一种基于浮力驱动原理的肥料施用装置及施用方法

技术领域

本发明属于施肥技术领域，特别是涉及一种基于浮力驱动原理的肥料施用装置及施用方法。

背景技术

在农业生产过程中，施肥是保证作物高产稳产的必要管理措施，合理施肥不仅能够保障作物产量和品质，同时能够降低环境风险。常用施肥方式主要是在作物种子周围或定植作物幼苗行边或根部，开沟或挖穴均匀施入肥料并覆土，由此实现施肥作业。

但是，当进行多种肥料施肥时，传统施肥方式一般只能先后将不同肥料添加到施肥沟或坑中，再通过掩埋土壤完成施肥作业，难以将不同肥料完全均匀混合，导致施肥效率低，进而影响作物对养分的吸收利用，不利于提高肥料养分利用效率。为此，我们提供了一种基于浮力驱动原理的肥料施用装置及施用方法，用以解决上述的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于浮力驱动原理的肥料施用装置及施用方法，通过浮力驱动机构、间歇输料机构、导料机构、上推料机构和间歇卸料机构的具体结构设计，解决了上述背景技术中的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种基于浮力驱动原理的肥料施用装置，包括浮力驱动机构，所述浮力驱动机构包括对称设置的第一弧形腔和第二弧形腔，所述第一弧形腔直径由内至外逐渐增大，所述第二弧形腔直径由内至外逐渐增大；所述浮力驱动机构还包括对称设置的两储水通道，所述储水通道内部设置有浮力驱动件；间歇输料机构，所述间歇输料机构包括第一输料组件、第二输料组件和输料动力组件，所述第一输料组件与第二输料组件对称设置；所述第一输料组件对称滑动配合在第一弧形腔内部，所述第二输料组件对称滑动配合在第二弧形腔内部，所述输料动力组件用于实现两第一输料组件以及两第二输料组件的相向移动；导料机构，所述导料机构同轴心固定设置于弧形腔下方，所述导料机构包括直径由内至外逐渐增大的导料环体，所述导料环体底部开设有半圆转运腔，所述导料环体外表面开设有与对应半圆转运腔相连通的斜面导料口；上推料机构，所述上推料机构包括直径由内至外逐渐增大的上推料环体，所述上推料环体内表面与对应导料环体外表面相贴合，所述第一弧形腔与对应的上推料环体间隙配合，所述第二弧形腔与对应的上推料环体间隙配合；以及间歇卸料机构，所述间歇卸料机构转动设置于导料机构底部，所述间歇卸料机构包括半圆卸料组件和半圆推动板，所述半圆卸料组件与半圆推动板的延伸方向相反，所述半圆卸料组件与半圆转运腔一一对应设置，所述半圆推动板与上推料环体一一对应设置。

本发明进一步设置为，所述浮力驱动机构还包括直径由内至外逐渐增大的固定环，所述固定环内部固定设置有分隔板，通过分隔板将固定环内部分隔成第一弧形腔和第二弧形腔；所述第一弧形腔和第二弧形腔内部均设置有与分隔板固定连接的第一弹性件，位于最外层的固定环表面通过支撑架连接有安装盘。

本发明进一步设置为，所述储水通道与位于最外层的固定环之间通过固定架连接，所述储水通道顶部固定设置有导线座；位于最外层的固定环周侧面滑动设置有轴向齿条，所述轴向齿条与储水通道一一对应设置，且所述轴向齿条与浮力驱动件之间连接有贯穿对应导线座的牵引绳。

本发明进一步设置为，所述浮力驱动机构还包括聚料斗，所述聚料斗与位于最外层的固定环之间固定连接，所述聚料斗底部固定设置有施肥管道；所述施肥管道外表面固定设置有外润土水盘，所述外润土水盘顶部固定安装有输水泵，所述输水泵出水口通过出水管与外润土水盘内部相连通，所述输水泵进水口连接有进水管，两所述储水通道之间连接有排水管，所述排水管与进水管相连接；所述施肥管道内部设置有与其同轴心的内润土锥盘，所述内润土锥盘顶部通过连通管与外润土水盘相连通。

本发明进一步设置为，所述第一输料组件和第二输料组件均包括径向阵列的多个移动板，各个移动板之间通过第一联动板固定连接，所述第一弧形腔内部的第一弹性件与对应移动板固定连接，所述第二弧形腔内部的第一弹性件与对应移动板固定连接。

