专利名称：喷射系统中颗粒成分在管线内的直接喷射的制作方法
背景技术：
作为农用制品的喷射方法，直接喷射已变得越来越流行。在该方法中，制品直接在喷射线路中喷射，而不需要在含有水的喷雾箱中预先扩散，并且该喷雾箱只作为储水器。这种方法的一个显著优点在于不会有农用制品进入喷雾箱，因此不需要对喷雾箱进行清洗。由于没有与水接触或与其它制品混合，因此任何未用完的制品能方便地储存起来并重新使用。
由于喷射和雾化之间的滞留时间短，因此制品必须几乎在瞬间扩散开。此外，少量的制品必须进行精确地计量。由于这些原因，诸如乳化浓度(ECs)及悬浮浓度(SCs)对直接喷射已进行优化。然而，由于固体，尤其是颗粒成分相对于液体具有许多理想的特性(这些特性包括易于控制，储存，包装处理及更小的暴露给工作人员的潜在危险)，因此它们被直接喷射是有利的。
一种用于直接喷射颗粒材料的锥形螺杆装置公开于“干的可流动农用杀虫剂的直接喷射”一文中，该文由Hart及Gaultney于1990年发表于ASTM STP 107B的杂志一杀虫剂配方及应用系统，第10卷上。本发明是该文所述装置的改进，并且为直接喷射颗粒制品提供了一种简单实用的装置及方法。
发明概述本发明包括一种用于对可扩散入或溶解入在农业上常用的常规喷雾装置的喷雾线路中的颗粒制品进行计量的装置。常规的喷雾装置包括以下类型的喷雾器液压喷咀，空气辅助喷雾，空气雾化，气体保护喷射，点喷，护罩喷射，带状喷射，静电喷射等等。通常用于农业上的喷雾器较好的是液压喷射及空气辅助喷射。被雾化的液体介质通常是水基的，但这并非必要。用于本发明的装置及方法的优选颗粒制品是可水中扩散或可水溶的农用颗粒制品。然而也可使用可湿粉末。
本发明的装置包括一带有圆柱形腔室的纵向螺杆外套，一置于该圆柱形腔室内的螺杆，该螺杆具有螺槽，该螺槽设计成用于输送并减小固体颗粒制品的颗粒尺寸，该颗粒制品进入外套，并且与螺杆接触；还包括用于将固体颗粒制品引入外套并在该外套的一端与螺杆接触的进口装置；及用于将固体颗粒制品排出该外套并在该外套的另一端进入液体喷雾系统的出口装置；用于使螺杆相对外套旋转的装置，该外套和螺杆是这样设计的，即随着该螺杆相对该外套旋转，引入进口装置的固体颗粒制品将沿螺杆的长度方向从进口装置输送至出口装置，同时进行计量并减少颗粒尺寸，本发明的改进包括沿螺杆邻接于进口装置的整个区域内螺槽的深度基本上是等深度的。
在本发明的优选实施例中，螺杆装在外套内，以致螺杆或支承该螺杆的轴的端部相对该外套的端部形成一密封，以致如果进出口装置也被密封的话，那么该圆柱形腔室可被加压，固体颗粒制品和可进入该腔室的任何液体除了能通过出口装置排出外都不能从该腔室排出；支承该螺杆的轴包含至少一个绕该轴外圆周的凹槽，该凹槽设置于该轴上处于这样的位置，即位于该螺杆的出口端处最后的螺槽和形成于该螺杆的轴的出口端与该外套出口端之间的密封装置之间的位置，轴上的至少一个凹槽位于相邻于出口装置的位置；并且具有用于调节该螺杆在该外套中相对于进口装置和/或出口装置的纵向位置的装置。
本发明还包括直接将固体颗粒制品喷入液体雾化系统的方法，包括将制品供入上述装置的进口装置内，使该螺杆旋转，以致制品沿该螺杆的长度传递给出口装置，同时进行计量并减小颗粒尺寸，并使制品通过出口装置并直接进入喷雾系统。
