CN113271762A - 流体射流农业装置、系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供一种农业器具的超高压液体射流土壤处理系统。该超高压液体射流土壤处理系统包括：框架；超高压液体泵(504)，其设置于框架上；成组的超高压管路(510)，其流体地连接到超高压液体泵；以及至少第一液体射流土壤用具头部(508)和第二液体射流土壤用具头部(508)，其经由成组的超高压管路来流体地连接到超高压液体泵。第一用具头部和第二用具头部构造成通过生成多个沟渠(700a、b)而调理土壤以便进行种子(1706、2400)沉积。

Description

流体射流农业装置、系统和方法

对相关申请的交叉引用

本申请要求保护提交于2019年1月3日的美国临时专利申请No. 62/787993的利益和对于该美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请的全部内容为本申请的受让人所拥有并且通过引用而以其整体并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及超高压液体射流土壤处理装置、系统和方法。

背景技术

当前的种植及播种系统和过程大体上利用三种不同类型的装置-一个或多个打开(或开垦，即open)装置，其用于打开土壤；一个或多个播种装置，其用于使种子沉积到土壤的经打开部分中；以及一个或多个封闭(或合拢，即close)装置，其用于使土壤在所沉积的种子的顶部上封闭。对于打开装置，这些系统和过程严重依赖于在播种之前或大约与播种同时地耕作、犁耕或耕耘地面。这些过程往往使用犁刀来首先在土壤的顶部上切穿残留物并且使土壤松散(例如，打开)，以允许空气、水以及营养物(例如，肥料)的接近和渗透，并且提供在给定/期望的深度处施肥并且播种(例如，递送营养物和种子一直到土壤中的4至6英寸深)的可能性。当前，这通过以每小时2英里与每小时15英里之间的速度将物理器具(诸如，犁耕器、刀片、犁刀、残留物切割犁刀、耕耘、锄头、尖头等等)拖拉或推动通过土壤而完成。在应用犁刀来打开土壤之后，一个或多个额外的打开装置(例如，锄头、倾覆机等等)典型地用于调理由犁刀进行的初始开口并且使该开口成形，以进一步制备并且形成该开口，以便进行种子沉积。

在许多传统用具中，犁刀构造为用于切穿残留物并且打开土壤的如刀/刀片那样的装置。一些较新的设计已以可能具有波状或笔直刀片的旋转盘式犁刀置换刀尖式犁刀。图1示出具有波状刀片的示例性的现有技术的旋转盘式犁刀。在操作中，在应用进一步调理土壤并且使土壤成形的锄头或盘设置之前，犁刀(诸如，图1的犁刀)刺穿地面。大体上，拖拉犁刀通过土壤用来切穿残留物、使土壤翻转并且提供种子床，因而使地面(例如，沟渠)的位于给定的深度处的选择部分暴露于大气并且使得所暴露的土壤部分可用于施用期望的材料和液体(例如，种子、肥料等等)。

图2示出在常规的农业系统和方法中采用的一些示例性的现有技术的固体土壤锄头。在传统上，这些锄头在种植操作中的使用在切穿残留物和土壤的犁刀(诸如，图1的犁刀)之后发生。图2的不同的锄头可以针对不同的过程和/或种子而与不同的犁刀一起被采用，因为，变化的深度和沟渠形状可以是期望的。播种装置于是能够用于使材料在通过犁刀和锄头而形成的沟渠中沉积于期望的深度处。此后，封闭装置能够用于使沟渠封闭。大部分种植系统具有如下的封闭系统(例如，压土轮和/或封闭工具)：被连接于后面，并且与犁刀和锄头成一直线，以在种子沉积之后立即使土壤封闭。

图3示出包括播种装置、封闭装置以及若干打开装置的组合的示例性的现有技术的种植系统300。打开装置包括犁刀306和两个锄头304a、304b。封闭装置302不但用于填充于沟渠中并且使沟渠再密封，而且用于使田地土壤整平并且使残留物滞留。播种装置308位于打开装置304a、b、306与封闭装置302之间。如所示出的，播种装置308能够联接到副打开装置304b。然而，使用这样的常规的(一个或多个)耕耘布置可能引起与将霜状白糖涂敷到蛋糕极其相似的被称为随着沟渠被打开和封闭而发生的土壤的“涂抹”的过程。大量涂抹可能使水相对于土壤而密封，因为，它使土壤中的颗粒之间的细孔压实并且封闭。该影响倾向于由于土壤中的更高的湿度水平而恶化，这可能导致种植中的延迟。可能由于天气和/或由于在白天期间的某些时候存在厚重的露水(这可能致使播种条件是不利的)而导致土壤中的更高的湿度水平。

而且，常规犁刀(诸如，图1和图3的犁刀)生成大量尘土、抛土并且在耕种工具、拖拉机以及刀片上磨损并且撕裂，并且具有低劣残留物滞留。特别地，将器具通过土壤和残留物拖拉以打开沟渠的动作典型地导致大量残留物在器具周围被绊住并且在田地和沟渠中被到处拖拉(和/或被拖拉离开田地和沟渠)，这使得土壤直接地暴露于环境，并且明显地减少湿气滞留，同时增加土壤腐蚀。大体上，当前的基于固体犁刀的耕种实践的下游影响包括增加的土壤腐蚀，降低的土壤生物学肥力、降低的土壤回弹性、环境破坏以及生产低效性。

新近的犁刀和播种系统设计已力图通过在犁刀和封闭系统上采用甚至更窄并且更锋利的刀片(例如，刀尖式系统)而减少这些冲击和影响。图4示出具有刀尖式犁刀400的示例性的现有技术的种植系统的部分。然而，这些系统仍然以若干并非有益的方式物理地操纵土壤，并且移除大量残留物。而且，这些系统具有关于适当并且一致的渗透、残株管理、通过覆盖农作物进行的工作以及残留物返回原地(hair-pinning)的烦扰。

发明内容

本发明以将用于使用流体射流(诸如，液体射流或气体射流)来渗透土壤的一个或多个流体射流切割头部并入的农业土壤系统和过程(例如，土壤耕作、肥料沉积、播种过程等等)为特征。这使固体犁刀和物理犁刀的使用最少化(并且在一些情况下排除该使用)，由此减少耕耘、残留物废弃以及扰乱，同时改进农业过程。

在一个方面，本发明以一种农业器具的超高压液体射流土壤处理系统为特征。超高压液体射流土壤处理系统包括：框架；超高压液体泵，其设置于框架上；以及成组的超高压管路，其流体地连接到超高压液体泵。处理系统还包括经由成组的超高压管路来流体地连接到超高压液体泵的至少第一液体射流土壤用具头部和第二液体射流土壤用具头部。第一用具头部和第二用具头部构造成通过生成多个沟渠而调理土壤以便进行种子沉积。

在一些实施例中，超高压液体射流土壤处理系统进一步包括流体地连接到超高压液体泵的第三液体射流土壤用具头部。第三用具头部构造成周期性地横切多个沟渠。第三液体射流土壤用具头部能够构造成递送液体射流，以促进土壤相对于至少一个沟渠而塌缩。

在一些实施例中，超高压液体泵构造成生成至少大约20000磅每平方英寸(PSI)的液体压力。超高压液体泵能够是直接驱动泵。超高压液体泵能够包括增强器。

在一些实施例中，通过第一液体射流土壤用具头部而产生的对应的沟渠构造成接收周期性的种子沉积物。在一些实施例中，通过第一液体射流土壤用具头部而产生的第一沟渠接近通过第二液体射流土壤用具头部而产生的第二沟渠，第二沟渠适于接近沉积于第一沟渠中的一个或多个种子而接收农业添加剂。

在一些实施例中，第一沟渠和第二沟渠在土壤的表面下方在使用者可控的深度处相交。在一些实施例中，在调节土壤以便进行种子沉积时，第二液体射流土壤用具头部的尖端位于地平面下方。在一些实施例中，第二液体射流土壤用具头部相对于第一液体射流土壤用具头部而交错。

在一些实施例中，第一液体射流土壤用具头部或第二液体射流土壤用具头部中的至少一个构造成使输入物沉积于对应的沟渠中。在一些实施例中，土壤输入系统流体地连接到至少一个第一或第二液体射流土壤用具头部，以便将农业添加剂作为输入物而引入到对应的沟渠。

在另一方面，本发明以一种用于超高压液体射流农业器具的土壤用具头部为特征。土壤用具头部包括构造成接收超高压液体和肥料的主体。主体限定构造成使肥料混合到超高压液体中的混合室。土壤用具头部还包括设置于主体中并且流体地连接到混合室的喷嘴，喷嘴成形为将肥料与超高压液体的混合物运送到土壤中以液体射流。

在一些实施例中，土壤用具头部进一步包括流体地连接到主体的遮蔽系统。遮蔽系统构造成提供流体介质，以在喷嘴的尖端与土壤的表面之间基本上遮蔽液体射流。遮蔽系统能够与土壤用具头部的主体成一体。遮蔽系统的流体介质能够是液体、肥料、气体或水中的至少一种。在一些实施例中，遮蔽系统经由开/关阀来控制，以便选择性地启动遮蔽。

在一些实施例中，气体输入系统流体地连接到土壤用具头部的主体。气体输入系统构造成将气体引入到液体射流。

在一些实施例中，超高压液体进行下者中的至少一个：(i)被加热，以促进发芽；或(ii)被处置，以防止真菌生长。超高压液体能够使用来自农业器具的液压泵或另一构件中的一个的余热来加热。

在又一方面，本发明以一种用于农业器具的超高压液体射流土壤处理系统为特征。超高压液体射流土壤处理系统包括：超高压液体泵；成组的超高压管路，其流体地连接到超高压液体泵；以及液体射流土壤用具头部，其经由成组的超高压管路来流体地连接到超高压液体泵。用具头部构造成调理土壤以便进行种子沉积。超高压液体射流土壤处理系统还包括流体地连接到液体射流土壤用具头部的输入系统。输入系统构造成将农业添加剂递送到形成于用具头部中的液体射流。