所述移动板底部固定设置有弧形密封板，所述第一弧形腔与对应弧形密封板滑动配合，所述第二弧形腔与对应弧形密封板滑动配合，所述第一弧形腔内部相邻两弧形密封板之间卡接配合，所述第二弧形腔内部相邻两弧形密封板之间卡接配合。

本发明进一步设置为，所述输料动力组件包括对称设置的两安装板，两所述安装板之间转动设置有双向螺杆，所述双向螺杆一端与其中一所述安装板表面的动力电机输出端连接；两所述安装板之间对称设置有两双向推压板，所述双向推压板与其两侧的第一联动板相贴合，所述双向推压板与对应安装板之间固定设置有第二弹性件。

所述双向推压板与对应安装板之间设置有与双向推压板贴合的径向挤压件，所述径向挤压件滑动连接在分隔板顶部，所述径向挤压件与双向螺杆之间螺纹配合。

本发明进一步设置为，所述上推料环体外表面固定设置有限位件，所述限位件与对应导料环体内表面上的限位槽道滑动配合，位于最外层的固定环内表面上的限位槽道与对应的限位件滑动配合，所述上推料环体顶部设置有与斜面导料口对应的斜面导料槽道。

本发明进一步设置为，所述间歇卸料机构还包括中心支撑座，所述中心支撑座固定设置在最内层的固定环内部，所述中心支撑座周侧面对称转动设置有两卸料转轴，所述卸料转轴与最外层的固定环转动连接；所述卸料转轴两端部均固定设置有卸料齿柱，所述卸料齿柱与对应轴向齿条相啮合；所述半圆推动板固定设置在卸料转轴周侧面上，所述半圆卸料组件包括与卸料转轴固定连接的半圆卸料盒，所述半圆卸料盒周侧面设置有卸料口。

本发明进一步设置为，所述间歇输料机构还包括聚料组件；其中，所述聚料组件包括聚料板，各个聚料板之间通过第二联动板固定连接，所述第一弧形腔与对应的聚料板滑动配合，所述第二弧形腔与对应的聚料板滑动配合，所述第二联动板一端固定设置有紧密贴合在最外层固定环外表面的弧形贴附板，所述弧形贴附板周侧面设置有定位口。

所述聚料组件还包括转动设置于最外层固定环外表面上的调节环体，所述调节环体顶部固定设置有与弧形贴附板一一对应的耳板，所述耳板表面螺纹配合有与对应定位口插接配合的定位杆。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过设置多个第一弧形腔，在每个第一弧形腔内部储放不同的肥料，在施肥作业过程中可同时将多种肥料添加到施肥坑中，无需先后将不同肥料添加到施肥坑中以满足施肥需求，从而大大提高了施肥作业的效率，同时降低施肥作业人员的劳动强度。

2、本发明通过设置多个第一弧形腔和第二弧形腔，在每个第一弧形腔内部储放不同的肥料，在每个第二弧形腔内部储放有机细土，在施肥作业过程中被卸下的肥料和有机细土下落到聚料斗进行混合，混合肥料再由施肥通道掉落至施肥坑中，在施肥完成后无需再将土壤覆盖到施肥坑内部，从而极大提高了施肥作业的效率。

3、本发明通过设置外润土水盘和内润土锥盘，在施肥之前先将储水通道内部的水喷洒在施肥坑中形成外润土水圈和内润土水圈，在下降水位作用下使得浮力驱动件和牵引绳带动轴向齿条上移运动，进而带动间歇卸料机构转动180°使得半圆卸料盒上的卸料口朝上设置，混合肥料沿着施肥通道流动至外润土水盘和内润土锥盘之间的区域，通过这种润湿土壤的施肥方式使得施肥后的肥料部分溶解于农作物根部附近的土壤中，由此加快农作物对肥料的吸收。

4、本发明通过设置与间歇卸料机构啮合的轴向齿条，在储水通道内部的浮力驱动件和轴向齿条之间连接牵引绳，在整个施肥作业过程中间歇卸料机构的转动是通过浮力驱动件随水位下降实现的，无需额外增加动力源控制间歇卸料机构的旋转，从而大大减少了电能损耗的同时降低施肥装置的运行成本。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

