CN115209722A - 用于农业播种机的种子定向系统 - Google Patents

Abstract

本发明包括一种种子定向系统，该种子定向系统大体上由种子传送管组成，该种子传送管将种子从种子收集器移动到种子定向盘管组件中的螺旋通路。该种子定向盘管组件能够从播种机种子计量器接收随机定向的种子，将该种子定向成尖端向下，使胚芽面向相邻行，然后以所述定向将该种子播种到土壤中。该装置能够改装到现有的播种机行单元上，从而替代现有的种子管。还包括一种播种经定向种子的方法。

Description

用于农业播种机的种子定向系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年8月13日提交的名称为“用于农业播种机的种子定向系统(SEEDORIENTATION SYSTEM FOR AGRICULTURAL PLANTERS)”的美国临时申请号62/885,965和2019年5月8日提交的名称为“用于农业播种机的种子定向系统(SEED ORIENTATION SYSTEMFOR AGRICULTURAL PLANTERS)”的美国临时申请号62/845,093的权益，这两个申请通过援引以其全文并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于农业行作物播种机的播种装置，并且更具体地涉及一种用于将种子以优化的生长定向放置在土壤中的种子定向系统。

背景技术

农业行作物播种机通常包括连接到种子计量系统的种子漏斗，该种子计量系统将种子递送到通过圆盘开沟器刀片形成的犁沟中。行作物播种机通常沿着附接到拖拉机的工具杆平行安装。通常有多个播种或行单元沿着工具杆布置。例如，通常将24个行单元附接到单个拖拉机。种子通过计量系统和种子管在地下间隔开。计量系统将散装种子精确地分离开，然后再将它们投入地下、通常投入由开沟器刀片切出的犁沟中。典型的行单元将种子递送到犁沟，而没有任何试图来维持定向、控制、弹跳或翻滚。

为了优化田间生产，已努力改变种子的递送。种子递送的标准方法是重力下降系统，由此种子管具有位于种子计量系统下方的入口。分离开的种子然后从计量系统降下、沿着种子管向下并进入由布置在种子管前方的开沟器刀片准备的沟槽(犁沟)中。这种方法可能会引起种子放置、种子间距和种子落地时的相对速度的问题。

用于种子递送改进的现有技术方法集中于种子输送机，诸如US 8,789,482“具有种子递送系统的播种机器(Seeding Machine with Seed Delivery System)”。种子输送机可以包括将种子从种子计量系统运输到地面的刷带。这种方法将种子向下移动到更靠近地面的排放点，并且可以使种子在向后方向上加速，从而消除种子在沟槽(犁沟)中的大部分滚动。然而，这些类型的方法未对种子进行定向。

许多机械系统已尝试更好地优化种子放置。美国专利公开2019/0230846“用于在播种过程中用可调节分离器进行种子定向的系统、工具和方法(Systems,Implements,andMethods For Seed Orientation With Adjustable Singulators During Planting)”描述了一种具有用于确定种子定向的视觉系统的种子盘。定向机构是圆盘，该圆盘将每个种子物理地放置在机械分离器中，然后通过多个定向导轨对种子进行定位以便地面递送。定向导轨的操作由视觉系统控制。种子如何定向的机械方面不包括在本披露内容中。此外，机械系统与靠近地面布置的视觉系统的组合昂贵且容易发生故障。

最近的研究已经证实了对种子进行定向以便增加作物产量的重要性。2013年9月12日伊利诺伊州立大学T·考夫曼(T.Kaufman)的“播种技术对玉米籽粒产量和青贮饲料生产的影响(The Effects of Planting Techniques on Maize Grain Yield and SilageProduction)”证实最佳种子放置可以将给定田地的产量提高14％至19％。最佳种子放置包括将种子以一致的位置引导到地下，因为理想地，当所有种子在给定的时间范围内从土壤萌发时，产量潜力最大。当一些植株早于或晚于大部分农作物萌发时，产量可能会大大降低。

优化种子定向、在播种过程中尖端向下而使胚芽面向相邻行会产生更快且更均匀的萌发、增加光截获并且更快地林冠郁闭，从而产生降低的杂草压力。当种子的尖端向下指向地面时，根和胚芽鞘不会浪费时间和精力来包裹种子。因此，农作物具有更快且更均匀的萌发和更大的植株生长均匀度。

当种子的胚芽朝向下一行定向时，还有进一步的生产优势。玉米植株的叶子结构与胚芽/胚胎方向一致。当胚芽面向下一行时，叶子在行之间定向，而不是在同一行内的相邻植株上方定向。由于优化的叶子结构，植株有更大的光截获。此外，优化的叶子结构提供更快的林冠郁闭，从而保持水分并降低杂草压力。

所有这些因素都有助于为生产者提高产量，但是目前的种子播种机不具备经济且有效地对种子进行定向的能力。从现代农业开始就一直在寻求这种技术。尽管先前已尝试对种子进行几何定向，但均未成功。因此，需要一种种子定向系统，该系统经济且有效地将种子尖端向下放置并且使胚芽面向犁沟中的下一行。

