CN116420589A - 一种基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及植物灌溉技术领域，具体涉及一种基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置，包括箱体、伸缩安装在所述箱体中的集风机构、冷凝机构、与所述箱体底部连接的储水机构、与所述储水机构连接的灌溉机构和供电机构，所述集风机构包括伸缩杆、风力驱动组件、引风件和固定在所述收缩杆上的过滤组件，所述供电机构包括光伏板、连接所述光伏板的伸展组件和设置在所述光伏板底部的电源件，所述伸展组包括电磁柱、套设在所述电磁柱上的滑动套管、连接杆和设置在所述光伏板末端的调节件，所述电磁柱内设置有多个电磁模块。本发明能够能够通过太阳能收集电能，并集取空气中的水汽用于灌溉，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及植物灌溉技术领域，具体涉及一种基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置。
背景技术
土地沙漠化是制约人类社会迅速发展、经济进步、人类和谐生活的一个重要问题。目前虽然通过种植绿化可以防风固沙，有效的防止荒漠土壤流失，但是沙漠地区的降雨量较少，蒸发量大，气候干旱，植物难以生长，导致沙漠管理难以取得成效，很多沙漠地区的空气湿度超过百分之十五，每立方米空气含水量达到了4.5克以上。由于沙漠地区人烟较少，电网覆盖面积少，对于将沙漠中空气中的水汽进行收集灌溉成本较高。
发明内容
基于现有技术中存在的上述问题，本发明实施例的目的在于：提供一种基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置，能够通过太阳能收集电能，并集取空气中的水汽用于灌溉，成本较低。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明公开了一种基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置，包括箱体、伸缩安装在所述箱体中的集风机构、冷凝机构、与所述箱体底部连接的储水机构、与所述储水机构连接的灌溉机构和供电机构，所述集风机构包括伸缩杆、风力驱动组件、引风件和固定在所述收缩杆上的过滤组件，所述供电机构包括光伏板、连接所述光伏板的伸展组件和设置在所述光伏板底部的电源件，所述伸展组包括电磁柱、套设在所述电磁柱上的滑动套管、连接杆和设置在所述光伏板末端的调节件，所述电磁柱内设置有多个电磁模块，所述连接杆设置有多个，且相邻的所述连接杆的长度不同，所述调节件包括安装环和套设在所述安装环外侧面上的转动环片。
进一步的，所述箱体包括外壳和设置在所述外壳顶部的壳盖，所述壳盖包括环形安装板和固定在所述环形安装板上的开合叶片。
进一步的，所述集风机构还包括设置在所述伸缩杆顶部的传动轴，所述传动轴通过轴承转动固定在所述伸缩杆顶部。
进一步的，所述伸缩杆包括第一杆体、套设在所述第一杆体外侧的第二杆体和所述套设在第二杆体外侧的第三杆体，所述第一杆体位于所述箱体的底部。
进一步的，所述过滤组件包括过滤网、收缩骨架和滑块。
进一步的，所述滑块安装在所述第三杆体的外侧面上。
进一步的，所述冷凝机构安装在所述箱体的外侧面上，所述冷凝机构采用柔性热电制冷片进行制冷。
进一步的，所述储水机构包括储水箱、与所述储水箱连接的进水管和设置在所述储水箱内部的水位传感器。
进一步的，所述灌溉机构包括第一伸缩管、与所述第一伸缩管连接的第二伸缩管、喷嘴和抽水泵。
进一步的，所述连接杆的一端通过铰接件与所述滑动套管转动连接，所述连接杆的另一端通过铰接件与所述光伏板的中央转动连接。
本发明的有益效果是：本发明的基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置设置有伸缩杆，可以通过控制伸缩杆向下收缩，将风力驱动组件和引风件收纳到箱体的内部，随后控制壳盖的旋转关闭，实现将风力驱动组件和引风件保存，延长风力驱动组件和引风件使用寿命；设置有电磁柱、套设在电磁柱上的滑动套管、连接杆和设置在光伏板末端的调节件，且相邻的连接杆的长度不同，光伏板伸展和收缩时转动换片能够位于安装环上随光伏板实现转动，控制滑动套管上下移，此时多个连接杆收拢或展开，当不需要使用光伏板时，光伏板向上合拢，减少光伏板在风吹动下的受力面积，同样也能减少风沙尘土对光伏板的刮损并防止风沙在光伏板表面堆积，从而延长光伏板使用寿命、提高光伏板的转换效率，且能够通过太阳能收集电能，并集取空气中的水汽用于灌溉，成本较低。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置的结构示意图；
图2是本发明的壳盖的的结构示意图；
