CN204951688U - 土壤蒸汽消毒机 - Google Patents

Abstract

本技术提供一种体积小、能耗少、动作灵活、作业高效的对设施园艺内的土壤进行消毒的土壤蒸汽消毒机。它包括连接在履带车的机架上的蒸汽发生装置和至少一个蒸汽盘；蒸汽盘位于机架的前方，并相对于机架可上下移动和左右移动的连接在机架上；蒸汽盘包括中空的蒸汽盘体、连接在蒸汽盘体下部与蒸汽盘体相通的注射器；蒸汽发生装置的蒸汽出口与蒸汽盘体相通。

Description

土壤蒸汽消毒机

技术领域

本技术涉及一种土壤蒸汽消毒机，具体地说是一种脉动燃烧式土壤蒸汽消毒机，它以脉动燃烧发动机作为热量来源产生蒸汽，通过蒸汽盘将蒸汽通入土壤，对土壤进行消毒杀菌。

背景技术

我国设施园艺产业近年来发展迅速，并逐步向规模化、集约化方向发展，技术水平有了大幅度的提高。据统计，我国设施园艺以不到3%的种植业土地，获得了将近20%的种植业产值，并且这个数据在逐年增加。

设施园艺属于周年性种植，设施大棚内长期处于高温、高湿的环境，使某些病菌虫卵和害虫得以连年繁殖，在栽培基质或土壤中大量积累，而且处理难度较大。此外设施园艺种植专业化程度较高，种植的作物种类相对较少，所以连作盛行，造成土壤中虫卵、真菌和病毒的连年累积，一些土传病虫害频发，严重制约了设施栽培的发展，病害发生时一般减产20％～40％，严重时减产达60％以上甚至绝收。因此，对设施园艺内的土壤进行消毒是改善园内作物生态环境，提高农业产值，推动农业经济发展的重要举措。

设施园艺土壤消毒方法主要分为化学消毒和物理消毒两大类。化学消毒因简单、快速、高效，仍是主要消毒手段，但存在农药残留产生食品安全及环境污染问题，发展受到限制，而物理消毒方法由于环保、无污染，已成为设施园艺清洁高效生产优先考虑的土壤消毒方法，具有较好的发展前景。物理消毒主要有蒸汽消毒、土壤热水处理、太阳能消毒、微波消毒等方法。其中蒸汽消毒与其它物理消毒方式相比，具有发展早、技术基础好、成本低、消毒均匀、彻底、尤其是对深层土壤消毒效果好的特点，逐步取代其他物理消毒方式成为设施园艺土壤消毒的主流方式，并得到了较快的发展。国内外现有的土壤消毒机具普遍特点是体积大、能耗大、不适合在国内中小型设施园艺内进行作业。因此，急需研制一款体积小、能耗小、灵活、高效的设施园艺土壤消毒机。

发明内容

本技术的目的是提供一种体积小、能耗少、动作灵活、作业高效的对设施园艺内的土壤进行消毒的土壤蒸汽消毒机。

本技术的土壤蒸汽消毒机，它包括连接在履带车的机架上的蒸汽发生装置和至少一个蒸汽盘；蒸汽盘位于机架的前方，并相对于机架可上下移动和左右移动的连接在机架上；蒸汽盘包括中空的蒸汽盘体、连接在蒸汽盘体下部与蒸汽盘体相通的注射器；蒸汽发生装置的蒸汽出口与蒸汽盘体相通。

本技术的有益效果：采用履带车的机架，不但减小了整机体积，而且适宜在质地松软的设施园艺地面行走，又承载能力大，能够承载重量较大的蒸汽发生装置；通过蒸汽盘的注射器将蒸汽输送到土壤中。蒸汽盘可以上下移动和左右移动，动作灵活，能够对设施园艺内边角部分的土壤进行消毒；在非工作状态下，可以将蒸汽盘提起，便于机具的快速行走；整机移动方便，作业效率高。

