CN108040572B - 单杆式水力驱动施肥装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单杆式水力驱动施肥装置，其主要由驱动腔体、主进水管、第一进水管、第二进水管、第一出水管、第二出水管、主出水管、运动活塞、控制杆和吸肥机构构成，运动活塞通过水力驱动上下往复移动，以带动吸肥机构工作，以使吸肥机构将液体肥料吸取，并通过主出水管排放到灌溉系统主管道与灌溉水混合，经灌溉系统进入田间，达到水肥一体化的施肥的目的。本本发明的水力驱动部分和施肥比例调整部分均结构十分简单，不需要额外的动力驱动，且易于实现自动化，能够实现施肥浓度的自由调节，扩大了使用范围，降低了劳动强度。

Description

单杆式水力驱动施肥装置

技术领域

本发明涉及农业机械设备，具体涉及一种单杆式水力驱动施肥装置。

背景技术

施肥是农业种植中非常重要的一个步骤，施肥的多少、均匀度以及与灌水的配合程度直接决定着农产品的产量和质量。目前，我国农业生产仍然以传统种植方式为主，施肥方式仍然采用穴施、撒施等传统方式，施肥次数少且单次施肥量大，不仅施肥不均匀，而且易被降雨或灌溉水淋失，肥料利用效率非常低，不仅农产品产量和品质难以提高，而且因肥料的浪费而无谓地增加了生产成本，造成水体污染，给生态环境带来更多的负担。

随着我国农业现代化进程的加快，高效农业成为必然选择，水肥高效利用成为发展现代高效农业的突破口，水肥一体化技术因其能够实现水肥同步、少量多次的施肥，在保持产量甚至增产的基础上可使肥料利用率大大提高，因此，近年来国家大力推进水肥一体化技术，作为水肥一体化技术重要组成部分的施肥装备成为决定施肥效果的关键因素。目前，水肥一体化技术体系中采用多种类型的施肥装置进行施肥，包括泵侧吸施肥、压力罐施肥、文丘里施肥、注射泵注入施肥、水力驱动比例施肥泵施肥等。泵侧吸施肥和注射泵需要额外电力，肥料对泵的腐蚀比较大，压力施肥罐和文丘里施肥因压力损失较大而使能耗增加，这几种施肥方式都存在施肥比例不可调的缺点，而且造价高，能耗大，后期使用费用高。水力驱动比例施肥泵由于利用管道水压驱动施肥泵工作，且可以准确调节施肥比例，具有极大的应用前景，但是目前我国生产中广泛使用的水力驱动施肥泵基本依靠进口，价格昂贵，并且其结构相当复杂，运动部件多，维修困难。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构简单、合理，方便维护且节能环保的单杆式水力驱动施肥装置。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：本单杆式水力驱动施肥装置，包括驱动腔体、主进水管、第一进水管、第二进水管、第一出水管、第二出水管、主出水管、运动活塞、控制杆和吸肥机构，所述驱动腔体的上端和下端分别设有第一通道和第二通道，所述驱动腔体中具有驱动内腔，所述第一通道的两端分别与第一进水管的一端和第一出水管的一端连接，所述第二通道的两端分别与第二进水管的一端和第二出水管的一端连接，所述第一进水管的另一端和第二进水管的另一端均与主进水管连接，所述第一出水管的另一端和第二出水管的另一端均与主出水管接；所述控制杆安装于驱动腔体内，所述运动活塞套接于控制杆，且所述运动活塞将驱动腔体的驱动内腔分隔成上内腔和下内腔；所述控制杆的上端自下而上依次设有第一挡环、第一连通口和第二连通口，同时所述控制杆的上端内设有第三通道，所述第一连通口和第二连通口位于控制杆的上端两侧，所述第一连通口和第二连通口交替与第一通道连通，且所述第一连通口和第二连通口均通过第三通道与上内腔连通；当上内腔进水时，所述第一进水管、第一通道、第一连通口、第三通道和上内腔依次连通；当上内腔排水时，所述上内腔、第三通道、第二连通口、第一通道和第一出水管依次连通；所述控制杆的下端自上而下依次设有第二挡环、第三连通口和第四连通口，同时所述控制杆的下端内设有第四通道，所述第三连通口和第四连通口交替与第二通道连通，且所述第三连通口和第四连通口均通过第四通道与下内腔连通；当下内腔进水时，所述第二进水管、第二通道、第三连通口、第四通道和下内腔依次连通；当下内腔排水时，所述下内腔、第四通道、第四连通口、第二通道和第二出水管依次连通；所述运动活塞位于第一挡环和第二挡环之间，所述吸肥机构与下内腔连通，且所述吸肥机构与运动活塞连接。

