NO313782B1 - Anordning til periodisk injeksjon av flytende gjödsel - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en anordning til en periodisk injeksjon av flytende gjødsel såsom gylle, i en konsentrert stråle i en jordbunn, hvor anordningen fortrinnsvis er utformet til tilførsel av trykksatt, flytende gjødsel fra en pumpe eller beholder. Anordningen kan trekkes etter et kjøretøy.

Gylle, dvs. en blanding av husdyrgjødsel, urin og vann, benyttes til gjødsling av jordbunner innen landbruket.

Den enkleste fremgangsmåten for å spre flytende gjødsel, såsom gylle, er å sprøyte den eller helle den utover jordbunnen. Dette medfører stor fordamping av komponenter i gyllen, luktproblemer og ofte også problemer knyttet til avrenning, spesielt i hellende terreng.

For å redusere problemene knyttet til fordamping, lukt og avrenning, og samtidig øke jordbunnens opptak av næringsstoffene i gyllen, er det fordelaktig å pløye gyllen ned i jordbunnen eller legge den i spor som fortrinnsvis lukkes etter at gyllen er nedlagt i sporet.

Finsk patentsøknad nr. 60 949 beskriver et redskap til nedfelling av slam-gjødsel i en jordbunn, hvor en rekke skiver skjærer snitt i jordbunnen, hvoretter harvepinner med rør for tilførsel av slamgjødsel sørger for å fylle gjød-selen i snittene. Harvepinnenes nederste parti er forsynt med triangelformede skjær som utvider snittet i bunnen slik at det blir mer plass for gjødselen.

Finsk patentsøknad nr. 45 285 beskriver et redskap for injeksjon av en gass eller væske, f.eks. ammoniakk, i en jordbunn, hvor et system av injek-sjonspinner og harvepinner trekkes etter et kjøretøy og beveges frem og tilbake nede i jordbunnen, på tvers av kjøreretningen. Injeksjonspinnene befinner seg i kjøreretningen foran harvepinnene, og injeksjonen skjer således i et siksak-formet mønster hvoretter harvepinnene ved hjelp av sine siksak-formede bevegelser lukker sporene etter injeksjonspinnene.

Norsk patentsøknad nr. 893 658 beskriver en fremgangsmåte ved nedfelling av naturgjødsel i en engmark, hvor jordbunnen slisses med parallelle furer ved hjelp av fresedelen til en såmaskin, og utmatingen av naturgjødselen foretas ved hjelp av såmaskinens labber.

Norsk patent nr. 169 811 beskriver et spredeutstyr for gylle, hvor en sprededyse er anordnet i en sko som trekkes langs bakken. Sprededysen er utformet som en konus med grunnflaten pekende nedover, og kan lukkes med et motsvarende konisk tetningselement. Ved bruk av spredeutstyret fremkommer det således en vifteformet spredt stråle som rettes mot jordbunnen.

Det finnes således anordninger som skjærer spor i bakken og legger flytende gjødsel i disse, og som også kan lukke sporet etterpå. Oppgravingen eller oppsnittingen av jordbunnen ved de eksisterende anordninger fordrer imidlertid at de benyttes sammen med et tungt kjøretøy med stor trekkraft. Av samme årsak er anordningene sterkt utsatt for slitasje. Andre ulemper er at de kun fungerer godt i steinfri jord, og at de er lite anvendelige på en jordbunn som er i vekst, da skadene på planterøttene og de grønne delene kan bli store. Videre fungerer anordningene dårlig i hellende terreng, da gyllen har en tendens til å renne langs sporene.

Spredeanordningen som beskrives i norsk patent nr. 169 811 befinner seg over bakken, og er således ikke beheftet med de ulemper som fremkommer med deler som beveges nede i jorden. Ved denne anordningen blir gyllen fordelt utover jordbunnen og vil til en viss grad trekke ned i det øverste jordlaget. Anordningen beskrevet i norsk patent nr. 169 811 representerer således en forbedring i forhold til tradisjonell sprøyting, men anordningen er ikke istand til å anbringe gyllen nede i jorden på samme måte som de andre ovennevnte patentskrifter.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en anordning til nedfelling av flytende gjødsel såsom gylle i en jordbunn, hvor fordamping, avrenning og luktproblemer unngås, og hvor anordningen ikke er beheftet med de ovenfor nevnte ulemper. Det er videre en hensikt å tilveiebringe anordninger til bruk ved utførelse av fremgangsmåten.