在一些实施例中，输入系统经由液体肥料管路来连接到用具头部，液体肥料管路在单向阀处联接到排放管路，以防止液体肥料管路的污染或背压中的至少一个。在一些实施例中，排放管路连接到压力调节系统。在一些实施例中，压力调节系统包括空气过滤器、经压缩流体源或排放到大气的通气管管路中的一个。压力调节系统能够远离处理系统与土壤之间的接口。在一些实施例中，排放管路联接到声响警告元件，以当在液体肥料管路或排放管路中发生污染或背压中的至少一个时，警告操作者。

在一些实施例中，液体射流土壤用具头部直接地连接到经压缩空气或气体管路。在一些实施例中，经压缩空气或气体管路将经压缩空气或气体递送到用具头部的混合室，以提供混合室中的正压，由此防止污染物进入混合室。

在一些实施例中，输入系统构造成选择性地将农业添加剂递送到液体射流。在一些实施例中，选择性递送包括在形成液体射流之后，通过输入系统来将粒状肥料作为农业添加剂而引入，以促进肥料中的细粒的颗粒化。在一些实施例中，选择性递送包括通过输入系统来将至少一种气体作为农业添加剂而引入到土壤的表面下方。

在一些实施例中，用具头部包括喷嘴和孔口。喷嘴的直径与孔口的直径的比大于大约2。

在又一方面，本发明以一种操作农业器具的超高压液体射流土壤处理系统用于调节土壤以便进行种子沉积的方法为特征。超高压液体射流土壤处理系统包括经由成组的超高压管路来流体地连接到超高压液体泵的多个用具头部。该方法包括：通过第一用具头部和第二用具头部而在土壤中形成至少两个沟渠；通过播种装置而周期性地使种子沉积到通过第一用具头部而形成的沟渠中；以及通过第一用具头部或第二用具头部中的至少一个而周期性地将添加剂输入物提供到对应的沟渠中。

在一些实施例中，该方法进一步包括通过第三用具头部而周期性地处理第一沟渠和第二沟渠，以促进添加剂输入物和种子上的土壤塌缩。在一些实施例中，该方法进一步包括通过封闭装置而使土壤倾覆，以使沟渠封闭。

在一些实施例中，至少两个沟渠定位成以使用者可控的距离彼此接近。

在一些实施例中，周期性地将添加剂输入物提供到对应的沟渠中包括：通过第一用具头部的主体而接收超高压液体和添加剂输入物，其中，主体限定用于使超高压液体与添加剂输入物混合的混合室；以及通过第一用具头部的喷嘴而将包括混合的超高压液体和添加剂输入物的液体射流递送到沟渠。在一些实施例中，该方法进一步包括在喷嘴的尖端与沟渠的表面之间的流体介质中基本上遮蔽液体射流。在一些实施例中，该方法进一步包括提供混合室中的正压，以防止污染物经由喷嘴来进入混合室。

在一些实施例中，添加剂输入物是经由液体肥料管路来提供到第一用具头部或第二用具头部中的至少一个的液体肥料。在一些实施例中，该方法进一步包括使用单向阀和过滤排放部来防止液体肥料管路的污染和背压。

附图说明

上述的本发明的优点连同另外的优点可以通过参考与附图联合而进行的下文的描述来更好地理解。附图不一定按比例绘制，重点改为大体上放在图示本发明的原理上。

图1示出具有波状刀片的示例性的现有技术的旋转盘式犁刀。

图2示出在常规的农业系统和方法中采用的一些示例性的现有技术的固体土壤锄头。

图3示出包括若干打开装置、播种装置以及封闭装置的组合的示例性的现有技术的种植系统。

图4示出具有刀尖式犁刀的示例性的现有技术的种植系统的部分。

图5a示出根据本发明的一些实施例的包括超高压液体射流土壤处理系统514的示例性的农业种植机的框图。

图5b示出根据本发明的一些实施例的图5a的农业种植机的示例性构造。

图6示出根据本发明的一些实施例的图5a的犁刀系统514的超高压管路的示例性构造。

图7示出根据本发明的一些实施例的图5a的犁刀系统514的超高压管路的另一示例性构造。

图8示出根据本发明的一些实施例的图5a的种植机的播种装置的示例性设计的正视图和横截面视图。

图9示出根据本发明的一些实施例的能够被利用来使沟渠封闭的图5a的种植机的封闭装置的示例性构造。

图10示出根据本发明的一些实施例的通过图5a的液体射流犁刀系统而生成的示例性的沟渠。

图11a和图11b图示根据本发明的一些实施例的图5a的种植机的多个额外的打开装置的示例性布置。

图12a和图12b分别示出根据本发明的一些实施例的、图5a的种植机的部分升高以更好地图示液体射流犁刀系统的切割头部的示例性构造和框图。

图13示出根据本发明的一些实施例的通过图5a的种植机的两个液体射流切割头部而形成的示例性的沟渠形成件。

图14图示根据本发明的一些实施例的图5a的液体射流犁刀系统的液体射流切割头部的示例性构造。

图15示出根据本发明的一些实施例的联接到图14的液体射流切割头部以使故障发生率最小化和/或警告操作者出故障的成组的流体连接管路的示例性构造。

图16示出根据本发明的一些实施例的构造成生成流体遮蔽物的图5a的犁刀系统的液体射流切割头部的示例性构造。

图17示出根据本发明的一些实施例的能够通过图5a的犁刀系统的液体射流切割头部而制作的位于土壤中的几个示例性图案。

图18示出根据本发明的一些实施例的设置于统一框架上的集成式液体射流种植机的示例性构造。

图19示出根据本发明的一些实施例的图5a的种植机的示例性的分布式构造。

图20示出根据本发明的一些实施例的图5a的种植机的另一示例性的分布式构造。

图21示出根据本发明的一些实施例的位于图5a的种植机上的成组的传感器的示例性布置。

图22示出根据本发明的一些实施例的设置成接近图5a的犁刀系统的液体射流切割头部的喷嘴的成组的传感器的示例性布置。

图23示出根据本发明的一些实施例的用于操作图5a的种植机的示例性过程。

图24a和图24b示出根据本发明的一些实施例的通过图5a的种植机的两个液体射流切割头部而形成的额外的示例性的沟渠形成件。

具体实施方式

虽然在土壤处理、田地播种以及种植的情境下描述本文中的实施例，但本领域中的普通技术人员理解到，这些设计还能够单独地和联合地应用于非播种农业系统和方法，以便进行肥料施用、矿物施用、杀虫剂施用等等。而且，虽然本发明的土壤处理系统被描述成运送用于土壤处理的液体射流，但如本领域中的普通技术人员所理解的，该系统能够在不变更系统构造的情况下运送流体射流(例如，液体射流或气体射流)。

图5a示出根据本发明的一些实施例的包括超高压液体射流(例如，超过5000磅每平方英寸(PSI))土壤处理系统514(在本文中被称为超高压液体射流犁刀系统)的示例性的农业种植机500的框图。图5b示出根据本发明的一些实施例的图5a的农业种植机500的示例性构造。如图5a中所示出的，种植机500大体上限定侧向轴线518、纵向轴线520，纵向轴线520具有用于连接到移动单元512(例如，拖拉机)的远端522和用于与土壤互相作用的近端524。侧向轴线518相对于纵向轴线520以正交角横跨田地而从纵向轴线520侧向地延伸。具体地，种植机500在其远端522处联接到移动单元512，其中，移动单元构造成使种植机500横跨将被耕作的田地而移动。在一些实施例中，移动单元512是适于在将种植机500向后面拖拉时沿远侧方向导航的拖拉机。种植机500包括设置于框架上并且沿着纵向轴线520可操作地连接的许多构件。如所示出的，种植机500大体上包括液体射流犁刀系统514后接一个或多个额外的打开装置515a、播种装置515b以及封闭装置516，液体射流犁刀系统514用于切穿土壤以形成沟渠和/或使一种或多种农业输入物(例如，杀虫剂、肥料等等)沉积到土壤中。一个或多个额外的打开装置515a中的每个构造成进一步成形和/或形成通过犁刀系统514而产生的沟渠。每个播种装置515b构造成对沟渠进行播种。每个封闭装置516位于种植机500的近端524处，并且构造成在种子和/或输入物沉积之后使沟渠封闭。

在一些实施例中，种植机500包括输入系统530，输入系统530构造成存储至少一种农业输入物(诸如，肥料和/或另一种液体(例如，水))，以便以在下文中参考图14和图15而描述的方式供应到犁刀系统514。输入系统530能够是种植机500的独立构件或与液体罐502中的液体预混合。种植机500还能够包括与犁刀系统514处于流体连通的压力调节系统532，压力调节系统532用于调节输入系统530与犁刀系统514之间的输入物供应管路的压力并且防止犁刀系统514和/或输入系统530的污染。压力调节系统532在下文中关于图15而详细地描述。种植机500进一步包括一个或多个种子源540，种子源540可被播种装置515b接近，以便沉积到播种沟渠中。而且，如图5a中所图示的，种植机500能够包括用于操作泵504、增强器506和/或其它压力生成装备中的一种或多种的至少一个液压单元552。种植机500能够进一步包括用于给各种种植机构件提供功率的功率单元550和至少一个任选的副功率单元554，包括液压单元552中的电路系统。

如所示出的，超高压液体射流犁刀系统514包括至少一个液体罐502、至少一个超高压液体射流泵504、一个或多个任选的增强器506以及成组的一个或多个液体射流土壤用具头部508(在下文中被称为液体射流切割头部)。液体射流切割头部508经由成组的超高压管路510来流体地连接到泵504和任选的增强器506。任选的增强器506能够可操作地附接到泵504或与泵504集成。大体上，液体射流犁刀系统514构造成通过经由多个液体射流切割头部508来供应液体射流以切穿残留物并且打开土壤以及使种子床发育并且接近种子床而置换常规的固体物理犁刀(诸如，图2的旋转盘式犁刀或图4的刀尖式犁刀)。液体射流犁刀系统514构造成精细地、精确地、一致地并且迅速地切穿残留物和土壤，以帮助在播种装置515b种植种子并且封闭装置516使土壤封闭以埋藏种子之前形成播种沟渠。如在下文中参考图18-20而详细地描述的那样，犁刀系统514的各种构件能够设置于种植机500的统一框架上或分布于框架的多个可拆卸区段中。

