一種全水動自動控制的增壓施肥裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種全水動自動控制的增壓施肥裝置，包括：支撐組件，動力組件，施肥組件，其中，支撐組件包括相互平行依次排列的第一支撐板、第二支撐板、第三支撐板；動力組件包括可伸縮的大波紋管和彈性體，控制大波紋管進出水使之壓力變化，大波紋管和彈性體壓力差實現第二支撐板往復運動；施肥組件包括可伸縮的小波紋管，小波紋管隨第二支撐板連續往復運動而交替被伸張或壓縮，其腔內壓力隨之減小或增大，從而實現肥料從肥料入口單向閥吸入和從肥料出口單向閥壓出。該裝置系統簡單，組成元件容易獲得，成本低且可靠性高，僅以水壓來驅動，能適應低壓力工作環境，適合我國低壓管道輸水灌溉的國情。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及農用施肥噴藥機械領域，尤其涉及一種用全水動驅動且能實現全 自動控制的施肥噴藥裝置，用于實現灌溉過程中全自動施肥、噴藥。 一種全水動自動控制的增壓施肥裝置
【背景技術】
[0002] 肥料與養分是農作物生長的基本要素。目前國內使用的灌溉施肥裝置主要可分為 四類。自壓式施肥、差壓式施肥、吸入式施肥和注入式施肥。
[0003] 自壓式施肥裝置缺點是覆蓋范圍較小，裝置移動困難。差壓式施肥裝置缺點是需 要人工手動頻繁添加肥料，不易實現自動化；肥料溶液濃度不均勻；肥料罐要求能承受灌 溉系統壓力等。吸入式施肥裝置缺點是接入主輸水管后壓力損失較大，對輸水管中水的流 量、壓力穩定性要求高。注入式施肥裝置通常是將吸入的肥料增壓，再注入灌溉水中，實現 灌溉施肥。根據對肥料原液的加壓方式不同，注入式施肥裝置又分為利用外動力加壓和利 用輸水管中水壓加壓兩種。
[0004] 利用外動力增壓的注入式施肥裝置，由于需要添加電機、泵等動力設備和輔助設 備，成本不易降低，并且必需供應電力驅動電機。利用主輸水管中水壓對肥料原液增壓，完 成原液的自動注入，稱為水壓驅動施肥裝置。目前國內外的水壓驅動施肥裝置中均采用活 塞式泵缸作為關鍵部件，利用活塞兩端的面積差將肥料原液增壓輸出。其不足主要表現在： 1)所用的活塞式泵缸采用活塞式結構，相應的控制閥采用普通的換向閥和行程閥，這些元 器件對最低工作壓力有要求，各種活塞式泵缸構成的施肥裝置要求水的工作壓力不低于 0. 25MPa，有些更要求不低于0. 4MPa，這明顯不能適應我國現有的低壓管道輸水灌溉的要 求。2)裝置中的動力部分雖然改為水壓驅動，但是控制部分仍然使用電控元件來控制活塞 缸的往復動作，實際上是電控制水驅動的施肥器。 實用新型內容
[0005] 針對上述問題，本實用新型目的是提供一種灌溉施肥裝置，無需任何電力，對灌溉 水水壓要求低，僅以灌溉水為動力進行驅動，實現灌溉過程中全自動的施肥和噴藥。
[0006] 為實現上述目的，本實用新型提供一種全水動自動控制增壓施肥裝置，可設置在 灌溉系統的管路中實現以低壓灌溉水為動力進行全自動控制灌溉施肥，其特征在于，包括，
[0007] 支撐組件，包括依次排列的第一支撐板、第二支撐板和第三支撐板，第一支撐板和 第三支撐板固定不動，第二支撐板可在第一支撐板和第三支撐板間往復移動；
[0008] 動力組件，包括彈性體和可伸縮的大波紋管，彈性體和大波紋管分別位于第一與 第二支撐板間、第二與第三支撐板間，各有一端與第二支撐板連接，通過控制大波紋管的進 水和排水，使管內產生壓力的變化，使得大波紋管與彈性體產生壓力差，從而帶動第二支撐 板的往復移動；
[0009] 施肥組件，包括可伸縮的小波紋管、肥料入口單向閥、肥料出口單向閥，小波紋管 位于第一、第二支撐板間，一端與第二支撐板連接，肥料入口、出口單向閥位于第一支撐板 上，所述小波紋管一端隨第二支撐板的往復運動而交替被伸張和被壓縮，使得其內壓力交 替增大或減小，從而實現肥料從肥料出口單向閥壓出和從肥料入口單向閥吸入。
