CN108184402B - 双杆式水力驱动施肥装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双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、第一控制杆、第二控制杆和吸肥机构；其通过水力驱动运动活塞上下往复移动，从而带动吸肥机构工作，以使吸肥机构将液体肥料吸取，并通过主出水管排放到相应的地方。本发明的结构简单，不需要额外的动力驱动，且自动程度高，降低了劳动强度。

Description

双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，具体涉及一种双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、注射泵注入法施肥、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，成本低、工作可靠且可直接利用灌溉主管道内的水压自动驱动的双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：本双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、第一控制杆、第二控制杆和吸肥机构；所述驱动腔体的上端设有相通的第一通道和第二通道，所述第一通道的一端与第一进水管的一端连通，所述第一通道的另一端与第一出水管的一端连通；所述驱动腔体的下端设有相通的第三通道和第四通道，所述第三通道的一端与第二进水管的一端连通，所述第三通道的另一端与第二出水管的一端连通；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通，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连通；所述驱动腔体具有驱动内腔，所述运动活塞安装于驱动内腔，且此运动活塞将驱动内腔分隔形成上内腔和下内腔，所述上内腔与第二通道相通；所述下内腔与第四通道相通，所述吸肥机构的吸肥内腔通过第四通道与下内腔连通，且吸肥机构的吸肥连接杆穿过第四通道与运动活塞连接；所述第一控制杆和第二控制杆均安装于驱动腔体，所述第一控制杆的上端和下端分别设有第一挡环和第二挡环，所述第二控制杆的上端和下端分别设有第三挡环和第四挡环，所述第一挡环和第三挡环位于同一水平高度，所述第二挡环和第四挡环位于同一水平高度，所述第一控制杆上端和下端分别设有与第一通道匹配的第一通孔和与第三通道匹配的第二通孔，所述第二控制杆的上端设有用于控制第一通道通闭的第一堵塞部，所述第二控制杆的下端设有用于控制第三通道通闭的第二堵塞部；所述第二通道位于第一通孔和第一堵塞部之间，所述第四通道位于第二通孔和第二堵塞部之间。

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，所述第一通道和第二通道均设置于上端盖，所述第三通道和第四通道均设置于下端盖。

优选的，所述第一通道和第二通道相互垂直设置，所述第三通道和第四通道相互垂直设置。

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，所述吸肥腔体内设置有吸肥内腔，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运动活塞连接，所述吸肥底阀安装于吸肥内腔的底部。

优选的，所述吸肥腔体包括上筒和下筒，所述上筒的上端固定于驱动腔体，所述下筒的上端可调式地插入上筒的下端，所述上筒的下端套接于下筒，所述上筒的内径大于吸肥活塞的直径，而所述下筒的内径等于或小于吸肥活塞的直径。

本发明相对于现有技术具有如下的优点：

1、与现有的式施肥装置相比，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的自压灌溉系统中具有其它施肥装置不可替代的作用。

2、本双杆式水力驱动施肥装置主要由驱动腔体、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、第一控制杆、第二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、维修简单，同时造价也相应大大降低。

3、全程施肥浓度均匀，施肥比例可调节，能够实现施肥比例的任意调节，使用更灵活、使水肥管理更方便。

附图说明

图1是本发明的双杆式水力驱动施肥装置的结构示意图。

图2是本发明的双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为主出水管，6为第一出水管，7为第二出水管，8为运动活塞，9为第一控制杆，10为第二控制杆，11为吸肥机构，12为第一通道，13为第二通道，14为第三通道，15为第四通道，16为驱动内腔，17为上内腔，18为下内腔，19为第一挡环，20为第二挡环，21为第三挡环，22为第四挡环，23为第一通孔，24为第二通孔，25为第一堵塞部，26为第二堵塞部，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为主体，33为上端盖，34为下端盖，35为上筒，36为下筒，37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所示的双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、第一控制杆、第二控制杆和吸肥机构；所述驱动腔体的上端设有相通的第一通道和第二通道，所述第一通道的一端与第一进水管的一端连通，所述第一通道的另一端与第一出水管的一端连通；所述驱动腔体的下端设有相通的第三通道和第四通道，所述第三通道的一端与第二进水管的一端连通，所述第三通道的另一端与第二出水管的一端连通；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通，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连通；所述驱动腔体具有驱动内腔，所述运动活塞安装于驱动内腔，且此运动活塞将驱动内腔分隔形成上内腔和下内腔，所述上内腔与第二通道相通；所述下内腔与第四通道相通，所述吸肥机构的吸肥内腔通过第四通道与下内腔连通，且吸肥机构的吸肥连接杆穿过第四通道与运动活塞连接，且所述吸肥机构的吸肥内腔通过第四通道与下内腔连通；所述第一控制杆和第二控制杆均安装于驱动腔体，所述第一控制杆的上端和下端分别设有第一挡环和第二挡环，所述第二控制杆的上端和下端分别设有第三挡环和第四挡环，所述第一挡环和第三挡环位于同一水平高度，所述第二挡环和第四挡环位于同一水平高度，所述第一控制杆上端和下端分别设有与第一通道匹配的第一通孔和与第三通道匹配的第二通孔，所述第二控制杆的上端设有用于控制第一通道通闭的第一堵塞部，所述第二控制杆的下端设有用于控制第三通道通闭的第二堵塞部；所述第二通道位于第一通孔和第一堵塞部之间，所述第四通道位于第二通孔和第二堵塞部之间。此结构简单，安装方便，利用灌溉主输水管的水压进行水力驱动，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，所述第一通道和第二通道均设置于上端盖，所述第三通道和第四通道均设置于下端盖。此结构简单，组装方便，且可靠性高。