上述土壤蒸汽消毒机，蒸汽盘相对于机架可上下移动和左右移动的连接在机架上的结构是：在机架上设置上下移动支架，在机架与上下移动支架之间设置用于驱动上下移动支架相对于机架上下移动的上下驱动装置；在上下移动支架上设置相对于上下移动支架左右移动的左右移动支架，在上下移动支架与左右移动支架设置有用于驱动左右移动支架相对于上下移动支架左右移动的左右驱动装置；蒸汽盘设置在左右移动支架上。蒸汽盘的后端与左右移动支架相铰接，在蒸汽盘与左右移动支架之间设置有驱动蒸汽盘绕铰接处上下摆动的摆动驱动装置。蒸汽盘可以在三维方向内进行移动，便于对设施园艺内的地边、地角进行消毒，避免了消毒死角的存在，便于土壤消毒机的履带车在狭小空间内转弯，掉头，同时便于对注射器的维修及更换；在非工作状态下，可以将蒸汽盘提起，便于机具的快速行走。

上述土壤蒸汽消毒机，蒸汽盘相对于机架可上下移动和左右移动的连接在机架上的结构是：在机架上设置上下移动支架，在机架与上下移动支架之间设置用于驱动上下移动支架相对于机架上下移动的上下驱动装置；蒸汽盘设置在左右移动支架上；左右移动支架在左右方向滑动设置在上下移动支架上，在上下方向滑动设置在导杆上，导杆固定在相对于机架能够左右滑动的过渡架上，在机架与过渡架之间设置有用于驱动过渡架相对于机架左右移动的左右驱动装置。这样，上下移动支架、左右移动支架、过渡架、机架等的巧妙组合，上下驱动装置只驱动蒸汽盘上下移动，而无需驱动左右移动支架、过渡架、左右驱动装置等上下移动，减小了上下驱动装置所需功率；左右驱动装置只驱动过渡架、蒸汽盘左右移动，而无需驱动上下移动支架、上下驱动装置等左右移动，减小了左右驱动装置所需功率；而且，上下移动支架的上下移动与左右移动支架的左右移动各自相对独立，互不干涉，动作可靠。

上述土壤蒸汽消毒机，蒸汽盘的后端与左右移动支架相铰接，在蒸汽盘与过渡架之间设置有驱动蒸汽盘绕铰接处上下摆动的摆动驱动装置。蒸汽盘可以在三维方向内进行移动，便于对设施园艺内的地边、地角进行消毒，避免了消毒死角的存在，便于土壤消毒机的履带车在狭小空间内转弯，掉头，同时便于对注射器的维修及更换；在非工作状态下，可以将蒸汽盘提起，便于机具的快速行走。

上述土壤蒸汽消毒机，过渡架通过直线导轨左右滑动的设置在机架上；所述左右驱动装置为包括相配合的齿轮和齿条、驱动齿轮转动的左右驱动动力装置的齿轮齿条机构，齿条固定在过渡架上，左右驱动动力装置设置在机架上。

上述土壤蒸汽消毒机，在机架上设置对上下移动支架的起到导向作用的导柱，导柱穿过上下移动机架上的导孔并与导孔配合。

上述土壤蒸汽消毒机，摆动驱动装置为摆动油缸，上下驱动装置为上下油缸。

上述土壤蒸汽消毒机，所述蒸汽盘为两个以上，其中一个为主蒸汽盘，其它的为副蒸汽盘；主蒸汽盘相对于机架可上下移动和左右移动的连接在机架上；副蒸汽盘可拆卸连接在主蒸汽盘的侧部。多个蒸汽盘同时工作，蒸汽消毒作业面积扩大了数倍，大大提高了工作效率。副蒸汽盘可拆卸连接在主蒸汽盘的侧部的结构有多种多样，如通过挂钩及搭扣将副蒸汽盘与主蒸汽盘体连接在一起。

上述土壤蒸汽消毒机，蒸汽发生装置包括内部有水的筒体、脉动燃烧器；蒸汽出口位于筒体上部；脉动燃烧器包括燃烧室、火花塞、汽油箱、化油器、尾管、排气去耦室；燃烧室与排气去耦室之间以尾管相连通；燃烧室、尾管、排气去耦室均位于筒体内；脉动燃烧器工作，汽油作为燃料在燃烧室内燃烧，产生的高温烟气通过尾管和排气去耦室排出到筒体外，热量通过燃烧室、尾管以及排气去耦室的壁面传递给筒体内的水。由于脉动燃烧器的脉动燃烧工作特性，燃烧室、尾管、排气去耦室内的高温烟气均处于紊流状态，可有效剥离处于层流状态下位于壁面处的低温烟气问题，从而可明显提高换热效率。

