一种生物炭还田装置

1.本实用新型涉及施肥技术领域，具体为一种生物炭还田装置。


背景技术：

2.制造生物炭是一种固定二氧化碳的经济可行的方式，不仅固化了树木和作物内已吸收的二氧化碳，其产物"生物碳"保存在土壤中，几千年都不会发生变化，生产可再生能源的同时，还提高了土壤肥力，提高农作物产量。研究发现，使用生物炭，可以增加20%的农业生产力、净化水质，并有助于减少化学肥料的使用。
3.目前，生物炭的使用主要是将其制成颗粒状炭基肥，这主要是为了便于施肥设备控制施肥量以及便于施肥。与直接将（粉状）生物炭还田相比，制成的颗粒状炭基肥不能快速发挥肥效，且增加的粘合物质存在破坏土壤结构的情况。然而，在使用现有装置对（粉状）生物炭直接耕埋后，扒开的土壤中，生物炭集聚在一起，这会导致生物炭只能从外层向内层逐渐发挥作用，例如，土壤微生物不能快速寄生在所有生物炭中，达不到快速繁殖有益菌种的目的，这同样不能快速改良土壤。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种生物炭还田装置，在粉状生物炭从犁头组件流出之前使其与部分原位土壤混合，使粉状生物炭分散耕埋，从而解决背景技术中提出的直接将粉状生物炭还田时存在的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种生物炭还田装置，包括安装架，该安装架具有向下延伸的犁腿，且在犁腿的下部设置犁头组件，还包括料仓机构，该料仓机构盛装生物炭，并将生物炭输送至犁头组件。所述犁头组件包括前部的犁头和后部的混料器；所述混料器具有一个向后延伸的管状外壳，管状外壳内部设置沿着管状外壳长度方向延伸的绞龙螺旋输送组件；在管状外壳的前部的侧壁上设置进土口，后端的下部设置施肥口，绞龙螺旋输送组件中的螺旋叶的前部正对进土口，后部延伸至施肥口；在管状外壳中部的顶部设置连通管状外壳内部的混料口，且料仓机构通过输料通道连接该料口。
6.在上述技术方案中，整个装置通过安装架安装在行走装置上，在犁头组件对土壤进行翻动的过程中，接触进土口的土壤会在螺旋叶的剪切下进入管状外壳内部，这部分土壤在绞龙螺旋输送组件的推动下向后移动，并与从料口进入的粉状生物炭混合，最后从施肥口排出。在施肥过程中，使用原位土壤混合粉状生物炭，使得生物炭随这部分土壤一起释放到地下，从而防止粉状生物炭在地下集聚在一起，利用该装置可以直接耕埋粉状生物炭，使粉状生物炭在耕埋后即可起到改良土壤的作用。
7.作为优选方案，所述绞龙螺旋输送组件包括中心位置的旋转轴，螺旋叶围绕旋转轴设置，且包括驱动旋转轴转动的电机组件。犁头组件在地面以下工作，使用电机组件驱动旋转轴，可以不需要使用其他机械传动结构，降低装置的故障概率，而在将该生物炭还田装置安装到行走装置上后，直接借助行走装置的发电装置或蓄电系统为其供电，操作简单。
8.作为优选方案，所述螺旋叶由前部的一级螺旋叶片和后部的二级螺旋叶片组成，且二级螺旋叶片的螺距比一级螺旋叶片的螺距大。 一级螺旋叶片的作用在于将进入进土口的土壤卷进管状外壳并向后输送，二级螺旋叶片的作用在将前述土壤与生物炭混合并最终从施肥口排出，二级螺旋叶片间较大的输送空间便于土壤与生物炭的翻动，有利于生物炭分散于土壤中。
9.作为优选方案，所述混料口位于二级螺旋叶片与一级螺旋叶片相接的位置，在生物炭与土壤接触后，其可以从二级螺旋叶片的最上游开始向后移动，最后从施肥口排出，这个过程中，二级螺旋叶片会对生物炭和土壤的混合物进行最大限度的混合搅拌。
10.作为优选方案，在前部的一级螺旋叶片处设置与旋转轴同轴的限容轴体，该限容轴体与管状外壳内壁之间的距离小于旋转轴与管状外壳内壁之间的距离。限容轴体使一级螺旋叶片与管状外壳内壁之间的空间缩小，这可以起到限制进入管状外壳中的土壤的量的作用，使适量的土壤与生物炭混合，达到最佳混合效果。
11.作为优选方案，在犁头组件的前部设置清障结构，且清障结构位于进土口的前方；该清障结构向后方倾斜并且具有供土壤穿过的过滤通道，土壤中的石块在碰触清障结构后会在倾斜结构的作用下被推向一侧，而土壤在通过过滤通道后变得更加疏松，便于土壤从进土口进入混料器。
12.作为优选方案，后部的螺旋叶上设置搅拌机构，该搅拌机构位于螺旋叶与管状外壳围成的空间内，并随螺旋叶同步转动，且搅拌机构不接触管状外壳。在螺旋叶转动过程中，搅拌机构会推动生物炭与土壤的混合物向一侧移动，由于搅拌机构不接触管状外壳，混合物会在重力作用下散落，从而起到充分混合两者的目的。
附图说明
13.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
14.图1为本实用新型提供的一种生物炭还田装置实施例的侧面结构示意图；
15.图2为图1所示生物炭还田装置的立体结构示意图；
16.图3为图1所示生物炭还田装置中料仓机构的局部结构示意图；
17.图4为图1中犁头组件的前侧结构示意图；
