專利名稱：用于將物料放置到土壤表面上面或下面的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域涉及土壤處理，且尤其是涉及以不會(huì)機(jī)械地破壞土壤表面的方式將土壤處理物注射到鄰近障礙物的土壤表面下面。
背景技術(shù)：
將土壤處理物插在土壤表面下面作為一種限制處理物被沖走的方法已經(jīng)在實(shí)踐中應(yīng)用。用于實(shí)施這種土壤處理的典型裝置利用針或其它機(jī)械裝置產(chǎn)生進(jìn)入土壤的通道，以允許將土壤處理物插到地面內(nèi)。這些裝置具有明顯的局限性它們?cè)谕寥乐锌僧a(chǎn)生難看的孔；或者產(chǎn)生其它不利之處，例如在鄰近插入點(diǎn)處產(chǎn)生不想要的土壤壓實(shí)；以及要求使用機(jī)械力產(chǎn)生孔。 高壓的使用作為一種有效地將物料注射到土壤表面下面的方法，已經(jīng)在授予Monroe的名稱為“用于將微粒物質(zhì)充氣并且/或者引入土地表面內(nèi)的裝置和方法”的美國(guó)專利No. 5，370，069中記載。這些方法使用高壓流體噴射流，所述流體為例如夾帶有土壤處理劑的空氣或水。土壤處理劑可以溶于流體，或者可以是攜帶在流體中的顆粒狀物料。高壓噴射流可在待放置物料的表面中形成小孔，或者導(dǎo)致物料被所述表面快速吸收，從而土壤破壞性是最小的。使用壓力噴射的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，不需要機(jī)械力產(chǎn)生用于將土壤處理物料放置到土壤表面下面的通道。雖然例如在Monroe中公開的裝置在將土壤處理物料放置到表面下面是有效的，但是它們定制成在大面積上分配這種物料，在大面積上，設(shè)備的尺寸不受限制。例如，在美國(guó)專利No. 7，581，684中描述的裝置包括牽引裝置，該牽引裝置可用于提供在大面積上精確分配土壤處理物料。然而，該裝置在靠近結(jié)構(gòu)——例如墻、柵欄和/或樹木或其它景觀特征——處放置土壤處理物方面受到限制，這是因?yàn)?，存在與操縱該裝置靠近所述結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的挑戰(zhàn)。通過(guò)土壤處理物料的高壓和/或高速流的使用，可在不會(huì)破壞待處理的表面的情況下注射物料。改進(jìn)這種性能的一個(gè)方面是，使注射器靠近表面本身，從而當(dāng)注射器與表面間隔開時(shí)，土壤處理物料的流動(dòng)不會(huì)分散到空氣中。此外，注射器和待處理土壤之間接觸限制了土壤處理物彈跳離開正被施加土壤處理物的土壤的能力。由于利用高壓，所以希望解決裝置的操作者的安全問(wèn)題。雖然土壤處理物料的短時(shí)間持續(xù)流動(dòng)的能量將隨著它通過(guò)空氣的傳播而耗散，但是該流動(dòng)對(duì)于位于排放孔附近的物體是有害的。而且，這種能量消耗將限制給定壓力下的土壤滲透。因此，僅當(dāng)排放孔靠近土壤時(shí)才致動(dòng)土壤處理物料的高壓流動(dòng)提高了輸送裝置的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本說(shuō)明書描述的方法和裝置提供了一種以不會(huì)機(jī)械地穿透土壤的安全方式成功地將流體或夾帶有顆粒狀物料的流體(以下統(tǒng)稱為“土壤處理流體”)放置到尤其是鄰近例如建筑物、柵欄、樹木和其它景觀特征等結(jié)構(gòu)的地面內(nèi)的手段。土壤處理物料可包括，但不限于，肥料和其它土壤調(diào)節(jié)物料以及昆蟲處理物，例如圍繞結(jié)構(gòu)周邊放置的殺蟲劑障阻(insecticide barrier)。該裝置允許利用土壤滲透,而沒(méi)有例如在美國(guó)專利No. 7, 581, 684中描述的較大裝置的限制，該專利通過(guò)引用整個(gè)結(jié)合在本文中。例如使用水或氣流的噴射流可將物料送入土壤內(nèi)，并在表面上不留下任何妨礙緊跟其后的動(dòng)作或者其它處理的爆發(fā)物。該裝置可體現(xiàn)為具有至少一個(gè)排放孔的土壤處理裝置。該土壤處理裝置可包括手柄、排放閥、土壤接觸指示器、加壓土壤處理流體源以及土壤接觸頭，排放孔位于該土壤接觸頭中。由于土壤接觸頭施加在地面上的足夠的力，排放閥可被觸發(fā)，從而一股加壓土壤處理流體被注射到地面內(nèi)。在另一實(shí)施例中，該裝置還可包括在土壤接觸頭和手柄之間提供一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的接頭，從而允許土壤接觸頭相對(duì)于土壤定向成處于優(yōu)選位置。


圖I示出在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中用于放置土壤處理物的簡(jiǎn)化的便攜式裝置 的透視圖。圖2示出沿圖I中的線A-A’的簡(jiǎn)單的土壤接觸頭的剖視圖。圖3示出在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中用于放置土壤處理物的便攜式裝置的前視圖，該裝置使用接觸開關(guān)和單個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，其中，手柄被部分切除。圖4示出在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中用于放置土壤處理物的便攜式裝置的土壤接觸頭的剖視圖，該便攜式裝置使用地面接觸探測(cè)器作為土壤接觸指示器。圖5A示出在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中用于放置土壤處理物的便攜式裝置的土壤接觸頭，其中，土壤接觸頭利用一排排放孔。