阅读说明：本技术 具有经改进的散布控制的用于颗粒材料的散布机 (Spreader for particulate material with improved spreading control ) 是由 杰夫·J·格雷 约翰·马克·阿弗林克 布拉德利·威廉·贝克 杰西·艾布拉姆·戴克 乔舒亚·斯 于 2018-12-06 设计创作，主要内容包括：用于散布颗粒材料的设备具有：用于容纳颗粒材料的仓；用于将颗粒材料播撒到地面的可转动盘；输送机,用于将颗粒材料沿颗粒材料路径从料斗输送到可转动盘；以及在颗粒材料路径中位于仓和可转动盘之间的多个闸。每个闸接收部分颗粒材料并将该部分颗粒材料递送到可转动盘上的径向位置和/或角度位置。闸中的至少一个闸能独立地移动以对来自该至少一个能独立地移动的闸的部分颗粒材料被递送到可转动盘上的径向位置和/或角度位置进行调整。(An apparatus for dispersing particulate material having: a bin for containing particulate material; a rotatable disc for spreading particulate material to the ground; a conveyor for conveying particulate material from the hopper to the rotatable disc along a particulate material path; and a plurality of gates in the path of the particulate material between the bin and the rotatable disc. Each gate receives a portion of the particulate material and delivers the portion of the particulate material to a radial position and/or an angular position on the rotatable disk. At least one of the gates is independently movable to adjust a radial position and/or an angular position at which a portion of the particulate material from the at least one independently movable gate is delivered onto the rotatable disk.)

具有经改进的散布控制的用于颗粒材料的散布机

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年12月7日提交的美国临时专利申请USSN62/595,844的权益，其全部内容通过引用合并于本文。

技术领域

本申请涉及用于散布(spread，传播、撒布)颗粒材料的设备。

背景技术

旋转器(spinner：抛掷器、旋转式、抛掷机、散布轮、离心式)散布机是本领域中是已知的用于将颗粒材料播撒到地面(例如，农田、道路等)，以用于多种应用，例如散布肥料、肥料补充剂、种子、沙子、砾石、道路用盐、石灰等。颗粒材料的散布模式(pattern，图案)取决于旋转器的包括在旋转器盘上的鳍片(fin，翅片、肋片)的大小、位置和定向的设计，并且取决于盘的转动速度。可以通过旋转器的设计和盘的转动速度来控制颗粒材料被喷射到的距离，但是当盘的速度改变时，尤其是当转动速度降低到一定速率以下时，散布模式的均匀性可能不适当地被影响。但是，对于某些应用，期望的是能够减小盘的速度同时保持均匀的散布模式。在其他应用中，期望的是能够操控散布模式以提供期望的模式。

因此，在本领域中仍然需要对散布模式提供更多控制的旋转式散布机。

发明内容

提供用于散布颗粒材料的设备，该设备包括：用于容纳颗粒材料的仓；用于将颗粒材料播撒到地面的可转动盘；输送机，用于将颗粒材料沿颗粒材料路径从料斗输送到可转动盘；以及位于仓和可转动盘之间的颗粒材料路径中的多个闸(sluice：闸口、闸门)，每个闸接收部分颗粒材料并将该部分颗粒材料递送到可转动盘上的径向位置和/或角度位置，闸中的至少一个闸能独立地移动以对来自至少一个能独立地移动的闸的该部分颗粒材料被递送到可转动盘上的径向位置和/或角度位置进行调整，每个闸包括：基本上竖向定向的侧壁、用于从输送机接收颗粒材料的敞开第一端部、从第一端部向下倾斜到敞开闸的第二端部的倾斜基面，使得闸中的颗粒材料从敞开第二端部自由地流出。

控制由旋转式散布机播撒的颗粒材料的散布模式的方法，该方法包括：允许颗粒材料流过多个闸，多个闸在颗粒材料路径中位于旋转式散布机的仓和可转动盘之间，每个闸接收部分颗粒材料并将该部分颗粒材料递送到在可转动盘上的径向位置和/或角度位置，每个闸包括基本上竖向定向的侧壁、用于从输送机接收颗粒材料的敞开第一端部、从第一端部向下倾斜到闸的敞开第二端部的倾斜基面，使得闸中的颗粒材料从敞开第二端部自由地流出；以及，通过使闸中的至少一个闸相对于转动盘移动，对来自闸中的至少一个闸的部分颗粒材料被递送到可转动盘上的径向位置和/或角度位置进行调整，从而改变由可转动盘播撒的颗粒材料的散布模式。

