用于施给农业管理物料的设备设计 |
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| 申请号 | CN201380065499.8 | 申请日 | 2013-12-18 | 公开(公告)号 | CN104853590A | 公开(公告)日 | 2015-08-19 |
| 申请人 | 美国陶氏益农公司; | 发明人 | J·M·巴布科克; | ||||
| 摘要 | 一种用于将农业管理物料施给至目标区域的设备和方法。示例性农业管理物料包括粘性物料。本 发明 涉及用于输送农业管理物料的方法和设备，并且具体地涉及用于将粘性 害虫 防治物料至目标基质的方法和设备，所述目标基质包括 农作物 、 植物 、构筑物及其附近的基质中的一个或多个。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于将粘性农业管理物料施给至目标区域的施给器系统，所述施给器系统包括： |
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| 说明书全文 | 用于施给农业管理物料的设备设计[0001] 相关申请 [0002] 本申请涉及2013年3月14日提交的标题为“EQUIPMENT DESIGNS FOR APPLYING AGRICULTURAL MANAGEMENT MATERIALS(用于施给农业管理物料的设备设计)”的美国专利申请No.13/803,547和2012年12月19日提交的标题为“EQUIPMENT DESIGNS FOR APPLYING AGRICULTURAL MANAGEMENT MATERIALS(用于施给农业管理物料的设备设计)”的美国临时专利申请No.61/739,599(备案号：DAS-0289-01-US-E)，这两份专利申请明确地通过引用并入本文。 [0003] 本申请涉及2012年12月19日提交的标题为“APPLICATION DEVICE DESIGNS FOR APPLYING AGRICULTURAL MANAGEMENT MATERIALS TO TARGETED SUBSTRATES(用于将农业管理物料施给至目标基质的施给装置设计)”的US临时专利申请No.61/739,605(备案号：DAS-0285-01-US-E)；2012年12月19日提交的标题为“AUTOMATED DEVICE FOR APPLICATION OF AGRICULTURAL MANAGEMENT MATERIALS(用于施给农业管理物料的自动化装置)”的US临时专利申请No.61/739,589(备案号：DAS-0284-01-US-E)；和2012年12月19日提交的标题为“MECHANICAL APPLICATOR FOR AGRICULTURAL MANAGEMENT MATERIALS(用于农业管理物料的机械施给器)”的US临时专利申请No.61/739,581(备案号：DAS-0290-01-US-E)，这些专利申请的公开内容通过引用明确地并入本文。 技术领域背景技术[0005] 诸如粘性物料的农业管理物料被用作用于将信息素和杀虫剂输送至诸如果园、小树林、种植园、葡萄园的农业环境中或输送至周边区域上的专用基质，目的是实现农业区域中的害虫防治或管理。传统害虫防治和害虫管理物料常常用水稀释并且在压力下被喷到作物或其它植物基质上。然而，这种情况，对于更多粘性物料(即，不易混溶于水的、或适用于作为离散的局部沉积物保留在目标基质上的物料)而言，不是一种选择。用于施给高度粘性物料(诸如用于害虫防治的)以实现目标植物上高浓度的产品沉积、目标植物上离散或局部物料的受控沉积或两者的方法和设备，是所期望的。 发明内容[0006] 在本公开的一示例性实施例中，提供了一种用于将物料施给至目标区域的施给器。