将高电压引入植物的装置

技术领域

本发明涉及一种用于植物干燥，侧重于马铃薯植株的地上部分的干燥的高电压施加器。更具体地，本发明涉及一种由移动载具(例如，拖拉机)拖拽或携载的用于在植物中施加电的电动除草干燥施加器装置。

背景技术

过去，已知在收获前杀死一些根茎作物，例如马铃薯的地上生长物可促进收获并使其表皮变硬实，但以往的方法有许多缺点。例如，当使用传统的化学药剂来杀死地上生长物时，它们可能并且确实会留下残留物，这些残留物可能会迁移到作物的食物部分，并且在任何情况下都会在一定程度上保留在土壤中，并且可能会被下一年的作物吸收。

此外，如果施用化学药剂的时间与下雨的时间相隔太近，化学药剂可能会在有效杀死地上生长物之前就被冲掉，因此必须重复施用，这完全是一种浪费。另一个问题是浓密的叶子不容易被穿透，并且化学处理通常取决于温度，这意味着不可能总是在最佳时间施药，因此可能不存在最佳的收获条件。作为化学药剂施用的补充或替代，还可进行轮打(roto-beating)，即对地上生长物进行实际的物理破坏。虽然轮打避免了化学处理所固有的一些问题，但它需要消耗大量能源并且不如化学处理那样完全成功。

先前已经认识到，某些多年生作物可以通过施加高压电来修剪，但无法破坏。一些已知的技术，如文献US4007794A中的技术，提出了将电施加于植物。此文献涉及一种技术，其中在收获前几天，马铃薯等根茎作物的地上生长与高压电接触，该电使作物的地上部分干燥，同时不伤害块茎。约20kv的空载电压和约11-15kw/英尺处理宽度的能量密度是有效的。矮丛蓝莓等多年生作物通过将其地上生长物与电接触来进行修剪。就蓝莓而言，大约每隔一年进行一次修剪最为有效，就蓝莓而言，10-20kv的空载电压和约2-3kw/英尺处理宽度的能量密度是有效的。然而，US4007794A没有公开能够以安全和方便的方式向植物施加电的任何特定设备。

文献AU2017366640A1涉及一种用于将高电压引入包括生物材料的基质的装置和方法，其中使用了具有两个或更多个同时具有不同极性的施加器的施加器模块，经计量的高电压流过所述施加器模块以改变基质。不同的实施例可对高电压进行控制并有针对性地将高电压引入基质中。然而，此装置具有复杂的结构，并且无法保证离地面的距离很小，从而无法确保尽可能少地浪费流过地面的能量。

文献WO2015119523A1涉及一种用于消灭杂草的设备，所述设备由开关变压器、用于电压倍增的级联组件、高电压变压器和反馈组件组成，它们组装成一个整体，使得输入连接器附接到开关，开关的输出连接器附接到变压器初级的一个输入连接器，变压器的另一个初级端连接到输入连接器，而变压器次级的输出连接器连接到级联组件的输入连接器，级联组件的输出连接到高电压变压器初级的一个输入连接器，级联组件通过反馈组件连接到高电压变压器初级的第二输入连接器，而高电压变压器次级的连接器连接到产生强电磁场的电极。在电极被放置到载具上，以便安装在还放置有用于消灭杂草的设备的手推车、机动耕耘机、拖拉机、卡车、另一个移动载具的挂车或拖车上的情况下，用于消灭杂草的设备也可以被设计为便携式设备，并且来自设备上的输出连接器的高电压通过导体从所述设备传导到安装在载具上的多个电极中的每一个。然而，此装置具有复杂的结构，并且更侧重于可以向设备提供能量的电子电路。

因此，尽管现有技术包括向植物基质施加高压电以使植物干燥的一些技术，但是仍然需要一种能够向植物基质施加高压电的设备，所述设备具有简单且可靠的构造，能够与地面保持较小的距离并且能够适应土壤地形的不规则性。