图3是本发明的伸缩杆和过滤组件的结构示意图；
图4是本发明的伸缩杆和过滤组件(不包括过滤网)的结构示意图；
图5是本发明的供电机构的结构示意图；
图6是图5中A处的局部放大示意图；
图7是本发明的电磁柱的剖视图；
图8是本发明的冷凝机构的工作原理图。
图中零部件名称及其编号分别为：
箱体1，外壳11，壳盖12，安装板121，安装槽1211，开合叶片122，电磁柱1221；
集风机构2，伸缩杆21，第一杆体211，第二杆体212，第三杆体213，传动轴22，风力驱动组件23、安装件231，叶片232，引风件24，过滤组件25，过滤网251，收缩骨架252，滑块253；
冷凝机构3；
储水机构4，储水箱41，进水管42，水位传感器43；
灌溉机构5，第一伸缩管51，第二伸缩管52，喷嘴53，抽水泵54；
供电机构6，光伏板61，伸展组件62，电磁柱621，滑动套管622，连接杆623，调节件624，安装环6241，转动环片6242，电源件63。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，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，本发明提供了一种基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置100，包括箱体1、伸缩安装在箱体1中的集风机构2、冷凝机构3、与箱体1底部连接的储水机构4、与储水机构4连接的灌溉机构5和供电机构6。
具体的，箱体1呈圆柱形，箱体1内部形成圆柱形空腔。箱体1包括外壳11和设置在外壳11顶部的壳盖12。外壳11呈圆筒形，外壳11内部用于放置集风机构2。如图2所示，壳盖12为圆形壳盖，与外壳11顶部相适配。壳盖12采用旋转开合式。壳盖12包括环形安装板121和固定在环形安装板121上的开合叶片122。安装板121呈圆环形，安装板121的外侧直接与外壳11顶部的内直径相适配。安装板121上开设有多个安装槽1211，安装槽144呈弧形，且多个安装槽1211呈周向均匀设置，弧形安装槽1211整体呈放射状延伸分别在圆环形安装板121上。开合叶片122的数量与安装槽1211的数量相等，开合叶片122呈圆环形分布并连接在安装板12的下端面上，开合叶片122呈斜三角型，开合叶片122的顶端呈尖状。在开合叶片122的尾端设置有电磁柱1221，电磁柱1221适于安装在安装槽1211内，卡合叶片122通过驱动件驱动连接，并通过控制器进行控制，从而实现壳盖12的旋转开合。
具体的，集风机构2可伸缩安装在箱体1内。集风机构2包括伸缩杆21、设置在伸缩杆21顶部的传动轴22、固定在传动轴22上方的风力驱动组件23、引风件24和固定在收缩杆21上的过滤组件25。伸缩杆21竖直安装在箱体1的中央位置，伸缩杆21包括第一杆体211、套设在第一杆体211外侧的第二杆体212和套设在第二杆体212外侧的第三杆体213。伸缩杆21与驱动件相连接，驱动件与供电机构6相连接，从而控制伸缩杆21做伸缩运动，在伸缩杆21做向上延伸时，第一杆体211位于箱体1的底部，第三杆体213延伸到箱体1的顶部；在伸缩杆21向下收缩时，第三杆体213套设在第二杆体212的外侧，第二杆体212套设在第一杆体211的外侧，从而使得整个伸缩杆21放置在箱体1内的底部位置。传动轴22可通过轴承等转动固定在第三杆体213的顶端。风力驱动组件23固定在传动轴22的上方，风力驱动组件23包括安装件231和对称设置在安装件231两侧的叶片232。安装件231固定在传动轴22上，安装件231用于安装固定叶片232。叶片232的直径小于箱体1顶部开口的直径，叶片232的材质选用尼龙纤维材质制成，叶片232两侧对称设计，叶片232的外侧曲线呈葫芦型，在两个叶片232的中央位置设有开口，可以使风流过叶片的阻力更小，从而降低启动风速，叶片232与传动轴22的连接面积更小，所需带动的安装件231转体更短，使得装置整体更易被风带动。引风件24固定在传动轴22的下端，引风件24通过风带动叶片232以及传动轴22进行转动，由于引风件24固定在传动轴22的下端，引风件24在传动轴22的带动下进行旋转，在其中一些实施例中，引风件24可以是反向风扇，从而将外部含有水蒸气的空气吸入到箱体1的内部。当在伸缩杆21做向上延伸时，第三杆体213延伸到箱体1的顶部，此时位于第三杆体213上方的传动轴22和安装在传动轴22上的风力驱动组件23延伸到箱体1顶部的上方位置。当集风机构2不需要工作时，可以通过控制伸缩杆21向下收缩，将传动轴22、固定在传动轴22上方的风力驱动组件23和引风件24收纳到箱体1的内部，随后控制壳盖12的旋转关闭，实现将风力驱动组件23和引风件24保存，延长风力驱动组件23和引风件24使用寿命。