Hensikten oppnås i henhold til oppfinnelsen med en anordning, kjennetegnet ved de trekk som er anført i kravene.

Oppfinnelsen går således ut på injisere gylle i en jordbunn med en konsentrert stråle under trykk, slik at gyllen danner og fyller et avbrutt spor i jordbunnen, og fortrinnsvis lukke sporet etter injeksjonen.

Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere i tilknytning til beskrivelse av flere utførelsesformer, og med henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en traktor som trekker en injeksjonsanordning ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser injeksjonsanordningen, delvis i tverrsnitt, sett på tvers av traktorens bevegelsesretning, og et spor som er dannet av injeksjonsanordningen, sett på tvers av bevegelsesretningen,

fig. 3 viser et tverrsnitt av sporet på fig. 2, sett langs bevegelsesretningen,

fig. 4 viser et tverrsnitt av en foretrukket utførelse av injeksjonsanordningen ifølge oppfinnelsen,

fig. 5a, b og c viser ulike utførelser av et bryteelement til bruk sammen med

injeksjonsanordningen vist på fig. 4,

fig. 6 viser en alternativ injeksjonsanordning,

fig. 7a og b viser utførelser av alternative bryteelementer,

fig. 8 viser en annen alternativ utførelse av et bryteelement,

fig. 9 viser en utførelse av en tredje injeksjonsanordning,

fig. 10 viser en utførelse av en fjerde injeksjonsanordning og fig. 11 viser en utførelse av en femte injeksjonsanordning.

På fig. 1 vises en traktor 2 som trekker en injeksjonsanordning 1 ifølge oppfinnelsen i en bevegelsesretning vist med pilen Pj. Injeksjonsanordningen inngår i et jordbruksredskap som fortrinnsvis er sammensatt av flere injeksjonsanordninger, en gylletank, en eller flere pumper for trykksetting av gyllen, rør eller slanger for tilførsel av gylle til injeksjonsanordningene og nødvendige støtte- og festeelementer. Med unntak av injeksjonsanordningen er alle disse elementer kjent, og vil ikke bli nærmere omtalt.

Fig. 2 viser injeksjonsanordningen i nærmere detalj. Et trykkammer 3 får tilført gylle gjennom et tilførselsrør 4. Trykkammeret er anordnet oppå en sko 7 som slepes langs en jordbunn 80 av traktoren. En dyse 5 anordnet i en åpning i skoen 7 frembringer en konsentrert stråle 9 av gylle rettet mot jordbunnen 80. Strålen brytes periodisk, slik at den danner et avbrutt spor 6 i jordbunnen.

Sporet 6 er vist i et lengdesnitt, dvs. et snitt lagt i traktorens og injeksjons-anordningens bevegelsesretning. Injeksjonen og dannelsen av sporet 6 skjer over en lengde 1], hvoretter injeksjonen avbrytes over en lengde 12. Hensikten med den avbrutte injiseringen er å hindre avrenning i hellende terreng. Forsøk har vist at lengden lj bør være mellom 15 og 20 cm, og 12 ca. 5 cm, men de optimale størrelser av li og 12 kan selvsagt variere avhengig av mengden gylle som injiseres, jordsmonn og terrengets helling. Lengdene 1] og 12 oppnås fortrinnsvis ved en synkronisering av kjøretøyets hastighet og den periodiske injeksjon. Fig. 3 viser et snitt av sporet 6 på fig. 2, lagt på tvers av bevegelsesretningen. Det ses her en lomme 8 som er dannet av strålen 9. Størrelsen og formen på lommen 8 vil avhenge av jordsmonnet, strålens hastighet og strømnings-mengde, men generelt vil det dannes et injeksjonsspor med et forholdsvis smalt øvre part og en utvidet lomme hvor gyllen er blandet med jord. Denne formen på sporet er svært gunstig, da dette reduserer fordamping og luktproblemer. Fig. 4 viser injeksjonsanordningen i nærmere detalj. Det fremgår her hvordan trykkammeret 3 i form av et firkantrør 20 er anordnet oppå skoen 7, og videre hvordan dysen 5 er anordnet som en åpning fra trykkammeret 3, gjennom skoen 7, slik at den kan frembringe strålen 9 i en utløpsretning vist med pilen P2. Et roterende bryteelement 10 bryter strålen 9 med jevne mellomrom, slik at strålen danner det avbrutte spor. Bryteelementets 10 rotasjonsbevegelse frembringes av en roterende drivaksel 12 som er anordnet inne i en lagerhylse 16 og får sin rotasjonsbevegelse fra et kjedehjul 18. Kjedehjulet 18 drives fortrinnsvis av et kjedetrekk som får sin bevegelse fra en hydraulikkmotor, som igjen er drevet av hydraulikkolje fra en hydraulikk-pumpe i traktoren. Driften av drivakselen 12 vil imidlertid kunne gjøres på en rekke kjente måter, og da dette faller utenfor oppfinnelsens ramme, vil det ikke bli nærmere beskrevet.