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为一种基于浮力驱动原理的肥料施用装置的结构示意图。

图2为图1的结构俯视图。

图3为本发明中肥料施用装置的内部结构示意图。

图4为图3中A处的局部结构放大图。

图5为本发明中浮力驱动机构的结构示意图。

图6为图5的结构俯视图。

图7为图5仰视角度的结构示意图。

图8为本发明中间歇输料机构的结构示意图。

图9为图8的结构俯视图。

图10为图8的内部结构示意图。

图11为本发明中施肥作业流程图。

图12为本发明中导料机构的结构示意图。

图13为图12的结构正视图。

图14为本发明中上推料机构的结构示意图。

图15为本发明中间歇卸料机构的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-浮力驱动机构，101-第一弧形腔，102-第二弧形腔，103-储水通道，104-浮力驱动件，105-固定环，106-分隔板，107-第一弹性件，108-安装盘，109-导线座，110-轴向齿条，111-聚料斗，112-施肥管道，113-外润土水盘，114-输水泵，115-进水管，116-排水管，117-内润土锥盘，2-间歇输料机构，21-第一输料组件，211-移动板，212-第一联动板，213-弧形密封板，22-第二输料组件，23-输料动力组件，231-安装板，232-双向螺杆，233-动力电机，234-双向推压板，235-第二弹性件，236-径向挤压件，24-聚料组件，241-聚料板，242-第二联动板，243-弧形贴附板，244-定位口，245-调节环体，246-定位杆，3-导料机构，301-导料环体，302-半圆转运腔，303-斜面导料口，304-限位槽道，4-上推料机构，401-上推料环体，402-限位件，403-斜面导料槽道，5-间歇卸料机构，51-半圆卸料组件，511-半圆卸料盒，512-卸料口，52-半圆推动板，53-中心支撑座，54-卸料转轴，55-卸料齿柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

具体实施例一

请参阅图1-15，本发明为一种基于浮力驱动原理的肥料施用装置，包括浮力驱动机构1、间歇输料机构2、导料机构3、上推料机构4和间歇卸料机构5；

浮力驱动机构1包括对称设置的第一弧形腔101和第二弧形腔102，第一弧形腔101直径由内至外逐渐增大，第二弧形腔102直径由内至外逐渐增大；浮力驱动机构1还包括对称设置的两储水通道103，储水通道103内部设置有浮力驱动件104，该浮力驱动件104在储水通道103内部的位置是随着水位进行变化的；

间歇输料机构2包括第一输料组件21、第二输料组件22和输料动力组件23，第一输料组件21与第二输料组件22对称设置；第一输料组件21对称滑动配合在第一弧形腔101内部，第二输料组件22对称滑动配合在第二弧形腔102内部，输料动力组件23用于实现两第一输料组件21以及两第二输料组件22的相向移动；

导料机构3同轴心固定设置于弧形腔下方，导料机构3包括直径由内至外逐渐增大的导料环体301，导料环体301底部开设有半圆转运腔302，导料环体301外表面开设有与对应半圆转运腔302相连通的斜面导料口303；

上推料机构4包括直径由内至外逐渐增大的上推料环体401，上推料环体401内表面与对应导料环体301外表面相贴合，第一弧形腔101与对应的上推料环体401间隙配合，第二弧形腔102与对应的上推料环体401间隙配合，当斜面导料口303与对应半圆转运腔302处于连通状态时，上推料环体401通过上移可将下落的肥料推至斜面导料口303处，在斜面作用下肥料流动至半圆转运腔302中，由此实现第一弧形腔101和第二弧形腔102内部肥料的卸出；

间歇卸料机构5转动设置于导料机构3底部，间歇卸料机构5包括半圆卸料组件51和半圆推动板52，半圆卸料组件51与半圆推动板52的延伸方向相反，半圆卸料组件51与半圆转运腔302一一对应设置，半圆推动板52与上推料环体401一一对应设置，上推料环体401的上下移动是通过半圆推动板52的转动实现的。

在本发明该实施例中，浮力驱动机构1还包括直径由内至外逐渐增大的固定环105，固定环105内部固定设置有分隔板106，通过分隔板106将固定环105内部分隔成第一弧形腔101和第二弧形腔102；

第一弧形腔101和第二弧形腔102内部均设置有与分隔板106固定连接的第一弹性件107，位于最外层的固定环105表面通过支撑架连接有安装盘108，通过安装盘108可将整个施肥装置安装到移动车体上，使得施肥装置随着车体进行移动，移动车体每次行走的距离控制为两个施肥坑之间的距离，保证车体没行走一次可使得施肥装置移动至施肥坑正上方。