圖5B示出在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中用于放置土壤處理物的便攜式裝置的土壤接觸頭，其中，土壤接觸頭利用一個(gè)矩陣的排放孔。圖5C示出在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中用于放置土壤處理物的便攜式裝置的土壤接觸頭，其中，土壤接觸頭利用弓形的形狀。圖6示出在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中用于放置土壤處理物的便攜式裝置，該便攜式裝置利用多個(gè)排放閥。圖7示出沿由圖I中的線B-B’定義的平面的在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中用于放置土壤處理物的便攜式裝置的土壤接觸頭的剖視圖，其中，土壤接觸頭使用具有一定角度的排放孔。圖8示出在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中用于放置土壤處理物的便攜式裝置，該便攜式裝置利用在排放孔處用于夾帶顆粒狀物料的料斗。圖9示出在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中用于放置土壤處理物的便攜式裝置，該便攜式裝置使用具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的接觸頭。圖10示出用于與在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中用于放置土壤處理物的便攜式裝置一起使用的便攜式土壤處理流體供給裝置。圖11示出用于與在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中用于放置土壤處理物的便攜式裝置一起使用的可替代的便攜式土壤處理流體供給裝置。
具體實(shí)施例方式應(yīng)當(dāng)理解，已對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的附圖和描述進(jìn)行了簡(jiǎn)化，以示出用于清楚地理解本發(fā)明有關(guān)的元件，同時(shí)為了清晰的目的省略了可在對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)已知的典型的草地和土壤管理系統(tǒng)和方法中找到的許多其它元件。然而，因?yàn)檫@些元件和步驟在本領(lǐng)域是眾所周知的，且因?yàn)樗鼈儧](méi)有利于更好地理解本發(fā)明，所以在本說(shuō)明書中不再提供這些元件和步驟的討論。如圖I所示，本發(fā)明的示例性實(shí)施例以其最簡(jiǎn)單的形式可體現(xiàn)為裝置100，該裝置100具有土壤接觸頭102和用于允許使用者操縱該土壤接觸頭102的手柄104。土壤接觸頭102可設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)排放孔(在圖I中不可見)，土壤處理流體在高壓下可受壓通過(guò)該排放孔?？蓮倪B接到土壤處理裝置100上的儲(chǔ)罐或者從遠(yuǎn)程源將加壓土壤處理流體供應(yīng)到土壤接觸頭102。來(lái)自加壓土壤處理物供給裝置的土壤處理流體的流動(dòng)可由排放閥106 控制。排放閥106可由土壤接觸指示器108致動(dòng)。如上所述，土壤處理流體可包括夾帶在流體中的土壤處理物，例如但不限于溶于水的處理劑或夾帶在水或空氣中的顆粒狀物料。因?yàn)槭诡w粒狀物料流動(dòng)通過(guò)軟管存在一些局限性，所以優(yōu)選在鄰近土壤處理裝置的出口處夾帶顆粒狀物料。由于一些局限性，所以顆粒狀物料可要求設(shè)置料斗(在圖8中示出)，這些局限性包括所夾帶的顆粒狀物料具有磨蝕性和這些物料在軟管內(nèi)易于堵塞。此外，可以使用在鄰近排放噴嘴處的文氏管系統(tǒng)，以將物料夾帶在流體噴射流內(nèi)，例如如美國(guó)專利No. 7，581，684中所示的。土壤接觸指示器108可以是壓力傳感器或力傳感器，該壓力傳感器或力傳感器測(cè)量迫使土壤接觸頭與待處理的土壤接觸的力。優(yōu)選地，土壤接觸指示器108構(gòu)造成根據(jù)施加在基本上平行于從一個(gè)或多個(gè)排放孔流出的土壤處理流體的流動(dòng)方向110上的力產(chǎn)生信號(hào)。這種取向確保在土壤接觸頭102與土壤之間存在充分接觸，從而來(lái)自排放孔的排放物的任何反作用力都被迫使土壤接觸頭102抵靠土壤的力平衡,從而使土壤接觸頭102離開目的位置的運(yùn)動(dòng)最小。包括土壤接觸指示器108還確保了土壤接觸頭102在排放期間與土壤接觸，從而將由排放孔不指向土壤的排放所引起的安全問(wèn)題的可能性最小?？蛇x擇土壤接觸頭102的重量，使得土壤接觸頭102的質(zhì)量在從排放出口排放期間幫助將土壤接觸頭102保持就位，而對(duì)于操作者對(duì)土壤接觸頭102的人工定位不會(huì)是過(guò)于沉重的負(fù)擔(dān)。通常，土壤接觸頭102的質(zhì)量越小，操作者在致動(dòng)土壤處理物料從排放孔排放之前施加的力就越大。示例性地，土壤接觸指示器108可經(jīng)由將測(cè)力計(jì)112結(jié)合到手柄104中以直接測(cè)量力形成，或經(jīng)由由手柄104的一部分相對(duì)于土壤接觸頭102的位移觸發(fā)的接觸開關(guān)形成。雖然這些方法示出獲得所施加的足夠的力的指示的基本方法，但是它們僅僅是示例性的，并不旨在限制實(shí)施本發(fā)明的可獲得的方法。