Lagerhylsen 16 er ved hjelp av en hylseflens 17 og festeskruer 19 festet til trykkammeret 3, og lagerhylsen er videre anordnet med et øvre glidelager 13 og et nedre glidelager 14 for opplagring av drivakselen 12. En trykkfjær 11 er anordnet mellom en lagerskive 15 og bryteelementet 10, og foruten å sørge for at bryteelementet 10 alltid presses til tettende anlegg mot skoen 7, sørger fjæren 11 også for å kompensere for slitasje av bryteelementet.

Skoen 7 slepes langs jordbunnen, og sørger således for å holde dysen 5 i tilnærmet konstant høyde over jordbunnen. Skoen forhindrer sprut av gylle og medfølgende avdamping under injeksjonen. Samtidig bevirker skoen en lukking av sporet etter injeksjonen. En sko med en flat underside vil normalt gi en tilstrekkelig lukking av sporet, men lukkefunksjonen kan eventuelt for-bedres ved at et eller flere skjær eller rygger (ikke vist) er anordnet i skoens underside eller eventuelt separat bak skoen.

Flere injeksjonsanordninger kan settes sammen til et jordbruksredskap (ikke vist) ved at firkantrøret 3 gis en utstrekning på tvers av traktorens bevegel-sesetning, slik at firkantrøret danner et fundament og trykkammer for feste av flere sko 7 med dyser 5.

Fig. 5a, b og c viser tre forskjellige utførelsesformer av det roterende bryteelement 10 som er festet i drivakselen 12 slik at de kan rotere om en akse 22 som vist med pilene R. Fig. 5a viser et bryteelement bestående av en rektan-gulær plate 21 med to vinger 23 som under platens 21 rotasjon passerer og stenger for dysen 5, hvilket sørger for en periodisk bryting av injeksjonsstrålen. Fig. 5b viser en utførelse hvor bryteelementet består av et kors 24 med fire vinger 25. Denne utførelse er foretrukket i forhold til utførelsen på fig. 5a, da den frembringer den samme bruddfrekvens som bryteelementet på fig. 5a med halvpartetn så stor rotasjonshastighet, hvilket betyr redusert slitasje på de roterende deler. Fig. 5c viser et bryteelement utformet som en skive 26 med tre åpninger 27. Under skivens rotasjon bringes åpningene 27 til korrespondanse med dysen 5 slik at injeksjonsstrålen kan passere. Sammenlignet med utførelsene vist på fig. 5a og b har utførelsen vist på

fig. 5 c den fordel at den tetter bedre mot skoen 7.

