CN102870540A

CN102870540A - 一种渠道灌溉施肥装置

Info

Publication number: CN102870540A
Application number: CN2012103702702A
Authority: CN
Inventors: 李福祥; 李益农; 许迪; 白美健; 章少辉; 吴彩丽
Original assignee: China Institute of Water Resources and Hydropower Research
Current assignee: China Institute of Water Resources and Hydropower Research
Priority date: 2012-09-29
Filing date: 2012-09-29
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2032-09-29
Also published as: CN102870540B

Abstract

一种渠道灌溉施肥装置，属于机械装置领域，包括放置在支架上层的补肥桶和放置在支架下层的供肥舱，所述补肥桶的形状为渐缩式桶形容器，底部有一个圆孔；下侧的供肥舱形状与补肥桶形状相似，由一个竖立的隔板将供肥舱内的容器平分为A室、B室两个相等空间；在装置的中间部分安装有驱动控制机构，利用固定连接件将上述驱动控制机构中的补肥阀、供肥阀、两套补肥驱动轮组及两套供肥驱动轮组，分别固定安装在补肥桶下部和供肥舱底部，本装置在没有供电基础设施的渠灌区更加适用，为渠灌区推广渠道灌溉施肥技术提供了实用设备，在渠灌区完全可以替代其它液肥施加设备。

Description

一种渠道灌溉施肥装置

技术领域

本发明属于机械装置领域，特别涉及到一种渠道灌溉施肥装置。

背景持术

现代灌溉施肥技术，是农业生产过程中不可缺少的一种技术。人们为了提高农田施肥均匀度与肥料利用率，减少肥料损失，将固体肥制成肥液并利用设备将其混入灌溉水流，使灌溉、施肥一起进行，并根据作物生长的具体情况，调控施肥流量和施肥总量，使肥料更加均匀、施肥量更加准确，进一步提高肥料利用率。根据灌溉系统输水方式，灌溉施肥技术方式主要有喷灌施肥、滴灌施肥、低压管道灌溉施肥和渠道灌溉施肥等技术。

目前，喷、滴灌溉和低压管道灌溉系统使用的施肥技术发展较快，相应的施肥设备种类很多，根据驱动方式主要有电力驱动注肥泵、水力驱动泵或压差式施肥罐等。但是，本专利申请中所涉及到的渠道灌溉施肥技术发展缓慢，渠道输水灌溉系统使用的液肥施加设备匮乏，目前，市场上没有适合渠道灌溉施肥技术使用的专用设备，这也是我国大部分渠灌区仍采用先撒后灌，这种自古以来传统施肥方式的主要原因，这种方式的含义是，灌前在农田上撒施固体肥，然后再进行灌溉。由于人工撒施的不均匀性、撒施量的不确定性，加之灌溉滞后性，常常造成施肥量过大、肥料分布不均匀、肥料不能充分挥发而产生不必要的浪费，降低了肥料利用率，并加重水土环境的污染。同时，我国大部分偏远的渠灌区没有供电条件，电力驱动施肥设备(注肥泵)无法使用，从而使这种施肥方式难以推动。总之，缺乏专用施肥设备是制约渠道灌溉施肥技术在我国渠灌区大面积推广应用的主要原因。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，针对现有技术中存在的渠道输水灌溉系统中液肥施加设备匮缺，装置不够完善，从而难以实现施肥技术的快速发展。为了克服这一不足，就需要创新发展一种专用的、有助于渠道灌溉施肥的装置，这种装置应该使其具有调控施肥流量、施肥总量的功能。

本发明的目的，是提供一种渠道灌溉施肥装置。

在阐述所采用技术方案之前，先简单表述一下本装置中所用到的几个主要部件及其位置关系，它们依次排列为：

补肥桶1，是一个渐缩式圆桶容器，上下各有圆孔出口，上口很大，用于补加肥液，下口小，用于肥液输出；

供肥舱2，与补肥桶1的整体结构大致相同，中间增加隔板，将容器平分两部分，构成供肥舱A室和B室。档板下部有圆孔；

支架3，它支撑着补肥桶和供肥舱，驱动、控制机构4放在该装置的中部。

补肥阀4-1，由阀体、阀芯组成的三位三通换向阀，阀芯沿轴向滑动调控通路状态，其安装在补肥桶1下方，进口通路管道穿过补肥桶1底部圆孔并利用两个螺母使之与补肥桶1底板固定连接，下螺母高低位置选定，上螺母固定，两个出口通路分别对应供肥舱2的A、B室。支架3为圆形两层金属支架，上层放置补肥桶1，下层放置供肥舱2。给水拴5安装在供肥阀出口通路，另一端与供肥管相连，控制肥液向外流出。补肥桶1肥液流入补肥阀4-1进口通路，在处于打开状态的出口通路流出，对供肥舱2的A、B室补充肥液。通过控制补肥阀4-1的阀芯沿阀体轴向往返滑动调整通路开、闭状态，达到调控肥液补充状态和肥液流向；

