CN110769681B - 用于草皮处理的设备、装备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于处理草皮的设备，包括：能够绕轴线旋转的圆柱形转子(20)，转子具有：第一螺旋轨道部分(25a)，其具有第一螺旋轨道(26a)，第一螺旋轨道围绕轴线在第一方向上从第一端向转子的中心部分延伸；第二螺旋轨道部分(25b)，其具有第二螺旋轨道(26b)，第二螺旋轨道围绕轴线在第二方向上在第二端和转子的中心部分之间延伸；其中，每个螺旋轨道部分包括至少一个螺旋轨道，该至少一个螺旋轨道具有沿其布置的多个齿(24)。

Description

用于草皮处理的设备、装备和方法

本发明涉及用于草皮处理的设备、装备和方法，并且更具体地但不排他地，涉及用于处理体育运动的地表诸如足球场、橄榄球场和曲棍球场以及网球场的设备、装备和方法，这些体育运动的地表在赛季期间被磨损和损伤并且还由于“杂草(thatch)”的累积，例如死草、部分腐烂的叶子、茎和/或根的层的堆积而变差。

包括藻类、苔藓、真菌和黏菌的病害和其他枯萎病会侵袭草皮，且由于杂草的存在情况可能变得更坏。通常建议用机械式除杂草装备(mechanical thatching equipment)处理杂草，这操作通常称为松土。

建议在几个处理中进行松土而不是试图一次清除全部的杂草，但这主要是因为常规的松土机在在浅的犁沟中清除杂草时在它们之间留下杂草“脊”，并因此不能在一个趟次中清除全部的杂草。

US6094860公开了针对运动场中受严重磨损的草皮区的人造纤维加固的使用，并且其他专利和诸如

和

Grassmaster的专有系统同样涉及了人造纤维加固的使用。

Grassmaster是一种草皮加固系统，在该草皮加固系统中，将人造草纤维注入植草地表中约20cm深，在土壤上伸出约25mm。这种系统有关割草、垂直切割和通风的维护据说与普通草皮的维护没有什么不同。当然，割草必须在切割器高度等于或高于人造草纤维高度的情况下进行，例如，如果纤维高度为25mm，那么切割器高度为26mm或更高，否则人造草纤维将被切断或拔出。

人造草纤维被注入沙子基质中，沙子基质当然不具有营养价值并且也只有一薄薄的腐殖质顶部层(如果确实有的话)，因此天然草需要用比在深层土壤中生长时更多的肥料来处理。考虑到约97％的草皮是天然草，这加剧了病害和感染(infestation)问题。沙子在整个赛季里还比普通天然的、未加固的草皮基质更加致密。

此外，诸如三叶草之类的不受欢迎的草和野草对于任何草皮而言都可能是个问题。三叶草由于它往往很滑而在如网球场之类的运动地表的问题尤其特别。野草通常用系统性除草剂处理，除草剂起作用是需要时间的并且在相隔数周的时间内可能需要多次处理。

本发明提供了一种用于处理草皮的改进设备，所述草皮包括种植在例如沙子和/或土壤的基质中的人造草加固的草皮，该设备能够去除杂草、患病或枯萎的腐殖质和沙子，甚至全部的草和野草，而不影响人造草的加固(如果存在的话)。

在第一方面，提供了一种用于处理草皮的设备，该设备包括：能够绕轴线旋转的圆柱形转子，该转子具有：第一螺旋轨道部分，其具有第一螺旋轨道，第一螺旋轨道围绕轴线在第一方向上从第一端向转子的中心部分延伸；第二螺旋轨道部分，其具有第二螺旋轨道，第二螺旋轨道围绕轴线在第二方向上在第二端和转子的中心部分之间延伸；其中，每个螺旋轨道部分包括至少一个螺旋轨道，该至少一个螺旋轨道具有沿其布置的多个齿。

