CN117480913A - 扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器及机具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业机械技术领域，具体公开了一种基于扰吸气射式油菜穴播排种器的双向气流导种装置及其播种机具，包括约束管和引流管，约束管包括种流投送区、种流加速区和种流稳速区，种流加速区为上下两端宽、中间窄的文丘里管结构，且上端与排种器上的第二气流进口相连通，种流投送区连接在种流加速区中间位置处的侧端，且呈外宽、内窄的斜梯形，种流投送区的外端进种口平面与正压区区域的排种盘相贴合，内端伸至种流加速区的中轴线，种流稳速区连接在种流加速区的下端；本发明公开的双向气流导种装置能够减少种子在下落过程中的碰撞次数，使得种子流连续、稳定下落，确保小颗粒种子能够在较窄行距内按播种要求进行均匀分布，提高了播种质量。

Description

扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器及机具

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，具体公开了一种扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器及机具。

背景技术

传统小颗粒种子气力式精量排种装置采用负压吸种、正压排种的方式来对小颗粒种子进行捕获和释放，而排种器的正、负压区域是通过管道分别与气泵的排、进气口相连接，即整个排种器在气泵、管道等作用下形成了一个循环气路。但是气力式精量排种器在稳定运行过程中，负压需求比正压大很多，而整个气路的气流量相等，这就导致排种盘将种子带入正压排种区的过程中，小颗粒种子会获得过剩的动能，并撞击在现有排种器的导种机构中，然后在沿着下种管下落的过程中会不断与管壁产生碰撞。同时，又由于机具运行过程中的振动以及导种管抖动等多重影响因素，会加剧小颗粒种子在导种机构或导种管中的碰撞情况，以致种子流不连续并且下落时间的间隔差异较大，难以确保小颗粒种子在播种行距内均匀分布，导致个体生长良莠不齐。

例如申请号为202220004256X的实用新型专利就公开了一种正负压组合式大豆精密排种器，包括后壳体、排种轴和前壳体，前壳体与后壳体围成空腔，空腔内设置有排种盘，后壳体内的隔板将后壳体内腔分隔为内外同轴排布的正压区和负压区，气压供给装置分别与正压区、负压区连通，前壳体的上部设置有种箱，前壳体的下端连接有导种管。该实用新型公开的正负压组合式大豆精密排种器在用于小颗粒种子的精量排种过程中，由于小颗粒种子（如油菜籽）相比较于大豆种子更轻，种子从排种盘上排出后受气流影响较大，再加上无较好的导种机构，会导致小颗粒种子不断发生碰撞，无法保证种子流连续下落的状态，难以确保小颗粒种子按播种要求在行距中进行精量穴播。基于此，本申请提出了一种扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器及播种机具，以解决现有气力式排种器用于小颗粒种子进行精量穴播过程中所存在的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器及播种机具，以解决现有正负压组合式精量排种器在用于像油菜籽等小颗粒种子进行播种过程中存在种子不断发生碰撞，无法保证种子流连续下落的状态，难以确保小颗粒种子按播种要求在行距中进行精量穴播的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器，包括机壳和排种盘，所述机壳内部由隔断部分为正压区和负压区，所述机壳上设置有与正压区相对应的第一气流进口，所述排种盘由排种轴转动设置在机壳中，所述机壳的侧端安装有端盖，所述端盖中设置有双向气流导种装置，所述双向气流导种装置包括约束管和引流管，所述约束管包括种流投送区、种流加速区和种流稳速区，所述种流加速区为上下两端宽、中间窄的文丘里管结构，且上端与端盖上的第二气流进口相连接，所述种流投送区连接在种流加速区中间位置处的侧端，且呈外宽、内窄的斜梯形，所述种流投送区的外端进种口平面与正压区的排种盘相贴合设置，内端伸至种流加速区的中轴线设置，所述种流投送区的外端进种口平面顶部开设有气压连通口，所述种流稳速区连接在种流加速区的下端；