供肥阀4-2，由阀体、阀芯组成的二位三通换向阀，阀芯沿轴向滑动调控通路状态，其安装在供肥舱2的舱底，穿过隔板圆孔并与隔板共同将供肥舱2分为两个封闭舱室(A、B室)，出口通路管道穿过供肥舱2底部圆孔，并利用两个螺母使之与供肥舱2底板固定连接，上螺母高低位置选定，下螺母固定，出口通路下端与输肥管连接，利用阀芯沿轴向返往滑动调节通路开闭状态，使供肥舱2的A、B室向输肥管供应肥液；

补肥驱动轮组4-3，由浮子轮、补肥轮、弹性钢片、补肥轴轮、弹性阻力珠、方圆轴等部件组成；

其中，补肥轮轴是由中心为方形孔的圆盘，侧身有与外沿相通的方形凹槽，轴轮厚度与浮子轮厚度相同，轴轮外径与浮子轮中孔内径相同；

最后，将方圆轴穿入相应的方、圆孔中，构成补肥驱动轮组，补肥轮绕方圆轴转动，浮子轮绕补肥轴轮转动。

补肥连杆4-4，是一根金属连杆，两端分别与补肥阀3阀芯端和补肥驱动轮组4-3补肥轮侧身外沿采取活式连接，连杆可以转动；

供肥驱动轮组4-5，由传动轮、供肥轮和轮轴等部件组成。供肥轮弧形凸起置入传动轮半圆镂空内，使二轮重叠，轮轴穿入中心圆孔，构成供肥驱动轮组，传动轮与供肥轮可同步或分步绕轮轴转动。

供肥连杆4-6，是一根金属连杆，两端分别与供肥阀4阀芯一端和供肥驱动轮组4-5供肥轮侧身外沿采取活式连接，连杆可以转动；

传动带4-7，是一根圆形橡胶带，安装在补肥轮和传动轮外沿凹槽内，使两轮绕轴同步旋转；

浮子4-8，由弹簧和中间带有圆形凹槽的圆柱金属体组成，弹簧一端在凹槽内与金属体固定连接；

配重4-9，为顶部有连接圆环的金属圆柱体；

钎丝4-10，为一根金属钎丝，两端分别与浮子4-8和配重4-9固定连接，钎丝置入补肥驱动轮组浮子轮外沿凹槽内且与浮子轮有一固定点，使浮子轮随浮子4-8上升、下降而绕补肥轴轮转动；

在上面描述的基础上，给出本发明所采用的技术方案：一种渠道灌溉施肥装置，包括放置在支架上层的补肥桶和放置在支架下层的供肥舱，其特征在于，所述补肥桶的形状为渐缩式桶形容器，底部有一个圆孔；下侧的供肥舱形状与补肥桶形状相似，由一个竖立的隔板将供肥舱内的容器平分为A室、B室两个相等空间；在装置的中间部分安装有驱动控制机构，利用固定连接件将上述驱动控制机构中的补肥阀、供肥阀、两套补肥驱动轮组及两套供肥驱动轮组，分别固定安装在补肥桶下部和供肥舱底部，并使供肥舱A、B室密闭隔离；在所述驱动控制机构中，连接着处于水平状态的补肥连杆与供肥连杆，它们分别连接到补肥阀进口通路管道、供肥阀出口通路管道，再通过给水拴控制供肥流量。

本发明方案的优势与特点为，该渠道灌溉施肥装置根据浮力、杠杆、弹簧弹性原理进行设计，利用浮子随液位变化产生的浮力变化、浮子内弹簧弹力变化与配重共同作用，使浮子轮随液位变化而绕补肥轴轮转动，从而带动补肥轮转动，并通过传动带驱动传动轮转动，传动轮又带动供肥轮转动，通过补肥轮、供肥轮绕轴转动带动相应连杆驱动补肥阀3、供肥阀4阀芯沿轴向往返滑动，调节阀体通路的开闭状态和开闭方向，从而控制补肥桶1根据需求向供肥舱2的A、B室补充肥液，并且供肥舱2的A、B室向输肥管路输出肥液，并且通过调节给水拴的开度，调整供肥流量。

本渠道灌溉施肥装置主要应用在渠道输水灌溉地区，它为改变渠灌区落后的施肥方式，为渠道灌溉施肥技术在渠灌区推广应用提供关键设备，解决渠灌区没有施加液肥设备的难题，并将促进渠道灌溉施肥技术在我国的大面积推广应用，它不需外加动力，利用液位变化产生的浮力变化进行操控，其结构简单，安装方便；施肥过程中可准确调控肥料流量。本装置是渠道输水灌溉系统中渠道灌溉施肥技术使用的液肥施加装置，与喷灌、滴灌系统的施肥设备相比更加适用于在渠道输水灌溉系统中使用，不仅节能、节电，由于不需要外加动力设备，成本更低，适用范围更广，尤其在没有供电基础设施的渠灌区更加适用，为渠灌区推广渠道灌溉施肥技术提供了实用设备，在渠灌区完全可以替代其它液肥施加设备。