在液体射流犁刀系统514的一些实施例中，泵504和任选的增强器506构造成从液体罐502抽吸液体并且使所抽吸的液体增压到例如处于大约5000磅每平方英寸(PSI)与超过90000PSI之间。在一些实施例中，超高压液体泵504和任选的增强器506构造成生成至少大约20000PSI的液体压力。在一些实施例中，超高压泵504是直接驱动泵，并且照此不包括增强器506。在一些实施例中，超高压液体是水或水与输入物(例如，肥料、杀真菌剂等等)的混合物。例如，超高压液体能够利用添加剂来处置，以防止真菌生长和/或促进发芽。

来自泵504和增强器506的经增压的液体经由高压管路510运送到设置成靠近地面和播种装置515b的成组的一个或多个切割头部508。在切割头部508中的每个内，从泵504和任选的增强器506接收的液体的压力转变成在液体以声速的若干倍通过每个切割头部508的喷嘴而释放时的速度。

在一些实施例中，多个增强器506可操作地连接到泵504，各自操作液体射流切割头部508的子集。多个增强器506能够以平衡的方式(诸如，在泵504的相对的侧面上具有相等数量)附接到泵504。例如，如果液体射流犁刀系统514具有六个液体射流切割头部508，则能够使用两个增强器506，所述两个增强器506各自将经增压的液体供应到切割头部508中的三个。

在一些实施例中，液体射流犁刀系统514的一个或多个泵504和/或一个或多个增强器506的冲程速率是相关的、受控制的和/或与正由种植机500执行的给定的任务(例如，播种/种植、施肥等等)的操作参数同步。例如，泵和/或增强器冲程速率选择和移动单元512速度可以相对于彼此而设定，以便使冲程速率与种子植入速率相关联，诸如，关于对于期望的种子间距的考虑因素而将一个冲程极值选择时间成种子植入时刻，或使冲程速率与另一功率考虑因素相关联。在一些实施例中，多个增强器506的冲程速率能够相对于彼此而同步和/或有意地偏移，以使系统中的振动、系统中的功率需求等等平衡。在一些实施例中，该构造能够排除对于用以使(一个或多个)高压输出平滑的超高压(UHP)蓄能器的需要(例如，从而去除来自具有多个增强器的系统的蓄能器的使用)。在一些实施例中，(一个或多个)泵504和/或多个增强器506的冲程速率相对于其相应的切割头部508(如果每个增强器506被分配给多个切割头部508)而偏移，以便使冲程与每个切割头部508的特定需求(例如，行或种子间距、沟渠深度需要、断续/间断的播种沟渠的形成等等)匹配。通过针对系统运动和/或切割头部508和过程的需求而对具体的泵504和/或增强器506的冲程进行时间选择，整个种植机500的操作性能和效率明显地改进。在一些实施例中，犁刀系统514的至少一个增强器506是被自主地操作并且利用每个播种用具来脉动的单端、伺服驱动的增强器。

在一些实施例中，液体射流犁刀系统514的泵504和增强器506位于种植机框架的不可塌缩部分上，诸如种植机500的中心非折叠底座上。例如，这些超高压构件504、506能够定位成接近框架与滚动单元的连结点，诸如图5b中所图示的连结点560，所述连结点能够组成连接到液体射流泵504和/或移动单元512的联结部。在一些实施例中，增强器506位于种植机框架的折叠/可塌缩部分上，在此情况下，如在下文中详细地描述的，增强器506经由构造成为柔性和/或可弯曲的超高压管路510来连接到其它超高压构件。

大体上，使超高压液体生成装备(包括泵504和任选的增强器506)连接到液体射流切割头部508能够提供动态种植机操作环境中的挑战。犁刀系统514的超高压管路510能够设计成承受该动态环境。例如，超高压管路510能够是用以允许在操作和运输期间铰接和起伏的挠曲软管或盘绕式高压管路之一。图6示出根据本发明的一些实施例的图5a的犁刀系统514的超高压管路510的示例性构造。管路510用于流体地连接犁刀系统514的超高压部分，包括一个或多个泵504、增强器506、液体射流切割头部508等等。如所示出的，管路510包括位于种植机框架的一个或多个动态和/或枢轴点1902处的盘绕式高压管路或部分盘绕式高压管路。盘管510能够是具有位于种植机500的舌状部处的枢轴点的、进料部为3/8英寸的双0.25英寸盘管。在具有可能要求大的流动速率的大型器具(未示出)的种植机系统的一些实施例中，还在其它枢轴点上(例如，在翼状部区段枢轴点、切割头部枢轴点等等处)使用类似类型的盘管配置(例如、3/8英寸至以0.25英寸双重盘绕并且回到3/8英寸)。大体上，将高压管路510实施为盘管提供横跨框架的一个或多个接头的挠曲，而不使必要的挠曲集中到高压管路510的小的部分中，因而使这些动态区中的高压管路510的疲劳寿命延长。

图7示出根据本发明的一些实施例的图5a的犁刀系统514的超高压管路510的另一示例性构造。管路510包括位于种植机框架的行单元连结枢轴点2004和框架/折叠枢轴点2002两者处的若干盘绕式高压管路区段。该构造改进种植机系统500的稳健性和耐久性。

对于图6的实施例和图7的实施例两者，使得用于在犁刀系统514中运送高压液体的高压管路510盘绕防止可能由于重复运动、用于运输和/或存储的装备的折叠、地面的起伏等等而造成在管路中形成扭结。因而，提高系统稳健性。在一些实施例中，高压管路510包括柔性软管，而非图6和图7中所图示的不锈钢高压管道。柔性软管能够以与不锈钢管道类似的方式起作用。

在一些实施例中，如图5b中所图示的，图5a的犁刀系统514的高压管路510设置于种植机系统500的抽打器上。在一些实施例中，抽打器附接到播种装置515b的质量，以便抽打器不暴露于种植机系统500在其横跨土壤而行进时的一定频率的运动。这是因为，与相对地较轻的封闭装置516形成对照，抽打(以及高压管路510的运动)被播种装置515b的较重的质量阻抑。在一些实施例中，高压管路510经由成组的振动隔离安装件来设置于该系统上。

在图5a的种植机系统500中，至少一个额外的打开装置515a用于使沟渠成形，该沟渠最初通过液体射流犁刀系统514而打开并且形成。在一些实施例中，额外的(一个或多个)打开装置515a能够是具有用于在切割件通过液体射流犁刀系统514而形成之后设定播种沟渠的深度和宽度的仪表轮的盘(例如，单盘或双盘)。在一些其它实施例中，额外的(一个或多个)打开装置515a能够是用于与控制种子深度的深度设定机构(例如，仪表轮、滑橇或其它方法)联合而打开沟渠和/或使沟渠成形的锄头、尖头、倾覆机或另一种类型的物理装置。在一些实施例中，额外的(一个或多个)打开装置515a附接到液体射流切割头部508(例如，与其集成)。备选地，额外的(一个或多个)打开装置515a从液体射流切割头部508物理地分离。在一些实施例中，额外的打开装置515a与播种装置515b集成，以致于种子沉积与额外的打开装置515a继液体射流犁刀操作之后被拖拉通过沟渠大约同时地执行。

在一些实施例中，种植机500的播种装置515b包括构造成将种子分配到通过犁刀系统514而形成(并且进一步由额外的打开装置515a处理)的沟渠中的倾覆机。随着播种装置515b的倾覆机被拖拉通过沟渠以使种子沉积，倾覆机物理地接触沟渠和土壤的部分，并且照此对土壤状况造成影响。在一些实施例中，播种装置515b的倾覆机的设计被优化成与潮湿土壤(起因于使用液体射流犁刀514)互相作用，以产生有利的发芽和生长状况。图8示出根据本发明的一些实施例的图5a的种植机500的播种装置515b的示例性设计(其中，播种装置515b包括倾覆机)的正视图和横截面视图。如倾覆机1702的正视图1720中所示出的，在一些实施例中，倾覆机1702起皱并且具有起伏形状。随着倾覆机1702穿过沟渠，倾覆机1702移动并且使土壤起伏，从而形成沟渠的侧壁，由此搅动土壤并且帮助封闭，同时减少涂抹(例如，播种沟渠侧壁压实)。具体地，倾覆机1702能够恒定地使土壤移动，直到封闭为止，因此，土壤不存在涂抹的可能性，并且不暴露于环境和/或大气。如倾覆机1702的横截面视图1730中所示出的，在一些实施例中，倾覆机1702限定用于将种子1706分配到沟渠中的内部路径1704。路径1704在即将打开1712之前与沟渠略微成角度1710，以便进行种子沉积。在操作中，一旦种子1706在应用液体射流犁刀514和额外的打开装置515a之后通过倾覆机1702而沉积，封闭装置516就经过土壤，以使沟渠1708封闭。在一些实施例中，倾覆机1702连接到图5a中所图示的一个或多个种子源540，以获得供植入的种子1706。

在一些实施例中，种植机500的播种装置515b流体地连接到液体射流犁刀系统514的液体罐502，并且能够从罐502抽吸液体，以将种子从一个或多个种子源540以液体介质而非以常规的空气介质运送到土壤。可以在使种子沉积于沟渠中之前，使该液体升温和/或对该液体进行处置，以对种子进行加热，这促进更早/更快的发芽。例如，液体介质能够是在种子正放置于播种沟渠中时促进发芽的经加热的雾或浴液。而且，通过将液体用作用以将种子从种子源540通过播种装置515b的排种器(未示出)朝下运载到播种沟渠的介质，与常规的空气/气体介质相反，农民能够减少尘土并且将种子浸泡于保护性流体中，通过使用温热流体(例如，水)来对种子进行加热而使发芽加速，和/或在即将播撒之前施用化工产品(例如，Nicanoid、超吸收聚合物等等)的混合物。在一些实施例中，液体介质将种子从常规(例如，干燥)排种器出口朝下运载到播种沟渠，种子仅在退出排种器时暴露于液体介质。在一些实施例中，该液体介质能够包括来自液体罐502的流体。另外，由液体介质提供的流的一致性通过减少在种子跟随播种装置515b的种子路径1704向下由重力和恶劣的田地状况引起的上下晃动而改进间距准确度，这改进对于整个过程的播种可靠性。