优选的，所述驱动腔体包括主体、上端盖和下端盖，所述驱动内腔位于主体内，且驱动内腔使主体的上端与下端相通，所述上端盖和下端盖安装于主体的上端和下端，且所述上端盖和下端盖分别封盖驱动内腔的上端开口和下端开口，所述第一通道设置于上端盖，所述第二通道位于下端盖。

优选的，所述吸肥机构包括吸肥连接杆、吸肥活塞、吸肥底阀和吸肥腔体，所述吸肥腔体的上端与驱动腔体连接，且所述吸肥腔体内的吸肥内腔与下内腔连通，所述吸肥活塞安装于吸肥内腔，所述吸肥连接杆的下端与吸肥活塞连接，所述吸肥连接杆的上端与驱动机构中运动活塞连接，所述吸肥底阀安装于吸肥腔体的底部，且所述吸肥底阀位于吸肥内腔内。

优选的，所述吸肥机构还包括调节板和安装架，所述吸肥腔体的侧壁设有多个自上而下依次排列的通孔，所述调节板通过安装架且可滑动地安装于吸肥腔体的外侧壁，所述安装架、调节板和吸肥腔体的外侧壁形成调节通道，此调节通道与通孔连通。

本发明相对于现有技术具有如下的优点：

1、与现有的施肥装置相比，具有不需要增加额外的动力源，直接利用管道水流压力驱动，减少了能耗，特别是在无电力供应的山区自压灌溉系统中具有现有的施肥装置不可替代的作用。

2、本发明单杆式水力驱动施肥装置主要由罐体、主进水管、第一进水管、第二进水管、第一出水管、第二出水管、主出水管、运动活塞、控制杆和吸肥机构构成，与现有同类型的施肥装置相比，本装置大大简化了内部结构，具有结构简单、运动部件少、运动可靠、维修简单，同时造价也相应大大降低。

3、本发明单杆式水力驱动施肥装置施肥比例可调，且施肥比例调节装置结构简单、运行可靠，全程施肥浓度均匀，使用更灵活、使水肥管理更方便。

附图说明

图1是本发明的单杆式水力驱动施肥装置的侧视图。

图2是图1中B-B方向的剖视图。

图3是图1中A-A方向的剖视图。

图4是本发明的单杆式水力驱动施肥装置的正视图

图5是图4中C-C的剖视图。

图6是单杆式水力驱动施肥装置的使用示意图。

其中，1为驱动腔体，2为主进水管，3为第一进水管，4为第二进水管，5为第一出水管，6为第二出水管，7为主出水管，8为运动活塞，9为控制杆，10为吸肥机构，11为第一通道，12为第二通道，13为驱动内腔，14为第一挡环，15为第一连通口，16为第二连通口，17为第三通道，18为第二挡环，19为第三连通口，20为第四连通口，21为第四通道，22为上内腔，23为下内腔，24为主体、25为上端盖，26为下端盖，27为吸肥连接杆，28为吸肥活塞，29为吸肥底阀，30为吸肥腔体，31为吸肥内腔，32为调节板，33为安装架，34为调节通道，35为通孔，36为输水管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图3所示，所示的单杆式水力驱动施肥装置，包括驱动腔体、主进水管、第一进水管、第二进水管、第一出水管、第二出水管、主出水管、运动活塞、控制杆和吸肥机构，所述驱动腔体的上端和下端分别设有第一通道和第二通道，所述驱动腔体中具有驱动内腔，所述第一通道的两端分别与第一进水管的一端和第一出水管的一端连接，所述第二通道的两端分别与第二进水管的一端和第二出水管的一端连接，所述第一进水管的另一端和第二进水管的另一端均与主进水管连接，所述第一出水管的另一端和第二出水管的另一端均与主出水管接；所述控制杆安装于驱动腔体内，所述运动活塞套接于控制杆，且所述运动活塞将驱动腔体的驱动内腔分隔成上内腔和下内腔；所述控制杆的上端自下而上依次设有第一挡环、第一连通口和第二连通口，同时所述控制杆的上端内设有第三通道，所述第一连通口和第二连通口位于控制杆的上端两侧，所述第一连通口和第二连通口交替与第一通道连通，且所述第一连通口和第二连通口均通过第三通道与上内腔连通；当上内腔进水时，所述第一进水管、第一通道、第一连通口、第三通道和上内腔依次连通；当上内腔排水时，所述上内腔、第三通道、第二连通口、第一通道和第一出水管依次连通；所述控制杆的下端自上而下依次设有第二挡环、第三连通口和第四连通口，同时所述控制杆的下端内设有第四通道，所述第三连通口和第四连通口交替与第二通道连通，且所述第三连通口和第四连通口均通过第四通道与下内腔连通；当下内腔进水时，所述第二进水管、第二通道、第三连通口、第四通道和下内腔依次连通；当下内腔排水时，所述下内腔、第四通道、第四连通口、第二通道和第二出水管依次连通；所述运动活塞位于第一挡环和第二挡环之间，所述吸肥机构与下内腔连通，且所述吸肥机构与运动活塞连接。此结构简单，安装方便，利用输水管的纯水力驱动，不需要增加额外动力，减少能耗。