发明内容

本发明包括一种新颖的种子定向系统，该种子定向系统通常由经几何优化的定向装置组成，其中，空气流用于对种子进行定向。平行于通过螺旋通路的种子方向的空气流产生离心力，以在整个运输过程中维持种子的稳定性和位置。与该螺旋通路内的该种子方向平行的空气流还用于将种子定向为尖端优先布置。该种子方向的空气流的横向分量有助于将种子抵靠螺旋通路定位。包括新颖的捕获/封闭系统，以在呈现给地面上时维持种子定向。

整个系统旨在在现有的犁沟开沟器与行封闭器之间安装到现有农业播种机上的现有行单元。该系统可以以任何定向从现有的播种机分离器计量器接收种子、将种子定向成尖端向下、使胚芽面向整行，然后以所述定向将种子喷射/播种到地面中。经定向种子看到更好的根生长和更早/更均匀的萌发。此外，当种子以胚芽面向相邻行来播种时，对玉米叶子进行了定向。这种效果最大化阳光并且农作物更快地实现林冠，从而优化杂草控制和水分保持。

本发明的部件和术语涉及玉米谷粒。尽管玉米是所呈现的种子类型，但这种益处不仅限于玉米。通常，当玉米种子尖端向下且胚芽面向相邻行时，玉米田的产量得到优化。同样的益处也适用于其他农作物类型。可以设想，本发明可以提高多种农作物的生产和产量，其中种子定向很重要。

本发明是一种用于农业播种机器的种子定向系统，该种子定向系统包括：种子收集器，该种子收集器用于从该农业播种机器接收种子；种子传送管，该种子传送管在第一端可操作地连接到该种子收集器；种子定向盘管组件，该种子定向盘管组件连接到该种子传送管的第二端，该种子定向盘管组件限定从种子进入孔到经定向种子出口孔的螺旋通路；以及子犁沟开沟器，该子犁沟开沟器被布置成邻近该经定向种子出口孔，所述子犁沟开沟器包括楔形件以在播种机犁沟内切出小犁沟。

该农业播种机器可以是通过各种方式附接到拖拉机的行播种机。典型的玉米行播种机包括用于容纳散装种子的种子漏斗。种子漏斗包括用于将种子引导至种子计量器的开口。种子的递送通常可以通过真空方法进行，但可以设想其他递送方法。然后，种子计量器尝试分离开种子并将种子间隔开以便递送到地下。经计量的种子然后流入种子管中，该种子管将种子运输到犁沟中。可以设想，如果不需要计量器，则种子可以直接来自种子漏斗。一个或多个封闭轮然后封闭种子周围的犁沟。种子以不受控制的方式以随机定向从种子管落入犁沟中。

为了改善种子定向，本发明将种子定向系统连接到现有的种子管。该种子定向系统包括种子定向支撑结构，该种子定向支撑结构包括一个或多个连接凸缘以便连接到农业播种机器。该种子定向支撑结构进一步包括用于种子收集器和种子定向盘管组件的支撑连接件。该种子定向支撑结构可以包括用于子犁沟开沟器的安装组件。该种子定向支撑结构还防止土壤和碎屑从开沟器轮进入犁沟而回到插入种子的位置。

在另一实施例中，现有的种子管可以整体被种子收集器和种子传送管代替。种子收集器和种子传送管的种子通路将减少通过使用现有的种子管对种子施加的方向和翻滚的变化。种子定向支撑结构将可选地为种子收集器提供支撑。种子定向支撑结构将包括一个或多个连接凸缘以便连接到农业播种机器。种子收集器和种子传送管可以在第一端连接到位于种子计量器出口处的行单元柄部，并且在第二端连接到种子定向盘管组件。该种子定向支撑结构可以进一步包括用于种子收集器和种子定向盘管组件的支撑连接件。

在一个实施例中，该种子定向系统可以包括空气供应系统。空气供应系统可以是独立的或连接到行单元、播种机框架或拖拉机的空气系统。空气系统可以包括向种子定向盘管组件提供空气流的连接件。当使用现有的种子管时，空气系统还可以向种子收集器和种子传送管提供空气。在种子管被更换为更有效的种子路径的实施例中，空气系统可以进一步向种子收集器提供空气。该馈送路径可以是不接触喷射器芯的专用空气馈送管线，或者可以来自充当歧管的喷射器芯。

