CN108668596A - 一种具有单向阀的水肥一体化灌溉、施肥系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有单向阀的水肥一体化灌溉、施肥系统，其包括水泵、压力流量计(c)、过滤器(e)、单向阀(f)、施肥器(g)、液体容器(h)、输水主管、支管、喷头，水泵吸水管的入水口处安装有过滤装置，水泵的出水管与输水主管相连，出水管上沿水流流向依次安装有压力流量计、流量控制阀、过滤器、单向阀，施肥器的吸入端通过管道与液体容器连接，施肥器的排出端通过管道与输水主管相连；施肥器为活塞泵，施肥器其吸入端、排出端都设置有单向控制阀元件，其特征在于：输水主管上且位于施肥器接入端的上游侧安装有单向阀。能够防止管道药液或肥液回流，从而防止水泵、施肥器被腐蚀而造成损坏或元件/组件的性能下降。

Description

一种具有单向阀的水肥一体化灌溉、施肥系统

技术领域

本发明涉及农林业作物、植物的灌溉、施肥、施药领域，尤其涉及一种具有单向阀的水肥一体化灌溉、施肥系统。

背景技术

水肥、水药或水肥药一体化技术是国家积极推进的一项农业新技术，它具有定量、计量、精确、微灌等特点，实现了肥料、药液的按需使用，既保证了作物不同时期都能正常生长，又节约了肥料，减少了环境污染，正是由于它的诸多有点，最近几年水肥一体化技术在农业生产上被大力推广。

施肥施药装置与微灌灌水器是微灌水肥药一体化的关键装备，施肥施药装置的类型主要有重力自压式、文丘里施肥器、压差施肥罐、比例施肥泵、泵吸入式、泵注入式和全自动智能灌溉施肥设备，微灌灌水器主要有滴灌带(管)、微喷头、微喷带、涌泉灌水器等，灌溉的原则是灌溉量、灌溉次数和时间要根据药用/肥用植物需水特性、生育阶段、气候、土壤条件等而定，要适时、适量，合理灌溉、施肥、施药，而根据不同地形地貌特点及作物特性，筛选适用的施肥施药装备，并进行优化配置，是水肥药一体化顺利实施的基础。

以丘陵山区节水节肥节药关键技术组装与方案优化为例：分析丘陵山区水资源状况、果园作物种植特点、技术水平、气候年型与果园微灌节水、节肥、节药技术特征的关系，对已有水肥药技术进行筛选整合，组合最优灌水、施肥、施药比例，以实现最大产量和最佳品质为目标，优化灌水施肥施药方案。根据丘陵山区果园作物水分、养分利用特点，确定高产高效的果园作物需水、需肥指标体系、土壤水分和养分调控指标体系，建立优化方案判别指标体系，创建草莓、葡萄等典型作物水肥平衡优化配置技术；根据丘陵山区果园病虫草害发生规律，结合果园栽培模式、耕作方式改变等导致的病虫草害发生新特点，创建平衡用药指标体系；提出微灌条件下，果园草莓、葡萄等丘陵山区典型作物的水、肥、药、气候、生产条件耦合的综合技术优化方案。

现阶段，对于不同地区或不同的作物特点，各种施肥施药装置(如文丘里施肥器、压差施肥罐、比例施肥泵、泵吸入式、微喷带等)都得到了不同的应用并取得了良好的灌溉、施肥效果。

然而我们发现现有的比例施肥泵或泵吸入式水肥一体化系统在使用过程中存在药液/肥液回流或单向阀性能不稳定造成的水泵、施肥器的腐蚀，从而造成水泵或施肥器性能下降、甚至损坏。虽然也有人想解决这个问题，在输液管路上设置单向阀以防止回流，但是一直没有很好的解决，使用时间长了，单向阀会受损、稳定性变差，导致水泵、施肥器性能下降，对此，我们提出了一种新的解决方案，对行业进步具有一定帮助。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有单向阀的水肥一体化灌溉、施肥系统，该具有单向阀的水肥一体化灌溉、施肥系统，能够防止管道药液或肥液回流，从而防止水泵、施肥器被腐蚀而造成损坏或元件/组件的性能下降。