脉动燃烧器作为热源对筒体内的水加热产生蒸汽，脉动燃烧器体积小，热转换效率高，使用在土壤蒸汽消毒机上，能够减小整机的重量和体积，燃烧消耗的汽油少。脉动燃烧器属于现有技术，它主要包括燃烧室、火花塞、汽油箱、化油器、尾管；燃烧室与尾管相通，化油器包括相通的进气室、喉管，进气室的室壁上设置有可以向进气室内单向进气的单向进气阀，与汽油箱相通的油嘴设置在喉管上，在燃烧室与化油器连接的燃烧室进气管上设置火花塞。尾管与排气去耦室相通，对排出的气流声能进行解耦，有利于消除声能，降低噪声，减小对环境的影响；同时排气去耦室能够对筒体内的水进行加热，提高了热能利用率。脉动燃烧器的脉动燃烧是一种按一定频率、周期性燃烧的特殊燃烧过程，其燃烧室内部的温度、压力、噪声以及运行频率等均呈周期性变化，是一种不稳定燃烧。从能量装换效率上看，可控条件的不稳定燃烧能够提高燃烧效率，节省燃料；从尾气排放角度看，基本上能够达到充分燃烧的脉动燃烧的碳氧化物以及氮氧化物的排放量都是极低的。以脉动燃烧器作为热源，具有燃烧效率高，有害气体排放量少，结构简单等特点，并且能够快速产生大量的高温蒸汽。

上述的土壤蒸汽消毒机，尾管为一根或多根螺旋管。尾管采用螺旋管的形式，螺旋管具有较大的传热面积，稳定的运行特性，紧凑的结构形式，还可显著强化脉动燃烧器的换热性能，提高蒸汽发生装置的整体热效率，节省燃料。在不影响脉动燃烧器动力特性的情况下，以最小的空间获得最大的换热面积。

上述的土壤蒸汽消毒机，燃烧室为波纹式燃烧室。波纹式燃烧室能够增大换热面积，使燃烧能够更加充分的进行；且波纹式燃烧室具有一定的伸缩性，能够补偿燃烧室的热伸缩应力，利于脉动燃烧稳定的进行。

上述的土壤蒸汽消毒机，筒体竖直放置，燃烧室位于筒体内上部，燃烧室的至少一部分露出筒体内的水面。露出筒体内的水面这部分的燃烧室所释放的热量可以将位于筒体上部的饱和热蒸汽通过二次加热转换为饱和干蒸汽。

上述的土壤蒸汽消毒机，它还包括用于监测筒体内水位的水位监测装置，用于向筒体内供水的进水泵；水位监测装置的输出信号接控制器，控制器与进水泵电连接以控制进水泵的工作。控制器根据水位监测装置输出的水位信号控制进水泵工作与否，保证筒体内的水位保持在一定高度范围内。防止筒体内水位过低而干烧，或者防止筒体内水位过高而蒸汽量过少现象。

上述的土壤蒸汽消毒机，所述脉动燃烧器有多个，各脉动燃烧器的燃烧室通过连接管相互连通。由多个脉动燃烧器并联同时工作，对筒体内的水进行加热，热交换面积增加数倍。各脉动燃烧器的燃烧室通过连接管相互连接，利用工作时各个燃烧室之间微小的相位差，燃烧室之间可以相互激励，减少熄火的机率，提高了整机的工作稳定性能。