种子接下来从种子传送管运输到种子定向盘管。该种子定向盘管组件的螺旋通路被布置在外盘管内，所述外盘管包括中心孔，喷射器芯被布置在该中心孔中。通路也可以是弯曲形状。喷射器芯是限定开放的中心区域的圆柱形结构。在第一端处，喷射器芯可操作地连接到进气管线。在喷射器芯的顶部处进气馈送被分支成两条路径。第一路径是到种子收集器，并且第二条路径是到为喷嘴馈送的喷射器芯。在第二端处，喷射器芯被端壁封闭。在替代实施例中，喷射器芯的第二端可以包含一些排气口。该进气馈送可操作地连接到该喷射器芯的第一端，所述喷射器芯包括穿过该喷射器芯的外壁布置的喷射器排气系统。该喷射器排气系统包括多个排气孔或喷嘴。来自喷嘴的空气流以大约45度的角度撞击种子，从而在该种子上具有平行和垂直分量。第一实施例中的排气孔是圆形的，但可以具有围绕喷射器芯的各种形状、放置和角度。

外盘管包括围绕外盘管的外壁布置的外排气系统。该外盘管的螺旋通路包括与种子引导壁相交的种子搭乘表面，所述螺旋通路进一步包括种子出口路径。种子搭乘表面轮廓径向向外成角度，以便将种子引导至种子引导壁邻接种子搭乘表面的相交区域。路径轮廓的替代实施例可以是圆形或弯曲的以将种子定位在弯曲的中心。第一实施例中的螺旋通路包括至少三圈，但可以设想具有少于或多于三圈的实施例。替代实施例可以使用不是螺旋形状而是弯曲、径向或径向形状的组合的通路，或者可以在种子上实现离心力的任何通路。替代性地，空气喷射器图案和种子路径的形状可以是弯曲的，而不是使用螺旋图案。喷射器沿着弯曲路径沿循路径的曲率可以是单个或多个。排气外盘管优选地使用光滑表面来滑动种子并保持稳定性和定向，从而防止旋转和/或翻滚。

排气外盘管螺旋通路包括在第一端的种子进入孔和在第二端的种子出口路径。一系列喷嘴将空气流从喷射器芯横向引导经过该通路并离开外盘管的外壁上的排气口。

关于种子定位，种子具有两个平坦的侧面，其中一个侧面上具有胚芽。因此，胚芽将从种子上的平面之一垂直指向。由于种子沿着种子路径以这些平坦侧面中的一者搭乘并且在这些平坦表面平行于播种行的情况下喷射到地面中，因此胚芽将始终垂直地面向行之间的区域，而不是面向其当前行中的另一种子。这样的益处在于，萌发的玉米植株将其叶子结构排列成行而不是与相邻的植株重叠。

来自螺旋通路的出口路径包括弯曲形状，该弯曲形状将种子搭乘表面延续到地下。种子将来自螺旋路径的速度与弯曲出口路径的离心力相结合，以便在不改变其尖端向下定向的情况下搭乘弯曲出口路径。

子犁沟开沟器相对于行进方向位于出口路径的下方和前方。子犁沟开沟器具有切片楔形形状以形成土壤，以便夹住/楔入种子并维持其定向。在第一实施例中可以设想，种子具有足够的向下速度以被推进到子犁沟中。因此，种子以过盈配合保持在底土中。可以设想，楔形件的形状可以改变以便也提供过盈配合。替代实施例可以使用靠近种子定位的封闭轮、圆盘或刀片来帮助捕获种子，而不是完全依赖过盈配合或楔形件。

子犁沟开沟器的轮廓需要向下渐缩，以允许捕获各种大小的种子。轮廓还必须具有延伸的底部，以防止种子尖端在楔形/锥形锁定之前撞击子犁沟的底部并弹回。来自盘管的出口路径的角度有助于降低种子/地面速度增量。优选地，在典型的5mph播种速度和可能将是5mph的水平速度增量下，种子速度应当降低到约2mph。在较慢的3mph播种速度下，种子将完全落入子犁沟中；然而，该速度取决于种子的实际出口速度的水平分量，并且将根据整个系统的空气可用性而变化。

本发明是一种用于将种子定位在犁沟中的种子定向系统，该种子定向系统包括：种子定向盘管，该种子定向盘管被布置成从播种机接收种子，所述种子定向盘管包括弯曲种子路径；以及加压空气系统，该加压空气系统用于引导平行于该弯曲路径的平行空气流。此外，平行空气流将种子引导成在种子的平坦侧上种子尖端向下的定向，并且推动种子沿着弯曲路径向下到达种子出口路径。弯曲路径可以具有螺旋形状并且弯曲种子路径可以包括种子引导壁和种子搭乘表面。加压空气系统包括可以包括多个喷嘴以引导径向空气流经过弯曲路径并离开一系列排气口。

本发明是一种用于将经定向种子递送到犁沟的种子定向系统，该种子定向系统包括：种子传送组件，该种子传送组件用于从农业播种机器接收该种子并提供用于该种子到达种子定向盘管组件的通路；种子定向盘管组件，该种子定向盘管组件连接到该种子传送组件，该种子定向盘管组件限定用于该种子从种子进入孔到种子出口孔的弯曲通路；以及子犁沟开沟器，该子犁沟开沟器被布置成邻近该种子出口孔，所述子犁沟开沟器包括楔形件以在播种机犁沟下方切出犁沟。该种子传送组件可以包括种子收集器或种子传送管或其他连接装置。该种子传送组件进一步包括种子接收孔和空气管线连接件以向该种子传送组件提供空气。