在一些实施例中，用于形成通过犁刀系统514中的切割头部508而分配的液体射流的液体与在通过播种装置515b而进行种子沉积之前提供经加热的播种沟渠的添加剂一起被加热和/或混合。这促进发芽，以便随后通过播种装置515b而进行种子沉积。在一些实施例中，传热系统(未示出)设置于液体射流犁刀系统514上，并且流体地连接到液体射流犁刀系统514。传热系统构造成利用由液体射流泵504、移动单元512和/或任选的增强器506生成的余热，并且将该热运送到输入系统530中的农业输入物(例如，肥料)、从液体罐502抽吸的液体种子介质、通过切割头部508而形成的液体射流和/或通过播种装置515b而产生的液体和种子运送物中的至少一个。而且，种子源540能够被加热，以使种子发芽加快。在一些实施例中，种子被引入到种子源540中的经升温的液体加热，其中，经升温的液体转而能够通过从泵504利用的余热来加热。得到的经加热的种子从种子源540计量，并且如上所述地通过播种装置515b的液体种子转移系统而处理。

图9示出根据本发明的一些实施例的图5a的种植机系统500的封闭装置516的示例性构造，封闭装置516能够被利用使沟渠(诸如，通常的垂直播种沟渠和/或如图9中所图示的成角度播种沟渠1408)封闭。成角度沟渠1408通过使液体射流切割头部的喷嘴相对于移动单元512的侧向轴线518(例如，侧向地向外或向内)而以一定角度定位而生成。该取向允许以一定角度(例如，大约10度与大约85度之间)打开沟渠并且使种子1406沉积。该侧面种植和成角度种子放置容许生荒/未经涂抹/未经压实的土壤位于种子正上方，其优点将在下文中详细地描述。如所示出的，封闭装置516包括用于使沟渠封闭的滑橇1412。滑橇1412可能并非刚性地固定到种植机500，以便滑橇1412在未设定/驱动整个种植机500和/或相关器具(例如，播种机、切割头部等等)的高度的情况下自由地跟随地面的表面1404。形成对照的是，如果封闭装置516刚性地系到种植机500，则深度不那么精确，并且整个种植机500可能由于封闭装置516与种植机系统500的剩余部分之间的任何高度差而横跨地面而浮动。在一些实施例中，封闭装置516的地面接合由仪表轮(未示出)设定，仪表轮能够沿着土壤的表面1404行驶并且确定通过种植机500的打开装置而产生的沟渠1408的深度。在一些实施例中，封闭装置516的仪表轮和液体射流犁刀系统514不会对沟渠1408的深度造成影响，并且因此不会对种子1406放置于沟渠1408内的深度造成影响。作为替代，额外的(一个或多个)打开装置515a构造成设定播种沟渠1408的宽度和深度两者。在一些实施例中，封闭装置516的仪表轮和额外的(一个或多个)打开装置515a的盘相对于彼此而以大约等于种子在沟渠1408中放置的深度的偏移布置。

如上所述，犁刀系统514的每个切割头部508适于生成割穿土壤、残留物、根颈以及根部质量以产生播种沟渠的液体射流。图10示出根据本发明的一些实施例的通过图5a和图5b的液体射流犁刀系统514而生成的示例性的沟渠700。播种沟渠700适于沿着种植机500的移动方向延伸，该移动方向基本上沿着纵向轴线520。具体地，液体射流犁刀系统514适于在播种装置515b和额外的(一个或多个)打开装置515a即将穿过之前产生通过土壤的窄并且精确的切口700，从而基本上使它们免于使残留物和碎屑卷入。因而，液体射流切割头部508充当用以在由播种装置515b和额外的(一个或多个)打开装置515a处理之前切割残留物、残株、根颈、根部质量以及土壤的液体射流犁刀。在一些实施例中，在土壤中通过液体射流而产生的沟渠700在初始宽度702上处于大约0.02英寸与0.09英寸之间，诸如在宽度702上为大约0.04英寸。倾覆后的沟渠的最终宽度能够取决于种子农作物尺寸和需求而处于大约0.1英寸至大约1英寸之间，诸如大约0.5英寸。在一些实施例中，从土壤表面测量的沟渠700的深度通过包括射流压力、射流有角性、射流运动、射流速度等等的一个或多个因素而控制。如在下文中详细地描述的，如果正通过液体射流而施用添加剂，则该深度可能是重要的。例如，添加剂可能需要被喷射超过种子最后放置所处于的深度，以截断该深度处的任何生长的根部和/或防止对种子的损坏。

在一些实施例中，通过每个切割头部508而分配的液体射流具有与土壤/残留物的表面的接触点，该接触点尽可能靠近额外的打开装置515a，以使在通过种植机500而转动时的路径控制优化。例如，犁刀系统514的液体射流切割头部508与额外的打开装置515a之间的间距可能不超过大约6英寸，诸如大约1英寸或更小。这是因为，它们彼此相距越远，最初就通过犁刀系统514而越大程度地切割，并且由额外的打开装置515a进行的进一步的处理在一次转动中不协调。在一些实施例中，额外的打开装置515a(诸如，倾覆机)的前缘(即，远侧边缘)沿纵向方向520基本上与来自切割头部508的液体射流对准，以致于未能立即被切割头部508切割的残留材料被倾覆机515a的前缘绊住，其中，该射流仍然被集中，并且该材料立刻被割断。在一些实施例中，如果液体射流不能与倾覆机515a的前缘成一直线，则又一打开装置(例如，第二倾覆机)放置于第一倾覆机515a近侧，诸如放置于封闭装置516上。

图11a和图11b图示根据本发明的一些实施例的图5a的种植机500的多个额外的打开装置515a的示例性布置。如所示出的，额外的打开装置515a包括以上述方式定位成靠近犁刀系统514的液体射流切割头部508的诸如呈倾覆机的形式的第一额外的打开装置904。额外的打开装置515a能够包括附接到封闭装置516(除了滑橇1412的部分之外，未在图11a和图11b中示出)的也能够呈倾覆机的形式的第二额外的打开装置902。在图11a的实施例中，通过切割头部508而分配的液体射流910与第二倾覆机902的前缘906(即，远侧边缘)纵向地对准(即，基本上平行)，以致于在切割头部508执行切割动作时，最初未被切割头部508或第一额外的打开装置904割断的任何材料由第二倾覆机902保持就位，由此防止该材料积聚和拖拉。备选地，如图11b的实施例中所示出的，通过切割头部508而分配的液体射流910并非将与第二倾覆机902的前缘906纵向地对准，而是相对于前缘906而在枢轴点908处分岔。图11b的布置还能够用于以与图11a的布置类似的方式切割残留材料。操作者能够取决于存在的残留材料的类型和/或是否期望液体射流切割头部508的更大程度的调整而选取任一种构造。具体地，图11b的实施例容许液体射流切割头部508的更大程度的调整/移动，以响应于例如不同的操作条件、土壤或环境条件(例如，地面起伏)等等而产生不同角度的沟渠，这在下文中关于图17而详细地描述。

在一些实施例中，额外的(一个或多个)打开装置515a中的至少一个是除了犁刀系统514的液体射流切割头部508之外的液体射流切割头部。该额外的液体射流能够跟随先前的倾覆机，以破坏土壤的涂抹。在一些实施例中，用于额外的液体射流的喷嘴出口在通过第一液体射流而形成的沟渠中位于地平面/土壤表面下方。例如，该额外的液体射流能够构造成冲击沟渠的侧面和/或沟渠的底部，并且能够分配更宽广、更分散的液体射流(例如，风扇形状、不规则形状、波动等等)，农业输入物和/或高压液体与输入物的混合物。在一些实施例中，两个或更多个额外的打开装置515a构造为用于分配液体射流的液体射流切割头部。

在本发明的另一方面，图5a的液体射流犁刀系统514的液体射流切割头部508设计、布置并且优化成不但提供犁刀功能，而且任选地提供农业输入物运送功能。液体射流切割头部508的这些特征在下文中详细地描述。

图12A和图12B分别示出根据本发明的一些实施例的升高以更好地图示液体射流犁刀系统514的切割头部508的、图5a的种植机500的部分的示例性构造和框图。每个切割头部508构造成喷洒液体射流802(但在图12a中示出为位于自土壤的表面起的非最佳水平高度处，因为，种植机部分500出于图示目的而升高)。图12a和图12b还示出了种植机500能够具有多个液体射流切割头部508，所述多个液体射流切割头部508布置成经由种植机500的一次通过来在土壤中形成多个沟渠(例如，种子行)。例如，多个液体射流切割头部508能够布置成垂直于纵向行进方向520而在土壤表面上面沿着侧向方向518隔开/交错的多行804，其中，每行沿着纵向方向520延伸。具体地，如图12a和图12b中所示出的，多个液体射流切割头部508中的每个是行播种系统的部分，该行播种系统包括液体射流切割头部508、播种装置515、封闭装置516以及至少一个额外的打开装置515a，它们全都沿着纵向方向520设置于种植机500的单行凸缘804上。每个液体射流切割头部508能够沿着纵向方向520在额外的打开装置515a、播种装置515b以及封闭装置516远侧定位成隔开的距离。在侧向方向518上，横跨所述行的液体射流头部508之间的期望的间距由正被种植的给定的农作物确定。在一些实施例中，液体射流切割头部508沿纵向方向520和侧向方向518中的至少一个横跨相对于彼此偏移的行而交错(例如，纵向地隔开)。交错的射流允许邻近的行804被种植成偏移或均匀图案，而不要求每行同时地被播种，这可能导致更一致/分散的泵需求，因为，(一个或多个)泵504和/或(一个或多个)增强器506并非全都需要立即脉动。交错还允许所述行之间的更窄的间距。