与具有仅沿一个方向延伸的螺旋轨道的转子相比，这种构造减小了证示线(witness line)。

第一方向可以包括逆时针方向，而第二方向包括顺时针方向。

每个螺旋轨道部分可以包括一个和十个之间的等间距的螺旋轨道，并且优选地包括四个螺旋轨道。

齿可以单独附接到相应的螺旋轨道，以便为了更换或翻新或为了重新配置转子而能够单独移除。

齿可以用螺栓固定在螺旋轨道上并且可以用单个螺栓附接，螺旋轨道具有凹部或者进行如此相关的布置：限定与齿配合的凹部从而用单个螺栓将齿牢固地保持在适当位置。

螺旋轨道可以焊接到转子表面或固定在转子中的槽中，该槽可以是激光切割的。齿可以具有在转子的圆柱形表面上方延伸至少60mm的端头(tips)。

端头可以在转子的圆柱形表面上方延伸多达200mm。齿可以由耐磨材料制成或者至少在其端头部分用耐磨材料(诸如碳化钨)覆盖。

齿可以在每个螺旋轨道部分中的一个或更多个螺旋轨道上延伸，并且优选地，每个螺旋轨道部分有四个螺旋轨道。

由于齿沿螺旋轨道中的每个紧密地隔开并被设定适当的齿穿入深度，所以转子将能够在一个趟次中移除全部或大体上全部的杂草、草和受感染的腐殖质和/或沙子。

在第二方面，提供了用于处理草皮的装备，该装备包括第一方面的设备，圆柱形转子在草皮上经过并相对于草皮旋转以从草皮提升物料。

在第三方面，提供了一种用于处理草皮的方法，草皮包括生长在基质中的草，该方法包括：使用以上第一方面的设备移除杂草或其他感染。

现在将参考附图描述根据本发明的设备、装备和方法，其中：

图1a是草皮的横截面的说明性例子；

图1b是用人造草纤维加固的与图1a的横截面类似的横截面；

图1c是用人造草纤维加固的有匍匐茎的暖季草皮的横截面的说明性例子；

图2是包括转子的设备的一个实施方案的前视图；

图3是图2的转子的透视图；

图4a是图2的转子的端部的放大的透视图；

图4b是图2的转子的端视图；

图5是用于图2的设备中的单个齿的视图；以及

图6说明性地示出了图2的设备在使用时的后视图。

图1a是草皮11的横截面的说明性例子，其中，将天然草12在例如运动地表(诸如网球场、足球场和橄榄球场)中播种在例如土壤、沙子、淤泥和/或粘土的基质15中。草根12a可以通过根茎12b连接。随着时间的推移，由于修剪和磨损，草皮会有杂草堆积(未示出)，并且还会感染有藻类、苔藓、真菌、黏菌和其他问题。

图1b是类似于图1a那样所示的草皮11a的横截面的说明性例子，该草皮用人造草纤维13加固，人造草纤维13在草皮水平面14上方延伸给定的高度h，例如25mm。通常，天然草12播种在例如沙子的基质15a中，基质15a仅具有例如腐殖质的薄的上层16。这种加固的草皮需要更多的施肥，因此感染的风险更大。

将人造草纤维13经过腐殖质16注入基质15a中深度为D，通常约20cm深的地方。

图1c是有匍匐茎的暖季型草皮100的横截面的说明性例子，暖季型草皮100具有生长在例如土壤和/或沙子的基质150中的草皮上层120，草皮上层120包括从冠部170和根部180生长的暖季型草的茎140和叶片160。这种暖季型草包括狗牙根属和野牛草属。

暖季型草还包括匍匐茎190，匍匐茎190从冠部170伸展，以便在基质150的顶部水平面的上方相互连接冠部170，而根茎195在基质150顶部水平面下方从冠部170伸展。

在图1c中，暖季型草皮用人造草纤维130按照上图1b所述的进行加固。可以对暖季型草皮进行如下处理：移除草皮上层120以便移除包括茎140、叶片160和任何杂草等之类可能在上层120中堆积的物料，而不移除匍匐茎190或人造草纤维130。然后，暖季型草可以从匍匐茎190再生。