本发明进一步包括一种使用种子播种机来播种经定向种子的方法，该方法包括：将种子定向系统定位在该种子播种机上，该种子定向系统可操作地定位成从种子播种机接收种子；将高流量加压空气管线连接到该系统、连接到种子定向盘管组件；将种子收集器空气管线从该种子定向盘管连接到种子收集器；通过种子传送管将该种子从该种子收集器推进到该种子定向盘管组件；将该种子馈送到该种子定向盘管的排气外盘管中，所述排气外盘管限定到种子出口路径的螺旋通路，该排气外盘管包括围绕该排气外盘管的外壁径向布置的多个排气口；将加压空气喷射到该种子定向盘管的喷射器芯中，所述喷射器芯包括围绕该喷射器芯的外壁径向布置的多个空气喷射器；当空气流过该种子时将该种子定向到适当位置，所述种子在被推进通过该螺旋通路时经受离心力；在该螺旋通路内将该种子保持尖端向下的定向；将该种子引导至该种子出口路径；以及在主犁沟内刻划子犁沟，该子犁沟用于捕获或楔入该种子以保持其定向和/或位置。

该方法进一步包括维持空气流通过该喷射器芯和该排气外盘管，以便在该种子行进其弯曲/螺旋通路时在该种子上引起的离心力的帮助下将该种子向上沿着该种子搭乘表面推动到该种子引导壁。该排气外盘管包括种子搭乘表面和种子引导壁，该种子搭乘表面径向向外成角度到其与该种子引导壁相交的位置。该喷射器芯的空气喷射器可以与该排气外盘管的排气口径向对准。来自喷射器的空气流以一定角度撞击该种子，从而在该种子上产生两个主要(压力)力矢量分量。一个分量平行于该种子路径推动，并且另一个垂直于该种子路径推动。空气流的平行分量从种子后面流过种子，这既推动种子向前，又使种子在流动中将尖端向前定向(因为该定向具有最低的稳定空气动力学横截面(最低阻力))。该平行空气流分量也增加了种子的速度，这使得可能进行土壤捕获。空气流的垂直分量与离心力相结合来将种子推入种子搭乘表面和引导壁，以提供维持尖端向前定向所需的稳定性。

在一个实施例中，本发明是一种通过使用种子定向盘管组件在经定向位置播种种子的方法。种子定向盘管组件包括弯曲种子路径和指向该弯曲路径的多个喷嘴。该方法包括：

将该种子从种子漏斗推进到该种子定向盘管组件；将该种子引导到该种子定向盘管组件的排气外盘管中，所述排气外盘管限定到种子出口路径的弯曲种子路径，该排气外盘管包括围绕该排气外盘管的外壁径向布置的多个排气口；将加压空气引导到该种子定向盘管的喷射器芯中，所述喷射器芯包括围绕该喷射器芯的外壁径向布置的多个空气喷射器喷嘴，所述喷嘴在该弯曲路径上径向指向该种子；通过在该种子上平行于该种子路径并横向于该种子路径引导空气流来将该种子定向到该经定向位置，所述种子在被推进通过该弯曲通路时经受离心力；通过与该弯曲通路接触来将该种子维持在种子尖端向前的定向；以及引导该种子沿着该种子出口路径向下搭乘，其中种子尖端向下并且种子平坦侧指向邻接的种子行。

以上概述并非旨在描述其主题的每个所示实施例或每个实施方式。以下附图和详细描述更具体地举例说明了各种实施例。

附图说明

结合附图考虑各种实施例的以下详细描述，可以更完整地理解本文的主题，在附图中：

图1展示了集成到播种机行单元中的种子定向系统的第一实施例的平面图。

图2是种子定向系统的第一实施例的透视图。

图3是种子定向系统的第一实施例的分解透视图。

图4是种子定向系统的第一实施例上的种子收集器的截面视图。

图5是种子定向系统的第一实施例的种子定向盘管组件的分解透视图。

图6A是沿图5的线B-B截取的喷射器芯的截面视图。

图6B是沿图5的线A-A截取的排气外盘管的截面视图。

图7是种子定向系统的第一实施例的种子定向盘管组件的截面视图。

图8是种子定向系统的后透视图。

图9是来自图8的种子定向系统的详细视图。

图10是具有种子收集器的替代实施例的播种机行单元的平面图。

图11是种子收集器的替代实施例的平面图。

图12是展示了种子的位置和种子上的代表性离心力的排气外盘管的截面视图。

图13是展示了种子的位置和代表性空气动力的排气外盘管的截面视图。

虽然各种实施例适用于各种修改形式和替代形式，但本披露内容的细节已通过实例在附图中示出，并且将进行详细描述。然而，应当理解，意图不是将要求保护的本发明限制于所描述的特定实施例。相反，意图是涵盖落入由权利要求限定的主题的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。

