CN103891700B - 臭氧水土传病虫害防控机 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种臭氧水土传病虫害防控机，包括依次相连接的氧气提取装置、氧气储存罐、高压放电室和臭氧水混合装置，氧气提取装置包括空气压缩机、空气加热管、空气冷却管、除水管、导管和除氮管，空气加热管内设有电加热棒，其一端设有与空气压缩机连通的空气进口，另一端设有空气出口；空气冷却管下端设有冷却水进口，上端设有冷却水出口；除水管位于空气冷却管内，其上、下端分别穿过空气冷却管上、下封口；导管缠绕于除水管的外壁上，其下端伸入除水管的下端部；除氮管一端与除水管连通，另一端与氧气储存罐连通。该防控机能够有效地将氧气从空气中提取出来并保证氧气的纯度，最终将氧气转化为臭氧灌溉入田地中起到杀菌的效果。

Description

臭氧水土传病虫害防控机

技术领域

本发明涉及农业技术领域，特别是指一种能够向田地中灌溉臭氧水，从而杀死土壤中病虫害的防控机。

背景技术

目前，农业种植中杀灭土壤中的细菌、病毒及害虫的方法主要是采用大量的剧毒农药，在杀灭土壤中的细菌、病毒及害虫的同时也污染了土壤，再加上常年使用大量的化肥造成的土壤板结，使农产品药残含量严重超标，对人体健康造成危害。

现有技术中，人们发现将含有臭氧的水灌溉入田地中能够利用臭氧的高氧化性有效地杀死土壤中的各种病虫害，同时分解土壤中残留的农药和化肥，起到疏松土壤和改良土壤的奇效。而且，人们也在尝试研发此方面的相关技术，以使该技术真正地应用到实践中，随着现代技术的不断发展，相关的防控机设备也相继被研发出来，但这些防控机始终存在诸多方面的缺陷，主要原因有以下几方面：

1、制作臭氧的原料一般来源于空气中的氧气，但如何将氧气从空气中实现分离，获得较为纯净的氧气是个难点；

2、实际应用时需要将含有臭氧的水持续不断地注入到田地中，这就需要持续不断地将氧气转变为臭氧，但目前的这些设备只能间歇地制造有限的臭氧，满足不了实际的生产需要；

3、由于臭氧在水中的溶解度有限，而且臭氧在水中遵守亨利定律，其溶解度与体系中的分压和总压成比例，也即臭氧在空气中的含量极低，故分压也极低，那就会迫使已溶解于水中的臭氧从水和空气的界面上逸出，使水中的臭氧浓度总是处于不断降低的状态，因此，在灌溉时如何将臭氧充分溶于水中也是一个困扰人们的难题。

发明内容

本发明提出一种臭氧水土传病虫害防控机，解决了现有技术中防控机无法从空气中分离出较为纯净氧气的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：臭氧水土传病虫害防控机，包括依次相连接的氧气提取装置、氧气储存罐、高压放电室和臭氧水混合装置，所述氧气提取装置与所述氧气储存罐之间设有单向电磁阀，所述氧气储存罐与所述高压放电室之间设有保证氧气进气压力的第一阀门，所述氧气提取装置包括：

空气压缩机；

空气加热管，其内部设有电加热棒，其一端设有连通其内腔与所述空气压缩机的空气进口，另一端设有与其内腔相连通的空气出口；

空气冷却管，垂直设置，其上下端部均封口，其下端设有与其内腔相连通的冷却水进口，其上端设有与其内腔相连通的冷却水出口；

除水管，垂直设置于所述空气冷却管的中间位置，所述除水管的上端为穿过所述空气冷却管上封口的干燥空气出口，所述除水管的下端为穿过所述空气冷却管下封口的冷凝水排出口；

导管，螺旋缠绕于所述除水管的外壁上，其下端伸入所述除水管的下端部，其上端穿过所述空气冷却管的上封口并与所述空气出口相连通；

除氮管，其一端与所述干燥空气出口相连通，另一端通过所述单向电磁阀与所述氧气储存罐相连通，所述除氮管内设有用于吸附氮气的5A分子筛。

作为对上述技术方案的改进，所述除氮管内还设有位于所述5A分子筛两端的过滤棉，两个所述的过滤棉与所述除氮管的端部之间留有间距，位于上游位置的过滤棉与所述除氮管之间形成缓冲室，位于下游位置的过滤棉与所述除氮管之间形成氧气室。