作為手柄104的一部分的測(cè)力計(jì)112的使用允許不連續(xù)地測(cè)量利用手柄104施加的力的大小并且允許根據(jù)其它參數(shù)——例如排放壓力或使用者喜好——定制所需要的力。單軸線測(cè)力計(jì)112的使用允許測(cè)量平行于手柄104的軸線的力，從而當(dāng)該力超過(guò)希望的數(shù)值時(shí)，可產(chǎn)生接觸信號(hào)。該信號(hào)可用作指示排放閥106在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)釋放土壤處理流體的觸發(fā)器。可選擇該時(shí)間段和供應(yīng)壓力，以獲得希望的土壤滲透。因此，當(dāng)測(cè)力計(jì)112發(fā)出已通過(guò)手柄104施加希望的力的信號(hào)時(shí)，排放閥106可開啟一段時(shí)間，以允許高壓土壤處理流體從排放孔(圖I中未示出)流出，從而土壤處理物料被注射到土壤內(nèi)。還可實(shí)施多軸線測(cè)力計(jì)的使用，然而，沿多個(gè)軸線測(cè)量力可需要將力分解成用于致動(dòng)目的的單個(gè)相關(guān)的數(shù)值。例如，如果使用多軸線測(cè)力計(jì)，則可將所測(cè)量的力分解，以指示在平行于土壤接觸頭的豎向軸線的軸線上通過(guò)測(cè)力計(jì)傳遞的力。排放閥106可以是能夠足夠快速操作的電磁提升閥，以允許在希望的時(shí)間參數(shù)內(nèi)打開和關(guān)閉閥，從而允許根據(jù)所用的壓力形成正確的土壤滲透深度。雖然可以使用液壓致動(dòng)閥，但是這種閥的尺寸和重量方面的限制可在其它方面限制裝置100的實(shí)用性。除了排放閥106外，還可設(shè)置致動(dòng)觸發(fā)器114，使得僅能當(dāng)操作者已將致動(dòng)觸發(fā)器114致動(dòng)時(shí)土壤接觸指示器108才能工作。致動(dòng)觸發(fā)器114可以是中斷土壤處理流體從排放閥106到排放孔的流動(dòng)的機(jī)械裝置，或者可以是中斷發(fā)送至排放閥106的電信號(hào)并因此防止排放閥106致動(dòng)的電氣開關(guān)。 排放閥106可使用螺線管來(lái)打開和關(guān)閉控制土壤處理流體的流動(dòng)的閥，從而用于螺線管的電源或來(lái)自土壤接觸指示器108的信號(hào)可以被中斷。排放閥106的控制可以與排放閥106位于相同的位置或者與排放控制器一起放置在遠(yuǎn)處，使得每次注射的參數(shù)可作為對(duì)壓力和流動(dòng)持續(xù)時(shí)間的控制的結(jié)果單獨(dú)控制。此外，如果使用測(cè)力計(jì)112來(lái)直接測(cè)量接觸力，則足以啟動(dòng)排放的力附加地是可以變化的，從而操作者可根據(jù)其喜好增加或減小致動(dòng)所需的力。此外，控制器1012 (在圖11中示出)可用于強(qiáng)加一些限值，即，用作所需要的最小力的土壤接觸力閾值，或該控制器1012強(qiáng)加最小或最大的土壤處理物流動(dòng)持續(xù)時(shí)間。電氣連接115將排放閥106、土壤接觸指示器108和致動(dòng)觸發(fā)器114與控制器1012聯(lián)結(jié)在一起。圖2示出沿圖I中的線A-A’的土壤接觸頭102的剖視圖。土壤接觸頭102可具有多個(gè)排放孔202。排放孔202可形成在排放噴嘴204中，該排放噴嘴204在土壤接觸頭102內(nèi)是可替換的。排放噴嘴可從TeeJetTechnologies, Springfield, Illinois處購(gòu)買。排放孔202可具有.0020"到.001"的內(nèi)徑，雖然有用直徑純粹取決于希望的滲透和可獲得的壓力。排放噴嘴204可聯(lián)接到內(nèi)部通道206上。內(nèi)部通道206可包括入口 208。為了允許制造，內(nèi)部通道可通過(guò)塞子210封閉。如圖3所示，土壤接觸指示器108可替換地由接觸開關(guān)302形成，該接觸開關(guān)302適于指示手柄104的上部部分304已移動(dòng)靠近手柄104的下部部分的時(shí)刻。上手柄部分304可以是中空部分308，從而下手柄部分306可滑動(dòng)地套在上手柄部分304內(nèi)。彈簧310可放置在上手柄部分304的中空部分308內(nèi)，以抵抗下手柄部分306進(jìn)一步滑入上部手柄部分304內(nèi)。可設(shè)置凸緣312和保持件314來(lái)限制下手柄306從上手柄部分304退出或彈出，從而確保下手柄部分306保持附接在上手柄部分304上。簡(jiǎn)單的接觸開關(guān)302可設(shè)置在上手柄部分或下手柄部分上，從而在彈簧310被壓縮后在開關(guān)302和止動(dòng)塊316之間的接觸提供土壤接觸指示?？梢赃x擇彈簧310的抵抗力，以在指示土壤接觸信號(hào)之前提供足夠的力水平。接觸開關(guān)302和/或接觸塊316的位置是可調(diào)節(jié)的，以允許在接觸開關(guān)302產(chǎn)生接觸并因此產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)之前改變施加在手柄104上的力。接觸開關(guān)302可閉合使與排放閥106相關(guān)聯(lián)的螺線管通電的回路，從而接觸開關(guān)302的閉合給排放閥106施加電壓。可替換地，接觸開關(guān)302的關(guān)閉(或打開)可用于將信號(hào)提供給控制器(圖3中未示出)，從而控制器根據(jù)來(lái)自接觸開關(guān)302的土壤接觸信號(hào)的接收控制排放閥106。控制器可用于產(chǎn)生在接觸開關(guān)302的致動(dòng)和排放之間的時(shí)滯，并確保用于排放的適合的參數(shù)出現(xiàn)，即，可以獲得適合的流動(dòng)壓力。