本发明通过在输水主管上且位于施肥器接入端的上游侧安装有单向阀，施肥器在其排出端设置有单向阀，避免药液或肥液的回流，从而防止水泵、施肥器被腐蚀而造成损坏或元件/组件的性能下降；并通过设计单向阀的双级单向阀组件(柔性阀片、锥形阀芯)结构进一步加强防止回流效果，提高单向阀的稳定、可靠性，从而彻底杜绝回流保证水泵、施肥器的性能、寿命，这也是本发明的重点所在。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种具有单向阀的水肥一体化灌溉、施肥系统，其包括水泵(b)、压力流量计(c)、过滤器(e)、单向阀(f)、施肥器(g)、液体容器(h)、输水主管(j)、支管(k)、喷头(l)，水泵吸水管的入水口处安装有过滤装置，水泵的出水管与输水主管相连，出水管上沿水流流向依次安装有压力流量计、流量控制阀、过滤器、单向阀，施肥器的吸入端通过管道与液体容器连接，施肥器的排出端通过管道与输水主管相连；施肥器为活塞泵，施肥器其吸入端、排出端都设置有单向控制阀元件，其特征在于：输水主管上且位于施肥器接入端的上游侧安装有单向阀(f)。

进一步地，所述单向阀包括三个两两螺纹连接的壳体，分别为第一壳体、第二壳体、第三壳体，单向阀包括两级单向阀组件，第一壳体、第二壳体之间构成第一级单向阀组件，第一壳体、第二壳体之间构成第一阀腔，第一阀腔内设置有柔性阀片、振动片、第一弹簧、定位套、第二弹簧，柔性阀片在轴向上通过第二弹簧与振动片连接，柔性阀片的多个凸起上通过第一弹簧与第一壳体的右端凹槽底壁连接，第一弹簧、第二弹簧用于提供一预设预紧力，柔性阀片、振动片通过定位套实现轴向上的定位，振动片上设置有多个流通孔。

进一步地，所述第一壳体依次包括入口段、锥形段、出口段，入口段具有内、外螺纹，用于与外部管道快速连接，出口段内周壁上设置有多个沿圆周均布的导流片，出口段右端具有台阶部，台阶部与柔性阀片配合实现打开或闭合操作。

进一步地，所述第二壳体、第三壳体之间构成第二阀腔，第二阀腔内设置有锥形阀芯、过水衬套、第三弹簧、调节螺钉、安装片、定位片，锥形阀芯位于过水衬套内，过水衬套位于第二壳体右端螺纹段的内周壁，锥形阀芯通过第三弹簧与安装片连接，安装片外周与过水衬套内周螺纹连接或安装片与过水衬套一体成型，过水衬套通过定位片实现轴向定位，安装片内周设有螺纹孔，螺纹孔内安装有调节螺钉，调节螺钉与第三弹簧连接，用于调节锥形阀芯的预设预紧力。

进一步地，所述第二壳体依次包括入口段、锥形段、出口段，锥形段包括两段锥度不同的锥形段。

进一步地，所述第三壳体依次包括第一出口段、锥形段、第二出口段，第一出口段连接第二阀腔，第二出口段具有内、外螺纹，用于与外部管道快速连接。

进一步地，所述柔性阀片包括倾斜段、竖直段、凸起、安装部、锥形孔，倾斜段与竖直段连接，安装部位于倾斜段41的端部，呈竖直设置，倾斜段与竖直段连接处在圆周方向均匀设置有多个凸起，多个凸起通过多个第一弹簧与第一壳体的右端凹槽底壁连接，倾斜段上沿圆周设置有多个锥形孔。