所述驱动腔体包括主体、上端盖和下端盖，所述驱动内腔位于主体内，且驱动内腔使主体的上端与下端相通，所述上端盖和下端盖安装于主体的上端和下端，且所述上端盖和下端盖分别封盖驱动内腔的上端开口和下端开口，所述第一通道设置于上端盖，所述第二通道位于下端盖。此结构简单，组装方便，且可靠性高。

如图2、图3、图4和图5所示，所述吸肥机构包括吸肥连接杆、吸肥活塞、吸肥底阀和吸肥腔体，所述吸肥腔体的上端与驱动腔体连接，且所述吸肥腔体内的吸肥内腔与下内腔连通，所述吸肥活塞安装于吸肥内腔，所述吸肥连接杆的下端与吸肥活塞连接，所述吸肥连接杆的上端与驱动机构中运动活塞连接，所述吸肥底阀安装于吸肥腔体的底部，且所述吸肥底阀位于吸肥内腔内。此结构简单，组装方便，且可靠性高。在实际工作中，在运动活塞带动吸肥活塞上升状态时，吸肥内腔下端(即位于吸肥活塞的下方的部分吸肥内腔)的产生负压，此时吸肥机构可从肥料罐吸取液体肥料；而当运动活塞带动吸肥活塞下压状态时，则将位于吸肥内腔下端的液态肥料被压入吸肥内腔的上端(即位于吸肥活塞的上方的部分吸肥内腔)和下内腔。当下内腔进行排水时，液态肥料与水一起排出。

所述吸肥机构还包括调节板和安装架，所述吸肥腔体的侧壁设有多个自上而下依次排列的通孔，所述调节板通过安装架且可滑动地安装于吸肥腔体的外侧壁，所述安装架、调节板和吸肥腔体的外侧壁形成调节通道，此调节通道与通孔连通。此设置可用于调节吸肥机构的吸肥量，以调整整个单杆式水力驱动施肥装置的施肥量。在工作过程中，通过调整调节板的位置，以调节通道的高度，则改变了吸肥内腔下端的负压状态。即在运动活塞带动吸肥活塞上升初始状态时，吸肥内腔下端产生负压，此时吸肥机构可从肥料罐吸取液体肥料；当吸肥活塞上升的高度高于调节通道的下端端面时，此时吸肥内腔的上端(即位于吸肥活塞的上方的部分吸肥内腔)和下端(即位于吸肥活塞的下方的部分吸肥内腔)通过通孔和调节通道相通，则吸肥内腔下端的负压消失，故吸肥机构停止从肥料罐吸肥。这通过调整调节板的位置，以改变调节通道的高度，则可改变吸肥内腔下端的负压消失的时机，故改变了吸肥过程的时间，从而调节吸肥机构单次的吸肥量，故可改变整个水力驱动装置的施肥比例。

本单杆式水力驱动施肥装置的工作过程如下所述：

所图6所示，将主进水管和主出水管连接于农场中用于输送水的输水管，且主进水管和主出水管沿水的流动方向分布；

当运动活塞位于驱动内腔的上端，且运动活塞的上端顶着第一挡环处于最高点时，此时上内腔处于进水状态，即所述第一进水管、第一通道、第一连通口、第三通道和上内腔依次连通，输水管的水依次通过主进水管、第一进水管、第一通道、第一连通口和第三通道后进入上内腔，则上内腔的水逐渐增多；而当下内腔处于排水状态，即下内腔、第四通道、第四通道口、第二通道和第二出水管依次连通，则下内腔的水依次通过第四通道、第四通道口、第二通道、第二出水管和主出水管后进入输水管；在此过程中，上内腔水压高于下内腔，则将运动活塞逐渐压向驱动内腔的下端，运动活塞压着第二挡环，以使第二挡环处于最低点；

此时，当上内腔转换为排水状态时，而下内腔处于进水状态，即上内腔、第三通道、第二连通口、第一通道和第一出水管依次连通，而第二进水管、第二通道、第三连通口、第四通道和下内腔依次连通；则输水管的水依次通过主进水管、第二进水管、第二通道、第三连通口、第四通道后进入下内腔，而上内腔的水依次通过第三通道、第二连通口、第一通道、第一出水管和主出水管后进入输水管；在此过程中，运动活塞受水压的作用力逐渐上升，以顶着第一挡环回复到最高点，则上内腔重新处于进水状态，而下内腔重新处于排水状态，以此往复，则运动活塞在驱动内腔里上下往返运动；

