專利名稱：土壤消毒設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于土壤消毒的農(nóng)業(yè)機(jī)械。特別地，本發(fā)明涉及一種這樣的可移動設(shè)備。
說到可移動設(shè)備，這意味著它能夠自推進(jìn)，或者是可以由一個適當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)機(jī)械、例如一臺拖拉機(jī)等來牽引或拖弋。
通常使用的有機(jī)化學(xué)品、特別是甲基溴化物會造成一些環(huán)境問題，這是已為人所知的，并且人們總是不斷希望將這種消毒方法減至最小，在某些地方某些情況下，化學(xué)消毒已經(jīng)被禁止了。其它的用于土壤消毒的方法包括通過適當(dāng)?shù)臋C(jī)械將蒸汽注入到土壤中，使蒸汽通過埋在土壤中的適當(dāng)管道，借助火焰噴射器灼燒土壤及其它方法。
美國專利US2966238公開了一種在一次連續(xù)操作中耕種和消毒土壤的一小部分，這里，消毒是通過使用化學(xué)物品而達(dá)到的，并且土壤在提升到輸送機(jī)上時被加熱。
美國專利US2986841描述了一種可移動地面處理設(shè)備，其中，地面被打破并被破碎，然后被揚(yáng)起并受到一個噴射設(shè)備或火焰噴射器的作用。
美國專利US5553414公開了一種用于殺死土壤中所生存的害蟲的可移動設(shè)備，該設(shè)備包括一個從地面提起土壤的提升器，一個滾筒，土壤在其中被加熱，以及一個卸載器，它用于將處理過的土壤卸載到地面。
美國專利US4420901公開了一種火焰處理土壤的可移動設(shè)備，它包括一個拉長的管狀部件，在其中，土壤通過一個由火焰點燃的螺旋輸送器輸送。
美國專利US5199212公開了一種土壤消毒系統(tǒng)，它包括一個粉碎機(jī)和一個加熱器，它使毒物揮發(fā)，然后像燃料一樣在內(nèi)燃機(jī)中燃燒。
美國專利US5776422公開了一種用于清潔例如運(yùn)動場的頂層土壤的設(shè)備。該設(shè)備也可以用于消毒土壤，這是通過提升土壤，使其通過消毒機(jī)器然后將其卸載回地面來實現(xiàn)的。
美國專利US5405579公開了一種土壤消毒的方法，它是將開挖的土壤通過一個熱處理區(qū)域，在高氣壓缺氧的一個旋轉(zhuǎn)滾筒中加熱，這里所產(chǎn)生的污染氣流被冷凝和分離。
美國專利US5176445公開了將瀝青生產(chǎn)廠翻新成能夠有效消毒土壤的設(shè)備。
其它的一般領(lǐng)域的專利是美國專利US5188041、US5213445、US5094012、US4750436及US3802020。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種用于消毒土壤并避免使用化學(xué)品的可移動設(shè)備。
按照本發(fā)明，它提供了一種可移動的土壤消毒設(shè)備，包括一個耕作單元，一個土壤處理室，至少一個鼓風(fēng)機(jī)，至少一個熱交換器和至少一個熱發(fā)生單元；耕作單元包括一個或多個耕作部件，它用于破碎土壤并向上揚(yáng)起到土壤處理室中，在這里至少一個熱交換器與至少一個熱發(fā)生單元進(jìn)行熱交換，并且至少一個鼓風(fēng)機(jī)用于吸入周圍的空氣，使其通過至少一個熱交換器并將熱空氣鼓入到土壤處理室中，以便在適當(dāng)?shù)臏囟认孪就寥馈?br> 根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備適用于實際上從約5厘米到75厘米的不同深度的土壤耕作。這一特征對于提供臨界深度土壤的有效消毒是很重要的，這與某些現(xiàn)有技術(shù)中的設(shè)備的固定深度或僅是土壤上層消毒的方案有鮮明的對照。
該設(shè)備能夠耕作土壤細(xì)層，而不需要附加的擊打或粉碎裝置，典型地，耕作部件以一個適于不止一次地在設(shè)備的一條通路上將土壤拋到土壤處理室中的速度旋轉(zhuǎn)。在一個需要的操作模式中，土壤被破碎成顆粒。
在本發(fā)明的一個特定例子中，耕作單元包括3到48個耕作部件，它們通常是等長的，每一個大約是40到90厘米長。耕作部件固定在同一個水平軸上并以大約每分鐘60到120轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)。這一速度范圍適用于松弛土壤細(xì)層，它被自然地粉碎并被揚(yáng)起到空中。該設(shè)備沿著地表面運(yùn)動的速度在各種其它因素中主要依賴于耕作部件的旋轉(zhuǎn)速度、土壤的自然狀態(tài)、濕度狀態(tài)及耕作深度等等。典型地，該設(shè)備的移動速度在每小時75到400米。