进一步地，所述导流片依次包括本体部、入口锥形部、出口锥形部，多个导流片沿出口段内壁圆周均匀分布，入口锥形部与水平线之间具有第一锥角，出口锥形部183与水平线之间具有第二锥角，第一锥角小于第二锥角。

进一步地，所述锥形阀芯包括锥形部、圆柱部、凹槽，锥形部的左端面设置有多个凹槽，每个凹槽为圆环形，截面形状为矩形或梯形。

进一步地，所述液体容器包括罐体、盖体，罐体与盖体螺纹连接或卡合连接，液体容器上设置有搅拌装置，搅拌装置包括转轴、第一转轮、第二转轮、驱动电机，转轴为可伸缩式转轴，转轴上设置有第一转轮、第二转轮，第一转轮、第二转轮分别位于液体容器的上下部，驱动电机驱动转轴转动，罐体为双层结构的壳体，双层结构的壳体中间设置有控温装置。

本发明通过在输水主管上且位于施肥器接入端的上游侧安装有单向阀，施肥器在其排出端设置有单向阀，避免药液或肥液的回流，从而防止水泵、施肥器被腐蚀而造成损坏或元件/组件的性能下降；并通过设计单向阀的双级单向阀组件(柔性阀片、锥形阀芯)结构进一步加强防止回流效果，提高单向阀的稳定、可靠性，从而彻底杜绝回流保证水泵、施肥器的性能、寿命，这也是本发明的重点所在。

附图说明

图1为本发明水肥一体化灌溉、施肥系统结构示意图；

图2为本发明单向阀结构图；

图3为本发明柔性阀片结构图；

图4为本发明导流片结构图；

图5为本发明锥形阀芯结构图，分别为主视图、侧视图；

图6为本发明过水衬套结构图；

图7为本发明液体容器结构图。

图中：过滤装置a、水泵b、压力流量计c、流量控制阀d、过滤器e、单向阀f、施肥器g、液体容器h、压力控制阀i、输水主管j、支管k、喷头l；

第一壳体1、第二壳体2、第三壳体3、柔性阀片4、振动片5、第一弹簧6、定位套7、第二弹簧8、锥形阀芯9、过水衬套10、第三弹簧11、调节螺钉12、安装片13、定位片14、入口段15、锥形段16、出口段17、导流片18、入口段21、锥形段22、出口段23、第一出口段31、锥形段32、第二出口段33、倾斜段41、竖直段42、凸起43、安装部44、锥形孔45、本体部181、入口锥形部182、出口锥形部183、锥形部91、圆柱部92、凹槽93、本体部101、凹槽部102、缺口103、缺口104、罐体h1、盖体h2、转轴h3、第一转轮h4、第二转轮h5、驱动电机h6、支腿h7、卸压阀h8、压力表h9；液体流向F1、F2。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见附图1-7：水泵b的吸水管伸入水源内，吸水管的入水口处安装有过滤装置a，过滤装置a可以为多级过滤网式结构，水泵b为自吸式离心泵，无需灌水启动，水泵b的出水管与输水主管j相连，出水管上沿水流流向依次安装有压力流量计c、流量控制阀d、过滤器e、单向阀f，施肥器g的吸入端通过管道与液体容器h连接，施肥器g的排出端通过管道与输水主管j相连；施肥器g为活塞式容积泵，其吸入端、排出端都设置有单向阀，液体容器h内盛装有药液、肥液或其他用于农业灌溉、施肥、施药的液体或其多种混合液，此处不再一一列举。

输水主管j上且位于施肥器g接入端的下游侧设置有压力控制阀i，输水主管j上且位于压力控制阀i下游端设置有多个支管k，多个支管k通过管道、接头与输水主管j连接，输水主管j、多个支管k上设置有多个喷头l，喷头l通过管道、控制阀与支管k、输水主管j连接，喷头l的间距、分布(如相邻行/列喷头l位置交错设置)根据实际需要而设定，如根据作物、植物或农林的分布、三维尺寸大小、地形、土壤水分情况等布置喷头l数量、间距、对齐方式、高度位置等。