在图1a-1c中由相应的括号(B)描述了受感染层的说明性例子，而图2-4b示出了用于处理草皮11、11a、100的设备10。

用于处理草皮和暖季型草皮的设备10包括圆柱形转子20，该圆柱形转子20适于被驱动地绕水平轴线(示出为轴22)旋转，由此转子20上的两个或更多个螺旋轨道部分25a/25b各自包括一个或更多个螺旋轨道26a/26b。

转子20依据应用可以是任何长度，但是优选地长度在0.5m和3m之间，并且优选地在0.5m和2.5m之间。

在本说明性示例中，转子20包括两个螺旋轨道部分25a和25b，由此第一螺旋轨道部分25a包括从转子20的第一端27a向转子20的中心部分延伸的四个等间隔的螺旋轨道26a，而第二螺旋轨道部分25b包括从转子20的第二端27b向转子20的中心部分延伸的四个等间隔的螺旋轨道26b。

如图2和图3说明性地所示，当沿着水平轴22从第一端27a向第二端27b观察时，第一螺旋轨道部分25a的螺旋轨道26a沿着转子20的表面围绕水平轴线在逆时针方向上从第一端27a向转子20的中心部分延伸。

如图2-4b所示，当沿着水平轴22从第二端27b向第一端27a观察时，第二螺旋轨道部分25b的螺旋轨道26b沿着转子20的表面围绕水平轴线在顺时针方向上从第二端27b朝向转子20的中心部分延伸。

应当理解，术语“中心部分”仅用于说明的目的，并且第一部分和第二部分的长度可以彼此不同。例如，第一部分可以比第二部分更长，或者第二部分比第一部分更长。此外，转子20可以包括多于两个的螺旋轨道部分，转子20的每个螺旋轨道部分具有这样的螺旋轨道，该螺旋轨道的延伸方向不同于转子20的相邻螺旋轨道部分的螺旋轨道的延伸方向。如下面更详细描述的，每个螺旋轨道包括附接到该螺旋轨道的齿24。

在替代实施方案中，在不同的螺旋轨道部分的每一个中可以设置不同数量的螺旋轨道(例如，每个螺旋轨道部分设置1个和10个之间的螺旋轨道)。

此外，螺旋轨道26可以在与本实施方案的方向不同的方向上延伸。在其他实施方案中，第一螺旋轨道部分中的螺旋轨道可以围绕水平轴线在顺时针方向上自中心部分向转子的第一端延伸，而第二螺旋轨道部分中的螺旋轨道可以围绕水平轴线在逆时针方向上从中心部分向转子的第二端延伸。

在另一个实施方案中，转子包括在第一端和第二端处的第一螺旋轨道部分和第二螺旋轨道部分，其中在第一螺旋轨道部分和第二螺旋轨道部分之间具有非螺旋轨道的第三轨道部分。这种非螺旋轨道可以沿着转子的表面大体上平行于轴线布置。

在本说明性实施方案中，轨道26a、26b被描述为从转子20的表面立起的连续阶梯式结构。

然而在其他实施方案中，螺旋轨道26不需要是连续结构而是可以包括一系列附接了齿24的分立的支架或支柱。在其他实施方案中，螺旋轨道26可以包括加工/蚀刻到转子表面中的槽，可以通过插入将齿24附接到该槽中并锁定在适当的位置。在其他示例中，齿24可以例如通过焊接而被永久性附接。

有利的是，齿24可移除地附接到螺旋轨道26，使得齿24在使用中被磨损或损坏时可以更换或翻新，或者使得可以重新配置转子20用于不同的操作(例如松土)。

图5示出了齿24的说明性示例，该齿24的形状大致为梯形。然而，权利要求在这方面不受限制，并且可以使用任何形状的齿。

齿24包括由诸如钢的耐磨材料形成的主体部分24，并且在实施方案中包括钢端头部分24b，该钢端头部分24b包括诸如碳化钨的耐磨材料。当附接到轨道时，将端头部分24b布置在转子20表面上方的高度处(例如，在表面上方从10mm至多达200mm处，并且优选地，在表面上方至少60mm处)。