18.图5为图4所示犁头组件的后侧结构示意图；
19.图6为图4所示犁头组件的局部剖切结构示意图。
20.图中，安装架1、犁腿2、犁头组件3、料仓机构4、输料管5、犁头6、混料器7、混料口8、进土口10、碎土齿11、施肥口13、电机组件15、旋转轴16、进土区17、混合施肥区18、一级螺旋叶片19、二级螺旋叶片20、一级料腔21、二级料腔22、限容轴体23、搅拌棒24、料斗41、下料绞龙机构42、下料口43、出料口44。
具体实施方式
21.以下将配合附图及实施例来详细说明本技术的实施方式，借此对本技术如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
22.图1-6为本实用新型的一个实施例，一种生物炭还田装置，该生物炭还田装置需要
安装在农机设备上，在随农机行走的过程中将生物炭的耕埋于土壤中。如图1和图2所示，其包括用于连接农机设备的安装架1，该安装架1具有向下延伸的犁腿2，且在犁腿2的下部设置前后指向的犁头组件3，另外在安装架1上设置料仓机构4。如图3所示，料仓机构4包括一个料斗41，料斗41下部设置由电力驱动的下料绞龙机构42，该下料绞龙机构42具有下料口43和出料口44，当下料绞龙机构42工作时，料斗41中的粉状生物炭从下料口43进入下料绞龙机构42，然后从出料口44向下排放。
23.如图4所示，犁头组件3包括前部的犁头6和后部的混料器7；该混料器7具有一个向后延伸的管状外壳，如图5所示，管状外壳的前部两侧设置进土口10，尾端的下部设置施肥口13。如图6所示，在管状外壳内部设置沿着管状外壳长度方向延伸的绞龙螺旋输送组件；该绞龙螺旋输送组件包括中心位置的旋转轴16，围绕旋转轴16设置螺旋叶，且在前部设置控制旋转轴16转动的电机组件15，该电机组件15的电线顺着管状外壳以及犁腿向上延伸，并在末端设置连接电源的插头结构。 具体地，螺旋叶由前部的一级螺旋叶片19和后部的二级螺旋叶片20组成，整个螺旋叶所在的管状外壳内腔空间被分为前部的进土区17和后部的混合施肥区18，其中进土口10位于进土区17前部，施肥口13位于混合施肥区18尾部。另外，在管状外壳的顶部设置一个正对二级螺旋叶片20前端的混料口8，从出料口44向下排放向下排放的生物炭经过输料管5后从混料口8进入混合施肥区18。该生物炭还田装置在耕埋粉状生物炭时，会有一部分土壤从进土口10进入进土区17，这部分土壤在进入混合施肥区18后与粉状生物炭相遇，并在混合之后从施肥口13排出，由于有土壤与生物炭进行混合，因此可以避免直接将生物炭还田时粉状生物炭集聚的现象。
24.为保证混料器7能够将生物炭与进入的土壤进行均匀地混合，该实施例中，首先在进土口10的前方设置由多个金属片并排构成的碎土齿11，碎土齿11向后方倾斜并且具有供土壤穿过的过滤间隙，在该生物炭还田装置行进过程中，土壤中的石块等坚硬物体在碰触碎土齿11后会顺着碎土齿11向一侧移动，避免异物破坏混料器7，而土壤在经过碎土齿11时被碎土齿11切削并变得更加疏松，这有利于土壤从进土口10进入混料器7。
25.另外，设置二级螺旋叶片20的螺距为一级螺旋叶片19的螺距的两倍，这使得二级螺旋叶片20与管状外壳之间形成的二级料腔22的空间大于一级螺旋叶片19与管状外壳之间形成的一级料腔21的空间。且在前部的一级螺旋叶片19处设置与旋转轴16同轴的限容轴体23，该限容轴体23与管状外壳内壁之间的距离小于旋转轴16与管状外壳内壁之间的距离，通过限容轴体23使一级螺旋叶片19与管状外壳内壁之间的空间缩小，这可以起到限制进入管状外壳中的土壤的量的作用，从而确保土壤和粉状生物炭具有合适的比例，并使两者在较大的二级料腔22中能够翻动混合。且为了提高混合效果，在后部的二级螺旋叶片20上设置与旋转轴16平行的的搅拌棒24，搅拌棒24位于二级料腔22中，并随二级螺旋叶片20同步转动，且搅拌棒24不接触管状外壳。在二级螺旋叶片20转动的过程中，搅拌棒24会推动生物炭与土壤的混合物向一侧移动，而混合物在重力的作用下会向下移动，在搅拌棒24的作用下散开又混合，从而起到充分混合两者的目的。
26.该实施例中，整个装置安装架安装在行走装置上，并利用行走装置上配设的电源为其供电，确保料仓机构4和混料器7的正常工作。在犁头组件3对土壤进行翻动的过程中，接触进土口10的土壤会在螺旋叶的剪切下进入管状外壳内部，这部分土壤在绞龙螺旋输送组件的推动下向后移动，并与从料口8进入的粉状生物炭混合，最后从施肥口13排出。该装
置用于直接耕埋粉状生物炭，耕埋过程中，使用原位土壤混合粉状生物炭，可有效防止粉状生物炭在地下集聚在一起。
27.如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。
28.上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。