专利名称：草坪通气机的制作方法
技术领域：
本发明涉及动力草坪通气机。
背景技术：
长久以来，人们已知草坪和铺着草皮的区域从其直接接触肥料、空气和氧气的根部获益，以改善生长条件，而且，这已经由在草地表面钻一系列孔的机器--一种通气系统来实现。通气不仅为根部区域提供直接通道，而且有助于减轻由于行人通行而造成对土壤的压实，从而产生更好的生长环境并促进更深的根部生长，这也有助于更细的草长出地面。通气还用来通过去除堵塞物、比方说粘土，并以肥土混合物--一种更有益生长的介质(medium)填充这些孔，以经过一段时间改变土壤成分。
根据打孔使用的叉类型，叉通常直径为10-15mm，主要有两种通气方法。第一种方法使用实心的、或静止的叉，趋向于用在大面积的草地，例如，高尔夫球场草地上，以方便空气和水分的运动；然而，这些实心的钉子增加了压实问题。第二种并且优选的方法是利用中空的叉进入材料借以除去土壤芯部(cores of soil)。该方法在孔壁周围产生最小化的土壤压实。
中空叉流行两种外观安装在拖拉机上，或者是行人跟在后面的机器(pedestrian walk-behind machines)。许多人使用带叉的重型旋转鼓系统。当鼓经过草坪时，鼓的重量迫使中空叉进入地面。但是，由于叉以一定角度进入地面，所以这并不会产生问题。当中空叉进入地面时，其趋于撕断草并在进入点处压实土壤。相似地，当叉在孔的相对侧处以一定角度离开地面时，其趋于将周围的土壤拔起，从而留下一道垄。一个对此进行补救的方法就是使用压辊以使草坪表面恢复其平坦表面。
对旋转鼓机器的改进之一是机器通常通过使用凸轮轴，使得静态叉竖直穿透土壤。然而，为了有足够的力量施于静态叉以推动静态叉向下进入表面，这些机器必然需要很重。使用静态中空叉非常常见，但是其使用又依赖于随后的穿入地面，以迫使从前面的孔中除去的土壤芯部向叉的筒体(barrel of the tine)上方运动并穿出斜槽。在土壤泥泞并有粘性的地方，例如粘土，常会阻塞筒体，这意味着随后的穿透不会产生足够压力来便于除去由于先前穿透而容纳在叉中的土壤。不除去先前土芯的结果是整个叉更象实心叉一样作业，由此促使土压得更实。
使用实心叉的方法的一个改进就是使用钻头，类似于圬工钻(masonry drills)，这些钻头由液压驱动进入地面。旋转钻头方法穿透土壤与传统的实心叉相比所需要的向下的力较小。然而，这些钻头具有向下的钻切力，而非挖掘运动。向上传输到钻头柄的土壤在每个孔周围形成火山般的垄(volcanic ridge)。可采取许多方法除去挖掘的土壤，例如清扫或喷吹到草坪边缘，用于日后的收集和去除。相反，由于中空叉产生的土芯更致密，所以用于除去芯部的方法可以不同，例如，可以使用“清扫”机器。
所有前述的机械通气机都瞄准了专门市场。然而，存在一些可由家庭园丁使用的行人模型。不过，由于入门受限并且机器的操作灵活性差，所以经常发生故障。因此，给家庭园丁留有很少的选择，每个选择都需要相当的手工灵活性。仍有很多热衷的园丁采用园圃草叉作为实心的钉子用来通气。另外，存在多种具有实心和中空叉的园圃工具，通过用脚施加压力迫使这些工具进入地面。最后，存在一个旋转的鼓形工具，该工具具有附于鼓上的实心叉。因而，使用者可以向下和向前施力，从而迫使叉在鼓旋转时进入和离开土壤。
当在土壤中遇到硬石，例如燧石时，现有的通气机要么会继续以等量的压力作用在每个叉上，导致叉损坏，要么当撞击坚硬表面时，机器就停止。
发明陈述根据本发明，提供一种用于对介质、例如土壤进行通气的通气机，所述通气机包括多个钻头，所述钻头适于在所述介质中打孔；多个中空的叉管，所述叉管被布置为在使用中与一个收集箱为协同操作关系；所述叉管和所述钻头布置为被钻切下的介质由钻头向上带起，通过中空的叉管并进入收集箱。