发明内容

本发明提供了一种用于将高电压引入植物的装置，所述装置被布置成由移动载具携载。所述装置包括至少两个导电电极；连接到所述至少两个导电电极的至少一对模块化绝缘引导件，其将所述电极彼此绝缘，并且将它们中的至少一个与所述移动载具绝缘；用于将所述绝缘引导件附接到所述移动载具中的至少一个连接器；用于将来自电源的能量传导到所述至少两个导电电极的导电构件。

附图说明

下面基于附图更详细地解释本发明。其中示出了：

图1示出了根据本发明的一个替代实施例的用于将高电压引入植物基质的装置的第一实施例的底视透视图。

图2示出了根据本发明的一个替代实施例的装置的透视图。

图3示出了由绝缘垫来部分地覆盖的装置的顶视透视图。

图4示出了根据本发明的一个替代实施例的用于将高电压引入植物基质的装置的顶视图，其中电极相对于绝缘引导件倾斜。

图5示出了根据本发明的一个替代实施例的用于将高电压引入植物的装置的侧视图。

图6示出了根据本发明的一个替代实施例的用于将高电压引入植物的装置的顶视图，所述装置被配置成来回移动电极。

图7(a)-7(e)示出了根据本发明的一个替代实施例的负责上下移动柔性电极4的机构的侧视图。

具体实施方式

本发明涉及一种用于将高电压引入植物基质的装置，所述装置被布置成由移动载具携载。所述装置包括至少两个导电电极；连接到所述至少两个导电电极的至少一对绝缘引导件，其将所述电极彼此绝缘，并且将它们中的至少一个与所述移动载具绝缘；用于将所述绝缘引导件附接到所述移动载具中的至少一个连接器；用于将来自电源的能量传导到所述至少两个导电电极的导电构件。

图1示出了根据本发明的用于将高电压引入植物基质的装置的第一实施例的底视透视图。在图1中，示出了两对绝缘引导件5，每一个绝缘引导件支撑五个导电电极4。然而，取决于应用，可以使用任何数量的电极，前提条件是使用至少两个导电电极。优选地，三个导电电极4布置在绝缘引导件之间。

根据图1的实施例，所述至少一个连接器1是具有连接构件1a的金属棒，以联接到移动载具的后部。移动载具优选地是拖拉机、机动耕耘机、喷雾器等。然而，连接器1可以被配置成连接在移动载具的侧部，使得电极可以及至更宽的区域。

优选地，所述至少一个绝缘引导件5包括柔性绝缘绳、电缆、软管或带。更优选地，绝缘引导件5是柔性绝缘软管。由于具有柔性，绝缘引导件5将由于重力而与地面紧密接触，并且可以从移动载具拖动并调整以适应高度和土壤地形，从而保证电极4和地面之间的距离较近，这与具有无法进行适应的固定结构的现有技术的解决方案相比是有利的。

如在此实施例中可见，屏蔽件6安装在电极4和绝缘引导件5之间的接合处上，以避免导电电极4和地面之间的直接接触。因此，电力可以直接耗散于植物上，而不是排放到地面中。这还可以通过避免与土壤的直接接触来保护电极4。

在本发明的一个替代实施例中，屏蔽件6被配置成沿着绝缘引导件5滑动6a，以调节电极4之间的距离。例如，两个连续的屏蔽件6可以包括调节电缆(未示出)，以通过调节电缆来调节电极之间的距离，这类似于百叶窗的操作。此布置提供了允许不同的电极-电极距离设置的连接。

在一个优选实施例中，导电构件2穿过绝缘引导件5并在每个绝缘引导件5和电极4之间的接合处与电极4电接触。更优选地，导电构件2是常规的导线，能够将来自电源的电力传导到导电电极4。电源可以位于装置本身或移动载具中。在绝缘引导件是柔性软管的实施例中，这尤为有利，这样导线可以穿过柔性软管。此构造相当简单、廉价，并且能够实现本发明提出的电除草的技术效果。图2示出了此实施例的实验原型。

