CN105265084B - 一种水力驱动的定比例施肥泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水力驱动的定比例施肥泵，包括壳体、活塞、活塞杆、滑动密封、单向活塞阀、密封片、弹簧和单向阀；活塞杆上开有两个控制槽，靠近活塞的控制槽用以控制活塞下腔室和滑动密封的上下腔室的连通与封闭，远离活塞的控制槽用以控制滑动密封的下腔室和液体混合室的连通域封闭，从而通过活塞杆的控制槽来控制滑动密封的位置，从而连通不同的液体通道，实现活塞的往复运动；本发明的活塞换向机构不受弹簧的影响，减小了活塞换向时的冲击，提高了装置运行的效率和平稳性。

Description

一种水力驱动的定比例施肥泵

技术领域

本发明涉及农业领域的水肥一体化比例施肥装置，尤其涉及一种水力驱动的定比例施肥泵。

背景技术

水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术。水肥一体化是借助压力灌溉系统，将可溶性固体肥料或液体肥料配兑而成的肥液与灌溉水一起，均匀、准确地输送到作物根部土壤。采用灌溉施肥技术，可按照作物生长需求，进行全生育期需求设计，把水分和养分定量、定时，按比例直接提供给作物。

水肥一体化系统主要包括灌溉施肥装置、灌溉施肥系统的运行与操作规程以及作物的施肥灌溉制度三大部分。施肥装置通常安装在灌溉系统首部，是水肥一体化系统的关键设备，其性能的优劣直接影响着灌溉与施肥的质量。目前常用的微灌施肥装置有文丘里施肥器、比例施肥泵、压差式施肥罐等。其中，比例施肥泵利用微灌系统的水流驱动活塞来完成施肥作业，不需要外加动力，具有安装使用简单、施肥比例精确、水压损失小、对微灌系统的水力性能影响小等优点，是目前国际上比较先进的一种施肥装置，特别适用于农业中需精确施肥的灌溉系统，也用于畜禽饲养加药和工业领域等。专利2011100038822.X公开了一种水力驱动的比例泵，其活塞的换向由弹簧控制，由于弹簧频繁受到拉伸与压缩，容易造成弹簧的破坏，使活塞无法进行换向工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种换向冲击小、运行平稳和工作效率高的水力驱动定比例施肥泵。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种水力驱动的定比例施肥泵，包括壳体，所述壳体上设有第一流道、第二流道和第三流道，所述壳体内部依此设有上活塞腔、下活塞腔、上密封腔、泄流腔、下密封腔、混合腔和吸肥腔，第一流道将壳体外部与所述下活塞腔连通，第二流道将上活塞腔和上密封腔连通，第三流道将泄流腔和混合腔连通；混合腔上开有出口流道，吸肥腔上开有吸肥口，吸肥口处安装有单向阀；活塞能够在所述上活塞腔和所述下活塞腔内运动，连接在活塞上的活塞杆依此穿过下活塞腔、上密封腔、泄流腔、下密封腔、混合腔和吸肥腔，活塞杆中部安装有滑动密封套，活塞杆端部安装有单向活塞阀，所述滑动密封套位于所述上密封腔、泄流腔和下密封腔内，用来控制所述第二流道和所述第三流道的开闭；所述单向活塞阀位于所述吸肥腔内，所述单向活塞阀将所述吸肥腔分为上下两部分，用来控制吸肥腔上部分和下部分液路的通断。

上述方案中，所述滑动密封套由弹性塑料组成，包括上段、中段和下段，所述上段沿上密封腔的内壁运动时保持密封；所述下段沿泄流腔的内壁运动时保持密封；所述中段与所述泄流腔的内壁留有间隙；所述上段位于上密封腔的端面面积小于所述下段位于下密封腔的端面面积；所述活塞杆上设有第一控制槽和第二控制槽，所述活塞杆内部开有流道，所述第一控制槽和第二控制槽通过流道连通，所述第一控制槽和第二控制槽随着活塞杆的运动能够将上密封腔和下密封腔连通。

上述方案中，所述单向活塞阀包括上部、腰部和下部，所述上部、所述腰部和所述下部均与所述吸肥腔的内壁面留有间隙；所述腰部上安装有能够沿其上下运动的密封片，所述密封片在所述腰部上运动时，所述密封片与所述吸肥腔之间保持密封；所述上部和所述腰部上均开有相互连通的通道。

上述方案中，所述通道为矩形通道。

上述方案中，所述单向阀上安装有弹簧，所述弹簧固定在所述吸肥腔的壁面上。

本发明的有益效果：本发明提出了一种水力驱动的定比例施肥泵，其核心结构是通过一种滑动密封来控制动力液体的流向，从而实现活塞的往返运动，不仅减小了活塞换向时的冲击，提高了装置的效率，且减少了事故概率，延长使用寿命。