在手柄104和土壤接觸頭102之間的連接可優(yōu)選設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，從而能夠容易地迫使土壤接觸頭102在排放前進(jìn)入最佳取向。用于土壤接觸頭102的基本上平面的底表面318的使用允許迫使土壤接觸頭102相對(duì)于土壤接觸頭102受壓進(jìn)入的土壤進(jìn)入平行取向，因此使排放孔(圖3中未示出)與土壤之間的距離最小以及限制排放不受土壤約束的可能性。如圖3所示，單個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度可通過(guò)在手柄104和土壤接觸頭102之間形成軛320在土壤接觸頭102和手柄104之間產(chǎn)生?？稍谕寥澜佑|頭102的上表面324中形成伸出部322，從而軛320的支腿326、328以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的方式附接在伸出部322的每側(cè)上，從而允許土壤接觸頭102圍繞延伸穿過(guò)軛320的連接點(diǎn)的軸線330轉(zhuǎn)動(dòng)。軛320相對(duì)于土壤接觸頭102的取向可根據(jù)使用該裝置的條件選擇。 如圖4所示，土壤接觸指示器108不必一定集成在手柄114和土壤接觸頭102之間，而是可測(cè)量在土壤接觸頭102和土壤接觸頭102可受壓進(jìn)入的土壤之間的接觸?？墒褂镁哂薪佑|開關(guān)404的簡(jiǎn)單彈簧負(fù)載柱塞402, —旦柱塞402被壓縮一定量,接觸開關(guān)404就被致動(dòng)。雖然這種土壤接觸指示器108能有效工作，但是不平整的土壤表面可能會(huì)限制這種實(shí)施例的實(shí)用性，這是因?yàn)?，?dāng)柱塞402仍然從土壤接觸頭102伸出時(shí)，接觸指示器108可能需要產(chǎn)生信號(hào)，從而在排放時(shí)土壤接觸頭102和土壤之間可能存在間隙。雖然當(dāng)土壤相對(duì)于土壤接觸頭102具有凹表面時(shí)與位于手柄和土壤接觸頭之間的土壤接觸指示器108相關(guān)聯(lián)的排放參數(shù)是一樣的，但是當(dāng)?shù)孛婢哂衅奖砻婊蛲贡砻鏁r(shí)與使用安裝在手柄上的指示器的裝置相比間隙增加?？筛鶕?jù)該裝置旨在使用的特定場(chǎng)合選擇土壤接觸頭102的尺寸和形狀。當(dāng)將裝置用于沿長(zhǎng)直周邊——例如墻——施加土壤處理物料時(shí)，土壤接觸頭102可使用具有大長(zhǎng)寬比的形狀。土壤處理頭102可具有形成在其中的多個(gè)排放孔202。排放孔202可形成一排，例如如圖5A所示的。如果希望更深的邊界，排放孔202可設(shè)置成如圖5B所示的矩陣樣式(多行和多列)，或者設(shè)置成用于目標(biāo)用途所希望的任何其它樣式。雖然本說(shuō)明書示出的土壤接觸頭102具有大體上矩形的下表面，但是接觸頭可以形成為所希望的任何形狀，例如圖5C所示的弓形，該弓形可用于順應(yīng)圍繞圓形邊緣，例如圍繞樹木和景觀植物。如果使用多個(gè)排放口 202和單個(gè)排放閥106，則應(yīng)當(dāng)注意確保在排放口 202之間產(chǎn)生土壤處理流體的均勻分布。對(duì)于靠近單個(gè)排放閥106的多個(gè)排放孔202，可對(duì)歧管實(shí)施限制，即，減小歧管流道直徑，以平衡來(lái)自多個(gè)排放孔202的流動(dòng)，或者可使用多個(gè)排放閥106以更好地平衡來(lái)自多個(gè)排放孔202的輸出。如圖6所示，土壤接觸頭102可具有與每個(gè)排放孔202 (在圖6中不可見)相關(guān)聯(lián)的排放閥106，從而可確保土壤處理流體通過(guò)多個(gè)排放孔202的平均分配。排放平衡可在合理的參數(shù)內(nèi)簡(jiǎn)單地通過(guò)適當(dāng)?shù)卮_定歧管流道602的尺寸獲得，并可使用多個(gè)排放閥106，從而容納在向每個(gè)排放閥供應(yīng)的進(jìn)料軟管中的加壓土壤處理液可設(shè)置有效的累積器，從而確保每個(gè)排放孔106獲得足夠的土壤處理液。雖然圖6示出每個(gè)排放孔一個(gè)排放閥106的極端情況，但是可以其它比例設(shè)置多個(gè)排放閥106，即，一個(gè)排放閥106用于I個(gè)、2個(gè)、3個(gè)或者4個(gè)等排放孔106，以幫助平衡排放。因?yàn)榭刂破餍枰憫?yīng)于單個(gè)土壤接觸指示致動(dòng)多個(gè)排放閥，這種結(jié)構(gòu)增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，例如，增加了控制閥所需的布線數(shù)量和動(dòng)力。然而，動(dòng)力需求可通過(guò)使用更小的排放閥來(lái)抵消。如圖7所示，該圖示出沿圖I中的線B-B’所示的平面的土壤接觸頭102的剖視圖，土壤接觸頭的結(jié)構(gòu)可由多個(gè)元件形成，以允許用于引導(dǎo)土壤處理流體流的排放孔202的制造與土壤接觸頭102本身分離，從而排放孔202可形成在帶螺紋的排放噴嘴204中，該排放噴嘴204可根據(jù)不同的所希望的排放孔直徑變化或者用于替代阻塞的孔?？稍谕寥澜佑|頭102內(nèi)或者在下土壤接觸頭部分702內(nèi)形成通道，以提供用于從單個(gè)連接源到土壤處理流體的高壓源的土壤處理流體的分配路徑。上土壤接觸頭部分704可以形成為充當(dāng)在排放閥106 (在圖7中未示出)和排放噴嘴204之間的歧管。這種結(jié)構(gòu)可允許在上土壤接觸頭部分704的下表面706內(nèi)機(jī)加工歧管路徑。