颗粒材料分配设备和方法与流程

本申请主张2016年7月12日提交的美国临时专利申请ussn62/361,122的权益，其全部内容通过引用结合在此。

本申请涉及使用文丘里空气系统从一个以上的料斗分配颗粒材料的设备和方法。

背景技术：

颗粒材料向环境中的分配是许多不同操作的必要组成部分，包括在道路上撒盐、沙或其它材料，以及在农田中撒播种子和/或肥料。在许多情况下，希望能够立即顺序地或在使用相同设备的相同操作期间分配多于一种类型的颗粒。另外，通常希望能够独立地确定正在使用的不同颗粒材料的数量和/或能够精确地改变正在被同时分配的不同颗粒材料的混合物。

仍然需要能够使用共用撒播设备执行两个或更多个这样的功能，并且能够在不改变设备的情况下即时改变功能。

技术实现要素：

在一方面中，提供了一种用于分配颗粒材料的设备，该设备包括：用于容纳第一颗粒材料的第一料斗，所述第一料斗包括用于第一颗粒材料的第一供给出口；可操作地连接到第一料斗的第一称重装置，所述第一称重装置被构造成对述第一料斗进行称重；用于容纳第二颗粒材料的第二料斗，所述第二料斗包括用于第二颗粒材料的第二供给出口；可操作地连接到第二料斗的第二称重装置，所述第二称重装置被构造成独立于第一料斗对第二料斗进行称重；第一计量装置，所述第一计量装置被构造成从第一供给出口接收第一颗粒材料；第二计量装置，所述第二计量装置被构造成从第二供给出口接收第二颗粒材料；收集器，所述收集器紧邻第一计量装置和第二计量装置设置，收集器具有一共用入口，所述共用入口被构造成接收从第一计量装置和第二计量装置二者计量的颗粒材料，收集器具有一出口端口，颗粒材料通过所述出口端口离开收集器；和文丘里空气系统，所述文丘里空气系统与收集器的出口端口连通以用于从收集器接收颗粒材料并将颗粒材料分配到环境。

在另一方面中，提供了一种用于分配颗粒材料的设备，该设备包括：用于容纳第一颗粒材料的第一料斗，所述第一料斗包括用于第一颗粒材料的第一供给出口；用于容纳第二颗粒材料的第二料斗，所述第二料斗包括用于第二颗粒材料的第二供给出口；第一计量装置，所述第一计量装置被构造成从第一供给出口接收第一颗粒材料；第二计量装置，所述第二计量装置被构造成从第二供给出口接收第二颗粒材料；收集器，所述收集器紧邻第一计量装置和第二计量装置设置，收集器具有一共用入口，所述共用入口被构造成接收从第一计量装置和第二计量装置计量的颗粒材料，第一计量装置面向第二计量装置，使得当第一计量装置和第二计量装置计量颗粒材料以进入到共用入口时，第一颗粒材料和第二颗粒材料以朝向彼此的方式被计量，收集器具有一出口端口，颗粒材料通过出口端口离开收集器；和文丘里空气系统，所述文丘里空气系统与收集器的出口端口连通以用于从收集器接收颗粒材料并将颗粒材料分配到环境。

料斗是用于颗粒材料的储存容器。可以有2个、3个、4个或更多个料斗，每一个料斗都容纳与任何一个或多个其它料斗相同或不同的颗粒材料。料斗可以被支撑在运输工具(例如，卡车，拖车等)上，该运输工具包括被支撑在轮子上以允许分配装置从一个地方被运输到另一个地方的框架。运输工具的一些示例包括诸如种子车、肥料车和用于农业应用的混合种子/肥料车、以及用于道路安全应用的盐/沙子撒布卡车。料斗可以被支撑在运输工具的框架上。运输工具可包括用于支撑料斗和/或用于被支撑在轮子上的一个或多个框架。

在一些实施例中，料斗没有刚性地连接在一起。料斗之间的非刚性连接有利于各个料斗的独立称重。在一个实施例中，第一料斗和第二料斗可彼此相邻设置，例如彼此相邻地被支撑在运输工具的框架上。在另一个实施例中，第二料斗可设置在第一料斗内。