Fig. 6 viser en alternativ utførelse av injeksjonsanordningen. Et hjul 70 med et hult nav 73 slepes her bak et kjøretøy. Navet 73 er stillestående, mens hjulet 70 bringes til rotasjon av hjulets bevegelse i forhold til jordbunnen, vist med pilen R. Et trykkammer 72 som befinner seg i navets 73 hulrom får tilført gylle fra et tilførselsrør 75, og en nedadrettet dyse 74 i navet 73 bringes ved hjulets rotasjon i korrespondanse med radielle åpninger 71 som strekker seg fra navet 73 til hjulets 70 omkrets. Hver gang en av de radielle åpninger 71 befinner seg på hjulets underside, i korrespondanse med dysen 74, injiseres det således en stråle i jordbunnen. Fig. 7a og b viser to utførelser av et bryteelement som i likhet med bryteelementet vist på fig. 6 er roterbart opplagret rundt en rotasjonsakse som står vinkelrett på dysens utløpsretning P2, og hvor bryteelementet er anordnet inne i trykkammeret. Fig. 7a og b viser tverrsnitt i et plan lagt gjennom dysens utløpsretning P2, og viser prinsippet for hvordan strålen brytes. Fig. 7a viser et bryteelement utformet som et stjerneformet hjul 28 med fire vinger 30, anordnet inne i et trykkammer 29. Ved rotasjon av hjulet 28 i en retning vist med pilen R vil vingene 30 periodisk lukke dysen 31, slik at det frembringes en periodisk injeksjon. Fig. 7b viser et tilsvarende prinsipp hvor et rør 37 befinner seg i et trykkammer 38 med en dyse 39. Langs en del av rørets omkrets er det i et plan lagt gjennom dysens 39 utløpsretning P2 skåret en spalte som under rotasjon av røret som vist med pilen R bringes til periodisk korrespondanse med dysen. De av røret gjenværende partier 37 virker som bryteelementer for dysen 39. Fig. 8 viser en utførelse hvor et bryteelement i form av en aksel 32 med en diametral åpning 33 er anordnet i et hus 34. Huset 34 befinner seg her på undersiden av et trykkammer 35, slik at åpningen 33 ved rotasjon av akselen 32 i en retning vist ved pilen R periodisk vil åpne for en strøm av gylle fra trykkammeret 35 til en dyse 36 anordnet i husets 34 underside.

Prinsipputførelsene vist på fig. 7a, 7b og 8 kan gis en rekke konstruktive utforminger med hensyn på opplagring av bryteelementet, tetninger og frembringelse av rotasjonen. En særdeles fordelaktig utførelse oppnås når flere dyser tilkobles samme trykkammer, slik at det samme bryteelement brukes til å bryte injeksjonsstrålen til flere dyser. Bryteoperasjonene kan i så fall faseforskyves noe i forhold til hverandre for å minimere trykkstøt i trykkammeret. Et eksempel på en slik utførelse er å la trykkammeret bestå av et utvendig rør anordnet horisontalt på tvers av traktorens bevegelsesretning, med en rekke dyser anordnet i rørets underside. Bryteelementet kan bestå av et innvendig roterende rør eller aksel med egnede utsparinger eller åpninger for frembringelse av den periodiske injeksjon. Fig. 9 viser en utførelse av injeksjonsanordningen hvor bryteelementet er utformet som et bevegelig belte 40 med åpninger 41. Ved hjelp av to tromler 42 som roterer som vist med pilen R bringes beltets 40 åpninger 41 til periodisk korrespondanse med dyser 43, slik at det frembringes en periodisk injeksjon. Fig. 10 viser en utførelse av en injeksjonsanordning hvor bryteelementet er utformet som en sleide 50 som kan beveges frem og tilbake i et trykkammer 52 som vist med pilen P3, f.eks. ved hjelp av en kamaksel (ikke vist). Sleiden 50 er anordnet med åpninger 51 som ved sleidens bevegelse kan bringes til korrespondanse med dyser 53, slik at det frembringes en periodisk injeksjon.

Fig. 11 viser en injeksjonsanordning hvor bryteelementer i form av stenge-elementer 60 med stengende partier 62 kan beveges opp og ned i en retning P4 slik at de kan stenge dyser 63. En kamaksel 61 som roterer som vist med pilen R sørger for en periodisk opp-og-nedadgående bevegelse slik at stengeelementene 60 periodisk stenger dysene 63 og frembringer en periodisk injeksjon. Stengeelementenes 60 returbevegelse kan frembringes av fjærer (ikke vist) eller gyllens trykk mot de stengende partier 62.

Ved hjelp av de beskrevne anordninger oppnås det en rekke fordeler sammenlignet med kjent teknikk. Gyllen anbringes i lukkede lommer nede i jordbunnen, slik at avrenning, fordamping og generende lukt praktisk talt unngås. Sammenlignet med overflatespredning oppnås det på denne måten en langt bedre innblanding av gylle i jordbunnen, og forsøk har vist at sammenlignet med overflatespredning øker utnyttelsesgraden av gyllen fra 10-20% til 80-90%. Dette reduserer sterkt behovet for annen gjødsling, eksempelvis i form av kunstgjødsel, og betyr således en stor økonomisk besparelse, samtidig som det bidrar til å redusere forurensningen fra landbruket.