所述引流管与种流稳速区的下端相连接，所述引流管包括自上而下的过渡段、曲线段和直线段，所述过渡段与流稳速区的下端相连接，直线段与曲线段的底部相切。

作为上述方案的进一步设置，所述第一气流进口和第二气流进口上连接有多通管，与第一气流进口相连接的多通管上设置有调节阀；通过上述调节阀的设计能够对气路吸种中送入第一气流进口和第二气流进口的气流大小进行调节控制。

作为上述方案的具体设置，所述种流加速区的中间喉部高度为50mm，喉径宽为20mm，种流加速区上部的收缩角为60°，下部的扩散角为30°。

作为上述方案的具体设置，所述种流投送区的外端进种口平面高度为40mm，内端喂入口平面高度为15mm，所述种流投送区的下底设有斜面，且斜面与水平夹角为30°，所述斜面下端与种流加速区喉部内壁的夹角为45°。

作为上述方案的具体设置，所述种流稳速区的整体高度为500mm，且整体结构采用圆弧段过渡设置。

作为上述方案的具体设置，所述引流管中曲线段的曲线轨迹方程为；其中x、y是以过渡段底边为圆心，圆心向引流段出口的水平轴为X轴正方向，圆心向引流段出口的竖直轴为Y 轴正方向，单位为mm。

作为上述方案的具体设置，所述曲线轨迹方程中的θ为50~80°，R为90~180。

本发明公开的双向气流导种装置能够使得在种子排下过程中经过吹送段、射流段、稳速段和引流段四个阶段。其中，种子先通过气力式排种器种盘扰动，将种子从种群中单粒吸附输送至正压区，通过正压吹送至喂入口到达双向气流导种装置的喉部，种子会在射流段被气流加速迅速通过双向气流导种装置，然后通过引流管使其获取与机具对应的水平速度，并且引流管放置在双圆盘开沟器内部，使其低位投种，达到在零速投种效果，有效降低种子和管壁碰撞和与地面弹跳，提高播种机播种质量。

同时，本双向气流导种装置中的约束管的种流投送区下端是直接***到喉部设置，形成了一种类似文丘里结构的枝状文丘里约束管，能够使得喉管中的垂直气流在处于种流投送区的喂料口位置时最大（参考附图9），同时投送区上端通过气压连通口与大气压相接，由伯努利原理可知，气压会在喂料口形成向种流加速区方向的压力梯度力，捕获气射投送的有序种子流，种子从投送区的喂料口吹出时，使种子能够瞬间获得极大向下运动的速度，能够使得种子在喉部加速后的速度能够达到5m/s以上，从而快速将种子冲出种流加速区，保证吹下的种子不会与种流加速区的内壁发生碰撞。随后种子在种流稳速区中会因流速的减小而降低其自身动能，减少了种子在下落过程中与流稳速区内壁发生碰撞的次数，再根据垂直气流给予种子速度大小，设置下端引流管弧度范围，使得种子经过引流管的同时获得水平分速度平衡机具，实现接近零速投种。

本发明还公开了一种具备上述吸气射式小粒种子精量穴播排种器的播种机具，包括机架、扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器、双圆盘开沟装置和气路***，若干所述扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器并排安装在机架上，所述引流管的下端伸入双圆盘开沟装置中设置；

所述气路***包括气泵、送气管和抽气管，所述送气管与第一气流进口、第二气流进口相连接，抽气管与负压区对应的机壳相连接；通过气路***的设计能够使得所有吸气射式小粒种子精量穴播排种器内部气流的循环。

本发明公开的播种机具通过吸气射式油菜穴播排种器与双向气流导种装置之间的配合作用，能够将整个气路***中正压气流从两个方向分别送至正压区和双向气流导种装置中，使得在保证负压区具备足够大的负压区条件下能够降低正压区的气压值，进而避免了吹种过程中小颗粒种子获得过大的动能，减少了小颗粒种子与导种装置以及管道之间的碰撞次数，使得种子流连续、稳定下落，确保小颗粒种子能够在较窄行距内按播种要求进行均匀分布。