称重装置可以是机械或电子的，优选是电子的。可以有一个或多个称重装置用于对任何给定的料斗进行称重，例如，每一个料斗都可以有1个、2个、3个、4个或更多个称重装置。在一个实施例中，称重装置中的至少一个可以包括支撑料斗中的一个的称重传感器系统。每一个料斗都可以被支撑在其本身的称重传感器系统上。称重传感器系统可以包括一个或多个称重传感器，例如，1个、2个、3个、4个或更多个称重传感器。称重传感器可以安装在框架上，且料斗被自由地支撑在其各自的称重传感器上，以使得称重传感器独立地测量其各自的料斗的重量。当颗粒材料被从料斗中供出时，由称重装置测量的重量损失是正在从料斗供给的颗粒材料的数量和料斗中剩余的颗粒材料的数量的量度。

料斗可以是敞开的或封闭的，但料斗的内容物不需要承受压力。颗粒材料可以通过料斗上的供给出口被重力供给到与每一个料斗相关联的相应计量装置。每一个计量装置都可以独立地包括一个或多个计量元件，优选地，可旋转计量元件。可旋转计量元件包括例如计量辊和/或环形带。计量辊包括例如带钩(pegged)输出辊、带凹槽的输出辊、高输出辊等。计量元件可以被容纳在壳体中，每一个壳体包括一个或多个计量入口和一个或多个计量出口，该一个或多个计量入口被构造成从相应的料斗接收颗粒材料，该一个或多个计量出口被构造成将颗粒材料输送到收集器。在一个实施例中，第一计量装置面向第二计量装置，其中第一和第二颗粒材料朝向彼此计量，因为计量装置将颗粒材料计量到收集器的共用入口中。计量装置的面对面布置是特别有利的，这是因为该布置避免了堆叠计量系统的必要性，从而避免了需要减小料斗中的一个的尺寸以适应堆叠的计量系统，从而最大化两个料斗的尺寸。

至少第一和第二计量装置对颗粒材料进行计量以通过收集器的共用入口进入到收集器中。收集器可以设置在计量装置下方，以接收重力供给的颗粒材料。在一个实施例中，收集器没有与多于一个料斗进行最终刚性附接，以使得料斗保持可被独立称重。如果收集器最终附接到一个以上的料斗，则一个料斗的重量的至少一部分可能会转移到另一个料斗，这将难以对料斗进行独立称重。在一个实施例中，计量装置附接到相应的料斗，并且收集器可以附接到一个计量装置或既不附接到一个计量装置，也不附接到多于一个的计量装置。在一个实施例中，收集器可以包括漏斗。漏斗可以具有在顶部处用作共用入口的大开口和将颗粒材料引导到漏斗底部处的一个或多个出口端口的锥形侧壁。一个或多个出口端口可以将颗粒材料供给文丘里空气系统的一个或多个空气管线中的一个或多个气流。

文丘里空气系统优选地包括空气管线(例如，软管)和用于在空气管线中提供气流的空气移动装置(例如，风扇)。在空气管线中流动的气流中的至少一个被构造成从收集器的出口端口接收颗粒材料并夹带离开收集器的颗粒材料以将颗粒材料运送到空气管线中的出口端口，从而将颗粒物质分配到环境。在一个实施例中，颗粒材料在基本垂直于气流的流动方向的方向上离开收集器。文丘里空气系统不需要对料斗加压。可以使用一条或多条空气管线，从而提供一个或多个气流，其中颗粒材料可以被在所述一个或多个气流中运送到出口端口。每一个气流可以在单独的空气管线中被运送。在与每一个气流相关联的给定计量装置中可以存在一个或多于一个的计量元件，因此单个气流可以从给定计量装置的一个或多于一个的计量元件接收产品。由于收集器对于计量装置是共用的，因此单个空气系统能够使用共用气流在不同的时间从不同的料斗分配颗粒材料，以使用不同的气流分配来自不同料斗的颗粒材料或者使用共用气流同时从不同的料斗分配颗粒材料。空气管线的一个或多个出口端口可以位于任何期望的工具上，例如吊杆、耕作工具、播种机、肥料钻等。