所述第一通道和第二通道相互垂直设置，所述第三通道和第四通道相互垂直设置。其中第二通道的轴线与上端盖的轴线在同一直线上，即第二通道位于上端盖的中心，而第四通道的轴线与下端盖的轴线在同一直线上，即第四通道位于下端盖的中心，这保证水流可均匀、稳定的进入上内腔或下内腔。

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，所述吸肥腔体内设置有吸肥内腔，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运动活塞连接，所述吸肥底阀安装于吸肥内腔的底部。此结构简单，方便安装。在实际工作中，在运动活塞带动吸肥连杆向上运动时，吸肥活塞与吸肥连杆下端扩大部分贴紧，两者整体上升时，在吸肥内腔下端(即位于吸肥活塞的下方的部分吸肥内腔)产生负压，吸肥底阀被吸起，打开吸肥腔体下端孔口，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连杆向下运动时，吸肥底阀下压堵塞吸肥腔体下端孔口，吸肥活塞离开连杆下端扩大部分，吸肥内腔的肥液通过吸肥活塞与吸肥连接杆之间的缝隙被压入吸肥内腔上端(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。

所述吸肥腔体包括上筒和下筒，所述上筒的上端固定于驱动腔体，所述下筒的上端可调式地插入上筒的下端，所述上筒的下端套接于下筒，所述上筒的内径大于吸肥活塞的直径，而所述下筒的内径等于或小于吸肥活塞的直径。吸肥机构采用了此结构，则吸肥机构可以对吸肥量进行调整。即通过调整下筒插入上筒的深度，以调整吸肥机构的吸肥量，从而调整整个双杆式水力驱动施肥装置的施肥比例。具体的下筒可通过螺纹旋入上筒，同时，下筒也可通过密封圈滑动式插入上筒，从而起到调整插入深度的效果。在实际工作时，当吸肥活塞向上运动时，吸肥内腔的下端(即位于吸肥活塞下方的部分吸肥内腔)处负压状态，则吸肥机构从肥料容器吸取肥料。当吸肥活塞上升的高度高于下筒的上端面时，因上筒的内径大于吸肥活塞，则吸肥内腔上端和下端相通，此时吸肥内腔的下端的负压消失，则吸肥机构停止吸取肥料。因此通过调节下筒插入上筒的深度，可以控制吸肥机构吸取肥料的时间，从而实现调节吸肥机构的单次吸肥量，以调整整个双杆式水力驱动施肥装置的施肥比例。其中，下筒的内径等于吸肥活塞的直径时，可保证吸肥内腔上端与下端之间的密封效果，以使吸肥内腔的下端及时形成负压。而当下筒的内径小于，最好是略小于，这可进一步保证了吸肥内腔上端和下端之间的密封效果，同时不影响吸肥活塞上下运动。即吸肥活塞具有弹性变形特性，即使吸肥活塞的直径稍大于下筒的内径，也不会影响吸肥活塞的运动。

本双杆式水力驱动施肥装置的工作原理如下所述：

如图2所示，将主进水管和主出水管连接于农场中原灌溉系统中的输水管，且主进水管和主出水管沿水的流动方向分布，通过控制安装在灌溉输水主管上的水量调节球阀，即可使部分水流进入本发明中的双杆式水力驱动施肥装置内，以使驱动双杆式水驱动施肥装置工作；

运动活塞位于驱动内腔的上端，运动活塞通过第一档环和第三档环使第一控制杆和第二控制杆推至上极限位置，此时位于第一控制杆上端的第一通孔与第一通道位于同一直线上，即第一通孔使第一通道的一端导通，而此时第二控制杆的第一堵塞部关闭第一通道的另一端；第二通孔完全偏离了第三通道，即第一控制杆的下端封闭了第三通道的一端，而第二控制杆的第二堵塞部离开了第三通道，以使第三通道的另一端打开；主进水管、第一进水管、第一通道、第二通道和上内腔依次相通，则会输送管的水依次通过主进水管、第一进水管、第一通道和第二通道后进入上内腔；下内腔、第四通道、第三通道、第二出水管和主出水管依次相通；由于上内腔充满加压水，而下内腔与出水管相连通，压力小于上内腔，运动活塞则在压力差的作用下向下运动，同时运动活塞通过吸肥连接杆带动吸肥活塞下移；