在一实施方式中，多个闸中的每个闸能独立地移动，以对来自能独立地移动的闸的部分颗粒材料被递送到可转动盘上的径向位置和/或角度位置进行调整。在一实施方式中，多个闸包括至少四个闸。闸中的每个闸可纵向地、横向地、竖向地、转动地移动或以它们的任意组合移动。每个闸在纵向、横向、竖向或转动方向中的至少一个方向上能独立地移动。每个闸在纵向、横向、竖向和转动方向中的两个、三个或全部四个方向上能独立地移动。在一些实施方式中，闸在纵向、横向、竖向和转动方向中的至少一个方向上是可集体地移动的。这些闸在纵向、横向、竖向和转动方向中的两个、三个或全部四个方向上是可集体地移动的。在多个不同方向上来移动闸的能力允许精细调节颗粒材料的散布模式。

在一实施方式中，每个闸包括基本上竖向定向的侧壁、用于从输送机接收颗粒材料的敞开顶部、从第一端部向下倾斜到闸的敞开第二端部的倾斜基面，使得闸中的颗粒材料从敞开第二端部自由地流出。在一实施方式中，闸横向于彼此布置以形成一系列平行的通道。在一个实施方式中，一系列平行通道的相邻闸在基本上竖向定向的侧壁处彼此邻接。在一个实施方式中，闸不共享公共侧壁。

闸是使用任何适合的机构而可移动的。例如，闸是使用一个或多个曲柄调整器、使用一个或多个线性致动器、使用一个或多个液压缸、使用一个或多个气压缸或它们的一些组而可手动地移动。每个闸可以是通过其自身的专用机构或多个专用机构而可移动的，或者可以是通过为一个以上闸所共用的机构或多个机构而可移动。在一实施方式中，多个闸包括长形固定元件，该长形固定元件穿过在侧壁中的对准的长形狭槽，使得闸中的每个闸都搁置在长形固定元件上，闸中的每个闸在未被固定时在长形固定元件上能独立地平移并且在被固定元件进行固定时不可平移。在一实施方式中，长形固定元件包括螺纹杆和一个或多个螺母，其中，将一个或多个螺母在杆上拧紧使闸固定，并且将一个或多个螺母在杆上松开允许闸在杆上平移。

在一实施方式中，可转动盘包括第一可转动盘和第二可转动盘，并且多个闸包括第一组闸和第二组闸，第一组闸将颗粒材料递送到第一可转动盘并且第二组闸将颗粒递送到第二可转动盘。

对颗粒材料被递送到的在可转动盘的径向位置和/或角度位置以及颗粒材料被递送到可转动盘所处的速度的有意控制可以被用来开发用于颗粒材料的定制化散布模式。可转动盘的转动速度对从可转动盘被播撒的颗粒材料所处的转动位置进行控制。被递送到可转动盘的颗粒材料所处的速度对在给定时间段中从可转动盘被递送的颗粒材料的量进行控制。操控这些变量允许精细调节颗粒材料的散布模式。此外，可以通过更改闸的敞开后端部的大小和/或形状来进一步调整散布模式的准确度。例如，较窄的闸可以通过将颗粒材料更多地朝向盘的转动速度较低的盘中心定位，来减小颗粒材料当被递送到可转动盘时粉碎的可能性。

在以下详细描述的过程中，将描述另外的特征或者另外的特征将变得明显。应当理解，本文描述的每个特征可以与任何一个或多个其他所描述的特征进行任何组合而被利用，并且除了对本领域技术人员来说是明显的情况，否则每个特征不必依赖于另一特征的存在。

