CN115606497A - 一种分层式循环水管道结构及换液方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种分层式循环水管道结构及换液方法，其中分层式循环水管道结构包括营养液箱、清水箱和若干层种植单元，种植单元包括水泵、缓冲箱和若干倾斜设置的种植槽，入水管和排水管上分别安装有隔膜泵，入水管远离缓冲箱的一端与各种植槽的上端连通，排水管远离缓冲箱的一端与各种植槽的下端连通；水泵的出水口与缓冲箱连通，各层种植单元的水泵进水口均通过第一管道与清水箱连通，第一管道上连通设置有连通营养液箱的支管道；还包括与各缓冲水箱的底部连通的第二管道，第二管道上安装有排液阀，第二管道下端连通有废料箱。本发明每层营养液独立循环，克服了传统水培一体化循环的局限性，满足了不同作物、作物不同周期不同的营养液和循环周期。
Description
技术领域
本发明涉及水培技术领域，尤其涉及到水培的管道结构，具体是指一种分层式循环水管道结构及换液方法。
背景技术
为了提高空间利用率，采用多层架构的立体水培在近几年得到了较快速的发展，相对缓解了一定的作物生产难题。然而由于在同一水培架中不同区域、不同生育期的作物所需营养液内容和水循环周期不同，传统意义上的立体水培一体化水循环管道难以满足需求。另外在一体化水循环管道中再循环营养液，不同区域水循环灵活度低，各区域无法独立循环，病原体扩散风险大，会改变水培的根际环境，影响作物的后续生长。
为了避免以上情况，需要对立体水培频繁监测和维护，虽然相继推出多项技术来解决相关问题，但在实际应用中仍未解决各区域独立循环的问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种分层式循环水管道结构及换液方法，实现了各层种植区的独立水循环，避免了各种植区域之间的相互影响。
本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种分层式循环水管道结构，包括营养液箱、清水箱和若干层种植单元，所述种植单元包括水泵、缓冲箱和若干倾斜设置的种植槽，以及与缓冲箱连通的入水管和排水管，所述入水管和排水管上分别安装有隔膜泵，入水管远离缓冲箱的一端与各种植槽的上端连通，排水管远离缓冲箱的一端与各种植槽的下端连通；
所述水泵的出水口与缓冲箱连通，各层种植单元的水泵进水口均通过第一管道与清水箱连通，第一管道上连通设置有连通营养液箱的支管道；
还包括与各缓冲水箱的底部连通的第二管道，第二管道上安装有排液阀，第二管道的下端连通设置有废料箱，所述废料箱在高度方向上低于各缓冲箱。
本方案在使用时，通过水泵将清水和营养液泵至缓冲箱进行混合，在各层种植单元中，通过入水管上的隔膜泵将缓冲箱内的营养液送至种植槽上端，营养液在倾斜的种植槽内渗透，未被吸收的液体流至排水管，并通过排水管上的隔膜泵的作用将废液送至缓冲箱，实现在种植单元内的水循环，各种植单元之间独立循环，相互之间不会出现细菌和有害残留物质的扩散；各种植单元的缓冲箱内的废液经第二管道排至废料箱，保证了废液排出的彻底性。
作为优化，种植单元还包括与缓冲箱连通的分流管道，分流管道远离缓冲箱的一端与第一管道连通，分流管道上安装有分流阀门。本优化方案通过设置分流管道，使一部分液体经分流管道进入缓冲箱，提高了缓冲箱内液体的混合效果。
作为优化，所述支管道为软管，且支管道上安装有配料阀门。本优化方案将支管道设置为软管，方便营养液箱的位置灵活布置，通过设置配料阀门，方便根据需要控制被吸取的营养液种类。
作为优化，排水管、废料箱、营养液箱和清水箱均包裹有防水塑料层。本优化方案的设置，提高了防水性能，避免了营养液和废液泄漏。
作为优化，第一管道和第二管道位于各缓冲箱的同一侧，隔膜泵位于缓冲箱远离第一管道的一侧。本优化方案的设置，使结构更加合理，同时方便了第一管道和第二管道的设置。
本方案还提供一种使用上述分层式循环水管道结构进行的换液方法，包括如下步骤：
1、根据选种的植物，给控制系统设定相应的换液时间；