该施给器系统可以将粘性物料施给至目标区域。 [0007] 在一个示例性实施例中，提供了一种用于将粘性农业管理物料施给至目标区域的施给器系统。该施给器系统包括：被构造成附接到车辆的框架；提供所述粘性农业管理物料的贮存部；和用于将所述粘性农业管理物料供应至至少一个杆的泵；其中，所述至少一个杆被构造成将一定数量的粘性农业管理物料收集在收集区域上并且使所述一定数量的粘性农业管理物料沉积到所述目标区域。 [0008] 在另一示例性实施例中，提供了一种将粘性农业管理物料施给至目标区域的方法。该方法包括：为至少一个杆提供粘性农业管理物料，所述杆附接到被构造成附接到车辆的框架；将一定数量的粘性农业管理物料收集在所述至少一个杆的收集区域上；和使所述一定数量的粘性农业管理物料沉积在所述目标区域上。 附图说明[0010] 图1A和1B示出具有可以与本公开的示例性实施例一起使用的泵送系统的车辆； [0011] 图2示出根据本公开的结合有对目标成行树木施给害虫防治的粘性物料输送系统的图1A的车辆； [0012] 图3示出图2的粘性物料输送系统； [0013] 图3A示出另一个示例性粘性物料输送系统； [0014] 图4示出图3的对树冠施给害虫防治物料的粘性物料输送系统； [0015] 图4A示出图4的物料输送系统的放大部分； [0016] 图5示出图4的粘性物料输送系统的末端； [0017] 图6示出包括板的另一个示例性物料输送系统； [0018] 图7示出包括柔性凸片的又一个示例性物料输送系统； [0019] 图8示出包括多个固定的垂直杆的另一个示例性物料输送系统； [0020] 图9示出包括多个固定的水平杆的又一个示例性物料输送系统； [0021] 图10示出包括多个垂直刮刷器杆的又一个示例性物料输送系统； [0022] 图10A示出图10的示例性物料输送系统的末端的前视图；和 [0023] 图10B示出图10的示例性物料输送系统的末端的侧视图。 具体实施方式[0024] 下文公开的实施例的意图不是详尽无遗的，或以在下列详细描述中所公开的精确形式限制本发明。相反，挑选并描述实施例使得本领域的其它人员可以利用它们的教义。虽然本公开主要涉及将粘性物料施给至农业或其它植物基质上，但是应理解，本文所公开的特征可能也适用于其它物料到其它目标的施给和输送。 [0025] 首先参照图1A和图1B，示例性粘性物料施给器系统10被图示为附接到车辆12。施给器系统10将诸如粘性物料的农业管理物料施给至目标基质上。示例性农业管理物料包括到目标上的农药、杀虫剂、信息素或其它适当的粘性物料。适当的目标基质包括树、叶、葡萄藤、茎秆和其它适当的植被和植物基质。附加的适当目标基质包括在靠近植物或作物的区域中的非植物物料，诸如田地、果园、种植园或树丛周围的篱笆桩或其它构筑物。在一些实施例中，施给器系统减少在远离目标位置(如地面)中中止的粘性物料的量，实现对粘性物料的更有效的使用。 [0026] 在一个实施例中，本公开涉及施给粘性农业管理物料。粘度是因剪切或拉伸应力而变形的流体的阻力的量度。具有较高粘度的流体被观察为具有更大的“厚度”或“内摩擦”，而具有较低粘度的流体被观察为具有更大的移动便利性或流动性。在一个实施例中，粘性物料包括具有低至约1000cP、2000cP或2200cP或高至约于63000cP、65000或75000cP或在被限定在任意前述成对数值之间的任意范围内的粘度的物料。测量粘度的示例性方法包括使用可从马萨诸塞州米德尔伯勒市的Brookfield Engineering Laboratories,Inc.获得的Brookfield DVI粘度计。示例性试验条件包括使用具有#6或#7心轴以及100rpm的心轴转速的Brookfield DVI粘度计来在21℃下测量粘度。 [0027] 车辆12使施给器系统10相对于目标移动。在该示出的实施例中，车辆12是拖拉机。