齿的宽度可以在1mm-30mm之间，并且优选地，齿24的宽度在5-15mm之间，并且更优选地，齿24的宽度为10mm。

例如且如图4a所示，图4a示出了第二端27b(如图3中的圆圈所示)的放大视图，可以用穿过孔24c的单个螺栓25将齿24锚固到螺旋轨道26，然而可以使用任意数量的螺栓。此外，权利要求不限于将齿锚固在适当的位置，并且在其他实施方案中，齿24可以直接地固定到转子20上或者固定到转子20表面的槽中。

在一个示例性操作中，由于齿24沿着全部的螺旋轨道26紧密地间隔开以实现跨越转子20的大体上完全的覆盖，所以转子20将能够在一个趟次中移除全部的或大体上全部的杂草、草和受感染的腐殖质和/或沙子。应注意，权利要求不限于使螺旋轨道终止于转子的第一端27a和/或第二端27b，而是螺旋轨道可以终止于距第一端27a和/或第二端27b的一段距离，例如距离第一端27a和/或第二端27b多达30厘米或30厘米以上。

参考图6，该设备在使用中可以安装在包括底盘42的装备中，并由牵引机41牵引经过草皮11(转子在图6中未示出)。

在本说明性示例中，底盘42具有地面辊43和高度控制装置44，高度控制装置44适于控制转子20相对于草皮的高度，以便根据需要部署齿24，例如部署齿24低于草皮水平面14或掠过草皮表面。

还如图4b所示，图4b是第一端27a的端视图，驱动牵引机41以使转子在方向49上在草皮11上经过。如图4b所示，当转子在行进方向49上经过草皮时，转子在方向50上旋转，使得齿24移动经过草皮11同时提升诸如杂草、天然草、叶片、茎和/或基质材料的物料。转子在方向50上的这种旋转可以使用牵引机41上的动力输出传动装置45来提供。

当转子20在方向50上旋转时，通过螺旋设置的齿24的作用将从草皮提升的物料从相应的端部27a/27b向内拉动，并且将该物料转移到在底盘42中的传送带47上。当螺旋轨道形成为如图2-4b中的连续结构时，从特定的齿落下的任何物料都将被螺旋轨道捕获，该物料在从螺旋轨道转移到传送带上之前都附着到螺旋轨道。当螺旋轨道不形成为连续结构时也可以提供这种功能，由此可以使齿彼此附接使得在齿间不存在间隙，或者由此可以使任何支柱或支架设有捕捉从齿掉落的任何材料的特征。不限于理论，由于螺旋轨道的方向使得向内拉动提升的物料的动作可以被视为阿基米德螺旋作用(Archimedean screwaction)。

传送带47将提升的材料运载至升降机45上，进入在第二牵引机48后面拉动的拖车46中。

在物料被提升到传送带47上之前从相应的端部27a/27b向内拉动物料意味着，处理过的草皮上的“证示线”将减少，由此本领域的技术人员应理解证示线包括未被转子收集的残余物料的可见线(visible line)。

如图所示，转子高度控制装置用于设定转子相对于草皮的高度。高度控制装置44可连续地调节，或者也可以精细的步骤调节(例如1mm或小于1mm，优选地0.1mm或小于0.1mm，甚至更优选地0.01mm或小于0.01mm)。例如，实现每转0.1mm的调节的带有输入轮的齿轮装置，允许通过分级转动进行小于0.1mm的调节。这种程度的可调节性允许依据要求设置转子高度，是非常有利的。具有数字读出器的高度控制装置也是有用的，并且可以被校准以指示转子的高度。技术人员将认识到，为了获得最佳性能，在使用过程中高度设置不会偏移。