Sammenlignet med de innledningsvis nevnte anordninger til nedfelling av gylle oppnås flere fordeler. Det avbrutte spor sikrer at gyllen holder seg i jorden i hellende terreng og hindrer avrenning. En annen fordel er at anordningene i følge oppfinnelsen i motsetning til de innledningsvis nevnte anordninger også vil fungere brukbart på steinete grunn, idet injeksjonsstrålen vil bøyes av mot steinene og gå ned i jordbunnen mellom disse. En ytterligere fordel er at anordningen ifølge oppfinnelsen krever langt mindre trekkraft, og følgelig kan benyttes sammen med en mindre traktor, enn de innledningsvis nevnte anordninger. Videre, som en følge av at anordningen ifølge oppfinnelsen ikke har noen deler som går ned i jorden, utsettes den for langt mindre slitasje enn de innledningsvis nevnte nedfellingsanordninger.

Anordningen ifølge oppfinnelsen kan også benyttes til injeksjon av flytende mineralgjødsel, såsom ammoniakk. Videre kan anordningen ifølge oppfinnelsen benyttes på en jordbunn med planter. Forsøk har vist at anordningen kan brukes på en jordbunn med opptil 20 cm høy plantevekst uten at plantene tar nevneverdig skade.

Oppfinnelsen har i det foregående blitt forklart med henvisning til flere utførelsesformer. Det er imidlertid klart at flere varianter, hvor f.eks. injeksjonen oppnås ved hjelp av pulserende magnetventiler, vil kunne konstrueres av en fagmann på området uten å avvike fra oppfinnelsens ramme slik den er definert i kravene.

Claims (7)

1. Anordning til periodisk injeksjon av flytende gjødsel i en konsentrert stråle (9) i en jordbunn (80), hvor anordningen er utformet til tilførsel av trykksatt, flytende gjødsel fra en pumpe eller beholder, karakterisert ved at den omfatter minst én dyse (5) anordnet som en åpning fra et kammer (3, 29, 35, 38, 52, 72) som kan trykksettes med flytende gjødsel, og et roterbart bryteelement (10) som er roterbart montert om en rotasjonsakse som er parallell med eller står vinkelrett på dysens utløpsretning (P2) og er anordnet til periodisk bryting av strålen (9) i utløpsretningen (P2), og at trykkammeret (3, 29, 35, 38, 52, 72), bryteelementet (10) og ejeksjonsdysen (5) er anordnet som integrerte deler i et element som er innrettet til å ligge an mot jordbunnen.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at bryteelementet (10) er roterbart opplagret rundt en rotasjonsakse (22) som er parallell med dysens utløpsretning (P2) og befinner seg ved siden av dysen (5), slik at bryteelementet under en rotasjonsbevegelse periodisk bryter injeksjonsstrålen (9).

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at bryteelementet er utformet som en rektan-gulær plate (21) eller et kors (24).

4. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at bryteelementet er utformet som en skive (26) med åpninger (27) anordnet til periodisk korrespondanse med dysens (5) åpning under rotasjonen.

5. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at bryteelementet (10) er roterbart opplagret rundt en rotasjonsakse som står vinkelrett på dysens utløpsretning (P2), og at bryteelementet fortrinnsvis er utformet som et hjul (28, 70), en aksel (32) eller et rør (37) med radielt, diametralt eller langs omkretsen anordnede åpninger (33, 71) som ved rotasjon kan bringes til korrespondanse med dysen (5, 31, 36, 39, 74).

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at bryteelementer for flere dyser i form av ett eller flere med åpninger anordnede hjul (28, 70), aksler (32) eller rør (37) er integrert og anordnet til sammenhengende rotasjon om en felles akse, slik at det fremkommer et bryteelement som er felles for flere dyser.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at bryteelementet for flere dyser i form av et med åpninger anordnet roterende rør (37) er anordnet inne i nevnte trykk-kammer (38) og forbundet med pumpen eller beholderen, slik at flytende gjødsel kan tilføres gjennom det roterende rør (37) og injiseres hver gang en åpning i det roterende rør korresponderer med en dyse (39) anordnet i trykkammeret (38).