在其它实施例中，诸如公共设施和所有地面运动车辆的其它适当的车辆被用作车辆12。在一个实施例中，车辆12包括用于为施给器系统10提供电或机械动力的动力源。示例性动力源包括动力输出装置(PTO)、水力、电力和其它适当的动力源。在另一个实施例中，车辆 12不包括动力输出装置。 [0028] 在一个示例性实施例中，图1B所示的施给器系统10可以附接到在车辆12后方被拖曳的拖车13。在另一示例性实施例中，图2所示的施给器系统10通过钩15直接附接到车辆12。示例性钩包括三点钩。在图2所示的示例性实施例中，施给器系统10附接到车辆12的后部。在另一个实施例中，施给器系统10附接到车辆12的前面或后侧。在图1A和图 2中，施给器系统10被图示为定位在车辆12的左侧上。在其它实施例中，施给器系统10定位在车辆12的右侧、前侧或后侧。在一个实施例中，施给器系统10在第一构造中可移动地安装在车辆12的右侧上，并且在第二构造中可移动地安装在车辆12的左侧上。在又一个实施例中，如图1B所示，第一施给器系统10安装在车辆12的左侧上，而类似于第一施给器系统10的第二施给器系统10'安装在车辆12的右侧上。在又一个实施例中，可以将多于两个施给器安装到车辆。 [0029] 在附接到车辆12的贮存部14中被提供有将被施给的粘性物料。泵16对粘性物料加压，并且通过连接部18将所述粘性物料提供给施给器系统10。在一个实施例中，从由车辆12提供的动力输出装置或其它动力源对泵16供电。在另一个实施例中，由独立的发电机或其它动力源(未示出)对泵16供电。在一个实施例中，当未施给粘性物料时，泵16使粘性物料再循环。在一个实施例中，通过在环境温度的范围内加热、冷却或既加热又冷却用于施给的物料，泵16、贮存部14或两者都被维持在所需的粘度。 [0030] 接着参考图2，由于在树24的行20、22之间、或将被施给粘性物料的其它目标行之间，车辆12输送施给器系统10，所以施给器系统10接触目标树以施给粘性物料。在另一示例性实施例中，车辆12在树24或其它目标的行20、22之间输送施给器系统10和施给器系统10'(参见图1B)，并且施给器系统10接触行20中的树，而施给器系统10'接触行22中的树。 [0031] 如图2和图3所示，施给器系统10包括附接到旋转转盘26的多个杆28。在一个实施例中，杆28是中空的(参见图5)，并且粘性物料从中空杆28的开放末端被喷出到树24上。在一个示例性实施例中，杆28由柔性物料形成。 [0032] 在一个示例性实施例中，提供了多个可互换杆28。在一个实施例中，多个可互换的杆28包括被构造成用于与不同的粘度物料一起使用的杆。在另一个实施例中，多个可互换的杆28包括用以提供不同的沉积速率或沉积尺寸的杆。附接到施给器系统10的杆28与用于与各种物料或各种粘度一起使用、或用以提供各种物料沉积速率或尺寸的多个杆可互换。 [0033] 如图2和图4中所示，随着车辆12使施给器系统10沿方向52移动，马达27使转盘26和杆28旋转。如图2和图4所示，施给器系统10包括六个杆28。在其它实施例中，施给器系统10可以包括更多或更少的杆28。在一个示例性实施例中，马达27是由从附接到车辆12的动力输出装置的压缩机提供的压缩空气提供动力的气动马达。其它示例性马达27包括由车辆12的动力输出装置或其它适当的动力源提供动力的电马达和液压驱动马达。在另一示例性实施例中，施给器系统10不包括马达27，并且杆28通过与诸如树24的目标相接触而绕旋转转盘26自由地旋转。在另一示例性实施例中，施给器系统10不包括马达27，并且杆28通过与目标相接触而绕旋转转盘26旋转，同时阻力被施加到转盘以控制转盘的转速。 [0034] 在图2和图4中所示的一个示例性实施例中，当车辆12沿方向52行驶时，马达27使转盘26和中空杆28沿第一方向54旋转。在另一示例性实施例中，当沿方向52行驶时，马达27使转盘26和中空杆28沿第二方向55旋转。