前期不能吸收下层肥料，造成肥料的流失浪费。同时可根据作物生长的需要控制排肥电机的转速调整施肥量，达到按需施肥的目的。
3、气力集排式分肥系统中，分配器采用锥形旋盖，充分占据分配室排肥盲区，避免产生涡流，有利于肥料的均匀分配，通过棱锥形斜面角度的调整，使中下两层的施肥比例可调，可根据不同作物的农艺要求进行调整。通过波纹管对气肥流的挤压和拉伸，提高肥料在管道截面的均匀性。射流器混合室下方设有泄肥口，避免大颗粒肥料堵塞混合室。
4、采用气力集排的施肥方式，能够满足大田施肥机具高速宽幅及肥料远距离输送的作业要求，且能够有效避免施肥过程中出肥口的堵塞。
附图说明
图1是气力集排式空间分层施肥装置结构示意图。
图2是气力集排式分肥系统结构示意图。
图3是气肥混合机构剖视图。
图4是分配器I剖视图。
图5是分配器II剖视图。
图6是分配器II棱锥形旋盖示意图。
图7是棱锥形旋盖挡板示意图。
图8是棱锥形旋盖调整套示意图。
图9是曲面分层施肥机构示意图。
图中件号说明：
1.风机，2.Y型三通，3.输气管，4.射流器，5.波纹管，6.分配器II，7.肥料箱，8.排肥电机，9.外槽轮排肥器，10.分配器I，11.进肥管，12.导肥管，13.曲面深松铲，14.分层施肥管，15.分肥系统进肥口，16.导肥管I，17.导肥管II，18.导肥管III，19.气流喷嘴，20.泄肥口，21.分配器I出肥口，22.分配器I圆锥形旋盖，23.分配器I壳体，24.分配器II出肥口a，25.分配器II出肥口b，26.分配器II棱锥形旋盖，27.分配器II壳体，28.棱锥不带挡板斜面，29.棱锥带挡板斜面，30.螺纹杆，31.螺母，32.调整套，33.支撑杆，34.挡板，35.弹簧，36.挡板安装孔，37.挡板与支撑杆连接孔，38.调整套与支撑杆连接孔，39.铲尖安装座，40.铲尖，41.曲面深松铲侧翼I，42.上层L形出肥口，43.曲面深松铲柄，44.曲面深松铲侧翼II，45.中层L形出肥口，46.下层L形出肥口，47.曲面深松铲侧翼III。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过附图说明和具体实施实例对本发明进行进一步详细说明。
一种气力集排式空间分层施肥装置，包括气力集排式分肥系统、曲面分层施肥机构。所述气力集排式分肥系统由风机、Y型三通、进肥管、导肥管、供肥系统和气肥混合机构组成。所述风机由发动机通过皮带带动，为气力集排式分肥系统提供高速气流；所述Y型三通将风机产生的高速气流分为两部分，分别对应一组气肥混合机构；所述进肥管将供肥系统排出的肥料导入气肥混合机构；所述导肥管将气力集排式分肥系统分配的肥料导入曲面分层施肥机构。
所述供肥系统由肥料箱、排肥电机、外槽轮排肥器组成，外槽轮排肥器由排肥电机带动，根据所需肥量的不同调整排肥电机转速，实现按需施肥，肥料箱内的肥料经外槽轮排肥器排出，经肥管进入气流分配系统。
所述气肥混合机构有两组，由输气管、射流器、波纹管和分配器组成。所述输气管将Y型三通分配的高速气流导入射流器；所述射流器由气流喷嘴、气肥混合室、进肥口和泄肥口组成，进肥管的肥料和输气管的高速气流分别经进肥口和气流喷嘴进入气肥混合室，产生气肥混合流，并向上运动进入波纹管。射流器下端设有泄肥口，不能随气流向上运动的大颗粒肥料，经泄肥口泄出，避免混合室堵塞。气流喷嘴与混合室通过螺纹可活动连接，气流喷嘴与进肥口之间的相对高度可调；所述波纹管为上部与分配器连接，下部与射流器连接，从射流器产生的气肥混合流经波纹管的挤压和拉伸作用，促使气流和肥料均匀混合，提高肥料在管道截面的均匀性。
