CN110050670B - 一种具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备，包括底座、水箱、控制器、输水管、两个灌溉装置和两个履带，灌溉装置包括喷头、伸缩机构和定量机构，定量机构包括定量管、抽水管、输水管、抽水板、升降组件和密封组件，抽水管和输水管内分别设有第一阀门和第二阀门，伸缩机构包括气泵、气缸、活塞、伸缩组件、伸缩块和竖杆，该具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备通过伸缩机构可带动喷头移动，扩大了喷头的浇灌范围，不仅如此，利用定量机构抽取水箱内的定量水源，并通过抽水板的二次升降将定量水源从喷头喷出，实现了定量灌溉，避免输水管内残留水分，从而提高了设备的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及节水灌溉设备领域，特别涉及一种具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备。
背景技术
节水灌溉设备是指具有节水功能用于灌溉的机械设备的统称，其主要类型有喷灌式、微灌式、全塑节水灌溉系统。农业作为国家的经济命脉和用水大户，长期以来，由于思想意识、资金、技术等方面的原因，一直沿用传统落后的大水灌溉方式，极大地浪费了人力及物力资源。在中国广大农村地区，逐渐推广节水灌溉设备已经成为现代社会农业的一个主流。
现有的节水灌溉设备大都结构固定，喷头的位置固定不变，导致设备的浇灌范围有限，不仅如此，在进行灌溉作业的同时，由于灌溉机构结构简单，无法精确控制灌溉用水量，且部分水流容易残留在灌溉用的水管内，造成了水资源的浪费，从而导致现有的节水灌溉设备实用性降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备，包括底座、水箱、控制器、注水管、两个灌溉装置和两个履带，所述水箱固定在底座的上方，所述注水管固定在水箱的上方，两个灌溉装置分别位于注水管的两侧，两个履带分别位于底座的下方的两侧，所述控制器固定在水箱上，所述控制器上设有显示屏和若干按键，所述控制器内设有PLC，所述显示屏和按键均与PLC电连接；
所述灌溉装置包括喷头、伸缩机构和定量机构，所述伸缩机构与喷头传动连接，所述喷头通过定量机构与水箱连接；
所述定量机构包括定量管、抽水管、输水管、抽水板、升降组件和密封组件，所述抽水管的底端设置在水箱内的底部，所述抽水管内的顶部与定量管的底部连通，所述定量管通过输水管与喷头连通，所述抽水管和输水管内分别设有第一阀门和第二阀门，所述第一阀门和第二阀门均与PLC电连接，所述抽水板的外周与定量管的内壁密封连接，所述升降组件位于抽水板的上方，所述升降组件与抽水板传动连接，所述密封组件设置抽水板上；
所述伸缩机构包括气泵、气缸、活塞、伸缩组件、伸缩块和竖杆，所述气泵与气缸连通，所述气缸固定在水箱的上方，所述气泵与PLC电连接，所述活塞设置气缸内，所述伸缩组件位于活塞的远离气泵的一端，所述伸缩块的一端设置在气缸内，所述伸缩块的另一端通过竖杆与喷头固定连接。
作为优选，为了驱动抽水板进行升降移动，所述升降组件包括固定杆、驱动单元、伸缩架、滑轨、两个移动块和两个滑块，所述固定杆固定在定量管内，所述驱动单元与移动块传动连接，所述移动块抵靠在固定杆的下方，所述伸缩架的顶端的两侧分别与两个移动块铰接，所述伸缩架的底端的两侧分别与两个滑块铰接，所述滑轨的形状为U形，所述滑轨的两端固定在抽水板的上方，所述滑块套设在滑轨上。
作为优选，为了实现两个移动块同步移动，所述驱动单元包括第一电机和两个动力单元，所述第一电机与PLC电连接，所述第一电机位于两个动力单元之间，所述动力单元与移动块一一对应，所述动力单元包括轴承和丝杆，所述第一电机和轴承均固定在固定杆的下方，所述第一电机与丝杆的一端传动连接，所述丝杆的另一端设置在轴承内，所述移动块套设在丝杆上，所述移动块的与丝杆的连接处设有与丝杆匹配的第一螺纹。
作为优选，为了便于外部空气进入抽水板的下方，所述密封组件包括通孔、支架、铁板、堵块、电磁铁和弹簧，所述通孔设置在抽水板上，所述支架的形状为U形，所述支架的两端固定在抽水板的上方，所述堵块固定在铁板的下方，所述铁板通过弹簧设置在电磁铁的下方，所述电磁铁固定在框架内的顶部，所述电磁铁与PLC电连接，所述铁板套设在框架上，所述堵块位于通孔的正上方，所述弹簧处于压缩状态。