在又一个示例性实施例中，在车辆12正沿方向52行驶时，当将粘性物料施给至车辆12的第一侧上的行20中的目标树24时，马达27沿第一方向54旋转，并且当将粘性物料施给至车辆12的第二侧上的行22中的目标树24时，马达27沿第二方向55旋转。 [0035] 如图3所示，在一个实施例中，施给器系统10包括框架，该框架包括附接到车辆12或拖车13的第一部分38、附接到该第一部分38的第二部分40、和将该第二部分连接到转盘26和马达27的第三部分42。在一个实施例中，第一部分38、第二部分40和第三部分42由金属、塑料或其它适当的物料形成。在一个示例性实施例中，第一部分38、第二部分40和第三部分42形成中空流体路径，以将来自贮存部14的粘性物料提供给转盘26，该转盘26为中空杆28提供粘性物料，以便施给。在另一示例性实施例中，第一部分38、第二部分40和第三部分42联结到在贮存部14与转盘26之间的流体路径。 [0036] 在一个实施例中，如图3和图3A所示，第一部分38和第二部分40绕枢轴39可旋转地联结，并且第二部分40和第三部分42绕枢轴41可旋转地联结。调节机构44调节第一部分38和第二部分40相对于枢轴39的位置。调节机构46调节第二部分40和第三部分42之间相对于枢轴41的角度。示例性调节机构44、46包括液压螺钉、以及电动及气动活塞调节机构。可操作地联结到调节机构44的控制线48和可操作地联结到调节机构46的控制线50，允许来自车辆12的控制信号，调节第一部分38、第二部分40和第三部分42相对于枢轴39和41的相对位置。在一个示例性实施例中，控制线48、50是控制调节机构44、46的液压、气动或电动控制线，控制线48、50承载由泵12、与车辆12相关联的动力源或与施给器系统10或拖车13相关联的另一个动力源提供的动力、压缩空气或液压流体。 [0037] 在一个示例性实施例，第一部分38、第二部分40和第三部分42中的至少一个包括至少一个长度调节机构(未示出)用于调节第一部分38、第二部分40或第三部分42中的一个或多个的长度。示例性长度调节机构包括伸缩调节机构。在一个实施例中，长度调节机构允许根据需要对施给器系统10更准确地定位以对目标施给物料。在一个实施例中，至少一个长度调节机构包括一个或多个控制线，所述一个或多个控制线可操作地联结到至少一个长度调节机构，从车辆12接收控制信号以调节第一部分38、第二部分40和第三部分42中的至少一个的长度。示例性控制线包括液压、气动或电控制线，所述液压、气动或电控制线承载由泵12、与车辆12相关联的动力源或与施给器系统10或拖车13相关联的另一个动力源提供给至少一个长度调节机构的动力、压缩空气或液压流体。 [0038] 图3A示出另一个示例性施给器系统10”的一部分。施给器系统10”类似于施给器系统10，并且用来指代施给器系统10的附图标记被用来指代施给器系统10”的类似的部件。施给器系统10”包括第三部分42'，该第三部分42'在枢轴41'处联结到第二部分40，枢轴41'定位在不同于第三部分42'的端部的其他位置点处。受到控制线50控制的调节机构46'调节第三部分42'相对于第二部分40的相对位置。在该示出的实施例中，调节机构46'被定位在第二部分40关于转盘26和杆28的相对侧上。 [0039] 随着杆28旋转，它们拦截目标植物，以施给粘性物料。如图4所示，在一个实施例中，杆28拦截树24的树冠30。调节机构44和46调节杆28的位置，以确保杆28的端部施给粘性物料到目标区域。作为一个示例，参照图2，随着车辆12沿方向52移动，可以使调节机构44进一步延伸，以将转盘26和杆28定位成离车辆12更远，并且可以使调节机构44缩回，以将转盘26和杆28定位成离车辆12更近。另外，可以使调节机构44延伸，以将转盘26和杆28定位在较高位置，以到达树冠30(参见图4)或其它目标区域，并且可以使调节机构44缩回，以将转盘26和杆28定位在较低的位置。