排放孔202可相對(duì)于土壤接觸頭102的底平面708成一角度，從而可朝向鄰近處理位置的障礙物注射土壤處理流體。如果希望將土壤處理劑靠著結(jié)構(gòu)放置但是將土壤處理劑放置在抵靠該結(jié)構(gòu)的土壤表面下面，則可根據(jù)在土壤接觸 頭的前邊緣和排放孔202之間的距離和所希望的滲透深度推導(dǎo)出所希望的角度。可在上土壤接觸頭部分704和下土壤接觸頭部分702之間放置密封件710，例如銅墊片，以確保兩部分之間的密封。如圖I所示，土壤處理流體可經(jīng)由軟管116從遠(yuǎn)處供給。雖然該方法可優(yōu)選允許大量土壤處理流體與裝置100相關(guān)聯(lián)，但是顆粒狀土壤處理劑的使用需要在鄰近排放閥或排放孔處將顆粒狀土壤處理劑混合，以便確保適當(dāng)量的顆粒狀土壤處理劑夾帶在流體中。如圖8所示，顆粒狀處理劑的混合可在土壤接觸頭102處完成，以確保適當(dāng)量的顆粒狀土壤處理劑夾帶在加壓流體中。在這種實(shí)施例中的加壓流體可以是，但不限于，空氣或水。顆粒狀處理劑可經(jīng)由安裝在土壤接觸頭上的料斗802供應(yīng)到在土壤接觸頭中的混合器，然而這種結(jié)構(gòu)會(huì)限制能夠供給到裝置100的顆粒狀土壤處理劑的量以及過(guò)度增加土壤接觸頭102的重量?？商鎿Q地，可提供遠(yuǎn)程料斗，例如背負(fù)式安裝的料斗，以將顆粒狀處理劑供應(yīng)到所述裝置。這種實(shí)施方案在引導(dǎo)顆粒狀物料流動(dòng)通過(guò)在料斗和裝置之間的軟管方面存在問(wèn)題，即便使用用于物料的壓力輔助，因此，如果希望使用顆粒狀處理劑，則較短路徑是優(yōu)選的。如圖9所示，土壤接觸頭102可設(shè)置有相對(duì)于手柄104的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，以進(jìn)一步允許土壤接觸頭102的底平面902最好地使其本身靠著待處理的土壤定向。在手柄104和土壤接觸頭102之間的連接可由球形接頭一例如海姆(heim)接頭904——形成。該連接還可設(shè)置穩(wěn)定器，以防止土壤接觸頭相對(duì)于手柄104轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以保持土壤接觸頭相對(duì)于手柄的長(zhǎng)軸線的取向。多自由度接頭的使用可通過(guò)產(chǎn)生土壤接觸信號(hào)的任何方法實(shí)施，如圖9所示，可在土壤接觸頭102上安裝測(cè)力計(jì)112，然后可將該土壤接觸頭102安裝在多自由度接頭904上。可替換地，可以使用產(chǎn)生接觸信號(hào)的接觸開關(guān)或其它方式。土壤處理物供給裝置可由附接在土壤處理裝置上的儲(chǔ)罐構(gòu)成，然而，在高壓——在一個(gè)實(shí)施例中，壓力為約50psi至約5000psi,在另一實(shí)施例中，壓力為IOOpsi至4000psi，在又一實(shí)施例中，壓力為約2000psi至約5000psi——下提供土壤處理物料。如果儲(chǔ)罐限制為允許裝置足夠便攜，則高壓力可限制能夠容納在儲(chǔ)罐中的土壤處理物料的量。如圖10所示，土壤處理物供給裝置可替換地由單人攜帶單元1002構(gòu)成，該單人攜帶單元1002包含土壤處理流體儲(chǔ)罐1004和壓力罐或罐組1006，其中，利用壓力罐1006給土壤處理流體儲(chǔ)罐1004增壓?？梢蕴峁┱{(diào)壓器1008，以確保在土壤處理流體儲(chǔ)罐1004中保持的壓力保持在希望的水平。還可以提供將土壤處理流體儲(chǔ)罐1004與壓力罐1006隔離開的截止閥1010，從而土壤處理流體儲(chǔ)罐1004可減壓，以允許更多土壤處理流體添加到儲(chǔ)罐1004中。此外，土壤處理流體儲(chǔ)罐1004和壓力罐1006可移除地附接在背部框架上，從而當(dāng)用完時(shí)，可在背部框架上更換罐。軟管116可用于將土壤處理流體儲(chǔ)罐1004連接到排放閥106 (在圖10中未示出)上，從而可將土壤處理流體提供給排放閥106。加壓罐的使用在以下方面受到限制土壤處理流體通常限于是預(yù)先混合的液體，這是因?yàn)?，與混合裝置相關(guān)聯(lián)的重量和尺寸方面的限制可限制提供用于在人便攜式單元處將顆粒狀物料與流體混合的控制器的能力。另外，可在人便攜式單元1002上設(shè)置控制器1012和用于控制器1012的動(dòng)力源1014，以允許控制由排放閥106釋放的土壤處理流體脈沖的持續(xù)時(shí)間，以及控制土壤處理·流體儲(chǔ)罐1004的出口壓力。此外，如上所述，由于致動(dòng)觸發(fā)器，控制器1012可控制排放閥106的致動(dòng)。如圖11所示，在另一實(shí)施例中，土壤處理流體供給可由位于遠(yuǎn)處的裝置1100提供，該裝置1100包含流體儲(chǔ)罐1102、用于使流體增壓的泵1104、土壤處理物儲(chǔ)罐1106和混合裝置 1108,該混合裝置 1108 是例如從 Dosatron International, Inc. , Clearwater,Florida可買到的Dosatron *配器。流體儲(chǔ)罐1102可由用于與該裝置一起使用的流體源1110替代，例如用于接收自來(lái)水的連接裝置。位于遠(yuǎn)處的裝置1100可設(shè)置有用于產(chǎn)生操作壓力泵1104的動(dòng)力的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)1112。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)1112可附加地設(shè)置有用于產(chǎn)生電流的交流發(fā)電機(jī)或者發(fā)電機(jī)1114，該電流用于操作位于遠(yuǎn)處的裝置和/或控制器1012的各種功能。