有利地，通气机具有带双爪尖端的专用钻头，其竖直钻切土壤并向上“挖掘”土壤颗粒。双爪钻头设计为将最大有效量的土壤从钻头形成的孔中输出。优选地，双爪钻头经由螺旋阶梯并向上通过中空的叉管来向上传输土壤。
优选地，投掷盘固定在中空叉的上方，并使得向上运动的土壤偏转进入一个收集箱。
优选地，钻柄被装持就位于圆盘传送带(carousel)中。更优选地，双重拉伸推压管(double-tension push-tube)通过每个圆盘传送带的中心。在这种设置中，推压管起初受压，整个钻头和叉管组件接触草坪表面并进入一小段距离，导致叉管与草坪和土壤收集箱进入协同操作关系。其次，推压管接着继续向下运动。在第二个阶段，叉管停留在原处，即，与草坪表面接触，钻头进入土壤。
在一种设置中，每个钻头都在其上端由一根恒拉力弹簧控制在位，该弹簧以一个预定负荷设置，该负荷与用于钻入土壤所需的向下的力相等。当一个或多个钻头遇到坚固的表面，并因而遇到增加的阻力时，继续向下的推力在特定钻头上产生足够超过拉力弹簧预定负荷的力。弹簧机构由此顺应于特定钻头。这表示特定钻头不会继续向下移动，但是没遇到坚固表面的其它钻头能继续向下而不间断。
每个钻头都由其自己的皮带轮驱动，可根据动力单元属性由主减速设置(master reduction set)驱动。通气机可以很容易地提供不同的动力选择，这是由于它可以具有其自己的专用发动机，电动机或汽油机。对于使用点火器并寻求更便宜的无动力(motor-less)方案的家庭园丁来说，他能够使用他自己的动力钻(在钻的许可性能范围内)，通过卡盘连接到主传动皮带轮，动力钻由机架握持就位。
带有把柄按钮的细长把柄的使用距离推杆一些间距意味着施加向下和向上运动所需要的力远远小于在推杆头部施加的力。该力的减少量是除了使用钻头取代静态叉穿透土壤所需的力的减少量之外的减少量。
根据本发明，还提供了一种旨在用于在土壤或类似物的介质中钻切孔的装置，该装置通过钻切运动而非冲孔或挤压介质来产生所述孔，旨在为介质通气。该装置包括多套带有中空叉管的钻头，以方便钻切的介质向上运动进入收集箱，整个组件由伸出的把柄推下进入土壤，在后部伸出的轮起配重作用。
有利地，钻头由钻切头和其后面的一本体构成，该钻切头用于带爪的装置，以能够实现挖掘运动，该本体或者由平坦形状扭转而成，或者开槽而成，以提供一种螺旋阶梯。旋转钻头以产生用于去除介质的竖直剪切运动。通过动力或手动装置，将钻头线性地或曲线地引入介质。
优选地，每个钻头都具有一个附带的投掷盘，以偏转向上运动的土壤颗粒。
优选地，中空的叉管使草坪的表面与通气机的土壤收集箱连接，并在线性运行过程中控制钻头相对于其旋转轴线的钻头位置和碎屑向任意收集区域的运动。
任意一个单独的钻头及其驱动装置通常但非必须具备能够通过克服将钻头朝着钻切位置偏置的力而在驱动机构中运动或滑动来满足阻止线性运动的要求的能力。这种力可以由任何合适的装置产生。
优选地，推压管具有双重拉伸机构，以使得两个力能够驱动钻头和叉管向下和向上运动。
有利地，该装置还包括一个可拆卸的土壤收集箱，一系列容纳叉管的孔贯穿该土壤收集箱的底部，其中，该箱安装在钻探组件的下部。
有利地，在钻切操作中，定位装置可以是手动的或自动的系统，该系统测量新的一组孔的轨迹的相对位置。
本发明的通气机设计的另一个优点在于它与其它动力通气机相比更轻，并因此操纵更加灵活。
附图简述现在通过实施例的方式，结合附图对本发明的优选实施方案进行描述，其中
图1显示了钻头以及容纳钻头的皮带轮的视图；图2显示了在圆盘传送带上安装的四个完整钻头的侧视图；图3显示了钻头盖和盘簧；图4显示了主要组件；图5显示了基座结构；图6显示了钻头组件；图7显示了两幅视图，A中钻头和叉管降下，B中其位于静止位置；
图8显示了土壤收集箱；并且图9显示了草坪通气机的侧视图。
附图详述
图1-显示了带有双爪和螺旋阶梯设计的钻头1的视图。标号2是皮带轮。3是投掷盘，该盘将土壤颗粒在离心力作用下偏转向下进入收集箱。