根据图2的实施例，用于将绝缘引导件2附接到移动载具中的至少一个连接器1是绝缘线绳形式的自身绝缘引导件2。导电构件2是图2右上部的与绝缘引导件2缠绕在一起的绝缘电力电缆。在此配置中，装置呈现出更简单的结构。

图3示出了根据本发明的用于将高电压引入植物基质的装置的顶视透视图，其中可以使用两对以上的绝缘引导件5来容纳更多的电极4。优选地，至少两个电极中的一个电极4是接地电极。

根据图3的实施例，在两个连续的绝缘引导件5之间，存在由中间绝缘屏蔽件6a隔开的一对电极4，而不是每个电极都连接到绝缘引导件5。通过使用这种布置，可以通过使用相同数量的绝缘引导件5而具有更多的电极4，并且每对电极仍将彼此隔开。

如图3中可见，每个中间绝缘屏蔽件6a包括用于穿过电缆8的孔眼9，并且在离移动载具最远的屏蔽件中，穿孔电缆8固定在相对应的孔眼9中。穿孔电缆穿过每个孔眼9并固定在移动载具中。

根据图3的这个替代实施例，为了拉移所述结构，提供了手动或电动绞盘7，该绞盘定位在连接器1处或移动载具中并连接到穿孔电缆8，其中绞盘7的致动可以拉动穿孔电缆8，以便拉动整个装置。因此，当不使用时或者当移动载具在可能会损坏电极4和/或屏蔽件6、6a的地形中行进时，可以拉动所述装置。这可避免不必要的与地面的接触，这甚至可以增加装置的使用寿命。用这种布置在关闭时收回电极4也是有利的，因为它消除了正电极和负电极之间的所有可能的电容电势。

仍然关于图3的实施例，提供了绝缘垫10，其被安装成覆盖电极4和绝缘引导件5。尽管图3出于说明性目的示出了绝缘垫10仅覆盖一对绝缘引导件5，但是垫可以覆盖所有电极。可替代地，如图2的实施例中所示，垫可以在离移动载具最远的最后一个电极之后延伸。

可替代地，根据图4中示出的一个替代实施例，导电电极4相对于绝缘引导件5成一定角度布置，以延长与优选大型植物的接触时间。优选地，此角度为约45°，但是可以是从略大于0°至约90°的任何角度。

图5示出了根据本发明的一个替代实施例的用于将高电压引入植物的装置的侧视图。根据图5，绝缘引导件5具有刚性形状，由通过联接器16相互联接的U形或矩形接头5a构成。如图5所示，矩形接头5a和联接器16之间的连接可以是直的或倾斜的，或者两者兼而有之。联接器16可以是允许一个自由度的任何类型的联接，使得矩形接头5a可以从支撑件1延伸并在调整以适应地面的同时被移动载具拖动。可替代地，联接器16可以没有任何自由度，使得绝缘引导件5是完全刚性的。

每个矩形接头5a在其每个垂直端17中布置有电极4。两个电极4通过U形或矩形接头5a彼此连接，其中两对电极4可移动地布置在彼此后面。此配置增加了两个电极4之间的结构爬电距离，从而减少了电弧和电力损耗。

根据本发明的优选实施例，导电电极具有长方形的横截面。然而，也可以使用其它形式，例如圆柱形形式。

根据本发明的一个替代实施例，所述装置可以包括控制装置，该控制装置包含电压传感器(未示出)，其中当电极4彼此接触或过于靠近时，控制装置切断它们的电源。此装置有利于防止电极在装置未完全展开时被通电而导致短路。

图6示出了根据本发明的一个替代实施例的用于将高电压引入植物的装置的俯视图。根据图6，绝缘引导件5可以具有不同的长度，使得可以沿着连接器1改变从电极4到附接到移动载具的连接器1的距离。

可替代地，该设备可以包括来回移动绝缘引导件5和电极4，从而改变它们相对于目标杂草的相对速度的构件。相对速度更低显示处处理效果更好，因为电极4和植物之间的接触电阻短暂地减小，并且更多的能量可以被引入地面。