位于遠(yuǎn)處的裝置1100可安裝在拖車上、自行推動(dòng)或者甚至是其組合，從而該單元可拖到工作地點(diǎn)并然后在其自身動(dòng)力下在某位置周圍移動(dòng)。用于該系統(tǒng)的控制器1012可允許操作者設(shè)置用于土壤處理物的脈沖持續(xù)時(shí)間和壓力水平?？刂破?012可以是可編程的，以允許操作者通過(guò)定義孔的數(shù)量以及它們的尺寸輸入與所使用的特定土壤處理裝置相關(guān)聯(lián)的參數(shù)以及允許輸入與所使用的土壤處理物料相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，從而可適當(dāng)控制通過(guò)Dosatron^H共給的配量，或可追蹤注射的量等。本領(lǐng)域技術(shù)人員可意識(shí)到，可實(shí)施對(duì)本發(fā)明的許多改進(jìn)和改變，而不脫離本發(fā)明的精神或范圍。因此，本發(fā)明意在覆蓋本發(fā)明的改進(jìn)和改變，如果它們?cè)谒降臋?quán)利要求書及其等同方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于處理土壤的裝置，包括 土壤接觸頭，所述土壤接觸頭具有在其中的至少一個(gè)排放孔； 手柄，所述土壤接觸頭附接在所述手柄上； 與所述至少一個(gè)排放孔流體連通的排放閥； 土壤接觸指示器；和 加壓流體源，該加壓流體源可流動(dòng)地連接到所述排放閥上，其中，所述排放閥是可操控的，以便當(dāng)所述土壤接觸指示器指示所述土壤接觸頭與土壤之間接觸時(shí)經(jīng)由所述排放孔排放加壓流體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于處理土壤的裝置，其特征在于，所述土壤接觸指示器包括力傳感裝置，所述排放閥是可操控的，以便當(dāng)所述土壤接觸指示器指示所述土壤接觸頭和土壤之間的預(yù)先確定的力時(shí)經(jīng)由所述排放孔排放加壓流體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于處理土壤的裝置，其特征在于，所述手柄包括第一部分和第二部分，所述第一部分可相對(duì)于所述第二部分滑動(dòng)，所述土壤接觸指示器包括附接在所述手柄的所述第一部分上的接觸傳感裝置和附接在所述手柄的所述第二部分上的接觸塊，其中，所述排放閥是可操控的，以便當(dāng)由于所述第一手柄部分相對(duì)于所述第二手柄部分滑動(dòng)而導(dǎo)致所述接觸傳感裝置接觸所述接觸塊時(shí)經(jīng)由所述排放孔排放加壓流體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括偏壓元件，所述偏壓元件抵抗所述第一手柄部分相對(duì)于所述第二手柄部分的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述偏壓元件包括彈簧。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于處理土壤的裝置，其特征在于，所述手柄包括第一部分和第二部分，所述第一部分可相對(duì)于所述第二部分滑動(dòng)，所述土壤接觸指示器包括附接在所述手柄的第二部分上的接觸傳感裝置和附接在所述手柄的所述第一部分上的接觸塊，其中，所述排放閥是可操控的，以便當(dāng)由于所述第一手柄部分相對(duì)于所述第二手柄部分滑動(dòng)而導(dǎo)致所述接觸傳感裝置接觸所述接觸塊時(shí)經(jīng)由所述排放孔排放加壓流體。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述土壤接觸頭可圍繞所述土壤接觸頭的寬度軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述土壤接觸頭可圍繞所述土壤接觸頭的長(zhǎng)度軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述土壤接觸頭可圍繞所述土壤接觸頭的寬度軸線和圍繞所述土壤接觸頭的長(zhǎng)度軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括致動(dòng)開關(guān)，其中，為了排放閥經(jīng)由所述排放孔排放加壓流體，需要致動(dòng)所述致動(dòng)開關(guān)和所述土壤接觸指示器指示所述土壤接觸頭和土壤之間接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述土壤接觸頭包括多個(gè)排放孔。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述土壤接觸頭具有前邊緣和底平面，所述至少一個(gè)排放孔朝向所述前邊緣相對(duì)于所述底平面成一角度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述排放孔朝向所述前邊緣相對(duì)于所述底平面成一在約5度和約30度之間的角度。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括多個(gè)排放孔和相同數(shù)量的排放閥，其中，每個(gè)所述孔具有與其相關(guān)聯(lián)的排放閥。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述土壤接觸頭具有足以在土壤處理流體排放期間限制土壤接觸頭的運(yùn)動(dòng)的重量。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，加壓流體源包括加壓土壤處理物源。