作为优选，为了检测抽水板的位置，所述抽水板的上方设有距离传感器，所述距离传感器与PLC电连接。
作为优选，为了实现伸缩块的移动，所述伸缩组件包括第二电机和螺杆，所述第二电机固定在活塞上，所述第二电机与PLC电连接，所述第二电机与螺杆的一端传动连接，所述螺杆的另一端设置在伸缩块内，所述伸缩块的与螺杆的连接处设有与螺杆匹配的第二螺纹。
作为优选，为了固定伸缩块的移动方向，所述伸缩组件还包括限位框，所述限位框的形状为回形，所述限位框的外周固定在气缸的内壁上，所述伸缩块的外周与限位框的内壁密封连接。
作为优选，为了保证活塞的稳定移动，所述伸缩组件还包括若干定向杆，所述定向杆周向均匀分布在第二电机的外周，所述定向杆固定在活塞上，所述定向杆穿过限位框。
作为优选，为了避免定量管内进灰，所述定量管的顶部设有滤网。
作为优选，为了便于及时向水箱内加水，所述水箱内的顶部设有液位传感器，所述液位传感器与PLC电连接。
本发明的有益效果是，该具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备通过伸缩机构可带动喷头移动，扩大了喷头的浇灌范围，不仅如此，利用定量机构抽取水箱内的定量水源，并通过抽水板的二次升降将定量水源从喷头喷出，实现了定量灌溉，避免输水管内残留水分，从而提高了设备的实用性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备的结构示意图；
图2是本发明的具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备的定量机构的结构示意图；
图3是本发明的具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备的升降组件机构的结构示意图；
图4是本发明的具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备的伸缩机构的结构示意图；
图中：1.底座，2.水箱，3.控制器，4.注水管，5.履带，6.喷头，7.定量管，8.抽水管，9.输水管，10.抽水板，11.气泵，12.气缸，13.活塞，14.伸缩块，15.竖杆，16.固定杆，17.伸缩架，18.滑轨，19.移动块，20.滑块，21.第一电机，22.轴承，23.丝杆，24.支架，25.铁板，26.堵块，27.电磁铁，28.弹簧，29.距离传感器，30.第二电机，31.螺杆，32.限位框，33.定向杆，34.滤网，35.液位传感器。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备，包括底座1、水箱2、控制器3、注水管4、两个灌溉装置和两个履带5，所述水箱2固定在底座1的上方，所述注水管4固定在水箱2的上方，两个灌溉装置分别位于注水管4的两侧，两个履带5分别位于底座1的下方的两侧，所述控制器3固定在水箱2上，所述控制器3上设有显示屏和若干按键，所述控制器3内设有PLC，所述显示屏和按键均与PLC电连接；
所述灌溉装置包括喷头6、伸缩机构和定量机构，所述伸缩机构与喷头6传动连接，所述喷头6通过定量机构与水箱2连接；
PLC，即可编程逻辑控制器3，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，其实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，一般用于数据的处理以及指令的接收和输出，用于实现中央控制。
该节水灌溉设备使用时，用户可通过注水管4向水箱2内添加水源，而后将设备放置在待灌溉的区域，通过处理器上的按键设定灌溉程序和设备的移动路径后，设备开始启动，通过履带5在地面上的转动，带动底座1和水箱2上地面上移动，同时注水管4两侧的灌溉装置启动，通过定量机构抽取水箱2内的定量的水源，输送至喷头6，利用伸缩机构带动喷头6进行移动，扩大喷头6的喷洒范围，从而提高了设备的实用性。
如图2所示，所述定量机构包括定量管7、抽水管8、输水管9、抽水板10、升降组件和密封组件，所述抽水管8的底端设置在水箱2内的底部，所述抽水管8内的顶部与定量管7的底部连通，所述定量管7通过输水管9与喷头6连通，所述抽水管8和输水管9内分别设有第一阀门和第二阀门，所述第一阀门和第二阀门均与PLC电连接，所述抽水板10的外周与定量管7的内壁密封连接，所述升降组件位于抽水板10的上方，所述升降组件与抽水板10传动连接，所述密封组件设置抽水板10上；