作为一种优选的实施方式，所述除氮管的个数为两个，两个所述除氮管的内部结构相同，两个所述的除氮管通过一个三位五通电磁阀与所述干燥空气出口相连通，两个所述的除氮管分别通过单向电磁阀与所述氧气储存罐相连通；

所述三位五通电磁阀与两个所述的单向电磁阀之间同步动作，用以交替排出被所述5A分子筛吸附的氮气及实现两个除氮管的交替工作。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述高压放电室与臭氧水混合装置之间设有用于控制臭氧排出速度的第二阀门及用于防止回流的止回阀。

作为另一种优选的实施方式，所述臭氧水混合装置包括

主水管，所述冷却水进口与所述主水管相连通；

旁通管，并联于所述主水管上并与所述主水管相连通，所述旁通管与所述高压放电室相连通。

作为对上述技术方案的改进，所述旁通管的中间位置设有涡流室，所述涡流室上游位置的旁通管沿水的流向径向尺寸逐渐减小，所述涡流室下游位置的旁通管沿水的流向径向尺寸不变且大于所述涡流室的径向尺寸；

所述高压放电室的臭氧出口与所述涡流室相连通。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述主水管内设有第三阀门，所述第三阀门位于所述旁通管与所述主水管的两个连接点之间。

作为另一种优选的实施方式，所述空气加热管垂直设置，所述空气进口位于所述空气加热管的上端，所述空气出口位于所述空气加热管的下端。

作为另一种优选的实施方式，所述空气压缩机为无油空气压缩机。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：该防控机首先利用氧气提取装置从空气中将氧气提取出来，同时保证所提取出氧气的纯净度，然后将所提取出来的氧气储存在氧气储存罐中，通过调整第一阀门的开度控制氧气均匀地进入高压放电室内，利用高压放电室内的高压使氧气产生电化学反应生成臭氧，最后将臭氧注入到臭氧水混合装置内，使臭氧溶于水中并灌溉入田地中，实现杀菌杀虫的效果。该发明的主要创新点在于前期的氧气提取步骤，首先通过电加热棒将进入空气加热管内的空气加热至200—260℃，之后被加热的空气自导管呈螺旋形由上而下地进入除水管内，温度降到20℃左右，此时，空气中的水分会以冷凝水的状态从冷凝水排出口排出，而较为干燥的空气通过干燥空气出口进入除氮管内，在除氮管内5A分子筛的自身特性下，空气中占较大体积的氮气被吸附在5A分子筛上，剩余的较为纯净的氧气进入到氧气储存罐中储存起来，这种结构的氧气提取装置能够将空气中占绝大部分的水分和氮气分离出来，只剩下较为纯净的氧气作为后续的生产需要。

通过在5A分子筛的两端设置过滤棉能够吸附空气中较小的灰尘颗粒，进一步提高氧气的纯度，而且通过设置缓冲室和氧气室能够使空气自然地、均匀地通过过滤棉，防止因空气流动不均匀导致一部分灰尘颗粒没有被吸附而影响最终提取出氧气的纯度。

将除氮管的个数设置为两个，并将这两个除氮管通过一个三位五通电磁阀与干燥空气出口连通起来，同时将两个除氮管分别通过单向电磁阀与氧气储存罐连通起来，能够利用三位五通电磁阀和两个单向电磁阀之间的相互配合实现氧气的持续供应，使臭氧能够持续不断地输出，满足实际的生产需要。另外，通过控制单向电磁阀和三位五通电磁阀的开闭还能够将5A分子筛吸附的氮气不断地排出，以保证提取氧气的纯度。

在高压放电室与臭氧水混合装置之间设置第二阀门和止回阀，能够利用第二阀门控制臭氧进入臭氧水混合装置的速率，进而控制灌溉水中的臭氧含量；其次，一旦臭氧水混合装置内的水压大于高压放电室内的臭氧压力，止回阀能够防止水进入高压放电室内损坏机器，起到一定的保护作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施例的结构示意图；