输水主管j上且位于施肥器g接入端的上游侧安装有单向阀f，由于药液或肥液具有化学腐蚀性，在自吸泵停机后，位于管道内的药液或肥液可能会沿着管道回流至水泵b、施肥器g内，从而造成水泵b、施肥器g被腐蚀而造成损坏或元件/组件的性能下降，影响水泵b、施肥器g的性能、效率。本发明通过设置单向阀f、施肥器g在其排出端设置有单向阀，避免药液或肥液的回流，从而防止水泵b、施肥器g被腐蚀而造成损坏或元件/组件的性能下降；并通过设计单向阀f的结构进一步加强防止回流效果，提高单向阀f的稳定、可靠性，这也是本发明的重点所在。

单向阀f包括三个螺纹连接的壳体，分别为第一壳体1、第二壳体2、第三壳体3，第一壳体1、第二壳体2、第三壳体3两两之间螺纹连接，连接端面处设置有密封圈和密封槽，密封圈位于密封槽内，单向阀f包括两级单向阀组件，第一壳体1、第二壳体2螺纹连接，它们之间构成第一级单向阀组件，第一壳体1、第二壳体2之间构成第一阀腔，第一阀腔内设置有柔性阀片4、振动片5、第一弹簧6、定位套7、第二弹簧8，柔性阀片4在轴向上通过第二弹簧8与振动片5连接，柔性阀片4的多个凸起43上通过第一弹簧6与第一壳体1的右端凹槽底壁连接，第一弹簧6、第二弹簧8用于提供一预设预紧力，柔性阀片4、振动片5通过定位套7实现轴向上的定位，振动片5上设置有多个流通孔。

第一壳体1依次包括入口段15、锥形段16、出口段17，入口段15具有内、外螺纹，用于与外部管道快速连接，出口段17内周壁上设置有多个沿圆周均布的导流片18，锥形段16用于加速，导流片18用于导流，增加液体的流速；出口段17右端具有台阶部，台阶部与柔性阀片4配合实现打开或闭合操作或保持打开或闭合状态。

第二壳体2、第三壳体3之间构成第二阀腔，第二阀腔内设置有锥形阀芯9、过水衬套10、第三弹簧11、调节螺钉12、安装片13、定位片14，锥形阀芯9位于过水衬套10内，过水衬套10起到过水、导向的作用，过水衬套10位于第二壳体2右端螺纹段的内周壁，锥形阀芯9通过第三弹簧11与安装片13连接，安装片13外周与过水衬套10内周螺纹连接或安装片13与过水衬套10一体成型，过水衬套10通过定位片14实现轴向定位，安装片13内周设有螺纹孔，螺纹孔内安装有调节螺钉12，调节螺钉12与第三弹簧11连接，用于调节锥形阀芯9的预设预紧力。

第二壳体2依次包括入口段21、锥形段22、出口段23，锥形段22包括两段锥度不同的锥形段，起到汇流的作用；出口段23与锥形阀芯9配合实现打开或闭合操作。

第三壳体3依次包括第一出口段31、锥形段32、第二出口段33，第一出口段31连接第二阀腔，第二出口段33具有内、外螺纹，用于与外部管道快速连接；该第一壳体1、第二壳体2、第三壳体3之间或与外部管道都采用螺纹(如直螺纹、锥螺纹)连接，便于安装、拆卸、更换元件、维护。

柔性阀片4包括倾斜段41、竖直段42、凸起43、安装部44、锥形孔45，倾斜段41与竖直段42连接，安装部44位于倾斜段41的端部，呈竖直设置，倾斜段41与竖直段42连接处在圆周方向均匀设置有多个凸起43，多个凸起43通过多个第一弹簧6与第一壳体1的右端凹槽底壁连接，倾斜段41上沿圆周设置有多个锥形孔45，用于液体的流体，锥形孔45径向外端孔径大、径向内段孔径小。