设备需要从喷头6喷出定量的水溶液进行灌溉时，PLC首先控制抽水管8内的第一阀门打开，输水管9内的第二阀门关闭，而后PLC控制升降组件启动，带动抽水板10沿定量管7的内壁向上移动，将水箱2底部的水流通过抽水管8抽入定量管7内，通过控制抽水板10的移动高度，控制抽入的水量，而后PLC控制抽水管8内的第一阀门关闭，输水管9内的第二阀门打开，再由升降组件带动抽水板10向下移动，将定量管7内的水流通过输水管9压入喷头6，使得喷头6向下喷洒水溶液进行灌溉，而后PLC再控制密封组件打开，使得抽水板10的上下两侧连通后，升降组件带动抽水板10上移后，PLC控制密封组件启动，使得抽水板10的上下两侧隔离后，升降组件再带动抽水板10向下移动，压缩抽水板10下方的空气，通过将空气压入输水管9内，从而将输水管9内的水流通过喷头6挤出，从而实现了精确的定量用水灌溉。
如图4所示，所述伸缩机构包括气泵11、气缸12、活塞13、伸缩组件、伸缩块14和竖杆15，所述气泵11与气缸12连通，所述气缸12固定在水箱2的上方，所述气泵11与PLC电连接，所述活塞13设置气缸12内，所述伸缩组件位于活塞13的远离气泵11的一端，所述伸缩块14的一端设置在气缸12内，所述伸缩块14的另一端通过竖杆15与喷头6固定连接。
当需要控制喷头6移动时，PLC控制气泵11启动，改变气缸12内的空气量，使得活塞13沿着气缸12的内壁进行移动，带动伸缩组件移动，而后通过伸缩组件可带动竖杆15进行平移，利用竖杆15改变喷头6的位置，从而使喷头6在不同的位置进行灌溉，扩大了设备的灌溉范围。
如图3所示，所述升降组件包括固定杆16、驱动单元、伸缩架17、滑轨18、两个移动块19和两个滑块20，所述固定杆16固定在定量管7内，所述驱动单元与移动块19传动连接，所述移动块19抵靠在固定杆16的下方，所述伸缩架17的顶端的两侧分别与两个移动块19铰接，所述伸缩架17的底端的两侧分别与两个滑块20铰接，所述滑轨18的形状为U形，所述滑轨18的两端固定在抽水板10的上方，所述滑块20套设在滑轨18上。
PLC控制固定杆16下方的驱动单元运行，带动两个移动块19同时做方向相反的运动，使得两个移动块19相互靠近或远离，促使伸缩架17进行伸缩，伸缩架17的底端的两侧，两个滑块20沿着滑轨18相互靠近或者远离，同时伸缩架17的长度发生变化，进而可带动抽水板10进行升降移动。
作为优选，为了实现两个移动块19同步移动，所述驱动单元包括第一电机21和两个动力单元，所述第一电机21与PLC电连接，所述第一电机21位于两个动力单元之间，所述动力单元与移动块19一一对应，所述动力单元包括轴承22和丝杆23，所述第一电机21和轴承22均固定在固定杆16的下方，所述第一电机21与丝杆23的一端传动连接，所述丝杆23的另一端设置在轴承22内，所述移动块19套设在丝杆23上，所述移动块19的与丝杆23的连接处设有与丝杆23匹配的第一螺纹。
PLC控制第一电机21启动，带动两侧的丝杆23同时在轴承22的支撑作用下进行旋转，丝杆23通过第一螺纹作用在移动块19上，使得两个移动块19沿着丝杆23的轴线，紧贴固定杆16，朝方向相反的方向进行移动。
如图3所示，所述密封组件包括通孔、支架24、铁板25、堵块26、电磁铁27和弹簧28，所述通孔设置在抽水板10上，所述支架24的形状为U形，所述支架24的两端固定在抽水板10的上方，所述堵块26固定在铁板25的下方，所述铁板25通过弹簧28设置在电磁铁27的下方，所述电磁铁27固定在框架内的顶部，所述电磁铁27与PLC电连接，所述铁板25套设在框架上，所述堵块26位于通孔的正上方，所述弹簧28处于压缩状态。
框架用以固定电磁铁27的位置，电磁铁27断电时，受压缩的弹簧28推动铁板25向下移动，使得堵块26堵住抽水板10上的通孔，此时通过抽水板10的升降移动，可将水箱2内的水源通过抽水管8输送至定量管7中，并通过输水管9输送至喷头6，而PLC控制电磁铁27通电后，电磁铁27产生磁性，吸引铁板25向上移动，此时通孔打开，PLC控制升降组件带动抽水板10上移，便于外部的空气通过通孔进入抽水板10的下方，而后PLC控制电磁铁27断电，使得堵块26堵住通孔后，抽水板10向下移动，压缩定量管7内的空气，利用空气挤压输水管9内的水流，避免输水管9内残留水分。