附图说明

图1为本发明的灌溉施肥装置总体装配示意图

图2为灌溉施肥装置的驱动、控制机构示意图

图3为供肥舱及隔板的位置关系图

图4a、图4b为补肥阀的阀体与阀芯

图5a、图5b为供肥阀的阀体与阀芯

图6a为补肥驱动轮组示意图

图6b为供肥驱动轮组示意图

图7为补肥轮中方圆轴连接示意图

图8为浮子构成示意图

图9为配重示意图

具体实施方式

参照图1至图7，表示渠道灌溉施肥装置及所包含的主要部件连接关系示意图，图8、图9为两个部件的结构生成图。该渠道灌溉施肥装置的使用运行情况由下述内容表明：

装置工作流程分为补肥过程和供肥过程，两者协调统一，通过浮子上升、下降带动驱动轮组转动而实现。对于供肥舱2的A、B室，补肥与供肥流程分别交替进行，补肥与供肥流程同时开始，即：A室开始补肥，B室则同时进行供肥，由于补肥流量不小于供肥流量，因此补肥过程往往先于供肥过程结束或同时结束。

假设补肥阀4-1的A、B通路分别对应供肥舱2的A、B室，供肥阀4-2的A、B通路也与供肥舱2的A、B室相对应。因此，渠道灌溉施肥装置具体工作流程如下：

①供肥舱A室补肥流程：补肥阀A通路打开，供肥阀A通路关闭，补肥桶1通过补肥阀A通路向供肥舱A室补充肥液，随着A室肥液水位逐渐上升，浮子4-8所受浮力不断增加，在浮力与配重4-9共同作用下，浮子4-8逐渐上升进而带动浮子轮转动，浮子轮凹槽端推动补肥轮弧形弹片前移，压低折形弹片，使其低于三角凹槽，随即推动补肥轮弧形凸起部带动补肥轮转动，补肥轮带动补肥连杆4-4推动补肥阀4-1阀芯沿轴向滑动，减小补肥阀通路开度，直到阻力珠与楔子接触，当浮力和配重共同作用力完全克服弹性珠阻力后，楔子压低阻力珠，浮子轮继续转动，当楔子完全越过阻力珠后，阻力珠复位，补肥阀A通路关闭，完成补肥流程。

当A室补肥轮转动时，一方面带动补肥连杆推动阀芯滑动，进而带动阀芯另一端的补肥连杆推动B室补肥轮转动到浮子轮凹槽另一端(B室浮子轮不动)，弧形弹片复位，折形弹位进入三角凹槽，同时通过传动带推动B室传动轮转动(B室供肥轮不动)；另一方面通过传动带推动A室传轮转动(A室供肥轮不动)。

②供肥舱B室供肥过程，补肥阀B通路处于关闭状态，供肥阀B室通路打开，肥液通过供肥阀、给水拴、输肥管向外界输送肥液，供肥舱B室液位逐渐下降，浮力逐渐减小，在浮子重力作用下，浮子弹簧逐渐拉伸，弹簧弹力不断增加。当弹力大于配重、阻力珠、阀芯滑动阻力之和时，浮子轮开始转动，阻力珠越过楔子后阻力迅速消失，浮子轮转动速度加快，通过三角凹槽对折形弹片作用，带动补肥轮转动，进而带动补肥连杆推动补肥阀阀芯滑动，补肥阀通路打开，同时通过传动带带动传动轮推动供肥轮转动，进而通过供肥连杆推动供肥阀阀芯滑动，供肥阀通路关闭，完成供肥流程。

因此，A室补肥与B室供肥同时开始(A室供肥与B室补肥同时开始)，即：当供肥舱A室完成供肥流程，供肥舱A室进入补肥流程的同时，B室进入供肥过程。两个流程循环往复，完成设备的整个供肥过程。

Claims

1.一种渠道灌溉施肥装置，包括放置在支架上层的补肥桶和放置在支架下层的供肥舱，其特征在于，所述补肥桶的形状为渐缩式桶形容器，底部有一个圆孔；下侧的供肥舱形状与补肥桶形状相似，由一个竖立的隔板将供肥舱内的容器平分为A室、B室两个相等空间；在装置的中间部分安装有驱动控制机构，利用固定连接件将上述驱动控制机构中的补肥阀、供肥阀、两套补肥驱动轮组及两套供肥驱动轮组，分别固定安装在补肥桶下部和供肥舱底部，并使供肥舱A、B室密闭隔离；在所述驱动控制机构中，连接着处于水平状态的补肥连杆与供肥连杆，它们分别连接到补肥阀进口通路管道、供肥阀出口通路管道，再通过给水拴控制供肥流量。