所述分配器由分配器壳体和分配器锥形旋盖组成，分配器壳体与分配器锥形旋盖通过螺纹可活动连接。分配器分为分配器I和分配器II，分配器I锥形旋盖下部呈圆锥斜面，有利于气肥混合流的均匀分配，保证分配器I出肥口出肥量相同。分配器II锥形旋盖下部呈棱锥斜面，由壳体、螺纹杆、挡板、支撑杆、调整套、螺母和弹簧组成。螺纹杆竖直固定安装在壳体内腔；挡板通过挡板安装孔活动安装在壳体上；支撑杆一端与挡板上的连接孔活动安装，另一端与调整套上的连接孔活动连接；调整套嵌套活动安装在螺纹杆上，可上下运动，带动支撑杆活动，进而带动挡板绕挡板安装孔旋转，调整棱锥面的角度；弹簧嵌套活动安装在螺纹杆下部，弹簧上端与调整套接触，下端与壳体内腔接触；螺母配合安装在螺纹杆上部，下部与调整套接触，向上调整螺母位置，弹簧伸长，推动调整套向上运动，进而带动挡板旋转减小斜面角度，向下调整螺母位置，弹簧压缩，调整套向下运动，进而带动挡板旋转增大斜面角度。本实例采用4个深松施肥铲，分配器II为施肥铲中层和下层分配肥料，因此分配器II有8个出肥口，对应8个棱锥形斜面，8个棱锥形斜面中有4个斜面上安装调节挡板，间隔分布，调整挡板的角度，即调整棱锥斜面的角度，因此相邻两斜面的角度不同，其对应的出肥口出肥量也不同。可调整斜面对应的分肥器出肥口与中层L形出肥口连接，不可调整斜面对应的分肥器出肥口与下层L形出肥口连接，因此中层和下层施肥量比例可调。分配器旋盖锥形斜面能够减少气肥混合流在分配器内产生涡流，可占据分配器内排肥盲区，有利于引导混合流进入导肥管，分配器壳体四周均匀设置出肥口。两组气肥混合机构除分配器其他部件均相同。
所述曲面分层施肥机构由曲面深松铲和分层施肥管组成。所述曲面深松铲由曲面深松铲柄、铲尖、铲尖安装座和曲面深松铲侧翼组成，曲面深松铲柄、铲尖及铲尖安装座之间均通过螺栓连接；所述曲面深松铲柄下部铲身侧向弯曲，与碎土型铧式犁较为接近，工作时，曲面铲柄对土壤进行破碎切割，并向上抬起土垡，对该部分土壤进行剪切、拉伸破坏，从而达到松土目的，施肥深度为20cm的时候开沟阻力小；所述铲尖嵌套在铲尖安装座前部，通过螺栓紧固连接；所述曲面深松铲柄下部嵌套在铲尖安装座侧面的沟槽中，通过螺栓紧固连接；所述曲面深松铲侧翼焊接在曲面铲柄曲面上，位置与分层施肥管L形出肥口相对应，每个L形出肥口对应一个侧翼，侧翼后部的突起长度大于L形出肥口弯曲部分的长度，为5～10mm，避免L形出肥口被土壤堵塞。侧翼能够在深松铲耕出的土壤曲面上割开一条沟壑，L形出肥口喷出的气肥混合流进入沟壑，将每层肥料都固定在相应的沟槽内。
所述分层施肥管为长度各不相同的金属管构成，焊接在曲面深松铲的后端，各L形出肥口垂直距离为50mm，上层L形出肥口通过导肥管与分配器I出肥口相连接，施用的肥料为速效肥，为种子萌发和幼苗生长提供养分。中层和下层L形出肥口通过导肥管与分配器II出肥口相连接，可调整斜面对应的分肥器出肥口与中层L形出肥口连接，不可调整斜面对应的分肥器出肥口与下层L形出肥口连接，因此中层和下层施肥量比例可调，施用的肥料为缓释肥，为植株后期的生长提供养分，前期不进行养分的供应，减少前期肥料的流失和浪费。