上述的土壤蒸汽消毒机，各脉动燃烧器共用一个排气去耦室。排气去耦室的内壁设置散热翅片，以充分利用尾气的余热，提高能量利用效率。

上述的土壤蒸汽消毒机，各脉动燃烧器的化油器均设置在一个进气去耦室内。对进入燃烧室的气流声能进行解耦，有利于消除声能，降低噪声，减小对环境的影响。

附图说明

图1是土壤蒸汽消毒机左视图

图2是蒸汽发生装置部分剖视图

图3是单个蒸汽盘体及蒸汽挂接装置侧视图

图4是三个蒸汽盘体及蒸汽挂接装置的局部侧视图

图5是四个燃烧室连接结构示意图

图6是单个蒸汽盘体及蒸汽挂接装置局部侧视图

图7是单个蒸汽盘体及蒸汽挂接装置局部侧视图

图8是单个蒸汽盘体及蒸汽挂接装置局部侧视图

图9是蒸汽发生装置部分剖视图

图10是图9中的脉动燃烧器示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本技术作详细的介绍

实施例1：土壤蒸汽消毒机

参见图1上述的土壤蒸汽消毒机，它包括连接在履带车的机架2上的蒸汽发生装置1和主蒸汽盘4、两个副蒸汽盘5。

参见图3，主蒸汽盘位于机架的前方，并通过蒸汽盘挂接装置3相对于机架可上下移动和左右移动的连接在机架上。主蒸汽盘和副蒸汽盘结构基本相同，均包括中空的蒸汽盘体4-2、蒸汽盘体上部有蒸汽孔4-1，连接在蒸汽盘体下部与蒸汽盘体相通的注射器4-4；蒸汽发生装置的蒸汽出口与蒸汽盘体的蒸汽孔通过软管相通。

参见图3、图6-8，蒸汽盘挂接装置3包括上下移动机架3-3、左右移动支架3-2、摆动油缸3-4、上下油缸3-7、左右电机3-8等。在机架2上设置上下延伸的导柱2-1。导柱穿过上下移动机架3-3上的导孔并与导孔配合，导柱2-1对上下移动支架的上下移动起到导向作用。在机架与上下移动支架之间设置用于驱动上下移动支架相对于机架上下移动的上下油缸（上下驱动装置）3-7。

上下移动机架3-3前部固定两个提升腿3-5（提升腿也可看作是上下移动支架的组成部分）。左右移动支架3-2的下部在左右方向滑动设置在两个提升腿上，左右移动支架3-2的两根向上延伸的导套3-6（导套也可看作是左右移动支架的组成部分）与两根导杆3-11在上下方向滑动配合。

过渡架3-12通过直线导轨3-9左右滑动的设置在机架2上（过渡架固定在直线导轨的移动部分上，直线导轨的固定部分与机架固定相连）。所述左右驱动装置为齿轮齿条机构，它包括相配合的齿轮3-13和齿条3-1、驱动齿轮转动的左右电机（左右驱动动力装置）3-8。齿条下部固定在过渡架上，左右电机设置在机架上。两根导杆3-11分别固定在过渡架的两端。

过渡架的下部固定有摆动油缸连接板3-10（摆动油缸连接板也可看作是过渡架的组成部分）。为了不妨碍摆动油缸连接板3-10的左右移动，在直线导轨3-9的固定部分上开有左右方向延伸的槽3-14，摆动油缸连接板3-10开有在槽内左右移动。主蒸汽盘的后端与左右移动支架相铰接，摆动油缸（摆动驱动装置）3-4的两端分别与主蒸汽盘前方上部及摆动油缸连接板铰接，摆动油缸动作，驱动主蒸汽盘绕与左右移动支架的铰接处在上下方向上下摆动。

上下油缸3-7动作的同时摆动油缸随动，上下油缸3-7的活塞杆带动上下移动机架3-3沿着导柱上下移动，提升腿3-5带动左右移动支架、主蒸汽盘上下移动，左右移动支架3-2的两根向上延伸的导套3-6相对于导杆3-11上下移动。但导杆3-11、过渡架3-12、齿条31、左右电机3-8不上下移动。摆动油缸之所以跟随上下油缸3-7的动作而动作，是为了防止摆动油缸对主蒸汽盘的上下移动造成妨碍。

左右电机3-8动作，因左右电机3-8固定在机架上，所以左右电机3-8带动齿轮转动，齿条和过渡架以及固定在过渡架上的导杆、摆动油缸连接板就一起相对于机架左右移动，两根导杆就带动左右移动支架相对于提升腿和机架左右移动，提升腿、上下移动支架不左右移动。直线导轨3-9设置在机架与过渡架之间，减小了过渡架左右滑动的阻力。

在机架与过渡架之间设置有用于驱动过渡架相对于机架左右移动的左右驱动装置。

参见图4，两个副蒸汽盘5可拆卸连接在主蒸汽盘的左右两侧。主蒸汽盘与副蒸汽盘之间通过挂钩4-7、搭扣4-6相连。蒸汽盘的侧部有安装挂钩的挂钩孔4-3。

参见图2，蒸汽发生装置1包括内部有水的卧式筒体1-2、4个水平放置的脉动燃烧器。蒸汽出口1-13位于筒体上部。脉动燃烧器包括燃烧室1-7、火花塞1-14、汽油箱（未示出）、化油器1-8、尾管1-5、排气去耦室（4个脉动燃烧器共用）1-1。