在本設(shè)備的一個優(yōu)選設(shè)計中，耕作單元還包括一個用于在地面上保持一個固定位置及用于克服障礙的地面約束布置。地面和耕作部件旋轉(zhuǎn)軸之間的垂直距離可以調(diào)整，以便獲得不同的耕作深度。
鼓入土壤處理室的空氣溫度典型地在200℃到700℃之間。無論如何，當(dāng)鼓入到耕作室的熱空氣溫度適于殺死害蟲但低于土壤燃燒的溫度不使土壤燒焦是最好的。本發(fā)明的一個重要特征是，在土壤處理室中所處理的土壤的溫度不超過其初始溫度約15℃，也就是說土壤不被燒焦。熱空氣沖擊土壤(最好是顆粒)并且殺死生存在土壤中的生物和生無植物。
典型地，熱發(fā)生單元包括一個燃燒器，一個燃燒室和排氣裝置。燃燒室可以是氣體或燃油工作的，或者在某些其它情況下，也可以燃煤的。
燃燒室中的溫度大約是在1300℃左右，并且所產(chǎn)生的熱量大約在100K到250K卡之間。
根據(jù)一個特定的實施例，它可以由一個預(yù)熱設(shè)備所提供。根據(jù)一個特定的例子，預(yù)熱發(fā)生在排氣管上，延伸通過一個適當(dāng)?shù)氖一蜓刂紵冶谕獠块_口，通過它空氣從鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入熱交換器。還是根據(jù)另一個實施例，空氣溫度在至少兩級加熱中逐漸加熱。
更進(jìn)一步，土壤不與熱發(fā)生單元的燃?xì)庀嘟佑|。這些特征避免了降低土壤的質(zhì)量，并且與現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備所處理的土壤相比保留了土壤的肥沃性。
除此之外，可以發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備要比現(xiàn)有技術(shù)的更加節(jié)約能量，該設(shè)備于是同現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備相比消毒單位面積土壤只需要一半價格。
除此之外，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的優(yōu)點是在處理后，土壤就已經(jīng)準(zhǔn)備好，可用于使用了，也就是說它已經(jīng)被耕種并消毒了，在播種之前不需要再進(jìn)行任何準(zhǔn)備。


為更好地理解本發(fā)明及其在實踐中的實施，現(xiàn)參照附圖來描述一些非限制性的優(yōu)選實施例，圖中圖1是一個由拖拉機(jī)牽引的土壤消毒設(shè)備的總體視圖；圖2是圖1所示設(shè)備的耕作單元的詳細(xì)視圖；圖3A是用于本發(fā)明的加熱組件的一個實施例的剖面圖；圖3B是沿圖3A中III-III線的剖面圖；圖4是本發(fā)明設(shè)備中加熱組件的第二個實施例的剖面圖；圖5是本發(fā)明設(shè)備中加熱組件的一個不同實施例的剖面圖。
優(yōu)選實施例的描述在圖1中，示出了一個總體標(biāo)號為10的土壤消毒設(shè)備，就其本身而言是一種農(nóng)業(yè)機(jī)械，它通過三個臂14(僅有兩個可見)由一個拖拉機(jī)12所牽引，臂還用于調(diào)整設(shè)備10對于地面的高度。軸16從拖拉機(jī)的一個傳輸箱(未示出)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳送到土壤消毒裝置的一個適當(dāng)?shù)倪B接器(未示出)。
土壤消毒設(shè)備10包括一個安裝有一個耕作組件22的耕作單元20，耕作組件將參照圖2來更加詳細(xì)地描述，一個土壤處理室23，一個熱發(fā)生組件26，它將參照圖3到圖5來詳細(xì)地描述，以及一個安裝在熱發(fā)生組件26之上的鼓風(fēng)機(jī)28。然而，鼓風(fēng)機(jī)也可以安裝在發(fā)熱器的邊上。
現(xiàn)在看圖2，它示出了耕作單元20的更加詳細(xì)部分，其中，殼30至少是部分熱絕緣的并且由連接到拖拉機(jī)(在圖中未示出)上的液壓臂14所支撐，并且軸16從拖拉機(jī)上一個適當(dāng)?shù)妮敵鰧⑿D(zhuǎn)運(yùn)動傳送到耕作器20的一個適當(dāng)?shù)倪B接器32上。