附图说明

图1为定比例施肥泵活塞向下运动开始时的示意图，

图2为定比例施肥泵活塞向下运动过程中的示意图，

图3为定比例施肥泵活塞向上运动开始时的示意图

图4为单向活塞阀的三维结构图

图5为定比例施肥泵活塞向下运动时的单向活塞阀与密封片的位置图

图6为定比例施肥泵活塞向上运动时的单向活塞阀与密封片的位置图

图7为滑动密封套的结构示意图。

其中1.壳体 2.第一流道3.活塞 4.活塞杆 5.下活塞腔 6.上密封腔 7.第一控制槽 8.滑动密封套 8-1.上段 8-2.中段 8-3.下段 9.下密封腔 10.第二控制槽 11.单向活塞阀 11-1.上部 11-2.腰部 11-3.下部11-4.通道 12.密封片 13.吸肥腔 14.弹簧 15.单向阀 16.混合腔 17.出口流道 18.下密封腔端面 19.泄流腔 20.上密封腔端面 21.第二流道 22.上活塞腔。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的结构方案进行更详细的说明。

如图1、图2、图3、图5和图7所示，本发明的水力驱动的定比例施肥泵，包括壳体1，所述壳体1上设有第一流道2、第二流道21和第三流道，所述壳体1内部依此设有上活塞腔22、下活塞腔5、上密封腔6、泄流腔19、下密封腔9、混合腔16和吸肥腔13，第一流道2将壳体外部与所述下活塞腔5连通，第二流道21将上活塞腔22和上密封腔6连通，第三流道将泄流腔19和混合腔16连通；混合腔16上开有出口流道17，吸肥腔13上开有吸肥口，吸肥口出安装有单向阀15，所述单向阀15上安装有弹簧14，所述弹簧14固定在所述吸肥腔13的壁面上；活塞3能够在所述上活塞腔22和所述下活塞腔5内运动，连接在活塞3上的活塞杆4依此穿过下活塞腔5、上密封腔6、泄流腔19、下密封腔9、混合腔16和吸肥腔13，活塞杆4中部安装有滑动密封套8，活塞杆4端部安装有单向活塞阀11，所述滑动密封套8由弹性塑料组成，包括上段8-1、中段8-2和下段8-3，所述上段8-1沿上密封腔6的内壁运动时保持密封；所述下段8-3沿泄流腔19的内壁运动时保持密封；所述中段8-2与所述泄流腔19的内壁留有间隙；所述上段8-1位于上密封腔6的端面面积小于所述下段8-3位于下密封腔9的端面面积；所述活塞杆4上设有第一控制槽7和第二控制槽10，所述活塞杆4内部开有流道，所述第一控制槽7和第二控制槽10通过流道连通，所述第一控制槽7和第二控制槽10随着活塞杆4的运动能够将上密封腔6和下密封腔9连通；所述单向活塞阀11位于所述吸肥腔13内，所述单向活塞阀11包括上部11-1、腰部11-2和下部11-3，所述上部11-1、所述腰部11-2和所述下部11-3均与所述吸肥腔13的内壁面留有间隙；所述腰部11-2上安装有能够沿其上下运动的密封片12，所述密封片12在所述腰部11-2上运动时，所述密封片12与所述吸肥腔13之间保持密封；所述上部11-1和所述腰部11-2上均开有相互连通的通道11-4，优选的，所述通道11-4位矩形通道。

本实施例的水力驱动的定比例施肥泵的工作过程如下。

如图1所示，滑动密封套8的下段8-3位于下密封腔端面18，有压水从管路经过第一流道2进入到下活塞腔5；同时，有压水经过上密封腔6，再由第二流道21进入上活塞腔22。由于活塞3上、下两端作用面积不同而产生压差，使活塞3向下运动，与此同时，单向活塞阀11向下运动，压缩吸肥腔13中所吸取的液体，由于单向阀15存在，液体会将单向活塞阀11上面的密封片12推至单向活塞阀的上部11-1(如图5所示)。由于单向活塞阀的上部11-1和腰部11-2上均开有通道11-4(优选为矩形通道，如图4所示)，吸肥腔13中的液体会通过矩形通道进入到混合腔16。如图2所示，活塞杆4实际上是一个辅助控制阀门，在杆身的上、下部开有第一控制槽7和第二控制槽10，活塞杆4内部开有流道，第一控制槽7和第二控制槽10通过流道连通，当活塞3向下运动接近下死点时，第一控制槽7沟通了滑动密封套8的上密封腔6和下密封腔9，使有压水由第一控制槽7进入滑动密封套8的下密封腔9。由于上段8-1位于上密封腔6的端面面积小于所述下段8-3位于下密封腔9的端面面积，在有压水作用下便产生压差，将滑动密封套8推向上密封腔端面20。