在运动活塞上下往返运动的过程中，带动吸肥连杆同步上下往返运动；当运动活塞向下运动时，运动活塞通过吸肥连接杆带动吸肥活塞向下运动，以将位于吸肥内腔下端(即位于吸肥活塞的下方的部分吸肥内腔)的液体肥料压到吸肥内腔的上端(即位于吸肥活塞的上方的部分吸肥内腔)及下内腔；当运动活塞向上运动时，运动活塞通过吸肥连接杆带动吸肥活塞向上运动，则吸肥内腔的下端形成负压，从而将液体肥料从肥料罐内吸入吸肥内腔的下端，当运动活塞重新向下运动时，以再次位于吸肥内腔下端的液体肥料压入吸肥内腔的上端及下内腔。因此在运动活塞上下往返运动的过程中，吸肥机构以重复进行从肥料罐吸肥及将肥料输送到下内腔。而位于下内腔的液体肥料与下内腔的水混合，当运动活塞向下运动时，这混着液体肥料的水依通过第四通道、第四通道口、第二通道、第二出水管和主出水管后进入输水管，再通过输水管输送到田间，以对农作物进行施肥，从而达到自动施肥的效果。这只需要灌溉系统主管道内压力水流的水力驱动，不需要为吸肥机构提供额外的驱动力，且也不需要手动操作，降低了劳动强度，且易于应用在自动灌溉系统中进行自动化施肥，整个施肥过程中肥水浓度稳定。在此过程中，通过调整调节板的位置，以改变吸肥机构单次的吸肥量，从而调节施肥比例。

上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.单杆式水力驱动施肥装置，其特征在于：包括驱动腔体、主进水管、第一进水管、第二进水管、第一出水管、第二出水管、主出水管、运动活塞、控制杆和吸肥机构，所述驱动腔体的上端和下端分别设有第一通道和第二通道，所述驱动腔体中具有驱动内腔，所述第一通道的两端分别与第一进水管的一端和第一出水管的一端连接，所述第二通道的两端分别与第二进水管的一端和第二出水管的一端连接，所述第一进水管的另一端和第二进水管的另一端均与主进水管连接，所述第一出水管的另一端和第二出水管的另一端均与主出水管接；所述控制杆安装于驱动腔体内，所述运动活塞套接于控制杆，且所述运动活塞将驱动腔体的驱动内腔分隔成上内腔和下内腔；所述控制杆的上端自下而上依次设有第一挡环、第一连通口和第二连通口，同时所述控制杆的上端内设有第三通道，所述第一连通口和第二连通口位于控制杆的上端两侧，所述第一连通口和第二连通口交替与第一通道连通，且所述第一连通口和第二连通口均通过第三通道与上内腔连通；当上内腔进水时，所述第一进水管、第一通道、第一连通口、第三通道和上内腔依次连通；当上内腔排水时，所述上内腔、第三通道、第二连通口、第一通道和第一出水管依次连通；所述控制杆的下端自上而下依次设有第二挡环、第三连通口和第四连通口，同时所述控制杆的下端内设有第四通道，所述第三连通口和第四连通口交替与第二通道连通，且所述第三连通口和第四连通口均通过第四通道与下内腔连通；当下内腔进水时，所述第二进水管、第二通道、第三连通口、第四通道和下内腔依次连通；当下内腔排水时，所述下内腔、第四通道、第四连通口、第二通道和第二出水管依次连通；所述运动活塞位于第一挡环和第二挡环之间，所述吸肥机构与下内腔连通，且所述吸肥机构与运动活塞连接；

所述吸肥机构包括吸肥连接杆、吸肥活塞、吸肥底阀和吸肥腔体，所述吸肥腔体的上端与驱动腔体连接，且所述吸肥腔体内的吸肥内腔与下内腔连通，所述吸肥活塞安装于吸肥内腔，所述吸肥连接杆的下端与吸肥活塞连接，所述吸肥连接杆的上端与驱动机构中运动活塞连接，所述吸肥底阀安装于吸肥腔体的底部，且所述吸肥底阀位于吸肥内腔内。

2.根据权利要求1所述的单杆式水力驱动施肥装置，其特征在于：所述驱动腔体包括主体、上端盖和下端盖，所述驱动内腔位于主体内，且驱动内腔使主体的上端与下端相通，所述上端盖和下端盖安装于主体的上端和下端，且所述上端盖和下端盖分别封盖驱动内腔的上端开口和下端开口，所述第一通道设置于上端盖，所述第二通道位于下端盖。

3.根据权利要求1所述的单杆式水力驱动施肥装置，其特征在于：所述吸肥机构还包括调节板和安装架，所述吸肥腔体的侧壁设有多个自上而下依次排列的通孔，所述调节板通过安装架且可滑动地安装于吸肥腔体的外侧壁，所述安装架、调节板和吸肥腔体的外侧壁形成调节通道，此调节通道与通孔连通。