耕作器單元20包括多個固定在一個共同軸38上的耕作臂36，軸由一個旋轉(zhuǎn)連接在連接器32上的傳輸皮帶40(或其它類似的機(jī)構(gòu)，例如一個齒輪系等等)所帶動旋轉(zhuǎn)，軸16的旋轉(zhuǎn)帶動軸38以及耕種臂36的旋轉(zhuǎn)，如同在圖2上所示的那樣，臂伸展到用于將設(shè)備支撐在地面之上并且便于克服地面上的障礙、例如石頭、大土塊、灌木等等的滑行部件42的表面之下。
在本發(fā)明的一個不同的實施例中(未示出)，軸38距離地面的距離可以通過設(shè)置滑行部件42與外殼30的關(guān)系、或通過在殼30中設(shè)置軸38來調(diào)整。然而用于改變耕作單元20升降的常規(guī)裝置是通過液壓臂14來獲得的，就其本身而言它是由拖拉機(jī)所支撐的。
在圖2中可以進(jìn)一步看到，耕作單元20的外殼30包括一個開口46，將在后面對其進(jìn)行解釋，它延伸到一個如圖3到5所看到的熱發(fā)生組件的下面。
現(xiàn)在參看圖3A和3B，簡化地示出熱發(fā)生組件26，其中，它包括一個熱發(fā)生單元50，典型地是一個氣體或燃油燃燒器，它具有一個延伸到熱交換器56的開口，熱交換器裝有一個開口58并且當(dāng)被安裝在耕作單元20上面的時候(圖1)，它延伸到耕作單元20的開口40上。
熱交換器56最好由一個構(gòu)成熱交換室64的絕緣套60及一個煙筒62構(gòu)成。在熱交換室58之上安裝有一個鼓風(fēng)機(jī)28(在圖3B上不可見)，它用于將環(huán)境空氣抽進(jìn)一個適當(dāng)?shù)拈_口(不可見)，使其通過熱交換室64然后將熱空氣分別通過開口58和46鼓入土壤處理室23。
土壤消毒是通過在地面上牽引設(shè)備10，耕作臂36插入到土壤中，到希望的深度，松動并破碎土壤層(主要是依賴于插入的深度)并且將其揚(yáng)起到土壤處理室23的空間中，來實現(xiàn)的。
熱空氣在燃燒室50中產(chǎn)生并鼓入到熱交換器56中。周圍的空氣由鼓風(fēng)機(jī)28抽進(jìn)，經(jīng)過適當(dāng)?shù)拈_口(參見圖4和5的實施例)，在這里空氣在熱交換器中加熱，然后通過開口58、46鼓入到耕作單元20的土壤處理室23中。燃燒完的氣體/燃油通過煙筒60排出，煙筒也可以用作預(yù)熱設(shè)備，就象下面圖4和5所示的那樣。
要知道，拖拉機(jī)的運(yùn)行速度和耕作單元20的軸38的旋轉(zhuǎn)速度、以及軸38到地面的提升，控制著拋入到土壤處理室23中的土塊的尺寸。最好，拋入到土壤處理室23的土壤具有能夠與鼓入到該室中的熱空氣有效地接觸并消毒的尺寸。根據(jù)一個實施例，該設(shè)備適于耕作深度在5到75厘米深的土壤。在一個優(yōu)選實施例中，耕作臂36以每分鐘60到120轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)。根據(jù)一個特定的實施例，在土壤處理室23中的溫度是在200℃到700℃的范圍內(nèi)，在燃燒室50中的溫度達(dá)到大約1300℃?？梢园l(fā)現(xiàn)，良好的消毒效果是當(dāng)耕作單元將土壤破碎成大約0.5到2.0厘米大小的塊時獲得的。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會看到，相對于現(xiàn)有技術(shù)的其它設(shè)備而言，使用本發(fā)明的設(shè)備進(jìn)行土壤消毒處理后，土壤實際上已經(jīng)準(zhǔn)備好耕作了，不需要任何進(jìn)一步的處理。
該設(shè)備的一個顯著特點是，所處理的土壤不與熱發(fā)生單元的燃?xì)庀嘟佑|，并且土壤在土壤處理室中的溫度僅增加大約15℃，這就最佳地保證了土壤的質(zhì)量。
根據(jù)該設(shè)備的一個實施例，200升的柴油可以滿足一杜南(dunam)的土壤的消毒，且僅需要大約三小時。
現(xiàn)在進(jìn)一步看圖4，它示出一個總體標(biāo)號為70的熱組件的不同實施例，它包括一個具有8字形截面、由兩個燃燒器74和75構(gòu)成的一個熱絕緣殼72，一個終止于煙筒78的預(yù)熱管組件76以及一個連接于第一燃燒器74的第二煙筒80。鼓風(fēng)機(jī)84有一個環(huán)境空氣進(jìn)入開口86以及一個用具將環(huán)境空氣鼓入到預(yù)熱管86中的渦輪部件88，然后預(yù)熱空氣被鼓入到第一級加熱器75周圍的空間77，隨后進(jìn)入到最后加熱器74周圍的空間79。加熱的空氣通過開口90推入到土壤消毒室的開口(圖2中的46)。