附图说明

为了更清楚地理解，现在将参考附图通过实施例来详细描述优选实施方式，其中：

图1描绘了旋转式散布机的一个实施方式的后视立体图；

图2描绘了图1的旋转式散布机的侧视图；

图3描绘了图1的旋转式散布机的后视图；

图4描绘了横贯图2中的A-A的截面图；

图5描绘了横贯图2中的B-B的截面图；

图6描绘了横贯图3中的C-C的截面图；

图7描绘了图1的旋转式散布机，包括旋转器盘上的偏转板；

图8描绘了图7的旋转式散布机的后端部的放大侧视图；

图9描绘了由图7的旋转式散布机产生的颗粒材料散布模式的划分，其中，所有闸在相同的纵向位置处；

图10A、图10B和图10C例示了如何通过增大(图10B)和减小(图10C)图7的旋转式散布机的旋转器盘的转动速度来影响颗粒散布模式；

图11A、图11B和图11C示出了如何通过使图7的旋转式散布机的闸向前移动(图11B)和向后移动(图11C)来影响颗粒散布模式；以及，

图12例示了可以如何使用对闸的移动和对旋转器盘的转动速度的调整来操控颗粒散布模式，以使图7的旋转式散布机的八个播撒部段中之一关闭。

具体实施方式

参照图1至图8，旋转式散布机1的一个实施方式包括安装在框架10上的料斗5，框架10包括用于支撑框架10上的料斗5的多个支撑轨11(仅一个被标示)。框架10被安装在交通工具(未示出)例如卡车，拖车等上。料斗5被设计成容纳颗粒材料(例如肥料、肥料补充剂、种子、沙子、砾石、道路用盐、石灰等)，随着交通工具在地面上或地面附近行驶或被驱动，颗粒材料被散布在地面上。

旋转式散布机1还包括一对相邻的输送带15(仅一个被标示)，输送带位于料斗5的底部并相对于交通工具的运动方向纵向地定向。输送带15将料斗5中的颗粒材料朝向料斗5的后部传输并因此朝向旋转式散布机1的后部传输。输送带15包括环形带，环形带转动地安装在横向定向的驱动辊16(仅一个被标示)上并且转动地安装在横向定向的从动(idle，空转)辊18(仅一个被标示)上，驱动辊被定位成接近旋转式散布机1的后部，从动辊被定位成接近旋转式散布机1的前部。辊16、18可转动地安装在框架10上。存在用于每个输送带15的分开的驱动和从动辊16、18，使得在期望的情况下可以独立地驱动输送带，以允许以不同的速度驱动输送带，或者甚至完全停止一个输送带。两个驱动辊16可以在实体上被分开，或者形成嵌套布置，在该嵌套布置中，驱动辊中之一是中空的并且驱动辊中的另一驱动辊的一部分被安装在中空驱动辊内部的轴承上，以允许两个驱动辊被独立地操作。从动辊18可以利用相同类型的嵌套布置。驱动辊16由安装在框架10上的液压电机17(仅一个被标示)驱动。输送带15向后延伸穿过料斗5的后壁7，以通过料斗出口8将颗粒材料从料斗5传输出来进入过渡箱12中。分流器9位于料斗5中的两个输送带15之间并且过渡箱12使颗粒材料被分开到两个流动路径中。

两组20(仅一组被标示)的单独可平移的闸21(每组中仅一个被标示)被设置在输送带15的后端部19下方，以接收从输送带15的后端部19流出的颗粒材料。一组20的闸21与输送带15中的一个输送带相关联并且从该一个输送带15接收颗粒材料。另一组闸从另一输送带接收颗粒材料，从而使颗粒材料的流动路径分开。组20中的每个组被示出具有四个单独的闸21，但是组可以包括更多或更少的闸和/或组中的每个组不必具有相同数量的闸。在一些实施方式中，每个组可以具有一个、两个、三个、四个、五个、六个或更多个闸。

具体参考图5和图8，闸21中的每个闸包括基本上竖向定向的侧壁22。闸21具有敞开顶部，但在其底部和前部处被倾斜基面23封闭。基面23从前部向下倾斜到后部，使得颗粒材料可以从闸21的敞开后端部自由地流出。敞开顶部可以包括漏斗24，以将颗粒材料从输送带15引导到闸21中，使得每个闸21接收一部分颗粒材料，每个部分基本上为相同的量。在每组闸的端部闸的顶上的漏斗可以从闸组向外扩口，以确保从输送带15落下的所有或至少大部分颗粒材料会进入闸21。