参见图5，各脉动燃烧器的燃烧室通过连接管1-9相互连通。各燃烧室与排气去耦室之间以多根螺旋尾管相连通。排气去耦室的内壁设置散热翅片。

燃烧室、尾管、排气去耦室均位于筒体内。各脉动燃烧器的化油器均设置在一个进气去耦室1-10内。

脉动燃烧器工作，汽油作为燃料在燃烧室内燃烧，产生的高温烟气通过尾管和排气去耦室排出到筒体外，热量通过燃烧室、尾管以及排气去耦室传递给筒体内的水。

筒体1-2外覆隔热棉1-12。筒体下部设置进水孔1-6。筒体外靠上方设置液位计1-3和液位测量筒1-4，通过液位测量筒可以监测筒体内的液位。给筒体供水的进水泵1-11设置在机架2上。

四个脉动燃烧器燃烧室相通，同时工作，产生热量，对筒体内的水加热，使其沸腾，产生蒸汽。

将尾管设计成螺旋形式，增大了管路与水的热交换面积，提高热量的利用效率。

在进气口和排气口设计了进气去耦室1-10和排气去耦室1-1，对进出气流声能进行解耦，消除了气流耦合作用对装置的破坏。四个脉动燃烧器共用一组进气去耦室和排气去耦室，缩减了整机体积，节省了空间，提高了机具的通过性能。

在排气去耦室内部设计了多组散热翅片，当高温尾气通过排气去耦室的时候，仍可以将余热传给散热翅片，从而传给筒体内部的水，提高热量的利用效率。

筒体内的水位可以保持在一定范围内，既不会让脉动燃烧器干烧，也会留给蒸汽一定的空间，水位通过液位计显示，液位测量筒监测筒体内部水位，控制进水泵开关进行补水，维持液位稳定。

主蒸汽盘4通过蒸汽盘挂接装置3与机架2连接，并置于机架2的前方；上下油缸3-7和摆动油缸3-4可以将蒸汽盘进行竖直方向的提升以及在履带车中轴面内的翻转；齿轮齿条机构可以将蒸汽盘进行水平方向的移动；蒸汽盘可以在三维方向内进行移动，便于对设施园艺内的地边、地角进行消毒，避免了消毒死角的存在；也便于土壤消毒机的履带车在狭小空间内转弯，掉头；同时还便于对注射器的清理和更换；在非工作状态下，可以将蒸汽盘提起，便于机具的快速行走。

主蒸汽盘4可以安装一个或两个副蒸汽盘体同时工作，通过搭扣和挂钩将两个副蒸汽盘与主蒸汽盘连接在一起，蒸汽消毒作业面积扩大了三倍，大大提高了工作效率。

实施例2：土壤蒸汽消毒机的蒸汽发生装置

参见图9所述的土壤蒸汽消毒机的蒸汽发生装置1包括内部有水的竖直筒体1-2、竖直放置的脉动燃烧器。蒸汽出口1-13位于筒体上部。参见图10，脉动燃烧器包括波纹式燃烧室1-7、火花塞1-14、汽油箱（未示出）、化油器1-8、尾管1-5、排气去耦室1-1。排气去耦室的内壁设置散热翅片。

燃烧室、尾管、排气去耦室均位于筒体内。化油器和汽油箱设置筒体外。

筒体下部设置进水孔1-6和排水口1-15。筒体外靠上方设置液位计1-3和浮球液位控制装置1-4。通过浮球液位控制装置可以设定水位，保持筒体内的液位基本不变。如果筒体内水位过低，浮球液位控制装置就会打开进水孔让水进入；反之，如果筒体内水位过高，浮球液位控制装置就会关闭进水孔。

以脉动燃烧器作为热源，冷水通过自动进水系统从底部进水口泵入，通过浮球液位控制装置设定水位，并且维持水位不变，通过液位计1-3可从外部观察水位。脉动燃烧器采用的是Helmholtz型脉动燃烧器；以汽油作为主要燃料，燃烧产生的高温烟气通过尾管和排气去耦室排出，热量通过燃烧室、尾管以及排气去耦室管壁传递给筒体内的冷水。当冷水被加热至沸腾时产生蒸汽，蒸汽通过蒸汽出口输出。