本发明的装置和方法中所能用的颗粒制品之示例包括Accent牌，Ally牌，Classic牌，Gemini牌，Lexone牌，New Lorox Plus牌，Pinnacle牌及Preview牌除莠剂，所有这些品牌的除莠剂都是可在水中扩散的颗粒制品，现今都可从杜邦公司(E.I.duPont de Nemours andCompany)获得。
附图简述各附图示出了本发明的优选实施例，其在此一并考虑并构成了说明书的一部分，并且与上文给出的概括说明与下文给出的优选实施例的详细说明一起，用于解释本发明的原理。
图1是示意地示出本发明的装置的一个实施例的侧视图；图2是示意地示出本发明的装置的螺杆部件的一个实施例的侧视图；优选实施例的描述参见图1，其示意表示本发明装置的一个实施例的侧视图。带有圆柱形腔室的纵向螺杆外套16中装有螺杆18，该螺杆18具有螺纹槽，该槽设计成用于输送并减小从一进口14进入外套内的颗粒制品的尺寸，该进口14设于该外套一端处与该螺杆邻接，并且颗粒制品能排出该外套，然后从另一端的一出口13直接喷入液体喷雾流。
一个可含有合适量颗粒制品的料斗(未示出)可连接到该进口装置上并与之一道工作，因此颗粒制品自由流过该进口装置并且依次流至该螺杆的进口端。该料斗最好由耐腐蚀材料制成并具有相对低的摩擦系数。在一优选实施例中，该料斗实质上是气封的。在另一优选实施例中，该料斗可施加压力。通常该料斗安装在本发明的装置的顶部，即在本发明装置的上方，并且颗粒制品将借助于重力供至该进口装置。在不脱离本发明范围的条件下，还能使用另外的替换装置，以便将颗粒制品输入进口装置，并使本发明的装置密封并加压。
该进口装置使该料斗与该外套连接并使颗粒制品进入该螺杆的等深度部分。该进口装置包括一个设置于外套中的进口，其宽度至少为1个螺杆槽宽，最好是15个螺杆槽宽，从而该颗粒制品最好被供至至少一个螺纹槽中。该进口的大小和位置亦可使该颗粒制品总是供给下文所述的螺杆的等深度部分，即使该螺杆的纵向位置如下文所述在该外套内调节。
该出口装置包括一个位于该外套的出口端的出口，并且适合于使该出口直接连接到常规喷雾系统中的喷雾线路上，因此，排出螺纹槽的制品自由落入喷雾线路中的液体中。制品从出口装置进入喷雾线路中的液体中的行程应尽可能短，以使任何设备暴露给出口和喷雾线路之间中的制品的表面积最小，因此使后续的清理要求减至最少。此外，该行程应足够长，以防止喷雾线路中的液体溅起飞入螺杆中。
用于调节外套内螺杆的纵向位置的装置15对螺纹槽相对该进口和出口装置的位置进行调节，该进口和出口装置固定设置于该外套上。该调节量是有限的，所以该进口装置总能向螺纹槽的等深度部分供料。
使该螺杆相对外套(未示出)旋转的装置最好是可调节的，所以该螺杆的转速能变化，并且，一旦调节好，它必须保持不变，所以可从该进口至出口向该喷雾流输送稳定量的颗粒制品。这种合适的装置包括一个连接至螺杆轴上的变速电机，该电机具有足够的功率使该螺杆以适当的转速旋转。该旋转装置与轴的联轴器19必须能适应该螺杆的纵向调节。
轴端11和12与外套相应部分之间的紧公差可提供一密封，从而防止任何固体制品通过而不从出口流出。最好，在外套的两端都设有附加的密封装置17，这种密封装置包括标准密封唇密封装置(单级的，双级或三级的)或压力密封环。最好是用密封唇密封装置。在优选实施例中，该密封装置在装置加压时(比如从压力料斗加压时)能承受大约550Kpa的压力。