在本发明该实施例中，储水通道103与位于最外层的固定环105之间通过固定架连接，储水通道103顶部固定设置有导线座109；

位于最外层的固定环105周侧面滑动设置有轴向齿条110，轴向齿条110与储水通道103一一对应设置，且轴向齿条110与浮力驱动件104之间连接有贯穿对应导线座109的牵引绳；通过此结构设置，使得轴向齿条110的上移运动是通过浮力驱动件104的下移运动实现，而浮力驱动件104的下移运动是通过水位下降进行控制的，在本申请中间歇卸料机构5每转动180°，浮力驱动件104随水位下降的距离是一定的，通过控制储水通道103中的水位变化实现浮力驱动件104每次下降距离保持一致。

在本发明该实施例中，浮力驱动机构1还包括聚料斗111，聚料斗111与位于最外层的固定环105之间固定连接，聚料斗111底部固定设置有施肥管道112，在通过车体将施肥装置移动至施肥坑正上方时，并调整施肥管道112所处高度使得施肥管道112下端口贴近施肥坑，便于卸出的肥料完全掉落至施肥坑中；

施肥管道112外表面固定设置有外润土水盘113，外润土水盘113顶部固定安装有输水泵114，输水泵114出水口通过出水管与外润土水盘113内部相连通，输水泵114进水口连接有进水管115，两储水通道103之间连接有排水管116，排水管116与进水管115相连接；

施肥管道112内部设置有与其同轴心的内润土锥盘117，内润土锥盘117顶部通过连通管与外润土水盘113相连通；通过设置外润土水盘113和内润土锥盘117，在施肥之前先将储水通道103内部的水喷洒在施肥坑中形成外润土水圈和内润土水圈，在下降水位作用下使得浮力驱动件104和牵引绳带动轴向齿条110上移运动，进而带动间歇卸料机构5转动180°使得半圆卸料组件51上的出料口朝下设置，混合后的肥料(肥料+有机细土)沿着施肥通道112流动至外润土水盘113和内润土锥盘117之间的区域，通过这种润湿土壤的施肥方式使得施肥后的肥料部分溶解于农作物根部附近的土壤中，由此加快农作物对肥料的吸收。

在本发明该实施例中，第一输料组件21和第二输料组件22均包括径向阵列的多个移动板211，各个移动板211之间通过第一联动板212固定连接，第一弧形腔101内部的第一弹性件107(弧形弹簧结构)与对应移动板211固定连接，第二弧形腔102内部的第一弹性件107与对应移动板211固定连接；

移动板211底部固定设置有弧形密封板213，第一弧形腔101与对应弧形密封板213滑动配合，第二弧形腔102与对应弧形密封板213滑动配合，第一弧形腔101内部相邻两弧形密封板213之间卡接配合(此时对应第一弹性件107处于拉伸状态)，第二弧形腔102内部相邻两弧形密封板213之间卡接配合(此时对应第一弹性件107处于拉伸状态)。

在本发明该实施例中，输料动力组件23包括对称设置的两安装板231，两安装板231之间转动设置有双向螺杆232，双向螺杆232一端与其中一安装板231表面的动力电机233输出端连接；

两安装板231之间对称设置有两双向推压板234，双向推压板234与其两侧的第一联动板212相贴合，双向推压板234与对应安装板231之间固定设置有第二弹性件235，在相邻两弧形密封板213相互卡合时，双向推压板234与其两侧的第一联动板212是紧密贴合的，此时的第二弹性件235是处于拉伸状态的；

双向推压板234与对应安装板231之间设置有与双向推压板234贴合的径向挤压件236，径向挤压件236滑动连接在分隔板106顶部，径向挤压件236与双向螺杆232之间螺纹配合，双向推压板234的位置限定是通过径向挤压件236进行控制的，当相对设置的两径向挤压件236彼此远离时，第二弹性件235逐渐收缩的同时第一弹性件107也同步收缩，使得两双向推压板234往彼此远离方向移动，在此过程中相邻两弧形密封板213彼此远离，通过卡口的敞开使得肥料下落至上推料环体401上。

在本发明该实施例中，上推料环体401外表面固定设置有限位件402，限位件402与对应导料环体301内表面上的限位槽道304滑动配合，位于最外层的固定环105内表面上的限位槽道304与对应的限位件402滑动配合，通过上述结构设置使得上推料环体401上下运动过程中无法发生转动，上推料环体401顶部设置有与斜面导料口303对应的斜面导料槽道403，通过敞开的卡口落下的肥料是直接掉落到对应斜面导料槽道403内部的。