在本发明一宽泛实施例中：本发明是一种气力集排式空间分层施肥装置，包括气力集排式分肥系统、曲面分层施肥机构。
所述气力集排式分肥系统由风机1、Y型三通2、输气管3、射流器4、波纹管5、分配器II 6、肥料箱7、排肥电机8、外槽轮排肥器9、分配器I 10、进肥管11、导肥管12、分配器I圆锥形旋盖22、分配器II棱锥形旋盖26、气流喷嘴19组成。分配器II 6由壳体27、螺纹杆30、挡板34、支撑杆33、调整套32、螺母31和弹簧35组成。
所述曲面分层施肥机构由曲面深松铲柄43、铲尖40、铲尖安装座39、曲面深松铲侧翼41，44，47、分层施肥管14组成。
本发明基本工作过程：根据作物种类确定农艺施肥量要求，调整排肥电机8转速。肥料箱7内的肥料经外槽轮排肥器9进入进肥管10，进肥管10一端与外槽轮排肥器9连接，另一端与分肥系统进肥口15连接，肥料经进肥口15进入射流器4下部的混合室；发动机经皮带传动带动风机1工作，风机产生高压气流，经Y型三通2一分为二，分别由输气管3进入两个气肥混合机构，输气管3一端与Y型三通2连接，另一端与射流器气流喷嘴19连接，高压气流经气流喷嘴19进入射流器4下部的混合室与肥料混合，形成气肥混合流，气肥混合流向上运动进入波纹管5，不能跟随混合流进入波纹管5的大颗粒肥料，掉落到射流器4混合室下部，经下部的泄肥口20泄出，防止混合室的堵塞，波纹管5一端与射流器4上部连接，一端与分配器6，10连接，气肥混合流继续向上运动进入分配器6，10，首先与分配器锥形旋盖22，26下部的锥形斜面碰撞，将气肥混合流分配到分配器出肥口21，24，25，从分肥器出肥口流出的气肥混合流，经导肥管12进入曲面分层施肥机构。导肥管I 16、导肥管II 17和导肥管III 18分别与分层施肥管14的上层L形出肥口42、中层L形出肥口45和下层L形出肥口46相连接。曲面深松铲柄43曲面上焊接有侧翼，曲面深松铲侧翼I 41、曲面深松铲侧翼II 44和曲面深松铲侧翼III 47分别对应上层L形出肥口42、中层L形出肥口45和下层L形出肥口46。曲面深松铲13深松作业时，将土壤切开形成曲面的壤壁，同时曲面深松铲的侧翼在壤壁上割开一条沟壑，气肥混合流经分层出肥口进入沟壑内，深松过的土壤回土将肥料固定在各层，形成明显分层。
本实例中上层L形出肥口42中流出的气肥混合流，落在各肥料层的最上层，对应分配器I出肥口21，施用的为速效肥。中层L形出肥口45中流出的气肥混合流，落在各肥料层的中间层，对应分配器II出肥口a 24，下层L形出肥口46中流出的气肥混合流，落在各肥料层的最下层，对应分配器II出肥口b 25，中下层L形出肥口出肥量比例可调，施用的为缓释肥。
本实例中分配器II锥形旋盖下部呈棱锥斜面，分配器II棱锥形旋盖26，壳体27，出肥口25，出肥口25与壳体27相交处的棱锥形旋盖26上分为：棱锥不带挡板斜面28和棱锥带挡板斜面29。棱锥带挡板斜面29上设置挡板34，挡板34控制棱锥斜面角度。挡板34通过挡板安装孔36铰接在棱锥形旋盖26上，通过挡板与支撑杆连接孔37与支撑杆33连接，支撑杆33另一端通过调整套与支撑杆连接孔38连接在调整套32上，调整套32设置在螺纹杆30上，螺纹杆30下端与壳体固定连接，螺纹杆30上端安装有螺母31，螺母31下方依次设置调整套32、弹簧35。