在一些实施例中，种植机500的犁刀系统514的多个液体射流切割头部508用于不止仅仅切割残留物并且产生准确且一致的初始播种沟渠。犁刀系统514能够适于还将输入物引入到土壤中，诸如引入到接近所沉积的种子的区域。作为示例，犁刀系统514能够包括如在上文中关于图12a和图12b而描述的那样布置成两行的至少两个液体射流切割头部508a、508b，其中，每个切割头部如在上文中关于图10而描述的那样形成沟渠700a、700b。通过第一切割头部508a而形成的沟渠700a构造成通过联接到与第一液体射流切割头部508a相同的行凸缘的播种装置515b而以周期性间隔接收种子的沉积。因而，在第一切割头部508a产生沟渠700a，并且额外的(一个或多个)打开装置515a进一步形成沟渠700a/使沟渠700a成形之后，种子通过播种装置515b而沿着纵向轴线502周期性地沉积到沟渠700a中。定位成邻近于第一切割头部508a的第二液体射流切割头部508b构造成产生液体射流，该液体射流将农业输入物并入，并且使输入物沉积到邻近于第一沟渠700a并且基本上接近第一沟渠700a的对应的沟渠700b中。第二液体射流切割头部508b能够从输入系统530(在图5a中图示)接收输入物。在一些实施例中，第二液体射流切割头部508b如在上文中参考图12a和图12b而描述的那样相对于第一切割头部508b而交错，以致于第二液体射流切割头部508b沿纵向方向520或侧向方向518中的至少一个相对于第一切割头部508b而偏移。

在一些实施例中，两个沟渠700a、700b彼此接近，以便通过第二切割头部508b而沉积于第二沟渠700b中的农业输入物充分地靠近沉积于第一沟渠700a中的种子，以给种子提供养分。一些实施例可以包括如下的布置：针对其而一般称为“侧面施肥”，其中，种子和输入物典型地平行，但偏移(例如，上面2英寸、下面2英寸)。这样的布置能够经由本文中所讨论的超高压种植机系统500的输入精确能力来完成。例如，通过第二切割头部508b而引入的肥料能够定位成邻近第二沟渠700b和/或在第二沟渠700b中定位成(i)接近第一沟渠700a中的种子的深度或(ii)低于第一沟渠700a中的种子的深度，以便降低焚烧种子的可能性和/或减少需要喷射到底土中的肥料的量(例如，由于肥料位置准确度的原因)。图24a和图24b示出根据本发明的一些实施例的通过图5a的种植机的两个液体射流切割头部508a、508b而形成的示例性的沟渠形成件700a、700b。在侧面施肥的一些实施例中，如图24a中所示出的，构造成接收种子2400的播种沟渠700a通过第一液体射流切割头部508a来相对于侧向轴线518和竖直轴线2402而以一定角度形成。竖直轴线2404被限定为垂直于纵向轴线520(种植机500沿着其行进)和侧向轴线518(种植机500的行凸缘804沿着其交错)两者。构造成接收农业输入物2404的输入物沟渠700b通过第二液体射流切割头部508b而以大约与播种沟渠700a相同的角度形成。因而，两个沟渠700a、700b能够在彼此接近时基本上以大约相同的角度彼此平行，而彼此不相交。在一些实施例中，如图24b中所示出的，播种沟渠700a通过第一液体射流切割头部508a而形成为基本上平行于竖直轴线2402，即，法向于由纵向轴线520和侧向轴线518限定的土壤表面。输入物沟渠700b通过第二液体射流切割头部508b来与土壤成一定角度而形成，以使农业输入物2404定位成在土壤表面下方并且接近种子2400(例如，在种子2400旁边和/或在种子2400下方)而处于使用者可控的距离。具体地，输入物沟渠700b的角度是使用者可控的，以致于输入物2404能够在种子2400的深度上方、在种子2400的深度下方或在种子2400的深度处递送。在备选实施例中，种子2400以一定角度喷射，而输入物2404沿相对于土壤表面的法向方向递送。大体上，沟渠700a和沟渠700b能够在土壤表面下方以任何角度(相交或不相交(但相对于彼此而接近))形成。通过使用超高压种植机系统500来使农业输入物和/或种子定位于土壤表面下方，明显地减少(例如，排除)径流。

通过输入系统530而提供到第二切割头部508b的农业输入物能够是液体、固体或气态物质。例如，输入物是石灰、肥料、杀虫剂等等中的一种或多种。在一些实施例中，输入物是杀真菌剂、杀虫药、有益矿物或另一种农业添加剂中的一种或多种。在一些实施例中，用于产生第二切割头部508b的液体射流的液体主要地包括肥料，诸如水与肥料的混合物或液体肥料。

图13示出根据本发明的一些实施例的通过图5a的种植机500的两个液体射流切割头部508a、508b而形成的额外的示例性的沟渠形成件。第一液体射流切割头部508a和第二液体射流切割头部508b构造成打开相应的沟渠700a、700b，其中，每个沟渠能够用于种子沉积或输入物沉积。例如，第一沟渠700a构造成接收种子，并且第二沟渠700b构造成接收农业输入物。由于每个切割头部508a、b能够被调整成相对于土壤的表面1502而以非法向角取向(将在下文中对此进行描述)，因而所得到的沟渠700a、b可以相交于具体深度处，和/或基本上接近彼此而终止，而不相交，以便实现期望的、种子与输入物的间距。在图13的实施例中，由第一切割头部508a和第二切割头部508b递送的液体射流1506a、1506b在期望的深度1504处彼此相交，以便排除对于封闭装置(诸如，封闭装置516)的需要。液体射流1506a与液体射流1506b的该相交可能引起经割断的生荒土壤在种子和/或输入物上自由地塌缩。另外，该构造能够明显地减小需要施加到沟渠700a、b的必不可少的封闭力，由此降低通过封闭装置而产生的涂抹效应。

在一些实施例中，第三液体射流切割头部(未示出)用于周期性地横切双沟渠700a、b，以促进沉积物(例如，种子和输入物)上的土壤塌缩。因而，第三液体射流切割头部充当封闭装置。在一些实施例中，犁刀系统514的多个液体射流切割头部508布置成堆叠构造、偏移构造和/或相交于大约同一点处或在土壤表面上或在下方的具体深度处彼此靠近的成角度取向中的一个或多个。

图14图示根据本发明的一些实施例的图5a的液体射流犁刀系统514的液体射流切割头部508的示例性构造1300。大体上，图13的液体射流切割头部1300能够是如下的研磨式切割头部：包括主体1302，主体1302限定混合室1304，混合室1304构造成经由超高压管路510来从泵504和任选的增强器506接收超高压液体。超高压液体能够经由与混合室1304处于流体连接的液体供应端口1312来进入切割头部1300。更具体地，切割头部1300包括孔口1314，孔口1314用于经由液体供应端口1312来接收超高压液体并且允许液体以超音速进入混合室1304。混合室1304还适于从输入系统(诸如，图5a中所图示的输入系统530)接收农业输入物，该输入系统经由成组的一个或多个端口1306来流体地连接到切割头部1300的混合室1304。混合室1304适于使超高压液体与农业输入物混合。切割头部1300进一步包括喷嘴1308，喷嘴1308设置于主体1302中并且流体地连接到混合室1304。喷嘴1308成形为将农业输入物与超高压液体的混合物以液体射流的形式运送到土壤中。喷嘴1308能够通过提供用于使液体和研磨输入物在递送到土壤之前混合的细长空间而充当混合管。在一些实施例中，如果例如液体射流用于在第一液体射流切割头部已通过以割断残留物并且打开土壤和/或播种沟渠已经产生之后喷射农业输入物，则第二液体射流切割头部的喷嘴1308的远侧尖端在操作期间放置于土壤的表面水平下方。任选地，喷嘴防护装置1310能够联接到喷嘴1308，以便进行对抗碰撞、污染以及碎屑的保护。喷嘴防护装置1310还能够在输入期间物理地遮蔽种子，以便种子并非直接地暴露于环境，和/或将仅处置附近的土壤。在一些实施例中，喷嘴防护装置1310进一步构造成就在液体射流之前接触残留物并且使残留物压缩，由此导致更容易使用液体射流切割头部来切割。

对于切割头部1300，由于与相对地小的孔口尺寸相比而相对地大的喷嘴1308的原因，喷嘴1308的直径与切割头部1300的孔口1314的孔口尺寸的比可能严重地偏斜。例如，喷嘴1308的直径与孔口1314的直径的比能够大于2，诸如大约12或大约20。在一些实施例中，孔口1314的尺寸和/或形状与常规的液体射流切割头部的那些尺寸和/或形状不同。不同的形状能够是例如卵形形状、马蹄铁形状、泪滴形状、矩形形状等等。在一些实施例中，孔口1314的不同尺寸/形状能够用于设定沟渠的不同宽度。

大体上，输入系统530能够经由成组的端口1306来将固体、液体或气态输入物供应到混合室1304。例如，成组的端口1306能够构造成将期望的固态颗粒(例如，石灰石、碳酸钾、粒状肥料等等)引入并沉积到超高压液体中，以便在混合室1304中混合。这些输入物的引入适于执行下者中的至少一个：使模具和其它破坏性元件避开种子预发芽和种子发育的早期期间；防止种子腐烂；以及吸收接近播种沟渠的湿气和/或使其滞留。能够在使用超高压液体来形成射流之后，将这些物质持续地或周期性地/选择性地经由投加到液体射流中来引入到混合室1304。投加能够通过选择性地将一定量的经计量的输入物施用到液体喷射流中而完成。在一些实施例中，气态物质经由一个或多个端口1306来从输入系统530引入到液体喷射流中。

经由一个或多个端口1306来被切割头部1300接收的农业输入物能够在射流形成之前、在射流形成之后或在射流形成期间混合到液体射流中。例如，农业输入物能够是在液体射流形成于混合室1304中之后被引入到液体射流的粒状肥料。这种类型的在射流形成之后的引入促进使肥料细粒碎裂/颗粒化并且完全集成到喷射流中，以便遍及对应的沟渠而均匀分散。作为又一示例，农业输入物能够是如下的粒状肥料：在射流形成之前喷射，并且适于追随液体射流，以将这些粒状产物“推动”或“喷击”到土壤中。在一些实施例中，粒状肥料通过齿轮泵的齿轮而传递/供给，以使肥料在引入到液体射流之前粉末化。