导流片18依次包括本体部181、入口锥形部182、出口锥形部183，多个导流片18沿出口段17内壁圆周均匀分布，入口锥形部182与水平线之间具有第一锥角，出口锥形部183与水平线之间具有第二锥角，第一锥角小于第二锥角，导流片18起到导流的作用。

锥形阀芯9包括锥形部91、圆柱部92、凹槽93，锥形部91与圆柱部92一体成型，或圆柱部92一端螺纹旋入锥形部91右端面，锥形部91的左端面设置有多个凹槽93，如两个凹槽93，每个凹槽93为圆环形，截面形状为矩形或梯形，多个凹槽93用于增加锥形部91右端面的受压力，提升锥形阀芯9打开性能。

过水衬套10包括本体部101、凹槽部102、缺口103、缺口104，本体部101为圆环形，本体部101外周开设有去除材料的圆环形凹槽部102，本体部101左右两端都开设有去除材料的多个缺口103、多个缺口104，多个缺口103、多个缺口104沿圆周均匀分布，用于液体流体。

液体容器h包括罐体h1、盖体h2，罐体h1与盖体h2螺纹连接或卡合连接，便于打开、闭合；罐体h1底部设置有多个支腿h7，多个支腿h7用于液体容器h的安装/固定，液体容器h上设置有搅拌装置，搅拌装置包括转轴h3、第一转轮h4、第二转轮h5、驱动电机h6，转轴h3为可伸缩式转轴，转轴h3上设置有第一转轮h4、第二转轮h5，第一转轮h4、第二转轮h5分别位于液体容器h的上下部，转轴h3为可伸缩式转轴用于在安装、拆卸或运输时减少轴向尺寸便于收纳、减少第一转轮h4、第二转轮h5的碰撞损伤。驱动电机h6驱动转轴h3转动，驱动电机h6通过安装元件安装与盖体h2上，盖体h2上设置有卸压阀h8、压力表h9，用于卸压、监测液体容器h内压力；盖体h2上、罐体h1侧壁或底壁上设置有用于与施肥器g的吸入管连接的接头，罐体h1可以为双层结构的壳体，双层结构的壳体中间设置有控温装置，控温装置可以为但不限于螺旋管，螺旋管内流通有加热液体，用于防止液体容器h内液体由于可能的低温环境而有小部分结晶。第一转轮h4、第二转轮h5的设置使液体容器h上下部液体均匀，无沉积、附壁，转轴h3为可伸缩式转轴便于收纳、减少损伤。

本发明通过在输水主管上且位于施肥器接入端的上游侧安装有单向阀，施肥器在其排出端设置有单向阀，避免药液或肥液的回流，从而防止水泵、施肥器被腐蚀而造成损坏或元件/组件的性能下降；并通过设计单向阀的双级单向阀组件(柔性阀片、锥形阀芯)结构进一步加强防止回流效果，提高单向阀的稳定、可靠性，从而彻底杜绝回流保证水泵、施肥器的性能、寿命，这也是本发明的重点所在。

上述实施方式是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的结构或改进均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有单向阀的水肥一体化灌溉、施肥系统，其包括水泵(b)、压力流量计(c)、过滤器(e)、单向阀(f)、施肥器(g)、液体容器(h)、输水主管(j)、支管(k)、喷头(l)，水泵吸水管的入水口处安装有过滤装置，水泵的出水管与输水主管相连，出水管上沿水流流向依次安装有压力流量计、流量控制阀、过滤器、单向阀，施肥器的吸入端通过管道与液体容器连接，施肥器的排出端通过管道与输水主管相连；施肥器为活塞泵，施肥器其吸入端、排出端都设置有单向控制阀元件，其特征在于：输水主管上且位于施肥器接入端的上游侧安装有单向阀(f)。