作为上述方案的进一步设置，与所述第一气流进口相连接的多通管上设置有调节阀。

作为上述方案的进一步设置，所述播种机具还包括设置在双圆盘开沟装置前方机架上的旋耕装置，位于所述旋耕装置的中间位置处设置有开沟犁。

作为上述方案的进一步设置，所述播种机具还包括设置在机架上的肥料箱，肥料箱的下端设置有排肥装置，排肥装置的下端均设置有导肥槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下:

本发明公开的扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器，通过双向气流导种装置中枝状文丘里结构约束管的设计，能够使得小颗粒种子在进入喉部时被垂直向下射入的气流加速，并迅速通过双向气流导种装置，避免种子与导种装置内壁发生碰撞，然后在进入到种流稳速区中会因流速的减小而降低其自身动能，减少种子在下落过程中与流稳速区内壁发生碰撞的次数，使得种子流连续、稳定下落，确保小颗粒种子能够在行距内按播种要求进行均匀分布，实现小颗粒种子的精量、稳定、均匀播种。

本发明还通过与约束管下端相连接引流管的设计，通过引流管能使得种子获取与机具对应的水平速度，同时引流管放置在双圆盘开沟器内部，使其低位投种，达到在零速投种效果，有效降低种子和管壁碰撞和与地面弹跳，提高播种机播种质量。

本发明公开的播种机具能够将整个气路***中正压气流从两个方向分别送至正压区和双向气流导种装置中，保证负压区在具备足够的负压吸种条件下，降低了正压区的气压值，进而避免了正压吹种过程中小颗粒种子因获得过大的动能而发生连续碰撞，进一步保障了种子流能够连续、稳定下落，确保小颗粒种子能够在行距内按播种要求进行均匀分布，实现了小颗粒种子的精量穴播。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中整个播种机具的立体结构示意图；

图2为本发明中整个播种机具的后视平面结构示意图；

图3为本发明图1中A处的放大结构示意图；

图4为本发明中排种器与双向气流导种装置的装配结构示意图；

图5为本发明中排种器与双向气流导种装置的连接示意图及局部放大图；

图6为本发明中双向气流导种装置的平面图及内剖平面图；

图7为本发明图6中B处的放大结构示意图；

图8为本发明中引流管的平面图及内剖平面图；

图9为本发明双向气流导种装置中气流流向及流量的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1~9，并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

实施例1公开了一种扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器，参考附图4和附图5，包括机壳305，机壳305在内部设置有隔断部，通过隔断部将机壳305内部分为正压区和负压区两个区域。机壳305的中心处设置有排种轴304，排种轴304的外端则与传动装置相连接。在排种轴304的左右两端均安装有排种盘303，使得位于负压区的排种盘303吸料孔用于扰动并吸附小颗粒种子（如油菜籽），然后在排种轴304的驱动作用下将吸附有油菜种子的吸料孔传动至正压区，通过正压区正压气流的作用将油菜籽吹落。

在排种盘303的左右两端均安装有端盖301，在并在端盖301的外侧面上设置有种箱302，种箱302的下端设置有伸至机壳305中的下种管。在与正压区轴向对齐的端盖301中安装有双向气流导种装置100。本实施例中的扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器为双工位排种器，双向气流导种装置100设置有两个且分别与排种器两端相连接。当然，本实施例中的扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器也可设置为单工位排种器，则双向气流导种装置100则相应的设置为单个。

参考附图3，在对应正压区的机壳305上连接有第一气流进口306，在位于双向气流导种装置100正上方的端盖301上设置有第二气流进口307，两侧第二气流进口307以及第一气流进口306通过四通管308与送气管相连接，然后送气管与气路***相连接，如是单工位排种器则选用三通管进行连接。同时为了控制气流的分配，还在与第一气流进口306相连接的四通管308上设置有调节阀309。当需要调节气流分配大小时，直接通过调节阀309对进入第一气流进口306和第二气流进口307中的气流大小进行调节。