[0010] 進一步的，所述大波紋管橫截面積大于所述小波紋管橫截面積，從而使得在水進 入該大波紋管后產生的壓力能大于小波紋管內的壓力與彈簧預壓力之和，且保證小波紋管 在壓縮時，肥料的壓力大于灌溉水壓力，實現肥料注入灌溉水，小波紋管伸張時，管腔的壓 力小于肥料壓力，實現肥料吸入。
[0011] 進一步的，所述大波紋管的進出水由一二位三通換向閥控制，其分別與灌溉管道 水入口和動力組件的大波紋管連接，二位三通閥受兩液路控制而切換工作位，從而控制大 波紋管的進水和出水，從而使大波紋管產生壓力變化。
[0012] 進一步的，所述控制二位三通換向閥的兩液路受二位四通換向閥控制，二位四通 換向閥包括第一頂桿和第三頂桿，分別固定于第一支撐板和第三支撐板上，還包括第一推 桿和第三推桿，固定于第二支撐板的兩側，第二支撐板向第三支撐板方向運動時，第三推桿 隨之運動，與第三頂桿觸碰，二位四通換向閥處于上工作位，實現第一液路連通，第一液路 連通時，使二位三通換向閥處于左工作位，灌溉管道水進入大波紋管；第二支撐板向第一支 撐板方向運動時，第一推桿隨之運動，與第一頂桿觸碰，二位四通換向閥處于下工作位，實 現第二液路連通，第二液路連通時，使二位三通換向閥處于右工作位，大波紋管中水排出。
[0013] 進一步的，動力組件中，所述的彈性體優選為彈簧，彈簧和大波紋管均可伸縮，彈 簧位于第一支撐板和第二支撐板間，大波紋管位于第二支撐板和第三支撐板間，彈簧和大 波紋管均有一端與第二支撐板連接，大波紋管伸張，彈簧壓縮時，實現第二支撐板向上運 動，彈簧伸張，大波紋管壓縮時，實現第二支撐板向下運動。
[0014] 進一步的，動力組件中，所述的大波紋管兩端均焊接有蓋板，其一端通過蓋板封閉 且與第二支撐板剛性連接，另一端蓋板開有通孔且與第三支撐板固定，該通孔連通連接大 波紋管和二位三通換向閥，灌溉系統水通過二位三通閥后經該通孔進入大波紋管。
[0015] 進一步的，施肥組件中，小波紋管兩端焊接有蓋板，其一端通過蓋板封閉且與第二 支撐板剛性連接，另一端與開有2個通孔的第一支撐板固定，兩通孔分別集成安裝肥料入 口單向閥和肥料出口單向閥。
[0016] 進一步的，支撐組件中，第一支撐板、第二支撐板、第三支撐板均開有通孔，柱狀圓 形桿穿過通孔，實現對第一支撐板和第三支撐板的固定、及對第二支撐板往復運動的導柱 的作用。
[0017] 進一步的，灌溉管道水經灌溉管道水開關閥后分為兩路，一路連接二位四通換向 閥，經二位四通換向閥后連接二位三通閥從而控制其工作位，另一路連通二位三通閥，經二 位三通換向閥進出大波紋管。
[0018] 本實用新型中，進入大波紋管的灌溉系統水壓力最低允許為0. 15MPa。
[0019] 本實用新型中，采用一個機械式的二位四通換向閥和一個液控式的二位三通換向 閥來實現水路的切換，控制灌溉系統水進出大波紋管，大波紋管進水被伸張，彈性體被壓 縮，大波紋管排水，壓力下降，彈性體伸張，大波紋管被壓縮。
[0020] 本實用新型中，采用彈性體與大波紋管配合作用，這兩者都可被伸張和被壓縮，大 波紋管和彈性體交替重復的伸張和壓縮，實現第二支撐板往復運動。
[0021] 本實用新型中，第二支撐板的往復運動有如下作用：一方面，帶動小波紋管被壓縮 和伸張，小波紋管壓縮時，肥料被壓出，小波紋管拉伸時，肥料被吸入，肥料吸入和壓出隨第 二支撐板往復運動而交替進行；另一方面，二位四通換向閥工作位受第二支撐板往復運動 而切換，進而控制灌溉系統水進出大波紋管。
[0022] 本實用新型中，第二支撐板往復運動，控制了灌溉系統水進出大波紋管，迫使大波 紋管伸張或者失去壓力，大波紋管伸張迫使彈性體被壓縮，彈性體伸張迫使大波紋管被壓 縮，兩者配合作用，反過來又實現了第二支撐板的往復運動。因此，該裝置的運動是個自循 環的連續過程，從而實現了全水動自動化。