在一个实施例中，调节机构44和调节机构46一起延伸和缩回。 [0040] 接着参照图4A，示出图4的示例性转盘26和马达27的放大图。在该示出的实施例中，杆28具有从转盘26延伸到远端区域56的中空开口58(参见图5)。在该示出的实施例中，粘性物料从贮存部14通过中空第三部分42被供应至转盘26。转盘26包括由第三部分42支撑的固定的环形部分51和通过马达27旋转的旋转部分53。粘性物料被供应到环形部分51中，在环形部分51中，粘性物料通过旋转部分53中的多个端口57进入到旋转部分53中。所述端口通过转盘26的旋转部分53中的转盘通道59连接到杆28的中空开口58。 [0041] 接着参照图5，示出中空杆28的末端区域56。粘性物料通过中空开口58被传输，并且在杆28的末端区域56处被排出到平台区域60上，在平台区域60处，当杆28的末端区域56接触目标区域时，粘性物料被施给至目标区域。在该示出的实施例中，中空杆28的末端区域56的顶部已经被移除，以形成平台区域60。在其它实施例中，中空杆28的末端区域56被形成为包括大致平坦或开放的平台区域60。图5进一步示出平台区域60上的粘性物料的多个物料块72。在其它实施例中，平台区域60上的粘性物料将形成单个质量块，当末端区域56接触目标区域时，所述单个质量块被擦掉。 [0042] 接着参照图6，示出使用杆28'的施给器系统10的另一个示例性实施例。在一个示例性实施例中，杆28'类似于中空杆28。在另一示例性实施例中，杆28'不是中空的。粘性物料通过开口66从管件64排出到固定板62上，形成粘性物料的平台量70。随着马达27使转盘26和多个杆28'旋转，每个杆28'的末端接触粘性物料的平台量70，并且拾起每个杆28'的端部上的物料块72。然后，当杆28'接触目标区域时，物料块72被擦掉。虽然固定的板62被示出为在与图6中的目标接触区域相对的位置处，但是固定的板62可以定位在杆28'的旋转中的任意位置点处。 [0043] 接着参照图7，示出使用杆28'的施给器系统10的另一个示例性实施例。粘性物料从管件64排出到柔性凸片67上，形成粘性物料的平台量70。随着马达27使转盘26和多个杆28'旋转，每个杆28'的末端接触粘性物料的平台量70，并且拾起每个杆28'的端部上的物料块72。然后，当杆28'接触目标区域时，物料块72被擦掉。虽然柔性凸片67被示出为在与图6中的目标接触区域相对的位置处，但是柔性凸片67可以被定位在杆28'的旋转中的任意位置点处。 [0044] 接着参照图8，示出另一个示例性施给器系统110。施给器系统110类似于施给器系统10，并且用来指代施给器系统10的附图标记被用来指代施给器系统110的类似的部件。图8示出施给器系统110，具有附接到第三部分42的中空垂直杆74A、74B和74C。在一个实施例中，第三部分42包括歧管(未示出)，在中空垂直杆74A、74B和74C中的每一个之间，该歧管划分从贮存部14接收的粘性物料。例证性地，施给器系统110包括三个中空垂直杆74A、74B和74C。在其它实施例中，施给器系统110包括更多或更少的中空垂直杆。在该示出的实施例中，中空垂直杆74A、74B和74C各自具有不同的长度，但是在其它实施例中，两个或更多个中空垂直杆74A、74B和74C具有相同的长度。中空垂直杆74A、74B和74C排出物料块76，所述物料块76然后被擦掉，或以其它方式沉积到目标上。在一个示例性实施例中，中空垂直杆74A、74B和74C由诸如塑料管件的柔性物料形成。中空垂直杆74A、74B、74C被固定至施给器系统110的第三部分42并且经车辆12的运动在目标上被拖动。 [0045] 接着参照图9，示出又一个示例性施给器系统120。施给器系统120类似于施给器系统10，并且用来指代施给器系统10的附图标记被用来指代施给器系统120的类似的部件。