作为优选，为了检测抽水板10的位置，所述抽水板10的上方设有距离传感器29，所述距离传感器29与PLC电连接。利用距离传感器29检测抽水板10与固定杆16的距离，并将距离数据传递给PLC，PLC根据距离数据确定抽水板10的位置，从而控制第一阀门、第二阀门和密封组件的工作。
如图4所示，所述伸缩组件包括第二电机30和螺杆31，所述第二电机30固定在活塞13上，所述第二电机30与PLC电连接，所述第二电机30与螺杆31的一端传动连接，所述螺杆31的另一端设置在伸缩块14内，所述伸缩块14的与螺杆31的连接处设有与螺杆31匹配的第二螺纹。
PLC控制第二电机30启动，带动螺杆31旋转，螺杆31通过第二螺纹作用在伸缩块14上，使得伸缩块14沿着螺杆31进行移动。
作为优选，为了固定伸缩块14的移动方向，所述伸缩组件还包括限位框32，所述限位框32的形状为回形，所述限位框32的外周固定在气缸12的内壁上，所述伸缩块14的外周与限位框32的内壁密封连接。利用位置固定的回形的限位框32的内壁紧贴伸缩块14的外周，固定了伸缩块14的移动方向。
作为优选，为了保证活塞13的稳定移动，所述伸缩组件还包括若干定向杆33，所述定向杆33周向均匀分布在第二电机30的外周，所述定向杆33固定在活塞13上，所述定向杆33穿过限位框32。将定向杆33穿过位置固定在气缸12内的限位框32，从而固定了定向杆33的移动方向，由于定向杆33固定在活塞13上，从而保证了活塞13的稳定移动。
作为优选，为了避免定量管7内进灰，所述定量管7的顶部设有滤网34。通过滤网34可过滤进入定量管7内的外部空气中的灰尘，保证抽水板10外周与定量管7内壁间的密封性。
作为优选，为了便于及时向水箱2内加水，所述水箱2内的顶部设有液位传感器35，所述液位传感器35与PLC电连接。利用液位传感器35检测水箱2中的水位，并将水位数据传递给PLC，PLC控制显示屏上显示水位，方便用户在水箱2内水位较低时向水箱2内补充水源。
该节水灌溉设备在运行时，通过气缸12内的活塞13移动，带动伸缩块14移动，并利用伸缩组件带动伸缩块14移动，扩大伸缩块14的移动范围，从而扩大了喷头6的灌溉范围，不仅如此，在灌溉时，通过控制抽水板10的高度位置，可精确控制从水箱2内抽取的用水量，并通过抽水板10向下移动，将水流通过输水管9输送至喷头6喷出，再配合密封组件，使得抽水板10向下移动时，将空气压入输水管9内，从喷头6挤出残留在输水管9内的水源，实现了定量灌溉，从而提高了设备的实用性。
与现有技术相比，该具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备通过伸缩机构可带动喷头6移动，扩大了喷头6的浇灌范围，不仅如此，利用定量机构抽取水箱2内的定量水源，并通过抽水板10的二次升降将定量水源从喷头6喷出，实现了定量灌溉，避免输水管9内残留水分，从而提高了设备的实用性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (9)
1.一种具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备，其特征在于，包括底座(1)、水箱(2)、控制器(3)、注水管(4)、两个灌溉装置和两个履带(5)，所述水箱(2)固定在底座(1)的上方，所述注水管(4)固定在水箱(2)的上方，两个灌溉装置分别位于注水管(4)的两侧，两个履带(5)分别位于底座(1)的下方的两侧，所述控制器(3)固定在水箱(2)上，所述控制器(3)上设有显示屏和若干按键，所述控制器(3)内设有PLC，所述显示屏和按键均与PLC电连接；
所述灌溉装置包括喷头(6)、伸缩机构和定量机构，所述伸缩机构与喷头(6)传动连接，所述喷头(6)通过定量机构与水箱(2)连接；
所述定量机构包括定量管(7)、抽水管(8)、输水管(9)、抽水板(10)、升降组件和密封组件，所述抽水管(8)的底端设置在水箱(2)内的底部，所述抽水管(8)内的顶部与定量管(7)的底部连通，所述定量管(7)通过输水管(9)与喷头(6)连通，所述抽水管(8)和输水管(9)内分别设有第一阀门和第二阀门，所述第一阀门和第二阀门均与PLC电连接，所述抽水板(10)的外周与定量管(7)的内壁密封连接，所述升降组件位于抽水板(10)的上方，所述升降组件与抽水板(10)传动连接，所述密封组件设置抽水板(10)上；