由于在播种过程期间通过犁刀系统514而产生并且循环的液体、固体、气体以及真空的大量的压力变化、密度、混合物的原因，如果输入物供应管路之一被阻塞和/或反转，则可能在犁刀系统514内发生故障。示例性的故障可能是犁刀系统514的一个或多个构件停止工作，从而产生不适当的流动和/或变得被堵塞。图15示出根据本发明的一些实施例的联接到图14的切割头部1300以使故障发生率最小化和/或警告操作者出故障的成组的流体连接管路的示例性构造。如所示出的，切割头部1300的至少一个端口1306连接到管路1402，管路1402在上游在排放管路1402a与输入物供应管路1402b之间的汇合部1401处分为两部分。排放管路1402a连接到压力调节系统(诸如，图5a中所图示的压力调节系统532)，该压力调节系统定位成相对于切割头部1300的喷嘴1308的尖端而远离并且位于排放管路1402a的远端上。输入物供应管路1402b连接到农业输入系统530，农业输入系统530构造成如在上文中参考图14而描述的那样将农业输入物(例如，肥料)供应到切割头部1300。

在一些实施例中，压力调节系统532是将经过滤空气提供到排放管路1402a的空气过滤器532，诸如过滤箱。在一些实施例中，压力调节系统532是适于排放到大气的通气管管路，并且通气管管路定位成远离切割头部与土壤的接口，该接口是外来碎屑(例如，尘土、泥土、种植残留物等等)的主生成区域。即，压力调节系统532并非连接到经过滤空气源或过滤器，而是使排放管路1402a暴露于大气，以致于新鲜空气以减少阻塞和堵塞的方式递送到切割头部508。在一些实施例中，压力调节系统532在比液体射流更低得多的压力下将经压缩流体提供到切割头部1300的混合室1304中，以在混合室1304中产生正压，由此防止外来碎屑进入混合室1304(例如，在拐角操作期间、在并非正发生播种时、在该系统并非正发生切割时等等)，大致冲洗混合室1304。在一些实施例中，正压抵消通过孔口1314而产生的任何真空，这转而不但防止将碎屑从喷嘴1308的退出孔口朝上吸入，而且从而防止作为结果的对孔口1314的损坏/粘附，在不存在正压的情况下，孔口1314可能最后变得被封堵。在一些实施例中，排放管路1402a包括用以监测系统状况和性能的空气流传感器(未示出)或真空传感器(示出)。

大体上，压力调节系统532与单独的排放管路1402a组合而用来限制和/或排除可能在正常处理期间(诸如，在循环事件和/或停止或故障事件期间)从切割头部1300的喷嘴1308被吸收回到犁刀系统514中的外来碎屑的量。图15的设计还解决如下的常见问题：在液体射流被切断时(例如，以转弯、休息，在喷嘴封堵时等等)，输入物供应管路1402b倒退到该系统中。因而，压力调节系统532与单独的排放管路1402a组合而防止输入物供应管路1402b的背压和/或系统污染。

在一些实施例中，排放管路1402a与输入物供应管路1402b之间的汇合部1401包括单向阀1404，单向阀1404构造成将来自切割头部1300的任何背压从排放管路1402a压出，由此保护输入物供应管路1402b。

在一些实施例中，排放管路1402a包括如下的向后鸣响器(未示出)：构造成出声地警告操作者存在诸如泥土进入喷嘴孔口中、喷嘴将泥土抽入等等的问题。鸣响器适于在空气沿向后方向通过排放管路1402a输送时，生成警告声音。作为该反向鸣响器的示例，如果喷嘴孔口被吹胀或封堵，则压力调节系统532的通气管管路适于在空气正沿错误方向(即，向上游)流动的情况下，向后快速移动并且发出尖锐声音。该警告在操作者不能确定哪个构件并非正工作，但将很可能觉察到普遍问题时对他/她有帮助。

在备选实施例中，代替产生分为两部分的排放管路1402a，另一端口(未示出)位于切割头部1300中，以接收经计量的经压缩空气/气体源，由此直接地将正压强加于混合室1304上，以限制可能经由喷嘴1308来进入切割头部1300的外来碎屑的量。

在一些实施例中，通过切割头部508而形成流体屏蔽物/遮蔽物，以在液体射流从切割头部的喷嘴出射时，基本上包绕液体射流。图16示出根据本发明的一些实施例的构造成产生流体遮蔽物的图5a的犁刀系统514的液体射流切割头部508的示例性构造。如所示出的，图16的切割头部构造包括切割头部1500和遮蔽系统1502，遮蔽系统1502连接到切割头部1500的孔口螺母1520。即使图16将切割头部1500图示为仅利用水的切割头部，普通技术人员也理解到，图14和图15的研磨切割头部1300能够容易地适于将类似的遮蔽系统并入。大体上，研磨型切割头部组件或仅利用水的类型的切割头部组件能够用作本发明的犁刀系统514的液体射流切割头部508，因为，任一构造允许流体压力转换成切割表面残留物和/或打开土壤的速度。

遮蔽系统1502能够与孔口螺母1520集成或可移除地附接到孔口螺母1520。如所示出的，遮蔽系统1502包括：(i)供应环1506，其周向地附接到孔口螺母1520的外表面；和(ii)液体遮蔽物供应管路1508，其与环1506处于流体连通。更具体地，液体遮蔽物供应管路1508在供应环1506与种植机500的输入系统(诸如，图5a中所图示的输入系统530)之间连接，以将流体介质提供到环1506，以形成遮蔽物1504。环1506合适地构造成将流体介质作为屏蔽物/遮蔽物而分配于通过切割头部1500的喷嘴1522而分配的液体射流1510周围。遮蔽物1504能够形成于喷嘴1522的尖端与正被处理的土壤的表面之间。例如，环1506能够具有以有规律的间隔环绕喷嘴1522的圆周的贯穿孔，以便均匀地形成遮蔽物。流体遮蔽物1504能够作为液体雾和/或液体幕而分配。在一些实施例中，遮蔽系统1502的流体介质是液体、肥料、气体或水中的至少一种。

遮蔽物1504能够用于在种子沉积之前，预处置播种沟渠，诸如，在种子沉积之前，将适当的量的湿气引入到土壤，同时避免淹没播种沟渠。另外，遮蔽物1504能够通过防止液体射流1510越过遮蔽物1504的周界而泼溅来增强液体射流1510的精确递送/液体射流1510与土壤的互相作用。在一些实施例中，遮蔽物1504经由能够人工地或自动地被启动的开/关阀(未示出)来控制，由此允许选择性地(诸如，仅在种子正被沉积时)滚压并且启动屏蔽物1504。因此，遮蔽物1504不需要持续地运行。在一些实施例中，遮蔽物1504与用于产生沟渠以便进行播种的切割头部508结合而产生。在一些实施例中，遮蔽物1504与用于邻近于播种沟渠而递送输入物的切割头部508结合而产生。

大体上，液体射流切割头部508能够在处理操作期间相对于土壤的表面而维持一定取向。在一些实施例中，液体射流切割头部508基本上垂直于行进方向和土壤的表面而取向/指向，因而生成刺穿土壤的基本上竖直的射流。在备选实施例中，液体射流切割头部508基本上不垂直于地面而取向，由此生成非垂直切割角。例如，液体射流切割头部508能够基本上沿行进方向(即，沿着图5a中所图示的纵向方向520)取向，以便在接近的行进路径中切穿杂草。在其它示例中，液体射流切割头部508能够像这样基本上向前取向、基本上向侧面取向、基本上相对于行进方向而以一定角度取向。

在一些实施例中，相对于种植机500所行进的方向(即，沿着纵向方向)的液体射流有角性是可调整的，以获得不同的沟渠深度。例如，如在上文中参考图13而图示的，多个切割头部的喷嘴能够朝向彼此成角度，以在土壤下方相交于具体深度处。在一些实施例中，液体射流的角能够与前后(沿纵向方向520)相反而左右(沿侧向方向518)操纵，以便以不与种植机500的向前纵向行进方向成一直线的某个角产生狭缝。这允许肥料的侧面施肥或与如上所述的成角度/灵活播种装置515b的对准。在操作中，播种装置515b追随液体射流切割头部508，并且构造成在通过切割头部508而产生的沟渠利用追随播种装置515b的封闭装置516来密封之前，使种子在该沟渠内沉积于一致的预确定的深度处。

如上所述，液体射流切割头部508能够相对于将被耕作的土壤的表面而以非法向角取向，由此实现侧面种植/播种。非法向角能够处于大约1度与大约89度之间。在一些实施例中，非法向角处于大约30度与大约60度之间。例如，如图9中所示出的，液体射流切割头部508的喷嘴示出为相对于土壤的表面1404而以大约45度角取向，其中，该取向基本上与种植机500的行进方向520不共线。在该构造中，产生成角度播种沟渠1408，以致于一旦种子1406放置于沟渠1408中，种子1406就仅具有位于其正上方的生荒土壤1410。通过将切割头部508的液体射流以使用者可调整的角喷射并且以基本上相同的角应用额外的打开装置515a(例如，倾覆机)，系统500能够执行动态角切割，以形成成角度沟渠1408。系统500还能够继液体射流和倾覆机应用之后，以最小化的涂抹在种子1406的顶部上使沟渠1408封闭。具有可调整/可操纵的液体射流切割头部508允许操作者无论种植机500本身的方向和/或运动如何，都控制液体射流的角度，由此允许对沟渠形成、播种操作、输入深度、在土壤表面下方的绝对位置以及在种子与输入物之间的相对位置的控制。

在一些实施例中，沟渠深度可通过基于来自地面密度传感器的读数而操纵液体射流切割头部508相对于行进方向的角来调整。这允许种植机系统500为可调谐的，以致于能够实时地进行对地面状况的调整，由此确保一致的播种和/或输入深度。例如，使液体射流切割头部508(包括切割头部喷嘴)沿行进方向与地面更大程度地平行地转动导致较浅的沟渠，而使喷嘴更大程度地竖直地成角度导致较深的沟渠。以此方式，种植机500(包括多行犁刀系统的每行和具体的行中的每个液体射流切割头部)能够被调整和/或能够自调整，以虑及地面起伏，以便维持更笔直和/或深度一致的行。在一些实施例中，液体射流的角被操纵和/或控制，以取决于位置、类型、种子组合等等而控制农业输入物(例如，肥料)在地面中的沉积。能够利用肥料施用和沉积的该成角度技术来实现自由侧面捆扎，这在其中肥料效力太强而不能接近种子的情况下是有帮助的。大体上，通过使切割头部508的液体射流成角度以实现和/或维持期望的深度，操作者和设计者能够避免使用调整系统压力和体积的传统途径来控制土壤深度。