如图3、图4所示，过滤组件25设置在伸缩杆21的第三杆体213的上方，方伸缩杆21向上延伸时，使得过滤组件25位于箱体1内部的上端位置，实现对外部空气的过滤。过滤组件25包括过滤网251、收缩骨架252和滑块253。过滤网251展开时与箱体1内部之间相适配，使得过滤网251展开时能够与箱体1内部紧密贴合，过滤网251固定在收缩骨架252上，收缩骨架252采用伞式骨架结构，且收缩骨架252的支撑架体与滑块213进行连接。滑块253安装在第三杆体213的外侧面上，滑块253的材质采用铁制等便于电磁吸引的材质制成，在其中一些实施例中，第三杆体213的内侧面上方位置围设有电磁线圈(图中未示出)，当滑块253需要上移时，通过控制器控制电磁线圈通电通入电源，滑块253进行上移，此时收缩骨架252被撑开，当滑块253需要下移时，通过控制器控制电磁线圈断开电源，滑块253在重力作用下向下移动，从而实现滑块253在第三杆体213外侧面上下移动。当滑块213上移时，收缩骨架252向上伸展，此时过滤网251被撑开，过滤网251与箱体1内壁紧密贴合；当滑块213下移时，收缩骨架252向内收缩，此时固定在收缩骨架252上的过滤网251向内收缩，过滤网251外侧四周与箱体1内部之间具有空隙，便于伸缩杆21向下收缩。
在其中一些实施例中，冷凝机构3安装在箱体1的外侧面上，冷凝机构3采用柔性热电制冷片进行制冷，其制冷原理如图8所示，热电制冷片利用特种半导体材料构成的P-N结，形成热电偶对，通过直流电进行制冷，且热电制冷片的使用无需制冷剂。柔性热电制冷片对箱体1的内部壁进行制冷，在箱体1的外侧面通过散热翅片进行散热，从而使得进入到箱体1内部带有水蒸气的空气，在遇到温度较低的箱体1内壁时，凝结形成水珠从而汇聚到箱体1的底部。
在其中一些实施例中，箱体1、集风机构2和冷凝机构3可设置有两组或多组，用于提高集水量。
具体的，储水机构4与箱体1的底部连接，储水机构4包括储水箱41、与储水箱41连接的进水管42和设置在储水箱41内部的水位传感器43。储水箱41可设置在沙地土壤中，可减少储水箱41中水的蒸发。进水管42与箱体1内的底部连通，使得通过冷凝机构3冷凝汇聚到箱体1底部的水经过进水管42进入到储水箱41中进行储存，水位传感器43设置在储水箱41内，当水位传感器43检测到储水箱41内的水即将储满时，发送信号到控制器，从而控制集风机构2和冷凝机构3停止工作。
具体的，灌溉机构5与储水机构4相连，灌溉机构5从储水箱41内进行取水，从而实现灌溉。灌溉机构5包括第一伸缩管51、与第一伸缩管51连接的第二伸缩管52、喷嘴53和抽水泵54。第一伸缩管51竖直安装，且第一伸缩管51的底端连通到储水箱4的底部，用于抽取储水箱4内部的水。第二伸缩管52与第一伸缩管51互相垂直设置，使得第二伸缩管52横向放置，第二伸缩管52与第一伸缩管51的顶部相连通，且第二伸缩管52设置有两个或不限于两个。喷嘴53的数量与第二伸缩管52的数量相同，喷嘴53安装在第二伸缩管52的末端，抽水泵54与第一伸缩管51连接。通过抽水泵54吸取储水箱4内部的水进入到第一伸缩管51和第二伸缩管52，最后从喷嘴53中输出，从而实现灌溉。通过设置有第一伸缩管51和第二伸缩管52，可以调节灌溉的高度以及宽度，增加灌溉面积。
如图5、图6所示，具体的，供电机构6包括光伏板61、连接光伏板61的伸展组件62和设置在光伏板61底部的电源件63。光伏板61设置有多个，光伏板61呈三角形结构，多个光伏板61呈圆周放置组成，用于接收太阳能。伸展组件62包括电磁柱621、套设在电磁柱621上的滑动套管622、连接杆623和设置在光伏板61末端的调节件624。电磁柱621为竖直固定的圆形柱体。滑动套管622套设在电磁柱621的外侧面上，滑动套管622的材质采用钢铁等便于电磁吸引的材质制成，如图7所示，在其中一些实施例中，电磁柱621内部均匀设置有多个电磁模块6211，当滑动套管622需要上移时，通过控制器控制电磁模块6211由下至上依次通入电源，并随即关闭下方电磁模块6211的电源，吸引滑动套管622进行上移；当滑动套管622需要下移时，通过控制器控制电磁模块6211断开电源，滑动套管622在重力作用下向下移动，从而实现滑动套管622在电磁柱621外侧面上下移动。连接杆623设置有多个，且相邻的两个连接杆623的长度不同，连接杆623的数量与光伏板61的数量相等，连接杆623的一端通过铰接件与滑动套管622转动连接，连接杆623的另一端通过铰接件与光伏板61的中央转动连接。调节件624包括安装环6241和套设在安装环6241外侧面上的转动环片6242。安装环6241呈圆环形，且安装环6241在竖直方向上的截面为圆形，安装环6241固定在连接杆623的底部。转动环片6242套设在安装环6241的外侧面上，转动环片6242设置有多个，转动环片6242的数量与光伏板61的数量相等，光伏板61的末端与转动换片6242连接，当光伏板62伸展和收缩时转动换片6242能够位于安装环6241上随光伏板62实现转动。电源件63设置在光伏板61的下方，且电源件63与光伏板61电连接。电源件63包括设置在电源盒内的蓄电池，用于存储光伏板61转化的电能，电源件63用于给用电设备进行供电。通过设置可伸展和收缩的供电机构6，能够根据天气情况，将光伏板61进行收缩，减少光伏板61的损坏。