具体实施方式

图1展示了安装有本发明的种子定向系统30的行单元10。行单元10是被设计用于将种子递送到犁沟中的目的的常见播种机单元的实例。行单元10通常被安装在工具杆上，该工具杆与其他相同或类似的播种行单元一起附接到拖拉机或类似的牵引装置。行单元可以是偶数组、从几个单元到多达四十八个行单元。

典型的行单元10包括用于储存用于播种的种子的种子漏斗12。种子借助于种子计量器13进行引导。种子计量器13可以使用由真空递送管线14驱动的常规真空盘。种子计量器13用于以期望的间隔分离开种子以便递送到地面。种子从种子计量器13通过种子管22递送到地面。

柄部结构16为种子漏斗12、种子计量器13和种子管22提供结构支撑。开沟器刀片18、规轮26和封闭轮20也附接到柄部16。开沟器刀片18在种子管22前面的土壤中形成沟槽或犁沟。规轮26控制犁沟的深度并且封闭轮20封闭种子上方的犁沟。

在第一实施例中，种子定向系统30被安装到行单元10。种子定向系统30包括可操作地附接到种子管22的种子收集器32。种子收集器32收集种子并通过种子传送管36将其方向改变到种子定向盘管组件40。种子穿过种子定向盘管组件40的螺旋路径到达经定向种子出口路径44。子犁沟开沟器46在犁沟内形成楔形槽，以用于捕获经定向种子。

种子在整个种子定向系统30中的移动由来自中央鼓风机/风扇的空气辅助。空气首先被引导至布置在种子定向盘管组件40的上表面上的系统空气进给口42。空气管线38然后引导至种子收集器32，以用于将种子从种子收集器32移动到种子定向盘管组件40。

种子定向支撑结构34为种子收集器32、种子传送管36、种子定向盘管组件30和子犁沟开沟器46提供结构支撑。种子定向支撑结构34可以在一个或多个位置连接到柄部结构16。种子定向支撑结构34还用于将碎屑挡在犁沟之外并防止岩石撞击。

图2和图3描绘了种子定向系统30。种子定向系统30包括种子收集器32，该种子收集器通过种子传送管36将种子从种子管22引导至种子定向盘管组件40。种子收集器32包括种子入口孔48和种子出口孔50。种子入口孔48的尺寸被设计成与种子管22匹配。空气管线连接件52被布置成邻近种子入口孔。种子收集器32可以包括用于连接到种子定向支撑结构34的各种凹陷或凸缘，以及销54和55。

种子传送管36在第一端附接到种子出口孔50并且在第二端附接到种子定向盘管40。可以设想，种子传送管36将包括配合凸缘56和保持销57以用于连接到种子定向盘管40。销41相对于支撑结构34保持种子定向盘管组件40。

种子定向盘管40包括驻留在排气外盘管60内的喷射器芯58。喷射器芯58在第一端包括进气馈送42和排气馈送62，该排气馈送通过空气管线38将空气提供到种子收集器32上的空气管线连接件52。喷射器芯58还包括围绕喷射器芯58的外表面以螺旋图案排列的多个喷嘴64。

排气外盘管60限定了孔喷射器芯58。排气外盘管60包括与种子传送管36的凸缘56配合的种子入口66。多个排气口68围绕排气外盘管60的外表面布置。排气口68可以具有多种形状，包括矩形、圆形、椭圆形或其他随机形状。排气口68的尺寸或形状不必是一致的。在排气外盘管60的第二端，种子出口路径44朝向地面延伸。种子传感器82可以附接到出口路径44附近的排气外盘管60以便监测种子流动。

种子定向支撑结构34通过钩子76和凸缘安装件78连接到行单元柄部16。可以设想，这种连接点的几何形状和位置可以根据行单元10的结构而改变。种子定向支撑结构34通过从排气外盘管60的第二端延伸的凸缘70来支撑种子定向盘管40。凸缘70配合在种子定向支撑结构34的凹口72内。子犁沟开沟器46通过滚销79和80连接到种子定向支撑结构34。

图4描绘了种子管22与种子传送管36之间的相交。种子管22插入穿过种子入口孔48。空气馈送52可操作地连接到将空气引向种子的空气叶片喷嘴84。空气叶片喷嘴84将种子推进到种子传送管36中。离开种子管22的种子在没有任何定向尝试的情况下从种子计量器13落下时处于具有高旋转能量的随机定向。

图5至图7描绘了种子定向盘管组件40的第一实施例，其中将种子的随机位置改变为经定向的尖端向下位置。图6A展示了种子定向盘管组件40的分解图。图6A是在B-B处截取的喷射器芯58的截面视图。图6B是在A-A处截取的排气外盘管60的截面视图。喷射器芯58嵌套在排气外盘管60内。排气外盘管60在凸缘70和安装点84处附接到种子定向支撑结构34。

喷射器芯58的形状通常是圆柱形的，其中在第一端和封闭后端86具有空气孔85。多个喷嘴64被示出为螺旋图案，从而在喷射器芯的中心孔87与排气外盘管60之间形成空气通道。