如图3所示，滑动密封套上段8-1位于上密封腔端面20，有压水从管路经过第一流道2进入下活塞腔5，由于滑动密封套的上段8-1切断了上密封腔6和第二流道21之间的连通，使有压水不能进入上活塞腔22。与此同时，上活塞腔22通过第二流道21和滑动密封套中段8-3的泄流腔19与混合腔16相沟通。在上活塞腔22和下活塞腔5的压差作用下，有压水驱动活塞3向上运动，上活塞腔22中工作过的有压水和吸取的液体混合后通过出口流道17排出泵体。与此同时，如图6所示，单向活塞阀11向上运动，由于摩擦力的作用，会将密封片12推向单向活塞阀的下部11-3，从而堵塞通道11-4，使吸肥腔13形成负压，从而吸取液体，所吸取的液体通过单向阀15压缩弹簧14进入到吸肥腔13。当活塞3接近上死点时，活塞杆4上的第二控制槽10使滑动密封套8的下密封腔9和混合腔16相连通，此时，由于压差作用，下活塞腔5中的有压水将滑动密封套8推向下密封端面18，从而完成吸液过程，与此同时，活塞运动进入下一个往复循环。

Claims (5)

1.一种水力驱动的定比例施肥泵，其特征在于，包括壳体（1），所述壳体（1）上设有第一流道（2）、第二流道（21）和第三流道，所述壳体（1）内部依此设有上活塞腔（22）、下活塞腔（5）、上密封腔（6）、泄流腔（19）、下密封腔（9）、混合腔（16）和吸肥腔（13），第一流道（2）将壳体外部与所述下活塞腔（5）连通，第二流道（21）将上活塞腔（22）和上密封腔（6）连通，第三流道将泄流腔（19）和混合腔（16）连通；混合腔（16）上开有出口流道（17），吸肥腔（13）上开有吸肥口，吸肥口处安装有单向阀（15）；活塞（3）能够在所述上活塞腔（22）和所述下活塞腔（5）内运动，连接在活塞（3）上的活塞杆（4）依此穿过下活塞腔（5）、上密封腔（6）、泄流腔（19）、下密封腔（9）、混合腔（16）和吸肥腔（13），活塞杆（4）中部安装有滑动密封套（8），活塞杆（4）端部安装有单向活塞阀（11），所述滑动密封套（8）位于所述上密封腔（6）、泄流腔（19）和下密封腔（9）内，用来控制所述第二流道（21）和所述第三流道的开闭；所述单向活塞阀（11）位于所述吸肥腔（13）内，所述单向活塞阀（11）将所述吸肥腔（13）分为上下两部分，用来控制吸肥腔（13）上部分和下部分液路的通断。

2.根据权利要求1所述的一种水力驱动的定比例施肥泵，其特征在于，所述滑动密封套（8）由弹性塑料组成，包括上段（8-1）、中段（8-2）和下段（8-3），所述上段（8-1）沿上密封腔（6）的内壁运动时保持密封；所述下段（8-3）沿泄流腔（19）的内壁运动时保持密封；所述中段（8-2）与所述泄流腔（19）的内壁留有间隙；所述上段（8-1）位于上密封腔（6）的端面面积小于所述下段（8-3）位于下密封腔（9）的端面面积；所述活塞杆（4）上设有第一控制槽（7）和第二控制槽（10），所述活塞杆（4）内部开有流道，所述第一控制槽（7）和第二控制槽（10）通过流道连通，所述第一控制槽（7）和第二控制槽(10)随着活塞杆(4)的运动能够将上密封腔(6)和下密封腔(9)连通。

3.根据权利要求1所述的一种水力驱动的定比例施肥泵，其特征在于，所述单向活塞阀(11)包括上部(11-1)、腰部(11-2)和下部(11-3)，所述上部(11-1)、所述腰部(11-2)和所述下部(11-3)均与所述吸肥腔(13)的内壁面留有间隙；所述腰部(11-2)上安装有能够沿其上下运动的密封片(12)，所述密封片(12)在所述腰部(11-2)上运动时，所述密封片(12)与所述吸肥腔(13)之间保持密封；所述上部(11-1)和所述腰部(11-2)上均开有相互连通的通道(11-4)。

4.根据权利要求3所述的一种水力驱动的定比例施肥泵，其特征在于，所述通道(11-4)为矩形通道。

5.根据权利要求1所述的一种水力驱动的定比例施肥泵，其特征在于，所述单向阀(15)上安装有弹簧(14)，所述弹簧(14)固定在所述吸肥腔(13)的壁面上。