本发明的基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置100在夜间温度较低时，沙漠地区的风速以及空气中的含水量较高，适于进行冷凝制水，此时通过控制器控制箱体1顶部的壳盖12旋转打开，随后控制伸缩杆21进行向上延伸，风力驱动组件23上升到箱体1的上方位置用于引风，此时引风件24位于箱体1的顶部位置，由于引风件24为反向风扇，随后控制滑块253向上移动，使得收缩骨架252向上伸展，此时过滤网251被撑开，过滤网251与箱体1内壁紧密贴合，由反向风扇将外部含有水蒸气的空气吸入到箱体1的内部，通过过滤网251过滤掉空气中的沙尘；然后启动冷凝机构3，通过柔性热电制冷片对箱体1的内部壁进行制冷，从而使得进入到箱体1内部带有水蒸气的空气，在遇到温度较低的箱体1内壁时，凝结形成水珠从而汇聚到箱体1的底部，通过进水管42进入到储水箱41中，当储水箱41的水位进行达到临界值时，关闭集风机构2和冷凝机构3，此时控制器控制伸缩杆21收缩，将风力驱动组件23和引风件24收纳到箱体1的内部，随后控制壳盖12的旋转关闭，以减少风沙尘土对其长时间风蚀而造成的损坏。当白天光照强度较大时，此时通过控制器发送指令，通过驱动滑动套管622下移，将多个光伏板61打开，用于接收太阳能并转化为电能存储在电源件63中，用于给用电设备进行供电，在夜间无光照时，通过控制滑动套管622上移，此时多个连接杆623收拢，光伏板61向上合拢，减少光伏板61在风吹动下的受力面积，同样也能减少风沙尘土对光伏板61的刮损并防止风沙在光伏板61表面堆积，从而延长光伏板61使用寿命、提高光伏板61的转换效率。
本发明的基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置100设置有伸缩杆21，在集风机构2不需要工作时，可以通过控制伸缩杆21向下收缩，将传动轴22、固定在传动轴22上方的风力驱动组件23和引风件24收纳到箱体1的内部，随后控制壳盖12的旋转关闭，实现将风力驱动组件23和引风件24保存，延长风力驱动组件23和引风件24使用寿命；在过滤组件25上设置有收缩骨架252和滑块253，当滑块213上移时，收缩骨架252向上伸展，此时过滤网251被撑开，过滤网251与箱体1内壁紧密贴合；当滑块213下移时，收缩骨架252向内收缩，此时固定在收缩骨架252上的过滤网251向内收缩，过滤网251外侧四周与箱体1内部之间具有空隙，便于伸缩杆21向下收缩；设置有电磁柱621、套设在电磁柱621上的滑动套管622、连接杆623和设置在光伏板61末端的调节件624，且相邻的连接杆623的长度不同，光伏板62伸展和收缩时转动换片6242能够位于安装环6241上随光伏板62实现转动，控制滑动套管622上下移，此时多个连接杆623收拢或展开，当不需要使用光伏板61时，光伏板61向上合拢，减少光伏板61在风吹动下的受力面积，同样也能减少风沙尘土对光伏板61的刮损并防止风沙在光伏板61表面堆积，从而延长光伏板61使用寿命、提高光伏板61的转换效率。
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，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术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 (10)
1.一种基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置，其特征在于，包括箱体、伸缩安装在所述箱体中的集风机构、冷凝机构、与所述箱体底部连接的储水机构、与所述储水机构连接的灌溉机构和供电机构，所述集风机构包括伸缩杆、风力驱动组件、引风件和固定在所述收缩杆上的过滤组件，所述供电机构包括光伏板、连接所述光伏板的伸展组件和设置在所述光伏板底部的电源件，所述伸展组包括电磁柱、套设在所述电磁柱上的滑动套管、连接杆和设置在所述光伏板末端的调节件，所述电磁柱内设置有多个电磁模块，所述连接杆设置有多个，且相邻的所述连接杆的长度不同，所述调节件包括安装环和套设在所述安装环外侧面上的转动环片。
2.根据权利要求1所述的基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置，其特征在于，所述箱体包括外壳和设置在所述外壳顶部的壳盖，所述壳盖包括环形安装板和固定在所述环形安装板上的开合叶片。