[0023] 本實用新型中，具有壓力的灌溉水是該裝置的唯一動力源，無需任何電力，以灌溉 水為動力，實現大波紋管伸張和彈性體壓縮或者實現彈性體伸張和大波紋管壓縮。
[0024] 本實用新型中全水動自動控制的增壓施肥裝置，具有的優點為：
[0025] (1)無需任何電力，僅以水壓來驅動，實現對肥料增壓，無需人工操作；
[0026] (2)能適應低壓力工作環境，適合我國低壓管道輸水灌溉的國情；
[0027] (3)系統簡單，結構上以機械控制為主，組成元件容易獲得，具有成本低、可靠性 高、壽命長。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028] 圖1為全水動自動控制增壓施肥裝置的裝配圖；
[0029] 圖2為全水動自動控制增壓施肥裝置中水路控制圖；
[0030] 圖3為全水動自動控制增壓施肥裝置的應用實例圖。
[0031] 在所有附圖中，相同的附圖標記代表同樣的技術特征，其中，第一支撐板1，主彈簧 2,小波紋管3,二位四通換向閥4,第二支撐板5,大波紋管6,第三支撐板7,二位三通換向閥 8，肥料出口單向閥9，肥料入口單向閥10，灌溉管道水入口閥11，二位四通換向閥的頂桿a、 d，二位四通換向閥的推桿b、c，二位四通換向閥4上的四個接口 A、B、P、T，二位三通換向閥 8上的三個接口 P、A、T。
【具體實施方式】
[0032] 為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應該理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面描述的本實用新型各個實施方式中所涉 及的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互結合。
[0033] 圖1為全水動自動控制增壓施肥裝置的裝配圖，圖2為全水動自動控制增壓施肥 裝置中水路控制圖，如圖1和圖2中：
[0034] 第一支撐板1、第二支撐板5和第三支撐板7,三者相互平行，依次排列，第二支撐 板5位于第一支撐板1和第三支撐板7之間，第一支撐板1和第三支撐板7通過螺柱和螺 母固定不動，第二支撐板5 -側開有通孔，螺柱的光桿部分穿過通孔，第二支撐板5以螺柱 光桿部分為導柱往復運動。
[0035] 主彈簧2位于第一支撐板1和第二支撐板5之間，一端與第二支撐板5表面相接。
[0036] 大波紋管6位于第二支撐板5和第三支撐板7之間，兩端焊接有蓋板，兩蓋板分別 與第二支撐板5和第三支撐板7通過螺釘連接，大波紋管6與第二支撐板5連接端封閉，與 第三支撐板7連接的蓋板上開有通孔，該通孔連接大波紋管6開口端和二位三通換向閥8 的A 口。
[0037] 二位三通換向閥8位于第三支撐板7 -側，其P 口連接灌溉管道水開關閥11，A 口 連通大波紋管6蓋板上的通孔，T 口連通大氣，當二位三通換向閥8處于左工作位時，P 口和 A 口連通，管道系統水進入大波紋管6 ;當二位三通換向閥8處于右工作位時，A 口和T 口連 通，大波紋管6中水排出。
[0038] 二位四通換向閥4連接二位三通換向閥8,并控制二位三通換向閥8工作位的切 換。二位四通換向閥4上P 口連通灌溉管道水開關閥11，T 口連通大氣，A 口和B 口連通二 位三通換向閥8。二位四通換向閥為機械式，包括頂桿a、d和推桿c、d，采用螺釘將頂桿a 固定在第一支撐板1上，使其位于第一支撐板1和第二支撐板5間，同樣的，采用螺釘將頂 桿d固定在第三支撐板7上，使之位于第二支撐板5和第三支撐板7之間，采用螺釘將推桿 c、d固定于第二支撐板5兩側。
[0039] 小波紋管3位于第一支撐板1和第二支撐板5間，一端封閉，一端開口，兩端焊接 有蓋板，兩蓋板分別采用螺釘固定于第一支撐板1和第二支撐板5上，小波紋管3與第二支 撐板5連接端封閉，與第一支撐板1連接的蓋板上開有兩個通孔，如圖1所示，分別為肥料 入口和出口，兩通孔上集成安裝有肥料入口單向閥10和肥料出口單向閥9,肥料入口單向 閥10、肥料出口單向閥9均與小波紋管3單向連通。