使用共用气流同时从不同的料斗分配颗粒材料的能力允许在共同的气流中混合不同的颗粒材料以同时分配到环境中的相同位置。调节每一种颗粒材料的计量速率可以调节同时输送到同一位置的同一气流中的不同颗粒材料的比例。这种调节可以在运行中进行，调节的性质取决于环境条件(例如，土壤条件)或其它考虑因素。颗粒材料可以包括用于农业器具的种子、肥料等，或用于道路安全应用的道路盐、沙子等。

该设备还可以包括控制系统，所述控制系统用于控制空气移动装置、设备中的截止阀(例如，在各个料斗与其计量装置之间，在收集器的出口端口中、在空气管线等中))以及从颗粒材料各个计量装置到收集器的供给速率中的一个或多个。控制系统还可以控制设备的任何其它方面。特别重要的是，由于上述原因，能够控制从任何给定料斗到收集器的颗粒材料的进料速率。

控制系统可以包括计算机、输出装置和输入装置，该计算机包括用于控制操作的微处理器(例如，可编程微处理器)、以及非瞬态电子存储介质，所述非瞬态电子存储介质用于存储关于料斗的重量的信息，料斗中的颗粒材料的类型，颗粒材料的计量速率，设备的其它操作参数，和/或用于存储用于执行操作的指令的计算机可执行代码。计算机还可以包括在运行代码时微处理器可访问的瞬态存储器(例如，随机存取存储器(ram))。多个基于计算机的设备可以通过计算机网络系统彼此连接并且在地理上被分配。计算机网络系统中的一个或多个基于计算机的设备可以包括用于控制操作的微处理器和用于存储如上所述的信息的非瞬态电子存储介质，并且网络中的基于计算机的设备可以交互，以使得可以从远程位置控制设备。输出装置可以是监视器、打印机、与远程输出装置接口的装置等。输入装置可以是键盘、鼠标、麦克风、与远程输入装置接口的装置等。

在以下详细描述的过程中将描述或将变得显而易见。应当理解，本文描述的每个特征可以与任何一个或多个其它描述的特征组合使用，并且除了对于本领域技术人员显而易见的之外，每个特征不一定依赖于另一特征的存在。

附图说明

为了更清楚地理解，以下将参考附图通过示例详细描述优选实施例，其中：

图1a示出了用于分配颗粒材料的设备的示意图，其中两个独立称重的料斗以面对面的构造将颗粒材料输送到相应的计量辊组件以将颗粒材料输送到共用漏斗；

图1b示出了图1a中的区域a的放大视图；

图2示出了用于分配颗粒材料的设备的示意图，其中三个独立称重的料斗将颗粒材料输送到相应的计量装置以将颗粒材料输送到共用漏斗；

图3示出了用于分配颗粒材料的设备的示意图，其中两个独立称重的料斗以堆叠的构造将颗粒材料输送到相应的计量辊组件以将颗粒材料输送到共用漏斗；和，

图4示出了用于在种子肥料车的背景下分配颗粒材料的设备的示意图。

具体实施方式

参考图1a和图1b，在一个实施例中，用于分配颗粒材料(特别是种子和/或肥料)的设备1包括彼此相邻地被支撑在种子/肥料车(未示出)的框架30上的第一料斗10和第二料斗20。第一料斗10容纳第一颗粒材料2(例如，种子或肥料)并通过四个称重传感器(或测力传感器)11(仅示出两个)被自由地支撑在框架30上。同样，第二料斗20容纳第二颗粒材料3(例如，种子或肥料)并通过四个称重传感器21(仅示出两个)被自由地支撑在框架30上。料斗10，20在物理上没有直接或间接地通过设备1的其余部分相互附接。料斗10，20被支撑在称重传感器11，21和框架30上，但不固定地连接到该称重传感器11，21和框架30。料斗10，20可以通过相应的支架4，5被限制横向移动，以使得料斗10，20在设备运动时不会从框架30掉落。在一个实施例中，支架可包括松散地插入到称重传感器中的螺纹孔中的螺栓、用螺纹锁定器(例如loctite^tm)处理的螺栓的螺纹、以及防止料斗横向移动的螺栓。称重传感器11，21与控制系统(未示出)进行电子通信，从而称重传感器11，21分别将关于料斗10，20的重量信息传送到控制系统以便在控制系统的输出装置上进行处理和/或显示。