参见图2，其示出了螺杆18的示意侧视图。图中所示的是螺杆的进口端处等深度的螺纹槽21的部分及带有锥.形轴的螺纹槽23的部分，该锥形轴朝出口端逐渐变浅。该等深度螺纹槽的深度最好至少与颗粒制品的最大颗粒的直径一样，其宽度最好为最大颗粒的直径的三倍。螺杆上形成螺纹槽的螺纹可以是任何合适的形状之一，包括三角形，正方形，长方形，圆形或梯形。但长方形螺纹最好。螺纹中心之间平行于螺杆轴线的纵向距离为螺距。供给速度将由该螺距、螺纹的深度、螺纹的倾斜度及螺纹的形状与螺杆旋转速度决定。本发明的装置所选用的螺杆之螺距较好是每厘米0.1至3个。但对于每英亩通常使用以盎司计的、活性组分为硫酸尿素或同等效力的材料的农用制品来说，最好是每厘米为大约1个螺纹的螺距。当然，材料效力弱一些，则需使用大容量的制品，此时为获得适当的供给速度可采用带有不同螺纹形状的较大螺杆。
槽25绕轴之外表面设置于出口端处的最后一个螺纹槽与形成于螺杆轴的出口端与外套的出口端之间的密封装置之间的轴上的位置处，该槽25有助于防止排出的颗粒制品不被挤入出口端密封装置17中，而是通过该出口自由地掉入喷雾流中。该槽连接到最后的螺距上，它至少在深度和宽度上与最后一个螺槽一致，并且是圆滑的，从而避免固体制品积聚在任一点上。该槽可有选择地涂覆上非粘性材料，如聚四氟乙烯等，从而进一步避免固体制品粘接和积聚的可能性。该槽较好的是比最后一个螺槽更深并且更宽，更好的是对该螺杆的任何纵向位置来说该槽的宽度足以总是跨越外套中出口部分的整个宽度。
当本发明的装置工作时，要喷入喷雾流的颗粒制品装在料斗中，该料斗最好是密封的。当螺杆启动旋转时，该制品从料斗通过进口装置流入螺槽的等深度部分并且被迫流向出口装置。随着螺槽朝出口端逐渐变浅，该颗粒制品被压碎。制品离开该螺杆并通过出口装置落入喷雾流，在此制品被分散或溶解，然后喷至待处理之地方(作物)。
借助于调整螺杆在外套中的纵向位置，可控制固体制品的供给率及压碎量。当最浅的螺距位于出口装置上方时，可得到最大之压碎量及最小的供给率(在给定的转速时)。当该螺杆调节至使一个更深的螺槽处于出口上方时，则可获得更小的压碎及更高的供给率。在任何情况下，螺杆的设计及调整之限制都要保证由进口装置供料的螺槽是等深度的。压碎的量理想的是取决于所供给的颗粒制品的性能。例如，典型的粒状制品将需要相对的较大程度减小其尺寸，以保证其迅速分散或溶解。此外，典型的可湿性粉末制品将几乎不需或根本不需要减小其尺寸。同样，供给速度依赖于理想的使用速度，并且是转速及螺杆位置的函数。为了方便，螺杆较好是设计成以10～350rpm转速工作。
借助于将颗粒制品供给螺杆的等深度部分，而不是锥形部分可避免产生冲击，并可获得均匀的供给速率。此外向螺杆等深度部分供料可允许螺杆纵向调节时供料速率作线性变化，因而更易于控制。
常规的喷雾系统通常具有一个处于线路中的泵，以便为喷射带药液体提供所需要的压力。本发明的出口装置可在泵的吸入(输入)侧或压力(输出)侧连接至喷射线路上。如果出口装置在泵的吸入侧连接至喷射线路上，则料斗最好按这样的方式密封住，即只有很少的规定量的空气通过进口装置吹入喷射线路中。为了防止料斗中不产生完全真空，有必要吸进空气，否则当泵关闭时会引起水吸入螺杆中。如果出口装置在泵的压力侧与喷射线路连接，则料斗最好封闭并且用空气加压，从而抵销泵施加的压力并防止任何从喷射流来的液体被迫上流入螺杆。螺杆上的料斗及密封装置是这样设计的，即它们将能承受该工作状态所需的压力。加在料斗上的空气压力是由诸如压缩机或空气压缩缸这样的标准装置提供的。该喷射线路也可装设止回阀，以便当该装置不工作时防止水回流入该装置。