具体参考图8，闸21横向于彼此设置，以形成一系列平行的通道。每个闸21的每个侧壁22包括位于侧壁22中在基面23下面的纵向定向的长形狭槽25。给定一组闸中的所有狭槽25彼此平行并且横向对准，使得螺纹杆26可以横向地***穿过给定的该组闸中的所有狭槽25，从而将给定组中的所有闸支撑在杆26上。将一个或多个螺母在螺纹杆上松开，例如螺母29中的一个或两个螺母(参见图5，仅一个被标示)，允许杆26上的闸21借助于长形狭槽25向前和向后纵向地平移。一旦闸21已经移动到期望的纵向位置，可以将螺母29在杆26上拧紧，以将所有闸21固定在新的纵向位置。因为支撑在杆26上的闸中的每个闸21是单独的结构，所以闸21可以在纵向上彼此独立地被定位。

旋转式散布机1还包括偏转板30(仅一个被标示)，偏转板在框架10上被安装到多组20的闸21的后部。偏转板30使从闸21的敞开后端部离开的颗粒材料向下偏转。

旋转式散布机1还包括一对相邻的旋转器组件40(仅一个被标示)，旋转器组件被安装在框架10上、在旋转式散布机1的后部、位于料斗5后面并且在闸21下面。如果期望的话，旋转器组件可以被安装在料斗的一侧或前部，其中，闸和输送带被相应地定位，但是将旋转器组件安装在料斗的后面是本领域中更为典型的。每个旋转器组件40包括旋转器盘41，该旋转器盘具有接收来自一组20的闸21的颗粒材料的略微凹状的上表面。每个旋转器组件40包括基本上竖向定向的旋转器驱动轴42，该旋转器驱动轴被附接到旋转器盘41的中心并且被附接到旋转器驱动电机43。旋转器驱动电机43被安装在旋转器电机支架45上，该旋转器电机支架被安装在框架10上。旋转器驱动电机43的运行使旋转器盘41在平行于地面的平面中转动。来自闸21的落在旋转器盘41上的颗粒材料被水平地推离旋转器盘41，在向心力的影响下从旋转式散布机1被向外地播撒。旋转器盘41的上表面还包括径向向的鳍片44，鳍片有助于将颗粒材料推离盘41。鳍片44可以被设计成增强颗粒材料的投掷距离和颗粒材料的散布模式的均匀性。尽管例示了每个旋转器盘41有四个鳍片44，但是每个旋转器盘41可以包括更少或更多的鳍片，例如，每个旋转器盘41可以包括一个、两个、三个、四个、五个、六个或更多个鳍片。

由输送带15中之一通过一组20闸21传输的颗粒材料被递送到旋转器盘41中之一，而该对中的另一旋转器盘接收由另一输送带通过另一组闸传输的颗粒材料。由于旋转器盘41的纵向位置是固定的，因此单独的闸21的纵向平移会使得来自单独的闸21的部分颗粒材料落到对应的旋转器盘41上、处于盘41上的不同的径向位置处。因此，通过对输送带15的速度、在每组20闸21中的每个闸21的纵向位置、以及每个盘41的转动速度进行独立地控制，可以为每个盘41对从每个旋转器盘41播撒的颗粒材料的刈幅控制进行独立地控制。

尽管在附图中示出的实施方式中例示了一对输送带、两组闸和一对旋转器组件，但是应当理解，旋转式散布机可以包括一个或多个输送带、一组或多组闸和/或一个或多个旋转器组件，其中，一个或多个可以是例如一个、两个、三个、四个或更多个。

参考图9至图12，旋转式散布机1提供了对由散布机1播撒的颗粒材料的散布模式的改进的控制。

图9例示了当所有闸21(被单独地标示为21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g、21h)位于相同的纵向位置时，通过旋转式散布机1产生的颗粒材料散布模式50(对于来自每个闸的颗粒散布模式，被单独地被标示为50a、50b、50c、50d、50e、50f、50g、50h)和颗粒轨迹60(对于来自每个闸的轨迹，被单独地标示为60a、60b、60c、60d、60e、60f、60g、60h)的划分。闸21在两组20闸中，组20单独地被标示为左侧组20a和右侧组20b。闸21a、21b、21c、21d在左侧组20a中，而闸21d、21e、21f、21g、21h在右侧组20b中。单独的颗粒散布模式50a、50b、50c、50d、50e、50f、50g、50h分别对应于单独的轨迹60a、60b、60c、60d、60e、60f、60g、60g，上述单独的轨迹分别对应于单独的闸21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g、21h。来自每个闸21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g、21h的颗粒流动路径以虚线进行例示。