2.如权利要求1所述具有单向阀的水肥一体化灌溉、施肥系统，其特征在于：所述单向阀包括三个两两螺纹连接的壳体，分别为第一壳体、第二壳体、第三壳体，单向阀包括两级单向阀组件，第一壳体、第二壳体之间构成第一级单向阀组件，第一壳体、第二壳体之间构成第一阀腔，第一阀腔内设置有柔性阀片、振动片、第一弹簧、定位套、第二弹簧，柔性阀片在轴向上通过第二弹簧与振动片连接，柔性阀片的多个凸起上通过第一弹簧与第一壳体的右端凹槽底壁连接，第一弹簧、第二弹簧用于提供一预设预紧力，柔性阀片、振动片通过定位套实现轴向上的定位，振动片上设置有多个流通孔。

3.如权利要求2所述具有单向阀的水肥一体化灌溉、施肥系统，其特征在于：所述第一壳体依次包括入口段、锥形段、出口段，入口段具有内、外螺纹，用于与外部管道快速连接，出口段内周壁上设置有多个沿圆周均布的导流片，出口段右端具有台阶部，台阶部与柔性阀片配合实现打开或闭合操作。

4.如权利要求2所述具有单向阀的水肥一体化灌溉、施肥系统，其特征在于：所述第二壳体、第三壳体之间构成第二阀腔，第二阀腔内设置有锥形阀芯、过水衬套、第三弹簧、调节螺钉、安装片、定位片，锥形阀芯位于过水衬套内，过水衬套位于第二壳体右端螺纹段的内周壁，锥形阀芯通过第三弹簧与安装片连接，安装片外周与过水衬套内周螺纹连接或安装片与过水衬套一体成型，过水衬套通过定位片实现轴向定位，安装片内周设有螺纹孔，螺纹孔内安装有调节螺钉，调节螺钉与第三弹簧连接，用于调节锥形阀芯的预设预紧力。

5.如权利要求2所述具有单向阀的水肥一体化灌溉、施肥系统，其特征在于：所述第二壳体依次包括入口段、锥形段、出口段，锥形段包括两段锥度不同的锥形段。

6.如权利要求4所述具有单向阀的水肥一体化灌溉、施肥系统，其特征在于：所述第三壳体依次包括第一出口段、锥形段、第二出口段，第一出口段连接第二阀腔，第二出口段具有内、外螺纹，用于与外部管道快速连接。

7.如权利要求2所述具有单向阀的水肥一体化灌溉、施肥系统，其特征在于：所述柔性阀片包括倾斜段、竖直段、凸起、安装部、锥形孔，倾斜段与竖直段连接，安装部位于倾斜段41的端部，呈竖直设置，倾斜段与竖直段连接处在圆周方向均匀设置有多个凸起，多个凸起通过多个第一弹簧与第一壳体的右端凹槽底壁连接，倾斜段上沿圆周设置有多个锥形孔。

8.如权利要求3所述具有单向阀的水肥一体化灌溉、施肥系统，其特征在于：所述导流片依次包括本体部、入口锥形部、出口锥形部，多个导流片沿出口段内壁圆周均匀分布，入口锥形部与水平线之间具有第一锥角，出口锥形部183与水平线之间具有第二锥角，第一锥角小于第二锥角。

9.如权利要求4所述具有单向阀的水肥一体化灌溉、施肥系统，其特征在于：所述锥形阀芯包括锥形部、圆柱部、凹槽，锥形部的左端面设置有多个凹槽，每个凹槽为圆环形，截面形状为矩形或梯形。

10.如权利要求2所述具有单向阀的水肥一体化灌溉、施肥系统，其特征在于：所述液体容器包括罐体、盖体，罐体与盖体螺纹连接或卡合连接，液体容器上设置有搅拌装置，搅拌装置包括转轴、第一转轮、第二转轮、驱动电机，转轴为可伸缩式转轴，转轴上设置有第一转轮、第二转轮，第一转轮、第二转轮分别位于液体容器的上下部，驱动电机驱动转轴转动，罐体为双层结构的壳体，双层结构的壳体中间设置有控温装置。