排气外盘管40的形状通常为圆柱形，其中具有用于插入喷射器芯58的开放中心孔。排气外盘管40的外壁包括形成空气通道的多个排气口68。排气外盘管40还包括通向螺旋通路90的种子入口66。

图6B展示了排气外盘管60的螺旋通路90。螺旋通路90包括与种子引导壁94相交的种子搭乘表面92。种子搭乘表面92是弯曲的，以便朝向后端96具有更紧或更小的半径，并且在种子入口端95具有更宽的半径。种子引导壁94以九十度与种子搭乘表面92相交以形成种子搭乘路径97。多个排气口68通常被布置在种子搭乘表面92上的种子搭乘路径97的水平处。在第一实施例中，螺旋通路90围绕喷射器芯58完成三圈。

图7展示了当喷射器芯58被布置在排气外盘管60内时的截面视图。在第一实施例中，喷射器盘管58的外壁形成螺旋通路90的内屏障。因此，排气外盘管60不需要内壁或屏障。螺旋通路90终止于种子出口路径44处。螺旋通路90的曲率随着过渡到种子出口路径44而改变，因此玉米种子的平坦部保持牢固地抵靠在出口壁上。路径的方向改变还隔开喷射器喷嘴的有些混乱的空气流，并且只留下很好的层流，这帮助种子保持其在光滑的路径表面上平坦滑动(尖端向前)的有序状态。

图8和图9展示了作为种子定向盘管组件40的一部分的种子定向出口路径44和子犁沟开沟器46。种子定向出口路径44是螺旋通路90的延续。种子传感器82被布置在种子出口点45附近。种子传感器82的目的是确保行单元10实际上正在播种种子，并且如果不是，将警告拖拉机中的人员该行没有在播种，因为种子在漏斗中用完或者种子被堵塞在种子管中。

如图3所示，子犁沟开沟器46可以限定保持出口路径44的出口路径孔47以及允许将子犁沟孔46安装到种子定向支撑结构34的支撑结构孔49。子犁沟开沟器46还具有延伸的底部狭槽或延伸部43的特征，该狭槽或延伸部使子犁沟成形以防止种子尖端撞击子犁沟的底部并弹开而失去其定向。种子传感器82可操作地连接到子犁沟开沟器46的结构。出口路径也向后扫掠，以帮助减少种子相对于种子将要接触的地面的水平速度增量。

当种子离开出口路径44时，它将在空中飞行一小段距离，从而维持其稳定状态。出口路径44将种子瞄准由子犁沟开沟器46形成的子犁沟。子犁沟开沟器46在土壤中形成与种子的平坦侧面接触的壁，从而将种子楔入土壤中，从而保持其定向。

子犁沟开沟器46还具有向后扫掠的刀片51。这是为了防止在播种机最初落入土壤时来自土壤的堵塞物进入种子路径。这是可以实现的，因为种子以一定角度向后射出，从而没有与前刀片51接触。这种向后扫掠的前刀片51还有助于防止子犁沟壁在松散的土壤中过早坍塌。坍塌的壁会导致种子弹跳，从而失去其定向。

图10和图11展示了替代的种子收集器设计，其中现有的种子管被移除并且种子定向系统130直接连接到种子计量器。种子定向系统130被安装到行单元100。种子定向系统130包括可操作地附接到种子计量器113的种子收集器132。种子收集器132收集种子并通过种子传送管136将其方向改变到种子定向盘管组件140。种子穿过种子定向盘管组件140的螺旋路径到达经定向种子出口路径144。子犁沟开沟器146在犁沟内形成楔形槽，以用于捕获经定向种子。开沟器刀片18形成犁沟150，并且子犁沟开沟器在犁沟150内形成槽151。

种子在整个种子定向系统130中的移动由来自中央鼓风机/风扇的空气辅助。空气首先被引导至布置在种子定向盘管组件140的上表面上的系统空气进给口142。空气管线138然后引导至种子收集器132，以用于将种子从种子收集器132移动到种子定向盘管组件140。种子收集器132直接从种子计量器113捕获种子，并且在空气动力下以最直接和最有效的可能路径将种子轻轻地运输到种子定向盘管。这种配置提高了种子间距并且最小化种子翻滚。种子定向支撑结构134为种子定向盘管130和子犁沟开沟器142提供结构支撑。

在操作中，种子定向系统30以最佳生长定向将种子从行单元10递送到地面。种子被放置在种子漏斗12中。种子漏斗12包括将种子引导至种子计量器13的开口。然后，种子计量器13尝试分离开种子并将种子间隔开以便递送到地下。种子定向系统30从种子管22或从替代种子管22的种子收集器132收集种子。