在本发明该实施例中，间歇卸料机构5还包括中心支撑座53，中心支撑座53固定设置在最内层的固定环105内部，中心支撑座53周侧面对称转动设置有两卸料转轴54，卸料转轴54与最外层的固定环105转动连接；

卸料转轴54两端部均固定设置有卸料齿柱55，卸料齿柱55与对应轴向齿条110相啮合；半圆推动板52固定设置在卸料转轴54周侧面上，半圆卸料组件51包括与卸料转轴54固定连接的半圆卸料盒511，半圆卸料盒511周侧面设置有卸料口512；通过设置与间歇卸料机构5啮合的轴向齿条110，在储水通道103内部的浮力驱动件104和轴向齿条110之间连接牵引绳，在整个施肥作业过程中间歇卸料机构5的转动是通过浮力驱动件104随水位下降实现的，无需额外增加动力源控制间歇卸料机构5的旋转，从而大大减少了电能损耗的同时降低施肥装置的运行成本。

具体实施例二

在具体实施例一的基础上，间歇输料机构2还包括聚料组件24；其中，

聚料组件24包括聚料板241，各个聚料板241之间通过第二联动板242固定连接，第一弧形腔101与对应的聚料板241滑动配合，第二弧形腔102与对应的聚料板241滑动配合，第二联动板242一端固定设置有紧密贴合在最外层固定环105外表面的弧形贴附板243，弧形贴附板243周侧面设置有定位口244；

聚料组件24还包括转动设置于最外层固定环105外表面上的调节环体245，调节环体245顶部固定设置有与弧形贴附板243一一对应的耳板，耳板表面螺纹配合有与对应定位口244插接配合的定位杆246；当需要调节第一弧形腔101处对应两第一输料组件21之间的储料空间大小时，将对应的一个定位杆246插入到相应位置上的定位口244中，通过转动调节环体245可实现定位杆246对应的聚料板241在第一弧形腔101内部的滑动，由此实现储料空间大小的调控，使得肥料被聚集到相邻两弧形密封板213之间的卡口处，便于肥料的卸出，同样的操作方式也可实现第二弧形腔102对应两第一输料组件21之间的储料空间大小的调控。

具体实施例三

一种基于浮力驱动原理的肥料施用装置的施用方法，包括如下步骤：

S01、在第一弧形腔101中分别储放不同的肥料，在第二弧形腔102中储放有机细土，初始状态下第一弹性件107处于拉伸状态，相邻两弧形密封板213之间保持卡合状态，双向推压板234紧密贴合在两侧的第一联动板212表面；

S02、当肥料施用装置移动至施肥坑处时，动力电机233启动控制双向螺杆232正向转动，使得两径向挤压件236往远离双向推压板234的一侧移动，在第二弹性件235的弹性恢复力下实现双向推压板234往对应安装板231处移动，在第一弹性件107的弹性恢复力下使得相邻两弧形密封板213卡合口处被打开，肥料和有机细土下落中对应斜面导料槽道403中，随着动力电机233控制双向螺杆232反向转动实现双向推压板234的反向移动复位；

S03、输水泵114启动同时将两储水通道103中的水排出，排出的水分别沿着外润土水盘113和内润土锥盘117喷洒在施肥坑中，由此在施肥坑中形成外润土水圈和内润土水圈；

S04、浮力驱动件104随着水位下降使得对应轴向齿条110上移，在轴向齿条110与卸料齿柱55的配合下驱使半圆卸料盒511和半圆推动板52转动180°，此时半圆卸料盒511上的卸料口512竖直朝下设置，半圆推动板52向上推动上推料环体401使得斜面导料槽道403对准相应的斜面导料口303，斜面导料槽道403内的肥料和有机碎土同时下落至聚料斗111中进行混合，混合肥料掉落进施肥坑中的外润土水圈和内润土水圈之间区域；

S05、输水泵114再次启动控制同样容量水排出，在牵引绳的作用下使得轴向齿条110再次上移相同距离，由此驱使半圆卸料盒511和半圆推动板52再次转动180°，此时半圆卸料盒511重新配合在对应半圆转运腔302内部，上推料环体401下移复位使得斜面导料槽道403脱离对应斜面导料口303，外润土水盘113和内润土锥盘117再次对施肥后的施肥坑进行喷水作业；

S06、肥料施用装置移动至另一个施肥坑处，重复步骤S02-S05实现各个施肥坑中的施肥作业。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。