图2为图1中除氮管部分的结构示意图；

图3为图2中M处的局部放大示意图；

图4为图1中I处的局部放大示意图；

图中：1-氧气提取装置；11-无油空气压缩机；12-空气加热管；121-空气进口；122-空气出口；13-电加热棒；14-空气冷却管；141-冷却水进口；142-冷却水出口；15-除水管；151-干燥空气出口；152-冷凝水排出口；16-导管；17-除氮管；171-缓冲室；172-第一过滤棉；173-5A分子筛；174-第二过滤棉；175-氧气室；18-三位五通电磁阀；181-第一通口；182-第二通口；183-第三通口；184-第四通口；185-第五通口；2-氧气储存罐；3-高压放电室；4-臭氧水混合装置；41-主水管；42-旁通管；421-上旁通管；422-涡流室；423-下旁通管；43-第三阀门；51-第一单向电磁阀；52-第二单向电磁阀；53-第一阀门；54-第二阀门；55-止回阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1所示，为本发明臭氧水土传病虫害防控机的一种实施例，该实施例包括以下依次相连的四部分：氧气提取装置1、氧气储存罐2、高压放电室3和臭氧水混合装置4，其中，氧气提取装置1用于将空气中的氧气提取出来，同时尽量保证所提取氧气的纯度；氧气储存罐2用于暂时储存提取出来的氧气；高压放电室3用于将提取出来的氧气在高压放电的环境下转换为臭氧；臭氧水混合装置4用于将转换后的臭氧溶于水中并灌溉入田地，下面就这四部分的具体结构进行描述。

氧气提取装置1包括一个空气压缩机，该实施例可优选无油空气压缩机11，以避免对空气产生污染，保证所提取氧气的纯度。还包括一根垂直设置的空气加热管12，该空气加热管12的上端设有一个与其内腔相连通的空气进口121，下端设有一个与其内腔相连通的空气出口122，空气进口121与无油空气压缩机11直接连通起来，这样，无油空气压缩机11就能够持续不断地通过空气进口121向空气加热管12内注入干净的空气。在空气加热管12内设有电加热棒13，能够将空气加热管12内的空气加热至200～260℃。

氧气提取装置1还包括一个垂直设置、上下均封口的空气冷却管14，其作用是冷却经加热后的空气，空气冷却管14的下端设有与其内腔相连通的冷却水进口141，上端设有与其内腔相连通的冷却水出口142，工作时向冷却水进口141内持续不断地注入16℃左右的冷水，这部分冷水在吸收空气热量后再从冷却水出口142排出；在空气冷却管14的中间位置还竖直设置有一根中空的除水管15，该除水管15的上端为穿过空气冷却管14上封口的干燥空气出口151，下端为穿过空气冷却管14下封口的冷凝水排出口152。在除水管15的外壁上螺旋缠绕有一根导管16用于输送空气，该实施例可优选铜导管，该导管16的上端穿过空气冷却管14的上封口并与空气出口122连通起来，该导管16的下端穿过除水管15的管壁直接伸入到除水管15的下端部，这样，经加热后的空气沿导管16螺旋前行的过程中与空气冷却管14内的冷水发生热交换，空气温度会下降到20℃左右，当空气进入到除水管15内时，空气中所含有的水分将成为冷凝水并从冷凝水排出口152排出，而较为干燥的空气则在除水管15内继续上升进入后续工序。

在除水管15的下游设置有两个相并联的除氮管17，之所以要设置两个除氮管17是为了能够利用这两个除氮管17的交替工作实现臭氧的持续生产，以满足正常的生产需要，当然，在臭氧需求量不是很大的时候，使用一个除氮管17也能够满足需要。如图2和图3所示，这两个除氮管17通过一个三位五通电磁阀18连通在干燥空气出口151上，该三位五通电磁阀18上包括五个通口，分别为第一通口181、第二通口182、第三通口183、第四通口184和第五通口185，其中，第二通口182连通在干燥空气出口151上，第一通口181和第三通口183放空，而第四通口184和第五通口185分别连通在两个除氮管17的一端。至于两个除氮管17，其内部结构是完全相同的，其作用是吸收经干燥后空气内的氮气，以提高氧气的纯度，为此，在除氮管17内部设置一部分5A分子筛173，至于5A分子筛，由于其属于本领域内较为常见的吸附氮气的物质，在此不再赘述。在5A分子筛173的两端还分别设置有过滤棉，分别为第一过滤棉172和第二过滤棉174，而且第一过滤棉172与除氮管17之间形成一个空间—缓冲室171，第二过滤棉174与除氮管17之间形成一个空间—氧气室175，这两部分过滤棉能够吸附空气中存在的粒径较小的颗粒，并使空气均匀地通过，以保证对氮气和颗粒进行充分地吸附。在两个除氮管17的下游即为暂时储存提取出来氧气的氧气储存罐2，而且两个除氮管17与氧气储存罐2之间分别通过第一单向电磁阀51和第二单向电磁阀52连接，下面就该部分的动作原理进行详细说明：