料斗10，20中的颗粒材料2，3分别通过料斗出口12，22被重力供给到相应的第一计量机构13和第二计量机构23中，所述第一计量机构13和所述第二计量机构23附接到相应的料斗10，20并设置在料斗出口12，22下方。第一计量机构13和第二计量机构23分别包括第一计量箱14和第二计量箱24，第一计量箱14和第二计量箱24分别容纳第一计量辊组件15和第二计量辊组件25。计量辊组件15，25中的每一个都可包括一个或多个计量辊。给定计量辊组件的计量辊可以在共用轴或多个轴上被驱动。计量箱14，24中的每一个都可以具有从相应的料斗10，20接收颗粒材料2，3的一个或多个单元。第一计量箱14和第二计量箱24分别具有一个或多个出口16，26，颗粒材料2，3从所述一个或多个出口被计量以进入到设置在第一计量机构13和第二计量机构23下方的共用漏斗40的共用上部开口41中。第一计量辊组件15和第二计量辊组件25以面对面的构造被配置而成，以使得来自第一计量辊组件15的颗粒材料2朝向第二计量辊组件25被计量，而来自第二计量辊组件25的颗粒材料3朝向第一计量辊组件15被计量。如果第一颗粒材料2和第二颗粒材料3两者被同时计量，则颗粒材料2，3在重力的影响下一起落入到漏斗40的共用上部开口41中，在所述漏斗中，颗粒材料被混合在一起。

漏斗可以固定地连接到第一计量箱和第二计量箱中的一个或另一个，或者不连接到两个。漏斗没有固定地连接到两个计量箱，以便于通过称重传感器连续独立地测量料斗的重量。在图1a和图1b中，漏斗40通过系带42固定地连接到第一计量箱14，以使得漏斗40的上部开口41位于第一计量辊组件15和第二计量辊组件25下方以接收正在分别被计量辊组件15，25计量的颗粒材料2，3。漏斗40还包括下部开口43，颗粒材料2，3通过所述下部开口43离开漏斗40。下部开口43的横截面尺寸小于上部开口41的横截面尺寸，从而聚集颗粒材料2，3以便通过下部开口43被输送到文丘里空气系统50中。漏斗40包括下部腔室44，其中下部开口43通向所述下部腔室44中。下部腔室44通过分隔壁45与上部开口41隔开，但下部腔室44和上部开口41通过下部开口43流体连通。下部腔室44设有孔口，其中空气系统的端口44可以附接到所述孔口。

文丘里空气系统50包括与下部腔室44流体连通的空气供应端口51，空气供应软管(未示出)可以附接到该空气供应端口51以用于将下部腔室44流体连接到风扇(未示出)。空气系统50还包括与下部腔室44流体连通的空气输送口52，空气输送软管(未示出)可以附接到该空气输送口52以用于将下部腔室44流体连接到空气输送软管的出口端口(未示出)以将颗粒材料输送到环境。空气输送端口52显示为从空气供应端口51直接穿过下部腔室44，但是其它布置也是可能的。颗粒材料2，3离开下部开口43进入到下部腔室44，在所述下部腔室44中，颗粒材料2，3被夹带在从空气供应端口51流到空气输送端口52的气流中，然后通过空气输送软管的出口端口流出。当计量箱包括多个单元时，漏斗可以包括与多个单元对齐的多个隔室，用于通过多个下部开口将颗粒材料供给到多个下部腔室中进入到多个空气软管中的气流中以用于将颗粒材料从分布在工具(例如，吊杆、耕作工具、钻头等)上的多个出口分配出来。