2、通过控制系统控制水泵启动，并分别单独开启第一配料阀、第二配料阀、第三配料阀一定时长，各配料阀关闭后，开启清水控制阀，将各营养液和清水输送至缓冲箱混合，通过控制系统控制第一配料阀、第二配料阀、第三配料阀、清水控制阀的开启时长，以控制营养液配比，清水控制阀关闭后，停止水泵工作；
3、启动第一隔膜泵，将缓冲箱内配制好的营养液输送至种植槽上端，营养液在倾斜的种植槽内渗透，未被吸收的液体流至排水管，到达设定时间时，通过第二隔膜泵将排水管内的废液输送至缓冲箱，再通过排液阀将缓冲箱内的废液排入底部废料箱
本发明的有益效果为：每层营养液独立循环，克服了传统水培一体化循环的局限性，满足了不同作物、作物不同周期不同的营养液和循环周期要求，具有很强的灵活性，达到了提高资源利用率，减少对环境影响的效果，对水培具有很高的应用价值；各管道的结构设计，实现了无遗留换水，有效的解决了病原体扩散和残留物质对作物后续生长影响的问题，提高了农业生产工作效率和作物生长安全性；排水进水两过程互不干扰，每层循水相互独立，增强了循环系统的稳定性，不仅满足了作物的种植需求，还降低了人工作业强度，具有很好的应用价值。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1中局部放大图；
图中所示：
1、入水管，2、种植槽，3、排水管，4、水泵，5、缓冲箱，6、第二管道，7、第一管道，8、第一隔膜泵， 9、第二隔膜泵，10、排液阀，11、分流阀门，12、废料箱，13、第一配料阀，14、第三配料阀，15、第二配料阀，16、第一软管，17、第二养料箱，18、第三软管，19、第二软管，20、第三养料箱，21、清水控制阀，22、清水软管，23、清水箱，24、第一养料箱。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
如图1所示一种分层式循环水管道结构，包括营养液箱、清水箱23和若干层种植单元，各种植单元自上往下依次排布，形成立体式结构，多层养料循环互不干扰，单层种植单元损坏不会影响其他层种植单元的正常使用。本管道结构分层式构造，使用方便，可多次重复使用。
种植单元包括水泵4、缓冲箱5和若干倾斜设置的种植槽2，以及与缓冲箱连通的入水管1和排水管3，种植槽具有一定的倾斜角度，可排干种植槽内所有水分，入水管上安装有第一隔膜泵8，排水管上安装有第二隔膜泵9，第一管道和第二管道位于各缓冲箱的同一侧，隔膜泵位于缓冲箱远离第一管道的一侧。入水管远离缓冲箱的一端与各种植槽的上端连通，排水管远离缓冲箱的一端与各种植槽的下端连通，通过第一隔膜泵8将缓冲箱内的营养液泵至种植槽的上端，通过第二隔膜泵9将各种植槽汇集至排水管中的废液泵至缓冲箱。第一隔膜泵和第二隔膜泵控制种植槽的液体更换，控制液体流量。
通过设置的缓冲箱作为养料配比，废弃养料暂存，以及清水储存的缓冲装置，减少在种植槽滋生细菌的概率。水泵的出水口与缓冲箱连通，各层种植单元的水泵进水口均通过第一管道7与清水箱连通，第一管道上连通设置有连通营养液箱的支管道，通过水泵的作用，将清水箱内的清水和营养液箱内的营养液经第一管道泵送至缓冲箱，各层种植单元共用一根第一管道，节省空间，节省成本。支管道为软管，且支管道上安装有配料阀门，通过控制相应的配料阀门，控制营养液的种类。种植单元还包括与缓冲箱连通的分流管道，分流管道远离缓冲箱的一端与第一管道连通，分流管道上安装有分流阀门11，在水泵将营养液泵至缓冲箱的过程中，打开分流阀门，使得部分营养液经分流阀门进入缓冲箱，提高了营养液的混合效果。
本实施例还包括与各缓冲水箱的底部连通的第二管道6，第二管道上安装有排液阀10，第二管道的下端连通设置有废料箱12，所述废料箱在高度方向上低于各缓冲箱，打开排液阀后，缓冲箱内的废液经第二管道流至废料箱，既保证了废液排出的彻底性，同时方便了废液的集中处理，防止废弃养料污染。
为了提高防水性，本实施例的排水管、废料箱、营养液箱和清水箱均包裹有防水塑料层。