图2-显示了在圆盘传送带7上安装的四个钻头。4是推压管，该管与把柄连接。6是内部有销的钻头盖，以容纳并驱动钻头，5是将钻头偏置进入驱动皮带轮的恒拉力弹簧。
图3-显示了带有轴承的盖6，该盖安在钻头上，5是以预定负荷设置的恒拉力弹簧，该负荷确保足够的力满足钻动要求，但是在撞到石头时就会呈现顺从。
图4-显示了主要组件，4是将圆盘传送带连接到把柄的推压管。2显示了皮带轮，在这种情况下，该皮带轮由同步皮带驱动。8是静态存储箱。驱动皮带轮在9处与动力源(未显示)连接。
图5-显示了带有八个孔以安装八个钻头的基座结构，其具体尺寸适于这个实施方案。10是管状构件，其引导推压管。11是三角架，作为定位装置，其每个支臂都容纳一个中空的叉管，用于碎屑导向和轴向控制。
图6-显示了完整的钻头组件，12表示叉管通过三角架支臂固定就位。
图7-显示了主要组件剖开的截面图。B侧，视图右半部，显示了“雪雁垫圈”(wavey-washer)型弹簧13，该弹簧偏压双向下运动的第一阶段。14是气体支杆，第二阶段，其将整个钻头系统偏压到原位置。A侧，左半部，显示了置于地面之下的钻头1和叉管12。其通过以下步骤实现当向下推动推压管时，钻头组件就背离“雪雁垫圈”13向下运动一个固定距离，这是为了叉管与草坪牢固接触。随着推压管继续向下，气体推杆14使得钻头进入土壤，但叉管12停留在表面上方。
图8-显示了带有八个孔15的土壤收集箱，钻头和管叉穿过这些孔。
图9-显示了草坪通气机的侧视图。16是一个把柄，该把柄提升整个钻头组件，以拆下收集箱17并倒空土壤。18是延伸机架附带的后轮，当向下推动把柄开始钻孔时，该轮起到平衡阻力的作用，以保证组件不会提升起。
权利要求
1.一种用于对介质、例如土壤进行通气的通气机，所述通气机包括多个钻头，所述钻头适于在所述介质中钻切孔；多个中空的叉管，所述叉管被布置为在使用中与一个收集箱为协同操作关系；所述叉管和所述钻头被布置为使得钻切下的介质由钻头向上带起，通过中空的叉管并进入收集箱。
2.权利要求1所述的通气机，其特征在于，所述钻头包括双爪钻切装置和一本体，该本体由平坦形状扭转而成，或者开槽而成，以构成螺旋阶梯，钻头被设计为当旋转钻头时，产生用于去除介质的竖直剪切运动。
3.前述权利要求中任一项的通气机，其特征在于，所述通气机还包括钻头上附带的投掷盘，所述盘被构造为使得向上运动的土壤颗粒偏转进入所述收集箱。
4.前述权利要求中任一项的通气机，其特征在于，所述中空的叉管被构造为在线性运行过程中控制钻头位置。
5.前述权利要求中任一项的通气机，还包括具有双重拉伸机构的推压管；所述推压管被构造为在第一次拉伸时，钻头和叉管都移动接触介质的表面并进入一小段距离，在第二次拉伸时，叉管停靠在所述介质的表面上并且所述钻头进入所述介质。
6.前述权利要求中任一项的通气机，其特征在于，所述收集箱是可拆卸的，并且包括一系列容纳所述叉管的孔。
7.前述权利要求中任一项的通气机，还包括手动或自动定位装置，该装置被构造为测量新的一组孔的轨迹的相对位置。
8.一种结合附
图1-9大体如在此描述的通气机。
全文摘要
通气机具有几个发明点，这几个发明点是针对现有技术的改进，用于在草坪或类似表面上提供圆柱形孔，以便对夯实的泥土进行疏松，并以每个钻头端部的双爪的形式通过“挖掘”方法收集泥土颗粒。该通气机是一行人机器，由电动机或汽油机驱动，带有一系列专用钻头，每个钻头都装在一中空叉管中。每个钻头都由螺旋设计的薄金属板制成，以取得最大的空间来向上传送泥土通过施予一个旋转力的叉管并向上进入土壤箱。钻头由一系列皮带轮驱动，整体通过伸出的把柄分两个阶段向下推入泥土并收回。
文档编号A01B45/02GK1953653SQ200480033045
公开日2007年4月25日 申请日期2004年11月10日 优先权日2003年11月10日
发明者戴维·迈克尔·史卢 申请人:戴维·迈克尔·史卢