运动活塞顶到第二挡环和第四挡环后还继续向下，从而带动第一控制杆和第二控制杆向下移动，当第一控制杆和第二控制杆均下移到下极限位置时，则第一通孔偏离第一通道，即第一控制杆上端封闭第一通道的一端，第一控制杆第二通孔与第三通道的一端导通，并通过第四通道与下腔连通，第二控制杆的第一堵塞部离开第一通道，令第一通道的另一端导通，此时，通过主进水管进入的水无法通过第二通道进入上内腔，而依次经过主进水管、第二进水管、第三通道和第四通道后进入下内腔，上腔内的水无法从第三通道经第二出水管和主出水管流出，而是依次经过第二通道、第一出水口和主出水口流出，由于下内腔水压力大于上内腔水压，则进入下内腔的水顶着运动活塞上升；运动活塞顶到第一挡环和第二挡环后再继续上升，当运动活塞上升到驱动内腔上端极限时，第一通孔及第一堵塞部回到初始位置，即第一通孔与第一通道位于同一直线上，以使第一通道的一端导通，而第一堵塞部关闭第一通道的另一端；在运动活塞上升的过程中，运动活塞通过吸肥连接杆带动吸肥活塞上升，则吸肥底阀打开，从而可将液体肥料从位于吸肥机构下方的肥料容器吸入吸肥内腔的下端，即位于吸肥活塞的下方；而位于上内腔的水依次经过第二通道、第一通道和第一出水管后再经过排水管排出；然后主进水管的水再依次经过第一进水管、第一通道和第二通道后进入上内腔，重复将运动活塞压到内腔的下端，在此过程中位于吸肥内腔下端的液体肥料通过吸肥活塞进入吸肥内腔的上端，即位于吸肥活塞的上方，当吸肥活塞再次上升时将液体肥料压入下内腔与水混合，并依次通过第四通道、第二出水管和主出水管后排出到相应的地方；

当运动活塞达到内腔的下端极限时，主进水管的水再次依次经过第二进水管、第三通道和第四通道后进入下内腔，从而将运动活塞再次顶着上升，在运动活塞上升的过程中吸肥机构再次吸取液体肥料，如此在上下腔压力变换的过程中驱动运动活塞往复上下移动，以将肥料容器的液体肥料吸入，再从主出水管排出并注入到灌溉输水主管，然后输送到田间，以实现自动施肥。这只需要采用原来田间的灌溉系统的输水主管的水力驱动，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，且易于在自动化灌溉系统安装使用，整个施肥过程中肥水浓度稳定。

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 (4)

1.双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、第一控制杆、第二控制杆和吸肥机构；所述驱动腔体的上端设有相通的第一通道和第二通道，所述第一通道的一端与第一进水管的一端连通，所述第一通道的另一端与第一出水管的一端连通；所述驱动腔体的下端设有相通的第三通道和第四通道，所述第三通道的一端与第二进水管的一端连通，所述第三通道的另一端与第二出水管的一端连通；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通，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连通；所述驱动腔体具有驱动内腔，所述运动活塞安装于驱动内腔，且此运动活塞将驱动内腔分隔形成上内腔和下内腔，所述上内腔与第二通道相通；所述下内腔与第四通道相通，所述吸肥机构的吸肥内腔通过第四通道与下内腔连通，且吸肥机构的吸肥连接杆穿过第四通道与运动活塞连接；所述第一控制杆和第二控制杆均安装于驱动腔体，所述第一控制杆的上端和下端分别设有第一挡环和第二挡环，所述第二控制杆的上端和下端分别设有第三挡环和第四挡环，所述第一挡环和第三挡环位于同一水平高度，所述第二挡环和第四挡环位于同一水平高度，所述第一控制杆上端和下端分别设有与第一通道匹配的第一通孔和与第三通道匹配的第二通孔，所述第二控制杆的上端设有用于控制第一通道通闭的第一堵塞部，所述第二控制杆的下端设有用于控制第三通道通闭的第二堵塞部；所述第二通道位于第一通孔和第一堵塞部之间，所述第四通道位于第二通孔和第二堵塞部之间；

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，所述吸肥腔体内设置有吸肥内腔，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运动活塞连接，所述吸肥底阀安装于吸肥内腔的底部。

2.根据权利要求1所述的双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，所述第一通道和第二通道均设置于上端盖，所述第三通道和第四通道均设置于下端盖。

3.根据权利要求1所述的双杆式水力驱动施肥装置，其特征在于：所述第一通道和第二通道相互垂直设置，所述第三通道和第四通道相互垂直设置。

4.根据权利要求1所述的双杆式水力驱动施肥装置，其特征在于：所述吸肥腔体包括上筒和下筒，所述上筒的上端固定于驱动腔体，所述下筒的上端可调式地插入上筒的下端，所述上筒的下端套接于下筒，所述上筒的内径大于吸肥活塞的直径，而所述下筒的内径等于或小于吸肥活塞的直径。