作为一种具体的实施方案，本实施例的种植单元共三层，每层种植单元分别设有六根种植槽，种植槽由PVC管制成，PVC管管壁光滑，减少流体阻力，种植槽设置有7个槽口，最大化利用PVC管空间且不影响植物发育，营养液箱包括沿横向依次设置的第一养料箱24、第二养料箱17和第三养料箱20，延伸至第一养料箱内的支管道为第一软管16，延伸至第二养料箱内的支管道为第二软管19，延伸至第三养料箱内的支管道为第三软管18，第一软管上的配料阀门为第一配料阀13，第二软管上的配料阀门为第二配料阀15，第三软管上的配料阀门为第三配料阀14。清水箱内设有与第一管道连通的清水软管22，清水软管上设有清水控制阀21。各养料箱、清水箱和废水箱放置于整个管道结构的底部，提高了空间利用率。
本实施例的管道结构工作时，从清水箱向缓冲箱输送清水，从各养料箱向缓冲箱输送各种营养液，清水和营养液在缓冲箱内混合，混合后的营养液输送至种植槽中，当一层种植单元进行循环工作时，其他层种植单元停止工作。
具体的，使用本实施例分层式循环水管道结构进行的换液方法，包括如下步骤：
1、根据选种的植物，给控制系统设定相应的换液时间；
2、通过控制系统控制水泵启动，并分别单独开启第一配料阀、第二配料阀、第三配料阀一定时长，各配料阀关闭后，开启清水控制阀，将各营养液和清水输送至缓冲箱混合，通过控制系统控制第一配料阀、第二配料阀、第三配料阀、清水控制阀的开启时长，以控制营养液配比，清水控制阀关闭后，停止水泵工作；
3、启动第一隔膜泵，将缓冲箱内配制好的营养液输送至种植槽上端，营养液在倾斜的种植槽内渗透，未被吸收的液体流至排水管，到达设定时间时，通过第二隔膜泵将排水管内的废液输送至缓冲箱，再通过排液阀将缓冲箱内的废液排入底部废料箱。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。
Claims (6)
1.一种分层式循环水管道结构，其特征在于：包括营养液箱、清水箱和若干层种植单元，所述种植单元包括水泵（4）、缓冲箱（5）和若干倾斜设置的种植槽（2），以及与缓冲箱连通的入水管（1）和排水管（3），所述入水管和排水管上分别安装有隔膜泵，入水管远离缓冲箱的一端与各种植槽的上端连通，排水管远离缓冲箱的一端与各种植槽的下端连通；
所述水泵的出水口与缓冲箱连通，各层种植单元的水泵进水口均通过第一管道（7）与清水箱连通，第一管道上连通设置有连通营养液箱的支管道；
还包括与各缓冲水箱的底部连通的第二管道（6），第二管道上安装有排液阀（10），第二管道的下端连通设置有废料箱（12），所述废料箱在高度方向上低于各缓冲箱。
2.根据权利要求1所述的一种分层式循环水管道结构，其特征在于：种植单元还包括与缓冲箱连通的分流管道，分流管道远离缓冲箱的一端与第一管道连通，分流管道上安装有分流阀门（11）。
3.根据权利要求1所述的一种分层式循环水管道结构，其特征在于：所述支管道为软管，且支管道上安装有配料阀门。
4.根据权利要求1所述的一种分层式循环水管道结构，其特征在于：排水管、废料箱、营养液箱和清水箱均包裹有防水塑料层。
5.根据权利要求1所述的一种分层式循环水管道结构，其特征在于：第一管道和第二管道位于各缓冲箱的同一侧，隔膜泵位于缓冲箱远离第一管道的一侧。
6.一种使用权利要求1~5任一项分层式循环水管道结构进行的换液方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）根据选种的植物，给控制系统设定相应的换液时间；
（2）通过控制系统控制水泵（4）启动，并分别单独开启第一配料阀、第二配料阀、第三配料阀一定时长，各配料阀关闭后，开启清水控制阀，将各营养液和清水输送至缓冲箱混合，通过控制系统控制第一配料阀、第二配料阀、第三配料阀、清水控制阀的开启时长，以控制营养液配比，清水控制阀关闭后，停止水泵工作；
（3）启动第一隔膜泵，将缓冲箱内配制好的营养液输送至种植槽上端，营养液在倾斜的种植槽内渗透，未被吸收的液体流至排水管，到达设定时间时，通过第二隔膜泵将排水管内的废液输送至缓冲箱，再通过排液阀将缓冲箱内的废液排入底部废料箱。
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