首先，第二通口182和第五通口185之间连通，第一单向电磁阀51开通，第三通口183和第四通口184之间连通，第一通口181和第二单向电磁阀52关闭，在干燥空气出口151持续的空气供应下，空气的流动路线是：干燥空气出口151→第二通口182→第五通口185→除氮管17（左边），这样，对于左边的除氮管17来说，第一过滤棉172上会吸附诸多的颗粒，5A分子筛173上会吸附诸多的氮气，同时氧气室175和氧气储存罐2内会积聚诸多氧气并具有一定的压力。

然后，三位五通电磁阀18动作，第二通口182和第四通口184之间连通，第二单向电磁阀52开通，第一通口181和第五通口185之间连通，第三通口183和第一单向电磁阀51关闭，这样，在左边氧气室175内的压力下，5A分子筛173上吸附的氮气及第一过滤棉172上吸附的颗粒会被氧气反冲并从第一通口181排出，当然，为了减小氧气的损失，此反冲过程是非常短暂的，具体时间可通过在三位五通电磁阀18时间继电器进行控制。在干燥空气出口151持续的空气供应下，空气的流动路线是：干燥空气出口151→第二通口182→第四通口184→除氮管17（右边），这样，对于右边的除氮管17来说，第一过滤棉172上会吸附诸多的颗粒，5A分子筛173上会吸附诸多的氮气。

最后，重复上述两个步骤，利用时间继电器控制三位五通电磁阀18、第一单向电磁阀51和第二单向电磁阀52之间的同步动作，可实现两个除氮管17之间的交替工作，实现氧气储存罐2内氧气的持续供应，经实践证实，通过上述结构所提取的氧气纯度能够达到80%以上。

在氧气储存罐2的下游连接有高压放电室3，两者之间设有一个第一阀门53，在第一阀门53的两侧分别设有用于监测氧气储存罐2和高压放电室3内气压的压力表，当氧气储存罐2内储存一定的氧气后，即可通过调节第一阀门53的开度稳定控制进入高压放电室3内的氧气，在高压放电室3内，氧气将发生电化学反应并产生臭氧，该技术属于本领域内较为常见的技术，在此不再赘述。

如图1和图4共同所示，在高压放电室3的下游位置即是该防控机最后的部分—臭氧水混合装置4，通过将高压放电室3内的臭氧通入臭氧水混合装置4内，使臭氧溶入水中并最终灌溉入田地中起到杀菌的效果，为了控制灌溉水中臭氧的含量，在高压放电室3与臭氧水混合装置4之间设置有第二阀门54，可以控制高压放电室3内臭氧的排出速度；另外，为了防止臭氧水混合装置4的水压大于高压放电室3内的气压而造成的水回流入高压放电室3内造成设备损坏，在高压放电室3与臭氧水混合装置4之间还可设置止回阀55。

该实施例的臭氧水混合装置4首先包括一根主水管41，空气冷却管14上的冷却水进口141可连通在主水管41上，利用主水管41内的冷水对空气冷却管14内的空气进行冷却。臭氧水混合装置4还包括一根并联在主水管41上的旁通管42，而且主水管41与旁通管42之间相连通，这样，主水管41内的水流就会有一部分通过旁通管42再回流至主水管41中。旁通管42的中间位置设有一个涡流室422，该涡流室422上游位置的旁通管（即上旁通管421）沿水的流向径向尺寸逐渐减小，涡流室422下游位置的旁通管（即下旁通管423）沿水的流向径向尺寸不变，而且下旁通管423的径向尺寸要大于涡流室422的径向尺寸，这样，上旁通管421内的水压会逐渐增大，在涡流室422处由于径向尺寸的突变形成一定的负压。该实施例将高压放电室3的臭氧出口连通在涡流室422处，能够使臭氧在涡流室422处负压的条件下快速进入涡流室422内，并使臭氧在此处收到水流的急速冲击，实现臭氧与水的充分混合，提高水中的臭氧含量。另外，该实施例在主水管41内还设置有一个第三阀门43，该第三阀门43位于旁通管42与主水管41的两个连接点之间，这样在主水管41内水量一定的情况下，就能够通过调节第三阀门43的开度控制旁通管42内的水量，同时调节第二阀门54的开度控制进入旁通管42内的臭氧量，最终控制灌溉水中的臭氧含量，起到最佳的杀菌效果。