17.一種用于將土壤處理流體注射到土壤下面的裝置，所述裝置包括 具有至少一個(gè)排放孔的土壤接觸頭； 土壤處理流體供給裝置； 用于感應(yīng)所述土壤接觸頭作用在土壤上的預(yù)先確定的土壤接觸力的力傳感裝置； 與所述土壤處理流體供給裝置流體連通的排放閥，所述排放閥是可操控的，以便當(dāng)所述力傳感裝置指示所述預(yù)先確定的土壤接觸力時(shí)排放所選擇量的土壤處理流體。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述力傳感裝置包括測(cè)力計(jì)，所述排放閥是可操控的，以便當(dāng)所述測(cè)力計(jì)指示所述預(yù)先確定的土壤接觸力經(jīng)由所述測(cè)力計(jì)傳遞時(shí)經(jīng)由所述至少一個(gè)排放孔排放土壤處理流體。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述測(cè)力計(jì)包括多軸線測(cè)力計(jì)，其中，將經(jīng)由所述測(cè)力計(jì)傳遞的力分解，以確定沿與所述土壤接觸頭相關(guān)聯(lián)的豎向軸線施加到所述土壤接觸頭上的豎向力，所述排放閥是可操控的，以便當(dāng)足夠的豎向力施加在所述土壤接觸頭時(shí)從所述排放孔排放土壤處理流體。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括手柄，所述土壤接觸頭附接在所述手柄上。
21.一種用于將土壤處理流體注射到土壤下面的裝置，所述裝置包括 具有至少一個(gè)排放孔的土壤接觸頭； 與所述土壤接觸頭流體連通的土壤處理流體供給裝置； 土壤接觸指示器； 用于經(jīng)由至少一個(gè)排放孔排放土壤處理流體的排放閥，所述排放閥是可操控的，以便當(dāng)所述土壤接觸指示器指示所述土壤接觸頭與土壤之間接觸時(shí)排放所選擇量的土壤處理流體。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述排放閥可在打開位置和關(guān)閉位置之間移動(dòng)，當(dāng)所述排放閥處于所述打開位置，所述土壤處理流體被允許流動(dòng)通過(guò)所述排放閥。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括手柄，所述土壤接觸頭附接在所述手柄上。
24.一種用于將土壤處理流體注射到土地表面下面的方法，所述方法包括 提供一種土壤處理裝置，該裝置包括具有在其中的至少一個(gè)排放孔的土壤接觸頭、與所述至少一個(gè)排放孔流體連通的排放閥、土壤接觸指示器和可流動(dòng)地連接到所述排放閥上的加壓土壤處理流體源； 定位所述土壤處理裝置，使得所述土壤接觸頭與土地表面接觸； 將加壓土壤處理流體輸送至所述排放閥；和 通過(guò)打開所述排放閥以允許土壤處理流體流動(dòng)通過(guò)所述至少一個(gè)排放孔并流入土地內(nèi)，將土壤處理流體注射到土地內(nèi)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述土壤接觸指示器包括力傳感裝置，所述注射土壤處理流體包括 向所述土壤接觸頭施加預(yù)先確定的力；和 當(dāng)所述土壤接觸指示器指示所述土壤接觸頭和土地表面之間的預(yù)先確定的力時(shí)，經(jīng)由所述排放孔排放加壓土壤處理流體。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述土壤處理裝置還包括手柄，所述手柄具有第一部分和第二部分，所述第一部分可相對(duì)于所述第二部分移動(dòng)，所述土壤接觸指示器包括附接在所述手柄的所述第一部分上的接觸傳感裝置和附接在所述手柄的所述第二部分上的接觸塊，所述注射土壤處理流體包括 使所述第一手柄部分相對(duì)于所述第二手柄部分移動(dòng)，以導(dǎo)致所述接觸傳感裝置接觸所述接觸塊； 當(dāng)所述接觸傳感裝置接觸所述接觸塊時(shí)，經(jīng)由所述排放孔排放加壓土壤處理流體。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述手柄包括偏壓元件，所述偏壓元件用于抵抗所述第一部分相對(duì)于所述第二部分的運(yùn)動(dòng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述土壤處理裝置還包括致動(dòng)開關(guān)；所述注射土壤處理流體包括 致動(dòng)所述致動(dòng)開關(guān)； 利用所述土壤接觸頭向土壤施加預(yù)先確定的壓力；和 當(dāng)所述土壤接觸指示器指示所述土壤接觸頭向土壤施加預(yù)先確定的壓力時(shí)，從所述至少一個(gè)排放孔排放土壤處理流體。
29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述土壤接觸指示器包括測(cè)力計(jì)；所述注射土壤處理流體包括 利用所述土壤接觸頭向土壤施加預(yù)先確定的壓力；和 當(dāng)所述測(cè)力計(jì)指示所述預(yù)先確定的壓力傳遞通過(guò)所述測(cè)力計(jì)時(shí)，從所述至少一個(gè)排放孔排放土壤處理流體。