利用设备1，可以在不同时间通过共用漏斗将不同的颗粒材料计量进入共用空气系统中以分别分配到环境中。而且，在不对设备1进行任何改变的情况下，可以将不同的颗粒材料同时计量进入到共用气流中以同时分配到环境中的相同位置。

参考图2，示出了用于分配颗粒材料的设备100，该设备100包括独立称重的第一料斗110、第二料斗120和第三料斗130，所述第一料斗、所述第二料斗和所述第三料斗分别将多达三种不同的颗粒材料101，102，103输送到共用漏斗140并进入到共用文丘里空气系统150以输送到环境中。第一料斗110被自由地支撑在第一组称重传感器111上，第一组料传感器111对第一料斗110进行独立称重。第二料斗120被自由地支撑在第二组称重传感器121上，第二组称重传感器121对第二料斗120进行独立称重。第三料斗130被自由地支撑在第三组称重传感器131上，第三组称重传感器131对第三料斗130进行独立称重。三组称重传感器111，121，131可以被支撑在框架(未示出)上，并且三个料斗110，120，130中的每一个都可以被支撑在其各自的称重传感器组111，121，131上，而不固定地连接到框架或其它料斗中的任一个。

在设备100中，通过第一环形带115从第一料斗110计量颗粒材料101，通过第二环形带125从第二料斗120计量颗粒材料102，并且通过计量辊135从第三料斗130计量颗粒材料103。环形带115，125分别以面对面的构造计量颗粒材料101，102，且颗粒材料103由计量辊135计量。共用漏斗140包括接收颗粒材料101，102，103的共用上部开口141，颗粒材料101，102，103被收集并通过漏斗进入到下隔室144中以被夹带在从空气供应端口151流动到空气输送端口152的气流155中，其中所述空气输送端口152连接到下隔室144。空气流由风扇(未示出)通过软管(未示出)被提供，并且气流中夹带的颗粒材料在连接到输送端口152的空气输送软管中被输送以通过空气输送软管的出口端口被分配到环境。如前所述，来自第一料斗110、第二料斗120和第三料斗130的颗粒材料101，102，103可以在不同时间或同时被计量进入到共用漏斗140中。

在每一个料斗设有多个环形带和/或计量辊以计量到漏斗的颗粒材料的情况下，漏斗可以包括与多个环形带和/或计量辊对齐的多个隔室，所述隔室用于将颗粒材料供给到多个空气软管中的多个空气流中以将颗粒材料从分布在分配在器具(例如吊杆、耕作工具、钻头等)上的多个出口端口分配出来。

参考图3，在另一个实施例中，用于分配颗粒材料(特别是种子和/或肥料)的设备200包括在种子/肥料车的框架230上朝向该种子/肥料车的前部定位的第一料斗210和与第一料斗210的后部相邻被支撑的第二料斗220。第一料斗210容纳第一颗粒材料202(例如，种子或肥料)并且通过四个支撑凸缘232(仅示出两个)与安装在水平框架构件231上的四个称重传感器211(仅示出两个)的接合而被自由地支撑在框架230的水平框架构件231(仅示出一个)上。同样，第二料斗220容纳第二颗粒材料203(例如，种子或肥料)并通过四个支撑凸缘233(仅示出两个)与安装在框架230的水平框架构件231上的四个称重传感器221(仅示出两个)接合被自由地支撑在水平框架构件231(仅示出一个)上。支撑凸缘232，233固定地固定到相应的料斗210，220并被搁置在相应的称重传感器211，221上，以使得每一个料斗210，220的总重量由各自的称重传感器211，221承载。料斗210，220在物理上没有直接或间接地通过设备200的其余部分相互附接。料斗210，220被支撑在称重传感器211，221和框架构件231上，但没有固定地连接到该称重传感器211，221和框架构件231。料斗210，220可以通过围绕料斗210，220的框架构件231被限制进行横向移动，以使得料斗210，220在设备运动时不会从框架230掉落。称重传感器211，221与控制系统(未示出)进行电子通信，称重传感器211，221分别将关于料斗210，220的重量信息传送到控制系统，以便在控制系统的输出装置上进行处理和/或显示。