本发明的装置可按任何实用角度加以安装。在优选的实施例中，该装置如此地装于喷射系统中，以致螺杆轴线相对于水平线从进口至出口稍稍朝下倾斜大约15～25度。
在本发明的另一优选实施例中，出口装置连接至喷射线路上的点和喷射线路端部处喷咀之间的距离尽可短至最短并且可更精确地控制与该装置之启动和关闭相关的滞后期，该滞后期产生于在农田中喷过一排或数排的尾端及起始处时。
在本发明的另一优选实施例中，该喷射线路在与出口装置连接处相对水平线朝下稍稍倾斜大约15～20度，所以在工作时，水从线路中的较高点流至出口处线路中的较低点，因而可帮助防止水向上飞溅进入外套的出口通道中。
该外套及螺杆可由任何硬的耐磨材料制成。但最好该外套是不锈钢的，而该螺杆是不锈钢或是带阳极氧化硬镀层的铝的。其它部件可由不锈钢，塑料或其他防锈防蚀材料制成。
本发明的实施例尤其在下列方面具有优越性a)可灵活地将本发明的装置的出口装置在泵的吸入侧或压力侧连接到喷射线路上；b)当在泵的吸入侧连接时不会有空气流入喷射线路；c)当本发明的装置在泵的压力侧连接于喷射线路时不会有液体受压进入螺杆中；d)借助于将制品供给螺杆的等深度部分可获得一个均匀的并且可线性调节的供给率；及e)借助于在轴上邻近位于螺杆出口端处最后一个螺槽而设置的槽可防止制品受压通过出口密封装置。
本领域的技术人员从上文提供的教益中将能得出众多的替代实施例。这些实施例将都被认为包括在所附的权利要求所表述的本发明的范围之内。
示例1在本发明的一个实施中，图2所示的螺杆是由不锈钢制成的，轴11和12的直径为1.91cm，每个螺纹的宽度为0.64cm，每个螺纹之间的间隔为0.64cm，在等深度部分21每个螺纹的深度为0.48cm，等深度部分螺纹的数量为3个，总螺纹数为7个。此外，槽25为1.27cm宽，0.13cm深。外套16含有一长方形的进口14，其长度为1.91cm，宽为0.64cm；还含有一长方形的出口13，其长度为2.54cm，宽度为0.64cm，该进出口设置于外套相对两侧，并位于沿外套的长度方向进出口中心相距6.35cm的位置处。
螺杆在外套中的位置调节至“全开”位置，即进口位于第一螺槽处。该螺杆以不同的速度旋转，并且各种市售的、可在水中扩散的粒状农用制品引入该进口。引入的也可是与Accent牌除莠剂(但不含活性组分)的尺寸及结构相似的安慰剂粒子成份。在不同的速率时对各种制品的流量作出测量，其结果综合于下表I中。在给定的一组条件下进行一次以上的测量，所示出的结果为反复试验的平均值。
表I制品 螺杆速度(RPM)流量(g/min)Accent牌除莠剂 25 6.65