通过螺母31的旋转实现调整套32上下移动，从而带动支撑杆33调节挡板34的角度。本实例中曲面分层施肥机构为4组，实际作业中不仅限于4组，可根据实际需要增加或减少。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种气力集排式空间分层施肥装置，包括气力集排式分肥系统、曲面分层施肥机构，其特征在于：所述气力集排式分肥系统，由供气系统、供肥系统、气肥混合机构组成，所述气力集排式分肥系统与曲面分层施肥机构之间通过管路连接,所述气肥混合机构包含分配器，所述分配器由分配器壳体和分配器锥形旋盖组成，所述分配器锥形旋盖下部呈棱锥斜面，壳体与棱锥形旋盖的锥形面相交处开设有出肥口，出肥口与壳体相交处的棱锥形旋盖上的斜面分为棱锥带挡板斜面和棱锥不带挡板斜面。
2.根据权利要求1所述的气力集排式空间分层施肥装置，其特征在于：棱锥带挡板斜面上设置挡板，挡板控制棱锥斜面角度。
3.根据权利要求1或2所述的气力集排式空间分层施肥装置，其特征在于：所述分配器壳体与分配器锥形旋盖通过螺纹可活动连接。
4.根据权利要求1所述的气力集排式空间分层施肥装置，其特征在于：所述气肥混合机构有两组，由输气管、射流器、波纹管和分配器组成，所述输气管将Y型三通分配的高速气流导入射流器；所述射流器由气流喷嘴、气肥混合室、进肥口和泄肥口组成，进肥管的肥料和输气管的高速气流分别经进肥口和气流喷嘴进入气肥混合室，产生气肥混合流，并向上运动进入波纹管，射流器下端设有泄肥口，气流喷嘴与混合室通过螺纹可活动连接，气流喷嘴与进肥口之间的相对高度可调；所述波纹管为上部与分配器连接，下部与射流器连接。
5.根据权利要求4所述的气力集排式空间分层施肥装置，其特征在于：所述供肥系统由肥料箱、排肥电机、外槽轮排肥器组成，外槽轮排肥器由排肥电机带动，肥料箱内的肥料经外槽轮排肥器排出，经肥管进入气流分配系统。
6.根据权利要求1所述的气力集排式空间分层施肥装置，其特征在于：所述曲面分层施肥机构包括曲面深松铲，其由曲面深松铲柄、铲尖、铲尖安装座和曲面深松铲侧翼组成，曲面深松铲柄、铲尖及铲尖安装座之间均通过螺栓连接；所述曲面深松铲柄下部铲身侧向弯曲；所述铲尖嵌套在铲尖安装座前部；所述曲面深松铲柄下部嵌套在铲尖安装座侧面的沟槽中；所述曲面深松铲侧翼焊接在曲面铲柄曲面上，位置与分层施肥管L形出肥口相对应，每个L形出肥口对应一个侧翼，侧翼后部的突起长度大于L形出肥口弯曲部分的长度。
7.根据权利要求6所述的气力集排式空间分层施肥装置，其特征在于：所述分层施肥管为金属管构成，焊接在曲面深松铲的后端，各L形出肥口垂直距离为50mm，上层L形出肥口通过导肥管与分配器I出肥口相连接，中层和下层L形出肥口通过导肥管与分配器II出肥口相连接，可调整斜面对应的分肥器出肥口与中层L形出肥口连接，不可调整斜面对应的分肥器出肥口与下层L形出肥口连接，中层和下层施肥量比例可调。
8.根据权利要求2所述的气力集排式空间分层施肥装置，其特征在于：采用4个深松施肥铲，分配器为施肥铲中层和下层分配肥料，分配器有8个出肥口，对应8个棱锥形斜面，8个棱锥形斜面中有4个斜面上调节挡板间隔分布，可调整斜面对应的分肥器出肥口与中层L形出肥口连接，不可调整斜面对应的分肥器出肥口与下层L形出肥口连接。
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