图9示出施给器系统120，具有附接到第二部分40的中空水平杆78A、78B、78C和78D。在一个实施例中，第二部分40包括歧管(未示出)，在中空水平杆78A、78B、78C和78D中的每一个之间，该歧管划分从贮存部14接收的粘性物料。例证性地，施给器系统120包括四个中空水平杆78A、78B、78C和78D。在其它实施例中，施给器系统120包括更多或更少的中空水平杆。在该示出的实施例中，中空水平杆78A、78B、78C和78D各自具有相同的长度，但是在其它实施例中，中空水平杆78A、78B、78C和78D两个或更多个具有不同的长度。 中空水平杆78A、78B、78C和78D排出物料块76，所述物料块76然后被擦掉，或以其它方式沉积到目标上。在一个示例性实施例中，中空水平线杆78A、78B、78C和78D由诸如塑料管件的柔性物料形成。中空水平线杆78A、78B、78C和78D固定至施给器系统110的第二部分 40并且经车辆12的运动在目标上被拖动。 [0046] 接着参照图10，示出又一个示例性施给器系统130。施给器系统130类似于施给器系统10，并且用来指代施给器系统10的数字被用来指代施给器系统130的类似的部件。图10示出施给器系统130，具有附接到第三部分42的垂直刮刷器80A、80B，每个垂直刮刷器80A、80B包括附接到背衬86的中空垂直杆84。在一个实施例中，第三部分42包括歧管(未示出)，该歧管在中空垂直杆84中的每一个之间划分从贮存部14接收的粘性物料。在图10所示的实施例中，示出短垂直刮刷器80A和长垂直刮刷器80B两者，但是在其它实施例中，垂直刮刷器可以是相同的长度，或可以包括多于两种尺寸的垂直刮刷器。例证性地，施给器系统130包括与三个长垂直刮刷器80B交替的三个短垂直刮刷器80A。在其它实施例中，施给器系统110包括更多或更少的垂直刮刷器80A、80B，并且以不同于所示的交替模式的模式。 [0047] 图10A和图10B示出垂直刮刷器80A、80B的末端部分82。如图10A和图10B所示，每个中空垂直杆84包括接收来自贮存部14的粘性物料的中空开口88。随着粘性物料从垂直杆84排出，它形成物料块92，所述物料块92收集在背衬86上，然后被擦掉，或以其它方式沉积到目标上。在一个示例性实施例中，粘性物料从垂直杆84连续地排出，并且由于其高粘度而在管84的端部处和背衬86上形成物料块92。背衬86有助于确保物料块92保持在适当的位置，直至与目标相接触的下一个机会为止。然后，物料块92通过车辆12的运动和背衬86的重量被传送至目标。在该示出的实施例中，垂直杆84的端部被部分地从倾斜表面90移除。在一个示例性实施例中，中空垂直杆84由诸如塑料管件的柔性物料形成，并且背衬由诸如织物的大致平的柔性物料形成。中空垂直杆74A、74B、74C固定至施给器系统110的第三部分42并且经车辆12的运动在目标上被拖动。 [0048] 在一个示例性实施例中，施给器系统10包括用以控制物料的流动的一个或多个光学感测装置(未示出)。在一个示例性实施例中，光学感测装置可操作地联结到泵16，并且激活该泵16，以仅当光学感测装置感测到目标区域中对象的存在时，才泵送物料通过施给器系统10。在另一示例性实施例中，光学感测装置可操作地联结到一个或多个阀，并且仅当光学感测装置感测到目标区域中对象的存在时，才打开阀允许物料流动。在又一个示例性实施例中，一个或多个光学感测装置设置有施给器系统120，其中，阀控制物质流通过每个中空水平杆78A、78B、78C、78D。在一个实施例中，至少一个光学感测装置可操作地联结到每个阀，使得当至少一个光学感测装置感测到在给定高度处存在目标对象时，用于与该高度相关联的中空水平杆的阀才会被打开。 |
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