30.一種用于將土壤處理流體注射到土壤下面的裝置，所述裝置包括 包括至少一個(gè)內(nèi)部通道的土壤接觸頭； 與所述至少一個(gè)內(nèi)部通道流體連通的至少一個(gè)排放孔； 與所述至少一個(gè)內(nèi)部通道流體連通的排放閥； 與所述排放閥流體連通的土壤處理流體供給裝置；和 土壤接觸指示器。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的用于處理土壤的裝置，其特征在于，所述土壤接觸指示器包括力傳感裝置，所述力傳感裝置響應(yīng)由所述土壤接觸頭施加給土壤的力。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的用于處理土壤的裝置，其特征在于，所述土壤接觸指示器包括測(cè)力計(jì)，所述測(cè)力計(jì)響應(yīng)由所述土壤接觸頭施加給土壤的力。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的用于處理土壤的裝置，其特征在于，所述測(cè)力計(jì)包括多軸線測(cè)力計(jì)。
34.根據(jù)權(quán)利要求30所述的用于處理土壤的裝置，其特征在于，所述裝置還包括用于承載所述土壤接觸頭的手柄，所述手柄包括第一部分和第二部分，所述第一部分可相對(duì)于所述第二部分移動(dòng)，所述土壤接觸指示器包括附接在所述手柄的所述第一部分和所述第二部分中的至少一個(gè)上的接觸傳感裝置，由于所述第一手柄部分相對(duì)于所述第二手柄部分移動(dòng)，所述接觸傳感裝置被致動(dòng)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的用于處理土壤的裝置，其特征在于，所述裝置還包括偏壓元件，所述偏壓元件抵抗所述第一手柄部分相對(duì)于所述第二手柄部分的運(yùn)動(dòng)。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的用于處理土壤的裝置，其特征在于，所述偏壓元件包括彈簧。
37.根據(jù)權(quán)利要求30所述的用于處理土壤的裝置，其特征在于，所述土壤接觸頭可圍繞所述土壤接觸頭的寬度軸線和所述土壤接觸頭的長(zhǎng)度軸線中的至少一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)。
38.根據(jù)權(quán)利要求30所述的用于處理土壤的裝置，其特征在于，所述裝置還包括致動(dòng)開關(guān)。
39.根據(jù)權(quán)利要求30所述的用于處理土壤的裝置，其特征在于，所述土壤接觸頭具有前邊緣和底平面，所述至少一個(gè)排放孔朝向所述前邊緣相對(duì)于所述底平面成一角度。
40.一種用于處理土壤的裝置，包括 土壤接觸頭，所述土壤接觸頭具有在其中的至少一個(gè)排放孔； 與所述至少一個(gè)排放孔流體連通的排放閥； 用于承載所述土壤接觸頭的手柄，該手柄包括第一手柄部分、第二手柄部分和傳感裝置，所述第一手柄部分可相對(duì)于所述第二手柄部分移動(dòng)，所述傳感裝置適于感應(yīng)所述第一手柄部分相對(duì)于所述第二手柄部分的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；和 流體連接到所述排放閥上的土壤處理流體源，其中，所述排放閥是可操控的，以便當(dāng)所述傳感裝置感應(yīng)到所述第一手柄部分相對(duì)于所述第二手柄部分的運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)由所述至少一個(gè)排放孔排放土壤處理流體。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的裝置，其特征在于，所述傳感裝置包括安裝在所述第一手柄部分上的接觸開關(guān)和安裝在所述第二手柄部分上的止動(dòng)塊。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的裝置，其特征在于，所述第一手柄部分可相對(duì)于所述第二手柄部分滑動(dòng)。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝置，其特征在于，所述手柄還包括彈簧，所述彈簧相對(duì)于所述手柄的第一手柄部分和第二手柄部分設(shè)置成使得所述第一手柄部分相對(duì)于所述第二手柄部分的運(yùn)動(dòng)壓縮所述彈簧。
44.根據(jù)權(quán)利要求40所述的裝置，其特征在于，所述排放閥包括螺線管。
45.一種用于處理土壤的裝置，包括 土壤接觸頭，所述土壤接觸頭具有在其中的至少一個(gè)排放孔； 手柄，所述土壤接觸頭附接在所述手柄上； 與所述至少一個(gè)排放孔流體連通的排放閥； 與所述排放閥流體連通的土壤處理流體源，其中，所述排放閥是可操控的，以便經(jīng)由所述至少一個(gè)排放孔排放土壤處理流體；和 由所述裝置承載的用于容納土壤處理流體供給的儲(chǔ)罐。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的裝置，其特征在于，所述土壤處理流體供給包括處理劑和水的溶液的供給。
47.根據(jù)權(quán)利要求45所述的裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)罐安裝在手推車上。
全文摘要
在示例性實(shí)施例中的用于處理土壤的裝置(100)包括具有在其內(nèi)的至少一個(gè)排放孔的土壤接觸頭(102)、附接在土壤接觸頭上的手柄(104)、與所述至少一個(gè)排放孔流體連通的排放閥(106)、土壤接觸指示器(108)以及可流動(dòng)地連接到排放閥上的加壓土壤處理流體源。當(dāng)土壤接觸指示器指示土壤接觸頭和土壤之間接觸時(shí)，排放閥經(jīng)由排放孔排放加壓土壤處理物料。
文檔編號(hào)A01M17/00GK102984933SQ201180020184
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月23日
發(fā)明者C·德斯加雷納斯, P·范德魯姆普特 申請(qǐng)人:熱風(fēng)干燥公司