仍参考图9，从闸21流出的颗粒材料被递送到旋转器盘41(单独地被标示为左侧盘41a和右侧盘41b)，以按照所例示的轨迹60被播撒到地面。左侧盘41a播撒由左闸组20a递送的颗粒材料，并且右侧盘41b播撒由右闸组20b递送的颗粒材料。从一组闸中的一个闸递送的颗粒材料以与从该组闸中的其他闸递送的颗粒材料不同的离旋转器盘的径向距离掉落在相关联的旋转器盘上。例如，来自左侧组20a中最外面的闸21a的颗粒材料接近左侧盘41a的中心48a掉落在左侧盘41a上。相比之下，来自左侧组20a中最里面的闸21d的颗粒材料接近左侧盘41a的周缘49a掉落在左侧盘41a上。因此，来自最外面的闸21a的颗粒材料在左侧盘41a上花费更多时间，并且当相应颗粒材料最终由旋转的左侧盘41a播撒时，来自最外面的闸的颗粒材料与来自最里面的闸21d的颗材料粒相比具有更加向后的轨迹60a。两个中间闸21b、21c将颗粒材料递送到左侧盘41a上的不同径向位置处，上述不同径向位置是在来自最外面的闸21a的颗粒材料的更中心的位置与来自最里面的闸21d的颗粒材料的更周缘的位置之间的中间位置。等同的布置适用于具有中心48b和周缘49b的右侧盘41b，并且用于右侧组20b。

如在图9中可以看到的，上面描述的闸21和旋转器盘41的布置可以在散布机1后面提供颗粒材料的横越约240°的角度的均匀的散布模式50。

从单独的闸递送的颗粒材料的轨迹和散布模式受旋转器盘的转动速度影响。因此，如果操作者想要更改一个或多个旋转器盘的转动速度，将破坏在图9中例示的散布模式的完整性。例如，参考图10A、图10B和图10C，与“正常”转动速度(图10A)相比，增大右侧盘41b的转动速度(图10B)使得来自闸21e的颗粒材料被递送到右侧盘41b的、关于以右侧盘41b的“正常”转动速度递送的颗粒材料的位置横向向右的位置处，以从右侧盘41b进行递送。因此，当右侧盘41b的转动速度被增大时(比较图10A与图10B)，由闸21e递送的颗粒材料的轨迹60e和散布模式50e偏向右。相反，与“正常”转动速度(图10A)相比，降低右侧盘41b的转动速度(图10C)使得来自闸21e的颗粒材料被递送到右侧盘41b的、关于以右侧盘41b的“正常”转动速度递送的颗粒材料的位置横向向左的位置处，以从右侧盘41b进行递送。因此，当右侧盘41b的转动速度被降低时(比较图10A与图10C)，由闸21e递送的颗粒材料的轨迹60e和散布模式50e偏向左。

可以通过将单独的闸相对于其他闸的位置向前或向后(即，纵向地)调整，来更改从单独的闸递送的颗粒材料的轨迹和散布模式。单独的闸的纵向位置的独立调整会对来自单独的闸的颗粒材料掉落在旋转器盘上的径向位置进行调整，因为旋转器盘的纵向位置是保持固定的。独立地调整每个闸的纵向位置的能力允许对一个或多个旋转器盘的转动速度的改变进行补偿，以保持散布模式的完整性。例如，参考图11A、图11B和图11C，使闸21e相对于其他闸向后平移(图11B)使得颗粒材料以与当闸21e处于“正常”纵向位置(图11A)时相比在径向上更接近中心48b的方式掉落在右侧盘41b上。因此，颗粒材料在被播撒之前在旋转的右侧盘41b上停留较长的时间段，使得颗粒材料以偏向右的颗粒轨迹60e(比较图11A与图11B)被播撒。结果是，来自闸21e的颗粒材料的散布模式50e也偏向右(比较图11A与图11B)。相反地，使闸21e相对于其他闸向前平移(图11C)使得颗粒材料以与当闸21e处于“正常”纵向位置(图11A)时相比在径向上更接近周缘49b的方式掉落在右侧盘41b上。因此，颗粒材料在被播撒之前在旋转的右侧盘41b上停留较短的时间段，使得颗粒材料以偏向左的颗粒轨迹60e(比较图11A与图11C)被播撒。结果是，来自闸21e的颗粒材料的散布模式50e也偏向左(比较图10A与图11C)。在图11A、图11B和图11C中以虚线例示了来自闸21e的颗粒流动路径。图11A、图11B和图11C例示了：通过更改颗粒材料的纵向位置可以使从任何特定闸递送的颗粒材料的轨迹和散布模式偏向左或右。