在一些实施例中，犁刀系统514中的液体射流切割头部508中的至少一个构造成在操作期间(诸如，在种植机500正横跨田地而行进时)动态地调整和/或改变其位置。图17示出根据本发明的一些实施例的能够通过图5a的犁刀系统514的液体射流切割头部508而制作的位于土壤中的几个示例性图案。这些图案中的许多不可通过传统的固体物理犁刀而达到。这些图案能够通过在种植机正横跨田地而平移时使液体射流切割头部508相对于种植机500的剩余部分而运动而形成于土壤中。如所示出的，之字形图案1602和正弦波图案1604能够通过使液体射流切割头部沿着纵向方向520垂直于种植机系统的行进方向而平移(即，使切割头部沿侧向方向518平移)而形成。波动图案1604、1608能够通过大体上使液体射流切割头部508随着种植机系统500行进而环行来形成。具体地，液体射流切割头部的简单波动可能导致诸如图案1608之类的非对称图案，因为，一半时间液体射流切割头部508正沿与行进方向共线的方向行进，并且一半时间液体射流切割头部508与该行进方向相反。在液体射流切割头部508正与种植机系统500的剩余部分相同的行进方向行进时，它能够产生长的基本上笔直的管路，从而覆盖大的距离，并且在液体射流切割头部508正与行进方向相反地行进时，它能够产生更短得多、但更深的沟渠部分。在一些实施例中，速度、每分钟转数(RPM)和/或液体射流切割头部运动相对于种植机系统500的方向被及时调整，以补偿整个种植机系统500的实际移动，由此得到期望的沟渠/路径，诸如更均匀地弄圆的波动图案1604。在一些实施例中，特殊形状的孔口在液体射流切割头部508中取向成补偿相对于系统500的实际系统运动与液体射流切割头部运动之间的组合运动。大体上，当种植机系统500正在田地上面平移时，液体射流切割头部508能够生成任何数量的沟渠图案、形状和设计。

在另一方面，图5a的液体射流犁刀系统514能够与种植机系统500的其它构件完全地集成、与所述构件部分地集成或从所述构件分离。在一些实施例中，如图5b中所图示的，液体射流犁刀系统514是将液体射流切割与播种功能一起并入于统一框架上的完全地集成的种植机500的部分。例如，种植机500能够包括液体射流犁刀系统514、一个或多个额外的打开装置515a，一个或多个播种装置515b以及一个或多个封闭装置516，它们全都设置于多行式播种机的底盘上。图18示出根据本发明的一些实施例的设置于统一框架上的集成式液体射流种植机的另一示例性构造。

在备选实施例中，液体射流犁刀系统514分布于可从彼此拆卸的种植机500的不同区段上。该分布式平台能够用于改装不具有犁刀功能的现有的播种装置。图19示出根据本发明的一些实施例的图5a的种植机500的示例性的分布式构造。如所示出的，种植机构件能够划分于三个可分离的框架区段(包括移动单元1112、中间单元1114以及后部单元1116)之间。移动单元1112(其能够与图5a的移动单元512基本上相同)构造成在它横跨将被耕作的田地而前进时，将中间单元1114和后部单元1116向后面拖动。在一些实施例中，拖具1120使中间单元1114和后部单元1116连接。中间单元1114能够是构造成支承大量的种植机构件(包括一个或多个液体射流犁刀构件)的运输车。例如，中间单元1114能够支承辅助控制装置和安全用具、肥料泵、仪表、开关、经压缩空气泵、罐开关、功率单元、新鲜清洁水、液体罐以及任选地泵和增强器中的至少一个，它们将高压流体供应到设置于也提供种子分配功能的后部单元1116上的多个液体射流切割头部。在一些实施例中，增强器邻近于液体射流切割头部而设置于后部播种单元1116上，所述液体射流切割头部也位于后部单元1116上，并且流体地连接到中间单元1114，以便供应将被增压的液体。总体上，液体射流犁刀系统514的一个或多个构件能够定位成远离后部播种单元1116，但可操作地连接到后部播种单元1116。

图20示出根据本发明的一些实施例的图5a的种植机500的另一示例性的分布式构造。如所示出的，种植机500也分布到下者的三个框架区段中：移动单元1212，其能够基本上与图19的移动单元1112相同；中间单元1214，其能够基本上与图19的后部播种单元1116相同；以及后部单元1216，其能够基本上与图19的中间单元1114相同。而且，拖具1220在中间单元1214与后部单元1216之间使用，如在操作期间使种植机500的各种构件连接在一起。具体地，拖具1220位于中间单元1214的液体射流切割头部后面，而非图19的后部单元1116的液体射流切割头部前面。类似于图19的实施例，液体供应器以及任选地泵和/或增强器能够设置于后部单元1216上，但被向中间单元1214的液体射流切割头部后面拖动，以支持液体射流切割。图20的布置还能够用于通过置换位于现有的种植机框架上的固体物理犁刀而改装该种植机。在一些实施例中，种植机500是被液压地提供动力的系统(例如，具有前部三点式联结部组合和/或后部三点式联结部组合的三点安装式种植机设置)。

在另一方面，成组的传感器能够在图5a的种植机系统500内(包括在液体射流犁刀系统514内)展开，以监测系统性能和状况。图21示出根据本发明的一些实施例的位于图5a的种植机500上的成组的传感器2100的示例性布置。例如，在泵504是直接驱动泵的情况下，传感器(例如，加速度计)设置成接近泵504的每个汽缸，以监测汽缸性能并且检测即将发生的失效。

图22示出根据本发明的一些实施例的设置成接近图5a的犁刀系统514的液体射流切割头部508的喷嘴的成组的传感器2200的示例性布置。这些传感器2200能够是加速度计、光学传感器等等。传感器2200能够用于监测射流形成和性能，以确定例如添加剂何时被添加。在一些实施例中，加速度计设置于如图21和图22中所示出的液体射流犁刀系统514和/或播种装置515b上，以检测系统配合度、性能、阻塞或背压、液体何时正流过液体射流切割头部508、切割头部喷嘴健康等等。

在一些实施例中，从液体射流切割头部508的喷嘴出射的液体射流的高压和高速可能危害到靠近喷嘴的物体，照此，种植机系统500在它不靠近土壤的表面时(例如，在它正被提升或被折起时)被禁用。具体地，位于种植机系统500上的传感器能够用于监测并且检测液体射流犁刀系统514何时位于地面上或位于地面附近(例如，切割头部和/或喷嘴何时处于对于地面的一定的接近度内)。例如，声纳传感器和/或限制开关能够用于确定地面接近度和/或确定种植机系统500被适当地铺开并且构造。如果确定切割头部喷嘴并非足够靠近地面(例如，很可能产生将发射到空气中并且可能引起损坏的液体射流)或种植机系统500并非适当地构造，则种植机系统500构造成防止液体射流形成，直到满足该传感器为止。在一些实施例中，另一传感器能够用于在切割头部508实际上接触地面之前执行喷嘴健康检查，诸如确定切割头部508的喷嘴是否被阻止、吹胀或封堵和/或确定切割头部508的混合室是否正自由地流动。液体射流犁刀系统514能够构造成除非该系统感测到种植机系统500位于地面上，否则禁止从切割头部508分配液体射流。在一些实施例中，低劣喷嘴检查能够超驰地面传感器并且禁止所有操作，直到种植机系统500被维修为止。

在一些实施例中，至少一个传感器用于监测图5a的种植机系统500的一个或多个种子源540，以确定种子源540的填充水平高度。所监测的信息能够用于通过无人机而补充种子源540达该填充水平高度(例如，一旦该填充水平高度低于阈值水平高度，就经由召唤来进行该动作)。每个种子源540可以包括用于标识正靠近的无人机并且适当地连接到该无人机的视觉传感器。

在一些实施例中，具有电动换挡的换档阀(未示出)位于图5a的犁刀系统的增强器506处，其中，换档阀用于将液压流从增强器的中心区段的一侧转移到另一侧。换档阀使种植机系统500的印刷电路板(PCB)能够监测增强器506的性能，由此通过尽可能靠近增强器506而执行方向切换来改进该系统的动态响应。另外，在每个增强器处具有控制换档阀的PCB允许更容易在现有的种植机上改装。在一些实施例中，设置于增强器506上的行程末端传感器(未示出)适于触发对于换档阀的“反转”信号，从而允许增强器506迅速地切换成相反方向。例如，行程末端传感器能够是位于增强器506的液压区段的末端上的接近开关。在增强器506的中心区段中的活塞行进到末端时，传感器被触发，传感器将信号发送到PCB，PCB随后将信号传送到换档阀，以使方向反转。这种类型的所监测的反馈能够在增强器506的每一侧上实施。另外，能够记录增强器健康信息，以便进行维护和记录保存。健康信息还能够用于经由冲程速率计数和与系统500中的各种其它传感器(诸如，振动传感器和真空/鸣响警告器)的相关性来监测诸如被吹胀的孔口或喷嘴之类的失效。

图23示出根据本发明的一些实施例的用于操作图5a的种植机500的示例性过程2300。在过程2300的步骤2302，包括至少两个液体射流切割头部508a、b的液体射流犁刀系统514被启动，以在土壤中形成至少两个沟渠。在一些实施例中，土壤中的全部或部分被冻结，其中，(一个或多个)液体射流渗透该冻结层。类似于图12a和图12b中所图示的布置，两个切割头部能够设置于种植机500的单独的行上。沟渠之一(诸如，通过第一切割头部而形成的沟渠)构造成接收供植入的种子。因而，在过程2300的步骤2304，播种装置515b能够周期性地使种子沉积到通过第一切割头部而形成的沟渠中。另一个沟渠(诸如，通过第二切割头部而形成的沟渠)构造成接收农业输入物。在一些实施例中，第一切割头部还能够在其切割土壤以形成第一沟渠时，将农业输入物喷射到第一沟渠中。因而，在过程2300的步骤2306，第一切割头部或第二切割头部中的至少一个能够使添加剂输入物沉积到其对应的沟渠中。第一沟渠和第二沟渠能够定位成以使用者可控的距离彼此接近。

在一些实施例中，第三切割头部508(其定位于种植机500的单独的行中，并且与第一切割头部和/或第二切割头部处于偏移或交错关系)被启动，以周期性地横切第一沟渠和第二沟渠，以促进添加剂输入物和种子上的土壤塌缩。第三切割头部508因而能够用于置换或增补封闭装置516。