高流量加压空气系统推动种子从种子收集器32、132通过种子传送管36、136到达种子定向盘管组件40。种子稳定性的主要因素是从种子计量器中尽可能轻地捕捉/收集种子。理想地，种子轻轻滑动而不是翻滚到定向盘管中。这可以通过从计量器到盘管的非常平缓和渐进的收集器路径132来实现，以减少导致翻滚的锐角冲击。进入定向盘管的翻滚种子可能会导致通过整个盘管的翻滚，因为空气喷射只会增加翻滚种子而不是稳定种子的杂乱能量。

种子进入种子定向盘管组件40的排气外盘管60，所述排气外盘管60限定了到种子出口路径44的螺旋通路90。排气外盘管60包括围绕排气外盘管60的外壁径向布置的多个排气口68。

加压空气被喷射到种子定向盘管组件40的喷射器芯58中。喷射器芯包括围绕喷射器芯58的外壁径向布置的多个空气喷射器或喷嘴64。喷嘴64在排气外盘管60的螺旋通路90上引导集中空气流。可以设想，喷嘴可以与排气口68对准。

种子进入螺旋通路90是随机位置。通过喷射器芯和排气外盘管60的空气流将种子沿着种子搭乘表面92向上推动到种子引导壁94。如图12和图13所示，当种子行进其弯曲/螺旋通路90时，在种子上产生离心力。来自喷射器喷嘴64的空气流以一定角度撞击种子，从而在种子上产生两个主要(压力)力矢量分量。一个分量平行于该种子路径推动，并且另一个垂直于该种子路径推动。空气流的平行分量从种子后面流过种子，这既推动种子向前，又使种子在流动中将尖端向前定向(因为该定向具有最低的稳定空气动力学横截面(最低阻力))。该平行空气流分量也增加了种子的速度，这使得可能进行土壤捕获。平行空气流可以是由种子计量器产生的空气流和引导至种子传送管的空气流的组合。空气流的垂直分量与离心力相结合来将种子推入种子搭乘表面92和种子引导壁94中，以提供维持尖端向前定向所需的稳定性。

在种子定向后，必须稳定种子的位置一直到地面。将种子定向几秒钟很容易，但由于种子的形状，种子容易失控翻滚。在定向后保持种子稳定需要多种技术的结合。为了维持种子的位置，螺旋路径90的低摩擦表面是优选的。低摩擦、低粗糙度和/或光滑的表面减少了种子的任何翻滚，因为种子将不会“埋入”或“抓住”表面而是引起种子滑动，从而维持经定向位置。能量吸收表面也有益处，因为它将“减弱”翻滚的种子冲击能量并且允许种子搭乘而不是滚动和/或翻滚，并且有助于维持经定向位置。从种子计量器13到定向盘管40的路径也受益于上面针对定向盘管搭乘表面90列出的特性。

弯曲路径还用于通过离心力来维持种子定向。离心力作用在种子上，以将种子驱动到表面中进行稳定并减少弹跳、翻滚并且帮助保持经定向位置。除了弯曲通路90外，具有引导壁的搭乘表面形状/轮廓有助于精确定位、稳定并维持经定向种子的定向。搭乘表面的弯曲形状还将有助于沿种子路径纵向对准种子，这有助于定向过程。

种子然后被引导至种子出口路径44，然后进入在主犁沟内刻划的子犁沟中，该子犁沟用于捕获或楔入种子以保持其定向和/或位置。如果种子被推进到种子楔入的土壤中的过盈配合子犁沟中，则可以捕获/保留种子定向。子犁沟轮廓优选地需要向下渐缩，以允许捕获各种大小的种子。轮廓还应当具有延伸的底部，以防止种子尖端在楔形/锥形锁定之前撞击子犁沟的底部并弹回。

种子定向盘管组件40相对于地面的法线成角度以帮助降低种子/地面速度增量。在典型的5mph播种速度和可能将是5mph的水平速度增量下，成角度的盘管应将速度增量降低到约2mph。在较慢的3mph播种速度下，种子将完全落入子犁沟中。

本文所使用的术语仅是出于描述特定实施例的目的而并不旨在限制本发明。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目的一项或多项的任意和所有组合。如本文所使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”都旨在也包括复数形式以及单数形式。应进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”指定存在所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在添加一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。

除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。应进一步理解，诸如在常用词典中定义的术语等术语应被解释为具有与其在相关技术领域和本披露内容的背景下的含义相一致的含义，并且将不会在理想化的或过度正式的意义上进行解释，除非本文中明确地如此定义。

Claims (21)

1.一种用于将经定向种子递送到犁沟的种子定向系统，该种子定向系统包括：

种子传送组件，该种子传送组件用于从农业播种机器接收该种子并提供用于该种子到达种子定向盘管组件的通路；

种子定向盘管组件，该种子定向盘管组件连接到该种子传送组件，该种子定向盘管组件限定用于该种子从种子进入孔到种子出口孔的弯曲通路；以及

子犁沟开沟器，该子犁沟开沟器被布置成邻近该种子出口孔，所述子犁沟开沟器包括楔形件以在播种机犁沟下方切出犁沟。

2.如权利要求1所述的种子定向系统，其中，该种子传送组件包括种子收集器，所述种子收集器进一步包括种子接收孔和空气管线连接件以向该种子收集器提供空气。

3.如权利要求2所述的种子定向系统，进一步包括种子定向支撑结构，该种子定向支撑结构包括连接凸缘以便连接到该农业播种机器，所述种子定向支撑结构进一步包括用于该种子收集器和该种子定向盘管组件的支撑连接件。