对一个或多个闸的纵向位置、一个或多个旋转器盘的转动速度以及一个或多个输送带的速度的有意控制可以被用来开发用于颗粒材料的定制化散布模式。旋转器盘的转动速度控制转动位置，颗粒材料在该转动位置处被从旋转器盘播撒。输送带的速度控制该颗粒材料被递送到旋转器盘所处的速率。图12例示了一个可能性，其中，颗粒散布模式***控以关闭八个播撒部段中之一，同时使其他七个播撒部段中保持均匀散布模式。参考图12，左闸组20a和右闸组20b分别从左侧输送带15a和右侧输送带15b接收颗粒材料。左闸组20a和右闸组20b分别地将颗粒材料递送到左侧盘41a和右侧盘41b。颗粒材料通常地被播撒到播撒部段中。播撒部段包括在散布机1的左侧的四个左侧部段70a、70b、70c、70d，四个左侧部段70a、70b、70c、70d各自分别与左闸组20a中的四个闸21a、21b、21c、21d相关联(参见图9)。同样地，播撒部段包括在散布机1的右侧的四个右侧部段70e、70f、70g、70h，四个右侧部段70e、70f、70g、70h各自分别与右闸组20b中的四个闸21e、21f、21g、21d相关联(参见图9)。但是，在某些应用中可能期望的是关闭将颗粒材料播撒到部分70h、同时使遍及其他七个部段70a、70b、70c、70d、70e、70f、70g的散布模式保持均匀。为了实现这种定制化散布模式，左侧输送带15a和左侧盘41a可以以正常速度与处于正常纵向位置的左闸组20a一起运行，从而将1单位的颗粒材料递送到四个左侧部段70a、70b、70c、70d中的每个部段。在右侧，右侧输送带15b可以以正常速度的四分之三运行，右侧盘41b可以以较低转动速度运行并且右闸组20b可以向后平移。右侧盘41b的较低转动速度和右闸组20b的向后平移被平衡(balance：调和、协调)，使得部段70h不接收颗粒材料，并且其他三个右侧部段70e、70f、70g各自接收与左侧部段中的每个部段相同量的颗粒材料(即1单位)，但三个右侧部段70e、70f、70g中的每个部段从右闸组20b中的两个闸接收颗粒。来自每个闸的颗粒流动路径以虚线例示。因此，部段70e从闸21e接收0.75单位的颗粒材料并且从闸21f接收0.25单位的颗粒材料；部段70f从闸21f接收0.5单位的颗粒材料并且从闸21g接收0.5单位的颗粒材料；部段70g从闸21g接收0.25单位的颗粒材料并且从闸21h接收0.75单位的颗粒材料；并且，部段70h不接收任何颗粒材料。右闸组20b中的闸21e、21f、21g、21h中的每个闸递送总共0.75单位，因为右侧输送带15b以正常速度的四分之三来运行。但是，由于将右侧盘41b的较低转动速度与右闸组20b的向后纵向平移进行了平衡，所以通过四个闸21e、21f、21g、21h中的每个闸递送的颗粒材料在三个右侧部段70e、70f、70g之间被划分。由于每个闸的纵向位置是能独立地调整的，因此可以通过对纵向闸位置、旋转器盘的转动速度和输送带的运行速度进行平衡，为多种不同的应用和情况创建许多不同的散布模式。

在查阅说明书后，新型的特征对于本领域技术人员将变得明显。然而，应当理解，权利要求的范围不应受到实施方式限制，而应当给予与权利要求书和说明书整体上的措词一致的最宽泛的解释。