料斗210，220中的颗粒材料202，203分别通过料斗出口212，222被重力供给到相应的第一计量机构213和第二计量机构223中，其中所述第一计量机构213和所述第二计量机构223附接到相应的料斗210，220并设置在料斗出口212，222下方。第一计量机构213和第二计量机构223分别包括第一计量辊组件215和第二计量辊组件225。计量辊组件215，225中的每一个都可以包括一个或多个计量辊。给定的计量辊组件的计量辊可以在共用轴或多个轴上被驱动。如结合图1所述，计量机构可包括计量箱，并且计量箱中的每一个都可以具有从相应的料斗接收颗粒材料的一个或多个单元。颗粒材料202，203被计量以进入到设置在第一计量机构213和第二计量机构223下方的共用漏斗240中。第一计量机构213和第二计量机构223以堆叠构造被配置而成，且第一计量机构213处于比第二计量机构223高的高度处。如果第一颗粒材料202和第二颗粒材料203同时被计量，则颗粒材料202，203在重力的影响下一起落入共用漏斗240中，在所述共用漏斗240中，第一颗粒材料202和第二颗粒材料203混合在一起。

漏斗240可以固定地连接到下部水平框架构件235(仅示出一个)，使得漏斗240不固定地连接到第一或第二计量机构213，223，以便于通过称重传感器211，221连续独立地测量料斗210，220的重量。漏斗240还包括下部开口243，颗粒材料202，203通过所述下部开口243离开漏斗240。下部开口243的横截面尺寸小于上部开口241的横截面尺寸，从而聚集颗粒材料202，203以便通过下部开口243被输送到文丘里空气系统250中。漏斗240包括下部腔室244，下部开口243通向所述下部腔室244中。下部腔室244设有孔口，其中空气系统250的端口可以附接到所述孔口。

文丘里空气系统250包括与下部腔室244流体连通的空气供应端口251，空气供应软管255可以附接到该空气供应端口以用于将下部腔室244流体连接到风扇256。空气系统250还包括与下部腔室244流体连通的空气输送端口252，空气输送软管(未示出)可以附接到下部腔室244以用于将下部腔室24流体连接到空气输送软管的出口端口(未示出)以将颗粒材料输送到环境。空气输送端口252被显示为从空气供应端口251直接穿过下部腔室244，但是其它布置也是可能的。颗粒材料202，203从下部开口243离开进入下部腔室244，然后通过空气输送软管的出口端口流出。其中在所述下部腔室244中，颗粒材料202，203被夹带在从空气供应端口251流到空气输送端口252的气流中。

图4示出了用于在种子肥料车的背景下分配颗粒材料的设备300。这里，设备300被示出为包括支撑在串联轮335上的车框架330并具有允许牵引该种子肥料车的挂钩333。独立称重的第一料斗310和第二料斗320分别被支撑在安装在框架330上的各组称重传感器(未示出)上。第一环形带315计量来自第一料斗310的颗粒材料，而设置在第一环形带315下方的第二环形带325计量来自第二料斗320的颗粒材料，使得来自两个料斗310，320的颗粒材料被计量以进入到共用漏斗340的共用开口中。漏斗340安装在框架330上，并收集从第一环形带315和第二环形带325计量的颗粒材料以将该颗粒材料输送到共用文丘里空气系统350以便分配在环境中。如前所述，来自第一料斗310和第二料斗320的颗粒材料可以在不同时间或同时被计量。

在阅读说明书后，新颖性特征对于本领域技术人员而言将变得显而易见。然而，应该理解，权利要求的范围不应受实施例的限制，而应给予与权利要求和整个说明书的措辞一致的最广泛的解释。