根据本发明的一个替代实施例，该装置包括振动机构(未示出)，该振动机构使电极4在行进方向上振动，使得电极和地面之间的相对速度暂时低于和暂时高于移动载具的行进速度。因此，此机构可以是位于每个电极或至少一些电极上以便引起振动的振动马达。

基质的电力消耗高度取决于电极和地面之间的相对速度。在较高的速度下，电摩擦阻力会急剧增加。通过“振动”电极，可以最小化摩擦阻力(其中相对速度暂时为零或非常小)并极大地增加输出到地面中的电力。因此，可以实现不取决于车辆行驶速度的电力输出。

图7示出了本发明的另一个替代实施例，其中电极4是柔性的，使得它们在与地面接触时可以弯曲。在移动载具沿某一方向移动的过程中，电极4的端部向与移动载具的方向相反的方向弯曲。电极4的这种移动降低了被拖动的电极和植物之间的相对速度，如所解释的，这提高了处理效果，因为电极4和植物之间的接触电阻短暂地减小。

根据图7(a)和7(b)中示出的实施例，该装置包括负责上下移动柔性电极4的机构，使得在移动载具的移动过程中持续降低电极和植物之间的相对速度。此机构包括弹簧12，弹簧12一端连接到绝缘引导件5，而另一端连接到电极基座15，其中电极基座15将柔性电极4保持在基本上垂直于地面的位置。电极基座具有多个齿轮齿，所述齿轮齿与旋钮16的齿相配合，所述旋钮被围绕其周边的齿部分地覆盖。

在使用过程中，如图7(a)中所示，当旋钮16顺时针旋转时，旋钮16的齿部分时间与电极基座15的齿相配合。齿之间的接触将使电极基座15升高，从而向上压缩弹簧12。弹簧12的压缩将必然使电极4上升，从而使电极在地面上的弯曲程度减小。当旋钮16保持旋转时，旋钮12与电极基座15断开连接，从而释放弹簧，这将向下推动电极基座15和电极4。电极4的向下移动将使其接触地面，从而自身向与移动载具的速度相反的方向弯曲。如所解释的，电极4的移动降低了被拖动的电极和植物之间的相对速度。由于旋钮16将以确定的速度旋转，这种旋转将导致柔性电极的持续向上和向下移动，这将持续降低被拖动的电极和植物之间的相对速度。

图7(c)示出了本发明的另一个替代实施例，类似于图7(a)和7(b)的实施例。根据本实施例，使用了相同的元件，但是布置不同。弹簧12现在位于绝缘引导件5和电极基座15之间，使得当旋钮16的齿与电极基座15的齿相配合时，弹簧被压靠在绝缘引导件5上。

图7(d)示出了本发明的另一个替代实施例，其中顺时针或逆时针移动的椭圆形凸轮(17)负责将弹簧12压靠在绝缘引导件5上。

图7(e)示出了本发明的另一个替代实施例，其中顺时针或逆时针移动的臂凸轮(18)负责将弹簧12压靠在绝缘引导件5上。

图7(a)-(e)的实施例在田间的杂草压力低，即植物密度低的情况下也是有利的，在这种情况下，沿着轨道的空间可能没有植物，并且电极将与地面直接接触。在这种情况下，旋钮16或凸轮17可以被配置成在没有植物时加速并且在有植物时减速，因此电极4将在有植物时在地面上(并且因此在植物上)停留较多的时间，而在没有植物时停留较少的时间。

因此，本发明解决了提供一种用于植物干燥的除草设备的技术问题，该除草设备简单且有效并且可以调整以适应不同的植物大小和土壤地形。所述装置可用作非系统性阔叶除草剂和具有非系统性作用的其它除草剂以及发芽抑制剂的电物理替代方法，这些除草剂合抑制剂的使用受到越来越多的禁止；并且该装置还可用作机械方法的电物理替代方案，该机械方法由于其功能性质而无法产生足够的效果或者过于昂贵或耗能。

尽管上面已经描述了各个示例实施例，但是应理解，它们是通过举例而非限制的方式呈现的。对相关领域的技术人员来说显而易见的是，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。