要知道，預(yù)熱管組件76可以取消。然而，為了在出口90達(dá)到一個最高溫度，最好以幾級的方式加熱環(huán)境空氣。
在圖5中所示的一個不同實施例中，有一個由熱絕緣套102構(gòu)成的熱交換器100，它有一個內(nèi)熱室加熱器104，加熱器有一個由多個膨脹部108構(gòu)成的外壁106，因而增加了表面積，改善了與流動空氣的熱交換。預(yù)熱組件110由多個從熱交換器延伸并終止于煙筒114的管112構(gòu)成。鼓風(fēng)機(jī)116通過開口118吹入環(huán)境空氣并且推動它，通過預(yù)熱組件110，到熱交換室100，然后通過輸出開口122，熱空氣推入到土壤處理室的開口(圖2中的46)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，土壤消毒室可以裝有兩個進(jìn)入開口，每一個與一個獨立的熱發(fā)生組件相連接，以增加該設(shè)備的熱效率。
還要注意到，一個適當(dāng)?shù)目刂蒲b置用來控制設(shè)備的不同參數(shù)，例如熱的產(chǎn)生、氣流、耕作速度和深度、運(yùn)行速度等等。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以明白，雖然沒有示出，但其它的實施例和變型也是可行的。例如，土壤消毒設(shè)備可以是自推進(jìn)的，即不是由一個拖拉機(jī)或其它農(nóng)業(yè)機(jī)械來牽引/拖弋，該設(shè)備可以裝有一個適當(dāng)?shù)碾姍C(jī)和轉(zhuǎn)向裝置。
權(quán)利要求
1.一種可移動的土壤消毒設(shè)備(10)，它包括一個耕作單元(20)，一個土壤處理室(23)，一個鼓風(fēng)機(jī)(28)，一個熱交換器(56)和一個熱發(fā)生單元(50)，所述耕作單元(20)包括一個或多個耕作部件(22)，它用于破碎土壤并向上揚(yáng)起到土壤處理室(23)中，所述熱交換器(56)與所述熱發(fā)生單元(50)進(jìn)行熱交換，所述鼓風(fēng)機(jī)(28)用于吸入周圍的空氣，使其通過所述熱交換器(56)并將熱空氣鼓入到土壤處理室(23)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移動土壤消毒設(shè)備，其特征在于，所述耕作部件(22)以能夠使它將一部分土壤不止一次地拋到土壤處理室(23)中的速度旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移動土壤消毒設(shè)備，它能夠在5厘米到75厘米之間的任何深度上耕作土壤。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移動土壤消毒設(shè)備，其特征在于，所述耕作單元(20)包括1到48個耕作部件(22)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可移動土壤消毒設(shè)備，其特征在于，所述耕作部件(22)大約30到90厘米長。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可移動土壤消毒設(shè)備，其特征在于，所述耕作部件(22)以大約60至120轉(zhuǎn)/分的速度旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移動土壤消毒設(shè)備，它還包括一個用于將耕作單元(20)保持在地面之上一個固定高度的表面接合裝置(42)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可移動土壤消毒設(shè)備，其特征在于，表面接合裝置(42)是一個滑動/滑行構(gòu)件的形式。