[0040] 灌溉管道水開關閥11開啟后，灌溉管道水分為兩路，一路連通二位四通換向閥4， 經其通入二位三通換向閥8,對其工作位進行切換；另一路經二位三通換向閥8通入大波紋 管6。
[0041] 在本實施例中，如圖1和圖2,大波紋管6管徑優選為小波紋管3管徑的1. 5倍。
[0042] 工作過程為：
[0043] 初始位：灌溉管道水開關閥11關閉，動力組件中的大波紋管6中沒有灌溉水，第 二支撐板5受主彈簧2推動至下極限位置。此時，二位四通換向閥4上的推桿c與第三支 撐板7上頂桿d觸碰，二位四通換向閥4處于上工作位，二位四通換向閥4的P 口和B 口連 通，二位四通換向閥4的A 口與T 口連通；
[0044] 肥料的壓出行程：開啟灌溉管道水開關閥11，接通灌溉水管道，水分為兩路，一路 通過處于上工作位的二位四通換向閥4的P 口，經二位四通換向閥4的B 口，控制二位三通 換向閥8處于左位，使二位三通換向閥8的P 口與A 口連通、二位三通換向閥8的T 口封閉。 另一路通過處于左位的二位三通換向閥8的P 口，經二位三通換向閥8的A 口進入大波紋 管6內。大波紋管6內的水壓產生推力，該推力大于主彈簧2的預壓縮力后，推動第二支撐 板向上運動，并壓縮主彈簧2和小波紋管3。小波紋管3被壓縮，其內的肥料通過出口單項 閥9被壓出。大波紋管6由于灌溉管道水進入而向上伸張，推動第二支撐板5向上運動直 至上極限位，肥料壓出行程結束；
[0045] 肥料的吸入行程：第二支撐板5向上運動至上極限位，位于第二支撐板5上的推 桿b和第一支撐板上的頂桿a碰觸，二位四通換向閥4換至下工作位，二位四通換向閥4的 P 口與A 口相通，二位四通換向閥4的B 口與T 口相通。灌溉水通過二位四通換向閥4的 P 口和A 口控制二位三通換向閥8處于右工作位。二位三通換向閥8的P 口封閉、A 口與T 口連通。大波紋管6中水經過二位三通換向閥8的A口和T 口排空，其內部壓力下降，對第 二支撐板5的推力下降。第二支撐板5受主彈簧2反推動向下運動。小波紋管3隨第二支 撐板5向下運動而伸張，使管腔的壓力減小，小于肥料壓力時通過肥料入口單向閥10吸入 肥料。主彈簧2推動第二支撐板5向下運動到下極限位，肥料的吸入行程結束。
[0046] 第二支撐板5運動至下極限位置時，二位四通換向閥4上的推桿c與第三支撐板 7上頂桿d觸碰，二位四通換向閥4再次處于上工作位，并控制二位三通換向閥8再次處于 左工作位，自動重復肥料的壓出行程。一個肥料吸入行程和一個肥料壓出行程組成一個工 作循環，在工作過程中，前幾個工作循環中首先將小波紋管3中空氣排出，因而沒有肥料排 出，當空氣排盡后，即有肥料自動排出。
[0047] 本實用新型中，大波紋管的管徑并不局限于為小波紋管管徑1. 5倍，當大波紋管 直徑適當大于小波紋管直徑時，一方面，水進入大波紋管后，產生的壓力大于小波紋管和主 彈簧的壓力和，才能使主彈簧被壓縮；另一方面，肥料壓出過程中，小波紋管腔內壓力適當 大于灌溉水壓力，易于被注入灌溉水中。
[0048] 本實用新型中，所述的全水動自動控制的增壓施肥裝置能適應低壓力工作環境， 適合我國低壓管道輸水灌溉的國情，灌溉管道水壓力低至〇. 15MPa時，本實用新型裝置能 正常工作。
[0049] 在本實用新型中，具有壓力的灌溉水是其唯一的動力來源。