该臭氧水土传病虫害防控机结构简单，能够有效地将氧气从空气中提取出来并保证氧气的纯度，最终将氧气转化为臭氧溶入水中，灌溉入田地中起到杀菌的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.臭氧水土传病虫害防控机，包括依次相连接的氧气提取装置、氧气储存罐、高压放电室和臭氧水混合装置，所述氧气提取装置与所述氧气储存罐之间设有单向电磁阀，所述氧气储存罐与所述高压放电室之间设有保证氧气进气压力的第一阀门，其特征在于，所述氧气提取装置包括：

空气压缩机；

空气加热管，其内部设有电加热棒，其一端设有连通其内腔与所述空气压缩机的空气进口，另一端设有与其内腔相连通的空气出口；

空气冷却管，垂直设置，其上下端部均封口，其下端设有与其内腔相连通的冷却水进口，其上端设有与其内腔相连通的冷却水出口；

除水管，垂直设置于所述空气冷却管的中间位置，所述除水管的上端为穿过所述空气冷却管上封口的干燥空气出口，所述除水管的下端为穿过所述空气冷却管下封口的冷凝水排出口；

导管，螺旋缠绕于所述除水管的外壁上，其下端伸入所述除水管的下端部，其上端穿过所述空气冷却管的上封口并与所述空气出口相连通；

除氮管，其一端与所述干燥空气出口相连通，另一端通过所述单向电磁阀与所述氧气储存罐相连通，所述除氮管内设有用于吸附氮气的5A分子筛。

2.如权利要求1所述的臭氧水土传病虫害防控机，其特征在于：所述除氮管内还设有位于所述5A分子筛两端的过滤棉，两个所述的过滤棉与所述除氮管的端部之间留有间距，位于上游位置的过滤棉与所述除氮管之间形成缓冲室，位于下游位置的过滤棉与所述除氮管之间形成氧气室。

3.如权利要求2所述的臭氧水土传病虫害防控机，其特征在于：所述除氮管的个数为两个，两个所述除氮管的内部结构相同，两个所述的除氮管通过一个三位五通电磁阀与所述干燥空气出口相连通，两个所述的除氮管分别通过单向电磁阀与所述氧气储存罐相连通；

所述三位五通电磁阀与两个所述的单向电磁阀之间同步动作，用以交替排出被所述5A分子筛吸附的氮气及实现两个除氮管的交替工作。

4.如权利要求1所述的臭氧水土传病虫害防控机，其特征在于：所述高压放电室与臭氧水混合装置之间设有用于控制臭氧排出速度的第二阀门及用于防止回流的止回阀。

5.如权利要求1至4任一项所述的臭氧水土传病虫害防控机，其特征在于：所述臭氧水混合装置包括

主水管，所述冷却水进口与所述主水管相连通；

旁通管，并联于所述主水管上并与所述主水管相连通，所述旁通管与所述高压放电室相连通。

6.如权利要求5所述的臭氧水土传病虫害防控机，其特征在于：所述旁通管的中间位置设有涡流室，所述涡流室上游位置的旁通管沿水的流向径向尺寸逐渐减小，所述涡流室下游位置的旁通管沿水的流向径向尺寸不变且大于所述涡流室的径向尺寸；

所述高压放电室的臭氧出口与所述涡流室相连通。

7.如权利要求6所述的臭氧水土传病虫害防控机，其特征在于：所述主水管内设有第三阀门，所述第三阀门位于所述旁通管与所述主水管的两个连接点之间。

8.如权利要求1所述的臭氧水土传病虫害防控机，其特征在于：所述空气加热管垂直设置，所述空气进口位于所述空气加热管的上端，所述空气出口位于所述空气加热管的下端。

9.如权利要求1所述的臭氧水土传病虫害防控机，其特征在于：所述空气压缩机为无油空气压缩机。