在一些实施例中，用于将输入物供应到土壤的(一个或多个)切割头部中的每个构造成在切割头部的混合室中使超高压液体和输入物混合并且将混合物作为液体射流而分配到对应的沟渠中。超高压液体能够从超高压泵504何任选的增强器506经由成组的超高压管路510来被切割头部接收。输入物能够由切割头部从种植机500的输入系统530接收。在一些实施例中，为了防止混合室和/或输入物供应管路的污染，单向阀和压力调节系统532(例如，过滤排放部)能够联接到输入物供应管路。备选地，能够在切割头部的混合室中直接地形成正压，以使污染最小化。在一些实施例中，在切割头部递送液体射流时(在输入物与其混合的情况下或在输入物不与其混合的情况下)，切割头部利用喷嘴的尖端与沟渠的表面之间的流体介质来遮蔽液体射流。

应当理解，本发明的各种方面和实施例能够以各种方式组合。基于本说明书的教导，普通技术人员能够容易确定如何使这些各种实施例组合。在阅读本说明书时，本领域中的技术人员还可以想到修改。

Claims (41)

1.一种农业器具的超高压液体射流土壤处理系统，所述超高压液体射流土壤处理系统包括：

框架；

超高压液体泵，其设置于所述框架上；

成组的超高压管路，其流体地连接到所述超高压液体泵；以及

至少第一液体射流土壤用具头部和第二液体射流土壤用具头部，其经由所述成组的超高压管路来流体地连接到所述超高压液体泵，第一用具头部和第二用具头部构造成通过生成多个沟渠而调理土壤以便进行种子沉积。

2.根据权利要求1所述的超高压液体射流土壤处理系统，进一步包括流体地连接到所述超高压液体泵的第三液体射流土壤用具头部，第三用具头部构造成周期性地横切所述多个沟渠。

3.根据权利要求1所述的超高压液体射流土壤处理系统，其中，所述超高压液体泵构造成生成至少大约20000磅每平方英寸(PSI)的液体压力。

4.根据权利要求1所述的超高压液体射流土壤处理系统，其中，通过所述第一液体射流土壤用具头部而产生的对应的沟渠构造成接收周期性的种子沉积物。

5.根据权利要求1所述的超高压液体射流土壤处理系统，其中，所述第一液体射流土壤用具头部或所述第二液体射流土壤用具头部中的至少一个构造成使输入物沉积于对应的沟渠中。

6.根据权利要求5所述的超高压液体射流土壤处理系统，进一步包括土壤输入系统，所述土壤输入系统流体地连接到所述至少一个第一或第二液体射流土壤用具头部，以便将农业添加剂作为所述输入物而引入到对应的所述沟渠。

7.根据权利要求2所述的超高压液体射流土壤处理系统，其中，所述第三液体射流土壤用具头部构造成递送液体射流，以促进土壤相对于至少一个沟渠而塌缩。

8.根据权利要求1所述的超高压液体射流土壤处理系统，其中，通过所述第一液体射流土壤用具头部而产生的第一沟渠接近通过所述第二液体射流土壤用具头部而产生的第二沟渠，所述第二沟渠适于接近沉积于所述第一沟渠中的一个或多个种子而接收农业添加剂。

9.根据权利要求8所述的超高压液体射流土壤处理系统，其中，所述第一沟渠和所述第二沟渠在所述土壤的表面下方在使用者可控的深度处相交。

10.根据权利要求1所述的超高压液体射流土壤处理系统，其中，所述第二液体射流土壤用具头部相对于所述第一液体射流土壤用具头部而交错。

11.根据权利要求1所述的超高压液体射流土壤处理系统，其中，在调节土壤以便进行种子沉积时，所述第二液体射流土壤用具头部的尖端位于地平面下方。

12.根据权利要求1所述的超高压液体射流土壤处理系统，其中，所述超高压液体泵是直接驱动泵。

13.根据权利要求1所述的超高压液体射流土壤处理系统，其中，所述超高压液体泵包括增强器。

14. 一种用于超高压液体射流农业器具的土壤用具头部，所述土壤用具头部包括：

主体，其构造成接收超高压液体和肥料，所述主体限定构造成使所述肥料混合到所述超高压液体中的混合室；以及

喷嘴，其设置于所述主体中，并且流体地连接到所述混合室，所述喷嘴成形为将所述肥料与所述超高压液体的混合物以液体射流运送到土壤中。

15.根据权利要求14所述的土壤用具头部，进一步包括流体地连接到所述主体的遮蔽系统，所述遮蔽系统构造成提供流体介质，以在所述喷嘴的尖端与所述土壤的表面之间基本上遮蔽所述液体射流。

16.根据权利要求15所述的土壤用具头部，其中，所述遮蔽系统与所述土壤用具头部的主体成一体。

17.根据权利要求15所述的土壤用具头部，其中，所述遮蔽系统的流体介质是液体、肥料、气体或水中的至少一种。

18.根据权利要求15所述的土壤用具头部，其中，所述遮蔽系统经由开/关阀来控制，以便选择性地启动遮蔽。

19.根据权利要求14所述的土壤用具头部，进一步包括流体地连接到所述主体的气体输入系统，所述气体输入系统构造成将气体引入到所述液体射流。

20.根据权利要求14所述的土壤用具头部，其中，所述超高压液体进行下者中的至少一个：(i)被加热，以促进发芽；或(ii)被处置，以防止真菌生长。

21.根据权利要求20所述的土壤用具头部，其中，所述超高压液体使用来自所述农业器具的液压泵或另一构件中的一个的余热来加热。

22.一种用于农业器具的超高压液体射流土壤处理系统，所述超高压液体射流土壤处理系统包括：

超高压液体泵；

成组的超高压管路，其流体地连接到所述超高压液体泵；

液体射流土壤用具头部，其经由所述成组的超高压管路来流体地连接到所述超高压液体泵，所述用具头部构造成调理土壤以便进行种子沉积；以及

输入系统，其流体地连接到所述液体射流土壤用具头部，所述输入系统构造成将农业添加剂递送到形成于所述用具头部中的液体射流。

23.根据权利要求22所述的超高压液体射流土壤处理系统，其中，所述输入系统经由液体肥料管路来连接到所述用具头部，所述液体肥料管路在单向阀处联接到排放管路，以防止所述液体肥料管路的污染或背压中的至少一个。

24.根据权利要求23所述的超高压液体射流土壤处理系统，其中，所述排放管路连接到压力调节系统。

25.根据权利要求24所述的超高压液体射流土壤处理系统，其中，所述压力调节系统包括空气过滤器、经压缩流体源或排放到大气的通气管管路中的一个，所述压力调节系统远离所述处理系统与所述土壤之间的接口。

26.根据权利要求22所述的超高压液体射流土壤处理系统，其中，所述液体射流土壤用具头部直接地连接到经压缩空气或气体管路。

27.根据权利要求26所述的超高压液体射流土壤处理系统，其中，所述经压缩空气或气体管路将经压缩空气或气体递送到所述用具头部的混合室，以提供所述混合室中的正压，由此防止污染物进入所述混合室。

28.根据权利要求23所述的超高压液体射流土壤处理系统，其中，所述排放管路联接到声响警告元件，以当在所述液体肥料管路或所述排放管路中发生污染或背压中的至少一个时，警告操作者。

29.根据权利要求22所述的超高压液体射流土壤处理系统，其中，所述输入系统构造成选择性地将所述农业添加剂递送到所述液体射流。

30.根据权利要求29所述的超高压液体射流土壤处理系统，其中，所述选择性递送包括在形成所述液体射流之后，通过所述输入系统来将粒状肥料作为所述农业添加剂而引入，以促进所述肥料中的细粒的颗粒化。

31.根据权利要求29所述的超高压液体射流土壤处理系统，其中，所述选择性递送包括通过所述输入系统来将至少一种气体作为所述农业添加剂而引入到所述土壤的表面下方。

32.根据权利要求22所述的超高压液体射流土壤处理系统，其中，所述用具头部包括喷嘴和孔口，其中，所述喷嘴的直径与所述孔口的直径的比大于大约2。

33.一种操作农业器具的超高压液体射流土壤处理系统用于调节土壤以便进行种子沉积的方法，所述超高压液体射流土壤处理系统包括经由成组的超高压管路来流体地连接到超高压液体泵的多个用具头部，所述方法包括：

通过第一用具头部和第二用具头部而在所述土壤中形成至少两个沟渠；

通过播种装置而周期性地使种子沉积到通过所述第一用具头部而形成的沟渠中；以及

通过所述第一用具头部或所述第二用具头部中的至少一个而周期性地将添加剂输入物提供到对应的沟渠中。

34.根据权利要求33所述的方法，进一步包括通过第三用具头部而周期性地处理所述第一沟渠和所述第二沟渠，以促进所述添加剂输入物和所述种子上的土壤塌缩。

35.根据权利要求33所述的方法，其中，至少两个所述沟渠定位成以使用者可控的距离彼此接近。

36.根据权利要求33所述的方法，进一步包括通过封闭装置而使所述土壤倾覆，以使所述沟渠封闭。

37. 根据权利要求33所述的方法，其中，周期性地将添加剂输入物提供到对应的沟渠中包括：

通过所述第一用具头部的主体而接收超高压液体和所述添加剂输入物，所述主体限定用于使所述超高压液体与所述添加剂输入物混合的混合室；以及

通过所述第一用具头部的喷嘴而将包括混合的所述超高压液体和所述添加剂输入物的液体射流递送到所述沟渠。

38.根据权利要求37所述的方法，进一步包括在所述喷嘴的尖端与所述沟渠的表面之间的流体介质中基本上遮蔽所述液体射流。

39.根据权利要求37所述的方法，进一步包括提供所述混合室中的正压，以防止污染物经由所述喷嘴进入所述混合室。

40.根据权利要求33所述的方法，其中，所述添加剂输入物是经由液体肥料管路来提供到所述第一用具头部或所述第二用具头部中的至少一个的液体肥料。

41.根据权利要求40所述的方法，进一步包括使用单向阀和过滤排放部来防止所述液体肥料管路的污染和背压。

Images