[0050] 以上所述實施例僅表達了本實用新型的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并 不能因此而理解為對本實用新型的限制。應當指出的是，對于本領域的技術人員來說，在不 脫離本實用新型技術方案的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型 的保護范圍。因此，本實用新型的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1. 一種全水動自動控制增壓施肥裝置，可裝置在灌溉系統的管路中實現以低壓灌溉水 為動力進行全自動控制灌溉施肥，其特征在于，包括： 支撐組件，包括依次排列的第一支撐板、第二支撐板和第三支撐板，第一支撐板和第三 支撐板固定不動，第二支撐板可在第一支撐板和第三支撐板間往復移動； 動力組件，包括彈性體和可伸縮的大波紋管，彈性體和大波紋管分別位于第一與第二 支撐板間、第二與第三支撐板間，各有一端與第二支撐板連接，通過控制大波紋管的進水和 排水，使管內產生壓力的變化，使得大波紋管與彈性體產生壓力差，從而帶動第二支撐板的 往復移動； 施肥組件，包括可伸縮的小波紋管、肥料入口單向閥和肥料出口單向閥，小波紋管位于 第一支撐板和第二支撐板間，一端與第二支撐板連接，肥料入口、出口單向閥位于第一支撐 板上，所述小波紋管一端隨第二支撐板的往復運動而交替被伸張或被壓縮，使得其內壓力 交替減小或增大，從而實現肥料從肥料入口單向閥吸入或從肥料出口單向閥壓出。
2. 根據權利要求1所述的一種全水動自動控制的增壓施肥裝置，其特征在于，所述大 波紋管橫截面積大于小波紋管橫截面積。
3. 根據權利要求1或2所述的一種全水動自動控制的增壓施肥裝置，其特征在于，所述 大波紋管的進出水由二位三通換向閥控制，其分別與灌溉管道水入口和動力組件的大波紋 管連接，二位三通換向閥受兩液路控制而切換工作位，從而控制大波紋管的進水和出水，進 而使大波紋管產生壓力變化。
4. 根據權利要求3所述的全水動自動控制的增壓施肥裝置，其特征在于，二位四通換 向閥控制所述二位三通換向閥，其包括第一頂桿和第三頂桿，分別固定于第一支撐板和第 三支撐板上，還包括第一推桿和第三推桿，固定于第二支撐板的兩側，第二支撐板向第三支 撐板方向運動時，第三推桿隨之運動，與第三頂桿觸碰，二位四通換向閥處于上工作位，實 現第一液路連通，第一液路連通時，使二位三通換向閥處于左工作位，灌溉管道水進入大波 紋管；第二支撐板向第一支撐板方向運動時，第一推桿隨之運動，與第一頂桿觸碰，二位四 通換向閥處于下工作位，實現第二液路連通，第二液路連通時，使二位三通換向閥處于右工 作位，大波紋管中水排出。
5. 根據權利要求1所述的全水動自動控制的增壓施肥裝置，其特征在于，動力組件中， 所述的彈性體優選為彈簧。
6. 根據權利要求1所述的全水動自動控制的增壓施肥裝置，其特征在于，動力組件中， 所述的大波紋管兩端均焊接有蓋板，其一端通過蓋板封閉且與第二支撐板剛性連接，另一 端蓋板開有通孔且與第三支撐板固定，該通孔連通大波紋管和二位三通換向閥，灌溉管道 水通過二位三通閥后經該通孔進入大波紋管。
7. 根據權利要求1所述的全水動自動控制的增壓施肥裝置，其特征在于，所述施肥組 件中，小波紋管兩端焊接有蓋板，其一端通過蓋板封閉且與第二支撐板剛性連接，另一端與 開有兩個通孔的第一支撐板固定，兩通孔分別集成安裝肥料入口單向閥和肥料出口單向 閥。
8. 根據權利要求1所述的全水動自動控制的增壓施肥裝置，其特征在于，支撐組件中， 第一支撐板、第二支撐板、第三支撐板均開有通孔，柱狀圓形桿穿過通孔，實現對第一支撐 板和第三支撐板的固定、及對第二支撐板往復運動的導柱的作用。
9.根據權利要求1所述的全水動自動控制的增壓施肥裝置，其特征在于，灌溉管道水 經灌溉管道水開關閥后分為兩路，一路連接二位四通換向閥，經二位四通換向閥后連接二 位三通換向閥從而控制其工作位，另一路連通二位三通換向閥，經二位三通換向閥進出大 波紋管。
【文檔編號】A01C23/04GK203884199SQ201420200315
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月23日 優先權日:2014年4月23日
【發明者】唐曉群, 陳楚珍 申請人:唐曉群, 陳楚珍