所述伸缩机构包括气泵(11)、气缸(12)、活塞(13)、伸缩组件、伸缩块(14)和竖杆(15)，所述气泵(11)与气缸(12)连通，所述气缸(12)固定在水箱(2)的上方，所述气泵(11)与PLC电连接，所述活塞(13)设置气缸(12)内，所述伸缩组件位于活塞(13)的远离气泵(11)的一端，所述伸缩块(14)的一端设置在气缸(12)内，所述伸缩块(14)的另一端通过竖杆(15)与喷头(6)固定连接；
所述密封组件包括通孔、支架(24)、铁板(25)、堵块(26)、电磁铁(27)和弹簧(28)，所述通孔设置在抽水板(10)上，所述支架(24)的形状为U形，所述支架(24)的两端固定在抽水板(10)的上方，所述堵块(26)固定在铁板(25)的下方，所述铁板(25)通过弹簧(28)设置在电磁铁(27)的下方，所述电磁铁(27)固定在框架内的顶部，所述电磁铁(27)与PLC电连接，所述铁板(25)套设在框架上，所述堵块(26)位于通孔的正上方，所述弹簧(28)处于压缩状态。
2.如权利要求1所述的具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备，其特征在于，所述升降组件包括固定杆(16)、驱动单元、伸缩架(17)、滑轨(18)、两个移动块(19)和两个滑块(20)，所述固定杆(16)固定在定量管(7)内，所述驱动单元与移动块(19)传动连接，所述移动块(19)抵靠在固定杆(16)的下方，所述伸缩架(17)的顶端的两侧分别与两个移动块(19)铰接，所述伸缩架(17)的底端的两侧分别与两个滑块(20)铰接，所述滑轨(18)的形状为U形，所述滑轨(18)的两端固定在抽水板(10)的上方，所述滑块(20)套设在滑轨(18)上。
3.如权利要求2所述的具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备，其特征在于，所述驱动单元包括第一电机(21)和两个动力单元，所述第一电机(21)与PLC电连接，所述第一电机(21)位于两个动力单元之间，所述动力单元与移动块(19)一一对应，所述动力单元包括轴承(22)和丝杆(23)，所述第一电机(21)和轴承(22)均固定在固定杆(16)的下方，所述第一电机(21)与丝杆(23)的一端传动连接，所述丝杆(23)的另一端设置在轴承(22)内，所述移动块(19)套设在丝杆(23)上，所述移动块(19)的与丝杆(23)的连接处设有与丝杆(23)匹配的第一螺纹。
4.如权利要求1所述的具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备，其特征在于，所述抽水板(10)的上方设有距离传感器(29)，所述距离传感器(29)与PLC电连接。
5.如权利要求1所述的具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备，其特征在于，所述伸缩组件包括第二电机(30)和螺杆(31)，所述第二电机(30)固定在活塞(13)上，所述第二电机(30)与PLC电连接，所述第二电机(30)与螺杆(31)的一端传动连接，所述螺杆(31)的另一端设置在伸缩块(14)内，所述伸缩块(14)的与螺杆(31)的连接处设有与螺杆(31)匹配的第二螺纹。
6.如权利要求1所述的具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备，其特征在于，所述伸缩组件还包括限位框(32)，所述限位框(32)的形状为回形，所述限位框(32)的外周固定在气缸(12)的内壁上，所述伸缩块(14)的外周与限位框(32)的内壁密封连接。
7.如权利要求6所述的具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备，其特征在于，所述伸缩组件还包括若干定向杆(33)，所述定向杆(33)周向均匀分布在第二电机(30)的外周，所述定向杆(33)固定在活塞(13)上，所述定向杆(33)穿过限位框(32)。
8.如权利要求1所述的具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备，其特征在于，所述定量管(7)的顶部设有滤网(34)。
9.如权利要求1所述的具有定量功能的喷射范围广的节水灌溉设备，其特征在于，所述水箱(2)内的顶部设有液位传感器(35)，所述液位传感器(35)与PLC电连接。
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