参考附图5、附图6和附图7，双向气流导种装置100包括上下连接的约束管101和引流管102。其中，约束管101包括种流投送区a、种流加速区b和种流稳速区c。种流加速区b整体垂直固定安装在端盖301的内部，其上端开口与第二气流进口307上下对准连接，并且整体采取类似文丘里管结构。在具体设计时，种流加速区b的喉部高度设置为50mm，喉径宽设置为20mm，同时种流加速区b文丘里结构的上部收缩角设置为60°，下部扩散角设置为30°。

种流投送区a设置在种流加速区b的喉部侧面，其截面形状呈斜梯形，外端的进种口为平面且高度设置为40mm，然后将种流投送区a的外端进种口与正压区的排种盘303表面相贴合，并在种流投送区b的外端进种口平面顶部开设有气压连通口310。种流投送区a的内端伸至种流加速区b的喉管中轴线处，其内端喂入口也为平面且高度设置为15mm。同时种流投送区a的下底设有斜面，该斜面与水平夹角设置为30°，斜面下端与种流加速区b的喉部内壁呈45°夹角设置。最后，种流稳速区c连接在种流加速区b的下端，整体结构采用圆弧段过渡，并且种流稳速区c的整体高度设置为500mm。

参考附图5和附图8，在引流管102上开设有紧固螺栓孔，然后在引流管102插接于约束管101下端的插接槽后，再通过紧固螺栓进行固定。具体设计时，引流管102的整体曲线由过渡段ob和引流段ocd连接组成，并且cd段与oc段的底部相切设置。以过渡段ob的底边为圆心，圆心向引流段出口的水平轴为X轴正方向，圆心向引流段出口的竖直轴为Y 轴正方向，具体的引流管102中的曲线段oc的方程为：；其中，θ设置在50~80°之间，R设置在90-180mm之间，本实施例中的θ优先选用60°，R设置为180mm。

为验证本实施例1公开的扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器相比较于传统排种器，其具有精量稳定播种的效果，进行了如下验证实验。实验条件是保持排种器结构一致，采用202220004256X专利中导种管式的导种装置与本实施例中的的双向气流导种装置进行对比，其穴粒数合格率可达98%，最低穴粒数合格率94.8%，相比于传统导种装置提高了4~8%，具体实验变量和评价指标如下表所示。

表1 排种器精量穴播性能试验结果：

通过上述验证实验数据结果可以看出，采用本实施例1中双向气流导种装置在不同种盘转速和工作负压条件下，其空穴率均低于传统导种装置，穴粒数合格率均高于传统导种装置，具有更好的精量穴播效果。

实施例2

实施例2公开了一种安装有实施例1中扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器的播种机具，参考附图1和附图2，包括机架2，在机架上安装有一排扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器3，在每个扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器3的左右两端均连接有一个双向气流导种装置1。在位于扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器3下方的机架上安装有一排双圆盘开沟装置4，然后将双向气流导种装置1的下端伸入到对应的双圆盘开沟装置4中设置。

在机架2上安装有气路***，该气路***包括气泵5、送气管501和抽气管502，多个送气管501的一端部汇聚至气泵5的出气端并与气泵相连接，另一端部与对应扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器3上的四通管308相连接，通过气泵5的作用能够向每个送气管501均通入高速气流，然后高速气流再通过四通管308分别进入到扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器3两侧第二气流进口307和中间的第一气流进口306中，第一气流进口306通入的气流能够进入到排种器内部的正压区，实现正压吹种，第二气流进口307通入的气流则进入到对应的双向气流导种装置1中实现排种过程中的高速气流导种。多个抽气管502的一端部汇聚至气泵5的抽气端并与气泵相连接，另一端则与对应扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器3中负压区相连通，能够给排种器提供足够的吸种负压，保证小颗粒种子能够精准被捕获吸附在排种盘303的吸料孔中。