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可移動土壤消毒設(shè)備，其特征在于，耕作深度可以通過調(diào)節(jié)支撐耕作部件(22)的軸(38)的垂直位置來調(diào)節(jié)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可移動土壤消毒設(shè)備，其特征在于，耕作單元(20)可以通過可移動連接設(shè)備(10)到一個牽引農(nóng)業(yè)機(jī)械(12)的臂(14)來垂直調(diào)節(jié)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移動土壤消毒設(shè)備，其特征在于，在土壤處理室(23)中空氣的溫度是在200℃到700℃之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移動土壤消毒設(shè)備，其特征在于，熱發(fā)生單元(50)包括一個燃燒器，它以燃油或氣體工作。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移動土壤消毒設(shè)備，其特征在于，熱發(fā)生單元(70)包括一個排氣管(76)，它也用于在環(huán)境空氣進(jìn)入熱交換單元之前對它們進(jìn)行預(yù)熱。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的可移動土壤消毒設(shè)備，其特征在于，所述排氣裝置由管子(76)構(gòu)成，它沿著一個開口(86)伸展到燃燒器室(74，75)的外壁(84)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的可移動土壤消毒設(shè)備，其特征在于，所述排氣管(76)安置在鼓風(fēng)機(jī)(88)和熱交換器之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移動土壤消毒設(shè)備，其特征在于，在熱發(fā)生單元中的溫度大約是1300℃。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移動土壤消毒設(shè)備，其特征在于，熱發(fā)生單元產(chǎn)生100K到250K卡的熱量。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移動土壤消毒設(shè)備，其特征在于，熱交換器(100)的外壁(106)由多個側(cè)向凸起部件(108)所構(gòu)成，以便增加與要處理的空氣的接觸面及利于空氣流動。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移動土壤消毒設(shè)備，其特征在于，熱發(fā)生設(shè)備包括兩個或多個燃燒室(74，75)，并且熱交換器包括至少兩級，第一級接收環(huán)境空氣使得它們能夠由第一燃燒室(75)來加熱，而第二級從所述第一級接收熱量，并且使它們在第二燃燒室(74)加熱，然后使它們流動到土壤處理室中。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的可移動土壤消毒設(shè)備，其特征在于，提供到第一級的空氣在預(yù)熱單元(76)中預(yù)熱。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移動土壤消毒設(shè)備，其特征在于，在熱發(fā)生單元中所產(chǎn)生的燃?xì)獠慌c所處理的土壤接觸。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移動土壤消毒設(shè)備，其特征在于，在土壤處理室中，土壤的溫度不超過其初始土壤溫度的大約15℃。
全文摘要
一種可移動的土壤消毒設(shè)備(10),包括一個耕作單元(20),一個土壤處理室(23),一個鼓風(fēng)機(jī)(28),一個熱交換器(56)和一個熱發(fā)生單元(26)。耕作單元(20)包括一個或多個耕作部件,用于破碎土壤并向上揚(yáng)起到土壤處理室(23)中,并且熱交換器(56)與熱發(fā)生單元(26)進(jìn)行熱交換,鼓風(fēng)機(jī)(28)用于吸入周圍的空氣,使其通過熱交換器(56),并將熱空氣鼓入到土壤處理室(23)中。
文檔編號A01M19/00GK1334698SQ99816005
公開日2002年2月6日 申請日期1999年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月30日
發(fā)明者埃莉·帕爾汀, 阿維·埃勒特 申請人:C·K·M·先進(jìn)農(nóng)業(yè)有限公司