3.根据权利要求1所述的基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置，其特征在于，所述集风机构还包括设置在所述伸缩杆顶部的传动轴，所述传动轴通过轴承转动固定在所述伸缩杆顶部。
4.根据权利要求1所述的基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置，其特征在于，所述伸缩杆包括第一杆体、套设在所述第一杆体外侧的第二杆体和所述套设在第二杆体外侧的第三杆体，所述第一杆体位于所述箱体的底部。
5.根据权利要求4所述的基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置，其特征在于，所述过滤组件包括过滤网、收缩骨架和滑块。
6.根据权利要求5所述的基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置，其特征在于，所述滑块安装在所述第三杆体的外侧面上。
7.根据权利要求1所述的基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置，其特征在于，所述冷凝机构安装在所述箱体的外侧面上，所述冷凝机构采用柔性热电制冷片进行制冷。
8.根据权利要求1所述的基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置，其特征在于，所述储水机构包括储水箱、与所述储水箱连接的进水管和设置在所述储水箱内部的水位传感器。
9.根据权利要求1所述的基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置，其特征在于，所述灌溉机构包括第一伸缩管、与所述第一伸缩管连接的第二伸缩管、喷嘴和抽水泵。
10.根据权利要求1所述的基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置，其特征在于，所述连接杆的一端通过铰接件与所述滑动套管转动连接，所述连接杆的另一端通过铰接件与所述光伏板的中央转动连接。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310380322.2A CN116420589A (zh) | 2023-04-11 | 2023-04-11 | 一种基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202310380322.2A CN116420589A (zh) | 2023-04-11 | 2023-04-11 | 一种基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116420589A true CN116420589A (zh) | 2023-07-14 |
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ID=87082767
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| CN202310380322.2A Pending CN116420589A (zh) | 2023-04-11 | 2023-04-11 | 一种基于热电制冷原理的沙漠集水灌溉装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN116420589A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117780695A (zh) * | 2024-02-23 | 2024-03-29 | 安徽省农业科学院农业工程研究所 | 稻田用灌溉泵 |
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2023
- 2023-04-11 CN CN202310380322.2A patent/CN116420589A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117780695A (zh) * | 2024-02-23 | 2024-03-29 | 安徽省农业科学院农业工程研究所 | 稻田用灌溉泵 |
| CN117780695B (zh) * | 2024-02-23 | 2024-05-21 | 安徽省农业科学院农业工程研究所 | 稻田用灌溉泵 |
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