在一排双圆盘开沟装置4前方的机架2下端安装有旋耕装置6，旋转装置6包括旋耕轴和旋耕刀片，多个旋耕刀片通过螺栓等连接件固定设置在旋耕轴外圆面的刀座中，然后在旋耕装置6的中间位置处设置有开沟犁10。位于旋耕装置6上方的机架2上安装有肥料箱7，在肥料箱7的下端设置有并排设置的多个排肥装置8，并在每个排肥装置8的下端均连接有上宽下窄设置的导肥槽9。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器，包括机壳和排种盘，所述机壳内部由隔断部分为正压区和负压区，所述机壳上设置有与正压区相对应的第一气流进口，所述排种盘由排种轴转动设置在机壳中，其特征在于，所述机壳的侧端安装有端盖，所述端盖中设置有双向气流导种装置，所述双向气流导种装置包括约束管和引流管，所述约束管包括种流投送区、种流加速区和种流稳速区，所述种流加速区为上下两端宽、中间窄的文丘里管结构，且上端与端盖上的第二气流进口相连接，所述种流投送区连接在种流加速区中间位置处的侧端，且呈外宽、内窄的斜梯形，所述种流投送区的外端进种口平面与正压区的排种盘相贴合设置，内端伸至种流加速区的中轴线设置，所述种流投送区的外端进种口平面顶部开设有气压连通口，所述种流稳速区连接在种流加速区的下端；

所述引流管与种流稳速区的下端相连接，所述引流管包括自上而下的过渡段、曲线段和直线段，所述过渡段与流稳速区的下端相连接，直线段与曲线段的底部相切。

2.根据权利要求1所述的扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器，其特征在于，所述第一气流进口和第二气流进口上连接有多通管，与第一气流进口相连接的多通管上设置有调节阀。

3.根据权利要求1所述的扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器，其特征在于，所述种流加速区的中间喉部高度为50mm，喉径宽为20mm，种流加速区上部的收缩角为60°，下部的扩散角为30°。

4.根据权利要求3所述的扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器，其特征在于，所述种流投送区的外端进种口平面高度为40mm，内端喂入口平面高度为15mm，所述种流投送区的下底设有斜面，且斜面与水平夹角为30°，所述斜面下端与种流加速区喉部内壁的夹角为45°。

5.根据权利要求4所述的扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器，其特征在于，所述种流稳速区的整体高度为500mm，且整体结构采用圆弧段过渡设置。

6.根据权利要求1所述的扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器，其特征在于，所述引流管中曲线段的曲线轨迹方程为；其中x、y是以过渡段底边为圆心，圆心向引流段出口的水平轴为X轴正方向，圆心向引流段出口的竖直轴为Y 轴正方向，单位为mm。

7.根据权利要求6所述的扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器，其特征在于，所述曲线轨迹方程中的θ为50~80°，R为90~180。

8.一种具备权利要求1-7任一项所述扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器的播种机具，其特征在于，包括机架、扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器、双圆盘开沟装置和气路***，若干所述扰吸气射式小粒种子精量穴播排种器并排安装在机架上，所述引流管的下端伸入双圆盘开沟装置中设置；

所述气路***包括气泵、送气管和抽气管，所述送气管与第一气流进口、第二气流进口相连接，抽气管与负压区对应的机壳相连接。

9.根据权利要求8所述的播种机具，其特征在于，所述播种机具还包括设置在双圆盘开沟装置前方机架上的旋耕装置，位于所述旋耕装置的中间位置处设置有开沟犁。

10.根据权利要求8所述的播种机具，其特征在于，所述播种机具还包括设置在机架上的肥料箱，肥料箱的下端设置有排肥装置，排肥装置的下端均设置有导肥槽。