燃烧室的上端超出筒体内水面，这部分露出水面的燃烧室所释放的热量可以将筒体上端的饱和热蒸汽通过二次加热转换为饱和干蒸汽。

波纹式燃烧室，能够增大换热面积，使燃烧能够更加充分的进行；具有一定的伸缩性，能够补偿燃烧室的热伸缩应力，利于脉动燃烧稳定的进行。

筒体上部还可以设置安全阀、温度表、压力表等。当筒体内部压力超过设计压力时，多余蒸汽通过安全阀排出，以保证蒸汽发生装置的安全。

工作完毕，可以通过排水口排放筒体内部剩余的水。

Claims (10)

1.土壤蒸汽消毒机，其特征是：它包括连接在履带车的机架上的蒸汽发生装置和至少一个蒸汽盘；蒸汽盘位于机架的前方，并相对于机架可上下移动和左右移动的连接在机架上；蒸汽盘包括中空的蒸汽盘体、连接在蒸汽盘体下部与蒸汽盘体相通的注射器；蒸汽发生装置的蒸汽出口与蒸汽盘体相通。

2.如权利要求1所述的土壤蒸汽消毒机，其特征是：蒸汽盘相对于机架可上下移动和左右移动的连接在机架上的结构是：在机架上设置上下移动支架，在机架与上下移动支架之间设置用于驱动上下移动支架相对于机架上下移动的上下驱动装置；蒸汽盘设置在左右移动支架上；左右移动支架在左右方向滑动设置在上下移动支架上，在上下方向滑动设置在导杆上，导杆固定在相对于机架能够左右滑动的过渡架上，在机架与过渡架之间设置有用于驱动过渡架相对于机架左右移动的左右驱动装置。

3.如权利要求2所述的土壤蒸汽消毒机，其特征是：蒸汽盘的后端与左右移动支架相铰接，在蒸汽盘与过渡架之间设置有驱动蒸汽盘绕铰接处上下摆动的摆动驱动装置。

4.如权利要求2或3所述的土壤蒸汽消毒机，其特征是：过渡架通过直线导轨左右滑动的设置在机架上；所述左右驱动装置为包括相配合的齿轮和齿条、驱动齿轮转动的左右驱动动力装置的齿轮齿条机构，齿条固定在过渡架上，左右驱动动力装置设置在机架上。

5.如权利要求1所述的土壤蒸汽消毒机，其特征是：所述蒸汽盘为两个以上，其中一个为主蒸汽盘，其它的为副蒸汽盘；主蒸汽盘相对于机架可上下移动和左右移动的连接在机架上；副蒸汽盘可拆卸连接在主蒸汽盘的侧部。

6.如权利要求1所述的土壤蒸汽消毒机，其特征是：蒸汽发生装置包括内部有水的筒体、脉动燃烧器；蒸汽出口位于筒体上部；脉动燃烧器包括燃烧室、火花塞、汽油箱、化油器、尾管、排气去耦室；燃烧室与排气去耦室之间以尾管相连通；燃烧室、尾管、排气去耦室均位于筒体内；脉动燃烧器工作，汽油作为燃料在燃烧室内燃烧，产生的高温烟气通过尾管和排气去耦室排出到筒体外，热量通过燃烧室、尾管以及排气去耦室的壁面传递给筒体内的水。

7.如权利要求6所述的土壤蒸汽消毒机，其特征是：尾管为一根或多根螺旋管。

8.如权利要求7所述的土壤蒸汽消毒机，其特征是：它还包括用于监测筒体内水位的水位监测装置，用于向筒体内供水的进水泵；水位监测装置的输出信号接控制器，控制器与进水泵连接以控制进水泵的工作。

9.如权利要求6所述的土壤蒸汽消毒机，其特征是：所述脉动燃烧器有多个，各脉动燃烧器的燃烧室通过连接管相互连通。

10.如权利要求9所述的土壤蒸汽消毒机，其特征是：各脉动燃烧器共用一个排气去耦室；各脉动燃烧器的化油器均设置在一个进气去耦室内。