4.如权利要求3所述的种子定向系统，其中，该种子定向支撑结构进一步包括用于该子犁沟开沟器的安装组件。

5.如权利要求1所述的种子定向系统，其中，该种子定向盘管组件包括来自空气源的进气馈送。

6.如权利要求5所述的种子定向系统，其中，该种子定向盘管组件进一步包括将空气流引导至该种子收集器的排气管线馈送。

7.如权利要求5所述的种子定向系统，其中，该种子定向盘管组件的弯曲通路具有外盘管，所述外盘管包括中心孔，喷射器芯被布置在该中心孔中。

8.如权利要求7所述的种子定向系统，其中，该进气馈送可操作地连接到该喷射器芯的第一端，所述喷射器芯包括穿过该喷射器芯的外壁布置的喷射器排气系统。

9.如权利要求7所述的种子定向系统，其中，该外盘管包括围绕该外盘管的外壁布置的外排气系统。

10.如权利要求7所述的种子定向系统，其中，该外盘管的弯曲通路包括与种子引导壁相交的种子搭乘表面，所述弯曲通路进一步包括种子出口路径。

11.如权利要求10所述的种子定向系统，其中，该种子搭乘表面径向向外成角度，以便将该种子引导至该种子引导壁连接到该种子搭乘表面的相交区域。

12.一种通过使用种子定向盘管组件在经定向位置播种种子的方法，该种子定向盘管组件包括弯曲种子路径和指向该弯曲路径的多个喷嘴，该方法包括；

将该种子从种子漏斗推进到该种子定向盘管组件；

将该种子引导到该种子定向盘管组件的排气外盘管中，所述排气外盘管限定到种子出口路径的弯曲种子路径，该排气外盘管包括围绕该排气外盘管的外壁径向布置的多个排气口；

将加压空气引导到该种子定向盘管的喷射器芯中，所述喷射器芯包括围绕该喷射器芯的外壁径向布置的多个空气喷射器喷嘴，所述喷嘴在该弯曲路径上径向指向该种子；

通过在该种子上平行于该种子路径并横向于该种子路径引导空气流来将该种子定向到该经定向位置，所述种子在被推进通过该弯曲通路时经受离心力；

通过与该弯曲通路接触来将该种子维持在种子尖端向前的定向；以及

引导该种子沿着该种子出口路径向下搭乘，其中种子尖端向下并且种子平坦侧指向邻接的种子行。

13.如权利要求12所述的用于在经定向位置播种种子的方法，进一步包括在主犁沟内刻划子犁沟，该子犁沟用于捕获或楔入该种子以保持其定向和/或位置。

14.如权利要求12所述的用于播种经定向种子的方法，其中，该排气外盘管包括种子搭乘表面和种子引导壁，该种子搭乘表面径向向外成角度到其与该种子引导壁相交的位置。

15.如权利要求14所述的用于播种经定向种子的方法，进一步包括维持空气流通过该喷射器芯和该排气外盘管，以便将该种子沿着该种子搭乘表面向上推动到该种子引导壁。

16.如权利要求13所述的用于播种经定向种子的方法，其中，该喷射器芯的空气喷嘴与该排气外盘管的排气口径向对准。

17.如权利要求13所述的用于播种经定向种子的方法，其中，该排气外盘管的排气口在该空气流通过该弯曲通路的方向上成角度。

18.一种用于将种子定位在犁沟中的种子定向系统，该种子定向系统包括：

种子定向盘管，该种子定向盘管被布置成从播种机接收种子，所述种子定向盘管包括弯曲种子路径；以及

加压空气系统，该加压空气系统用于引导平行于该弯曲路径的平行空气流，

其中，该平行空气流将该种子引导成在该种子的平坦侧上种子尖端向下的定向，并且推动该种子沿着该弯曲路径向下到达种子出口路径。

19.如权利要求18所述的用于定位种子的种子定向系统，其中，该弯曲路径具有螺旋形状，所述弯曲种子路径包括种子引导壁和种子搭乘表面，并且其中该加压空气系统包括多个喷嘴以在该弯曲路径上引导径向空气流。

20.如权利要求19所述的用于定位种子的种子定向系统，其中，该种子定向盘管组件包括布置在排气外盘管内的喷射器芯，其中该排气外盘管包括围绕该外盘管的外壁布置的外排气系统，所述喷嘴与该外排气系统对准。

21.如权利要求18所述的用于定位种子的种子定向系统，进一步包括子犁沟楔形件，该子犁沟楔形件用于为该种子形成犁沟。

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