这种转子的通常的转速可以在600-1400rpm之间，并且更优选地大约1000rpm，然而权利要求在这方面不受限制。

因此，使用宽度>0.5m的转子的设备可以在一个趟次或最多两个趟次下处理足球场或类似大小的场地，这是充裕地容纳在一天的工作中的一种操作。

参考图1a和图1b，处理到至少一些天然草、根、冠、根茎，也许一些秆留在基质15/15a中的深度d就足够了，草将会生长回来。然而，当基质严重地感染上藻类时，可以通过将齿驱动得足够深来移除全部的天然草，并铺放新的基质以及重新播种。

此外，当处理如图1b中的加固的草皮时，深度d小于诸如在US5489317或US6094860中所公开的任何垫子(mat)或衬板(backing)的深度。

类似地，对于没有衬板的Desso

或SISGrass系统，深度d应该小于人造纤维注入的深度D，以便任何人造纤维都将会保持在原位。

并且此外，当处理如图1c中的有匍匐茎的暖季型草皮时，深度d使得齿掠过基质150的顶表面，并且优选地使得齿位于上层120中的匍匐茎190的上方，使得匍匐茎190和任何人造纤维(如果存在)在处理后都将会保持在原位。

可以通过从一个或更多个螺旋部分25a或25b的一个或更多个螺旋轨道上移除齿来重新配置转子20，从而使用高度控制来保持转子平衡和部署，使得齿穿过较小的深度，使得转子20起到松土机的作用。

尽管已经描述了本发明的优选实施方案，但本领域技术人员应当容易理解，在不脱离本发明的范围的情况下可对优选实施方案进行变型。例如以及如上所述的，可以提供其他配置(例如数量/方向方面)的螺旋轨道部分或螺旋轨道。

Claims (11)

1.一种处理草皮的设备(10)，包括：

能够绕轴线(22)旋转的圆柱形转子(20)，所述转子(20)具有：

第一螺旋轨道部分(25a)，其具有第一螺旋轨道(26a)，所述第一螺旋轨道(26a)围绕所述轴线(22)在第一方向上从所述转子的第一端(27a)向所述转子(20)的中心部分延伸，其中所述第一方向包括逆时针方向；

第二螺旋轨道部分(25b)，其具有第二螺旋轨道(26b)，所述第二螺旋轨道(26b)围绕所述轴线(22)在第二方向上在所述转子的第二端(27b)和所述转子(20)的所述中心部分之间延伸，其中所述第二方向包括顺时针方向；

其中，每个螺旋轨道部分(25a、25b)包括2个至10个螺旋轨道(26a、26b)，每个螺旋轨道具有沿其布置的多个齿(24)，

其中，所述齿(24)沿着所述螺旋轨道(26)紧密地间隔开以实现跨越所述转子(20)的大体上完全的覆盖，使得所述转子(20)能够在一个趟次中移除大体上全部的杂草、草和受感染的腐殖质和/或沙子。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，每个螺旋轨道部分包括四个螺旋轨道。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中，每个螺旋轨道包括从所述转子的表面立起的大体上连续的结构。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，每个螺旋轨道包括一系列分立的支架或支柱。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，每个螺旋轨道包括在所述转子的表面中的槽，齿被插入到所述槽中。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述第一螺旋轨道部分的长度等于所述第二螺旋轨道部分的长度。

7.根据前述权利要求1至5中任一项所述的设备，其中，所述第一螺旋轨道部分的长度不等于所述第二螺旋轨道部分的长度。

8.一种用于处理草皮的装备，所述装备包括底盘(42)和安装在所述底盘(42)中的权利要求1至7中任一项所述的设备(10)，其中所述装备被配置成使得所述圆柱形转子(20)在所述草皮上经过并相对于所述草皮(11)旋转以便从所述草皮提升物料。

9.根据权利要求8所述的装备，包括高度控制装置，所述高度控制装置适于控制所述转子相对于所述草皮的高度。

10.根据权利要求8或9中任一项所述的装备，所述装备包括传送带，所述传送带用于移除从所述装备提升的所述物料。

11.一种用于处理草皮(11)的方法，所述草皮包括生长在基质中的草，所述方法包括：使用如权利要求1至7中任一项所要求的设备(10)移除杂草或其他感染。

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