5014.68150 41.54Ally牌除莠剂 257.685020.00150 52.81Classic牌除莠剂 257.035017.09150 45.57Escort牌除莠剂257.555016.25安慰剂258.155015.43150 46.54示例2在本发明的另一实施例中，图2所示的螺杆由阳极氧化铝制成，轴11和12的直径为2.54cm，每个螺纹的宽度为0.64cm，每个螺纹之间的间隔为0.64cm，等深度部分21的每个螺纹的深度为0.32cm，等深度部分的螺纹数量为3个，总螺纹数为7个。此外，槽25具有0.32cm的半径。外套16有一长方形(长1.91cm，宽0.64cm)的进口14及一个长方形(长2.54cm，宽0.64cm)的出口13。该进出口位于外套相对两侧并处于沿外套的长度方向进出口中心相距6.35cm的位置处。
螺杆在外套内的位置可调节至“全开”位置，即进口位于第一螺槽处。该螺杆以各种速度旋转，并且如示例1那样将安慰剂颗粒制品引入该进口。测量各种速率下的流量，并且其结果综合于下表II中。在给定的一组条件下进行一次以上测量时，所示结果为反复试验之平均值。
表II制品 螺杆速度(RPM)流量(g/min)25 8.53安慰剂 50 1636150 46.3权利要求
1.用于直接将固体颗粒制品喷入液体喷雾系统的装置，该装置包括一带有圆柱形腔室的纵向螺杆外套，一螺杆位于该外套内的所述圆柱形腔室内，该螺杆具有螺槽，该螺槽设计成用于输送进入该外套并与该螺杆接触的固体颗粒制品并将其尺寸减小；该装置还包括用于将固体颗粒制品引入外套并与该外套一端处的螺杆接触的进口装置；用于将该固体颗粒制品排出该外套并进入该外套另一端处的液体喷雾系统中的出口装置；用于使该螺杆相对该外套旋转的装置，该外套和螺杆是这样设计的，即随着该螺杆相对该外套旋转，引入进口装置的固体颗粒制品将沿螺杆的长度方向从进口装置输送至出口装置，同时进行计量并减小颗粒尺寸，其改进包括沿螺杆邻接于进口装置的整个区域内螺槽的深度基本上是等深度的。
2.如权利要求1所述装置，其特征在于进一步的改进包括该螺杆装于外套内，该螺杆或支承该螺杆的轴的端部相对该外套之端部形成一密封，因此，如果进出口装置也保持密封的话，则腔室可被加压，并且既没有固体颗粒制品也没有任何可进入该腔室的液体能从该腔室排出，除非通过该出口装置排出。
3.如权利要求1所述装置，其特征在于进一步改进包括该支承螺杆的轴包含至少一个绕该轴外圆周的凹槽，该凹槽设置在该轴上位于该螺杆的出口端处最后的螺槽和形成于该螺杆的轴的出口端与该外套出口端之间的密封装置之间的一位置处，轴上的至少一个凹槽位于相邻于出口装置的位置。
4.如权利要求1所述装置，其特征在于进一步改进包括一个用于调节该螺杆在该外套中相对于进口装置和出口装置的纵向位置的装置。
5.直接将固体颗粒制品喷入液体喷雾系统中的方法，其包括将该制品供入权利要求1所述装置的进口装置中，使该螺杆旋转，从而使该制品沿该螺杆的长度被输送至出口装置，同时进行计量并减小颗粒尺寸，并使该制品流过出口装置，直接进入喷雾系统。
全文摘要
将固体颗粒制品直接在线路中喷入常规喷雾系统的方法及装置，该装置包括一个螺杆(18)，该螺杆设计成用于当颗粒制品在该装置中从进口(14)输送至出口(13)时对其进行计量并减少制品的颗粒尺寸，该螺杆(18)之特征在于该螺杆邻近于进口处有一等深度部分，气封装置设置于该螺杆的进口和出口端，并具有用于调节螺杆的纵向位置的装置。
文档编号B05B7/14GK1133021SQ94193708
公开日1996年10月9日 申请日期1994年9月30日 优先权日1993年10月8日
发明者J·P·发里尼, L·D·高特尼 申请人:纳幕尔杜邦公司