CN117178851A - 一种旱作水稻自除垢滴灌系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于滴灌技术领域，涉及一种旱作水稻自除垢滴灌系统，包括：蓄水池、主管进水管、主管、若干个支管，以及反向进水管与可编程控制器；主管上设置有水泵、过滤器组、水肥一体机、增压水泵、压力传感器、加热器、温度传感器、主阀门与反向冲洗阀；主管进水管的一端设置在蓄水池内，另一端连接水泵；反向冲洗阀设置在主管且靠近主管的出口；支管连接主管、反向进水管；支管上设置有支管阀门与滴头；反向进水管上设置有反向清洗泵、反向进水阀与正向冲洗阀；正向冲洗阀设置在反向进水管的出口。本发明通过加热冷却支管，使得支管内的水垢在膨胀收缩过程中松动或脱落，从而达到除垢的效果；通过正反向清洗，实现彻底清除水垢的目的。

Description

一种旱作水稻自除垢滴灌系统

技术领域

本发明属于滴灌技术领域，具体而言，涉及一种旱作水稻自除垢滴灌系统。

背景技术

水稻种在旱地上的颠覆性新技术，解决了千百年来水稻只能种在水里的问题。采用滴灌技术种植的水稻不仅产量超过常规水稻，而且用水量显著减少，特别适合水稻旱作中。通过传统水稻种植方式来生产1吨大米将消耗5000立方米的水。但是，同样是生产1吨大米，采用滴灌方式只需要1500 立方米的水。采用滴灌方式大大减少了水份的蒸发流失和地面渗透，优点显而易见。但是目前水稻旱作中滴灌系统存在较严重的滴头堵塞的问题，即便使用了过滤装置，在滴灌时水中发生化学反应生成的化学沉淀会引发灌水器堵塞，当滴灌系统中施入化肥时，堵塞情况会更加严重。故开发一种能自除垢且高效的滴灌系统是十分必要的。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种旱作水稻自除垢滴灌系统，包括：蓄水池、主管进水管、主管、若干个支管，以及反向进水管与可编程控制器；

主管上设置有水泵、过滤器组、水肥一体机、增压水泵、压力传感器、加热器、温度传感器、主阀门与反向冲洗阀；

主管进水管的一端设置在蓄水池内，另一端连接水泵；反向冲洗阀设置在主管且靠近主管的出口；

各个支管的一端连接主管，另一端连接反向进水管；

支管上设置有支管阀门与若干个滴头；

反向进水管上设置有反向清洗泵、反向进水阀与正向冲洗阀；反向进水管的入口设置在蓄水池内；正向冲洗阀设置在反向进水管的出口；

压力传感器、温度传感器分别与可编程控制器的输入端电信号连接；主阀门、支管阀门、反向清洗泵、反向进水阀、水泵、过滤器组、水肥一体机、增压水泵、加热器、反向冲洗阀、正向冲洗阀分别与可编程控制器的输出端电信号连接；

可编程控制器的输入端还连接有湿度传感器与肥力传感器；湿度传感器与肥力传感器设置在土壤中。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述支管阀门包括支管进水阀与支管出水阀；支管进水阀设置在支管的一端，支管出水阀设置在支管的另一端；支管进水阀、支管出水阀分别与可编程控制器的输出端电信号连接。

进一步，所述水泵、过滤器组、水肥一体机、增压水泵、加热器与主阀门依次设置；压力传感器设置在增压水泵与加热器连接的主管上。

进一步，所述主阀门设置在主管与支管连接的主管上。

进一步，所述支管由外管和内管组成；外管为塑料硬管，内管为弹性管。

进一步，所述滴头包括主轴、若干个叶片、外壳、转动器与毛刷刺；叶片固定在主轴一端，毛刷刺设置在主轴的另一端；转动器设置在主轴中间；外壳一端为接口，另一端开有小出水口和大出水口，小出水口上安有小口出水阀，大出水口上安有大口出水阀。

进一步，所述转动器通过两个支架固定在外壳的内壁，转动器外缘为凹型槽，凹型槽与两个支架固定在一起；主轴穿过转动器的中心，两个环状片固定在主轴上形成一个沟槽，在两环状片和凹型槽间放置若干个滚珠。

进一步，所述毛刷刺与主轴成90度，毛刷刺与主轴朝着出水口端成45度，毛刷刺与主轴朝着进水口端成45度；毛刷刺两两之间交叉成60度分布。

进一步，所述滴头的接口与支管连接，滴头的叶片在工作时位于支管的内管中。

本发明的有益效果是：本发明通过加热冷却支管，使得支管内的水垢在膨胀收缩过程中松动或脱落，从而达到除垢的效果；通过正反向清洗，实现彻底清除水垢的目的。

附图说明

图1为本发明一种旱作水稻自除垢滴灌系统的结构原理图；

图2为本发明可编程控制器的连接框图；

的滴头与支管连接的结构示意图；

图3为支管横截面的结构示意图；

图4为滴头的结构示意图；

图5为主轴上设置毛刷刺的结构示意图；

图6为外壳的剖面示意图；

图7为转动器的结构示意图；

图8为两个环状片与主轴连接截面示意图；

图9为凹型槽截面示意图；

图10为毛刷刺的分布示意图；

图11为滴头与支管连接的示意图。

图标：1-蓄水池；2-主管进水管；3-主管；31-主阀门；4-支管；411-支管进水阀；412-支管出水阀；42-滴头；43-外管；44-内管；45-主轴；451-环状片；452-沟槽；46-叶片；47-外壳；471-接口；472-小出水口；473-大出水口；4721-小口出水阀；4731-大口出水阀；48-转动器；481-凹型槽；482-支架；483-滚珠；49-毛刷刺；5-反向进水管；51-反向清洗泵；52-反向进水阀；6-水泵；7-过滤器组；8-水肥一体机；9-增压水泵；10-压力传感器；11-加热器；12-温度传感器；13-反向冲洗阀；14-正向冲洗阀；15-湿度传感器；16-肥力传感器；17-可编程控制器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

作为一个实施例，如附图1所示，为解决上述技术问题，本实施例提供一种旱作水稻自除垢滴灌系统，包括：蓄水池1、主管进水管2、主管3、若干个支管4，以及反向进水管5与可编程控制器；

主管3上设置有水泵6、过滤器组7、水肥一体机8、增压水泵9、压力传感器10、加热器11、温度传感器12、主阀门31与反向冲洗阀13；

主管进水管2的一端设置在蓄水池1内，另一端连接水泵6；反向冲洗阀13设置在主管3且靠近主管3的出口；

各个支管4的一端连接主管3，另一端连接反向进水管5；如附图1所示，主阀门31后在主管3上连接多根支管4。

支管4上设置有支管阀门与若干个滴头42；

反向进水管5上设置有反向清洗泵51、反向进水阀52与正向冲洗阀14；反向进水管5的入口设置在蓄水池1内；正向冲洗阀14设置在反向进水管5的出口。

可编程控制器的连接框图如附图2所示，压力传感器10、温度传感器12分别与可编程控制器17的输入端电信号连接；主阀门31、支管阀门（包括支管进水阀411与支管出水阀412）、反向清洗泵51、反向进水阀52、水泵6、过滤器组7、水肥一体机8、增压水泵9、加热器11、反向冲洗阀13、正向冲洗阀14分别与可编程控制器17的输出端电信号连接。

可编程控制器17的输入端还连接有湿度传感器15与肥力传感器16；湿度传感器15与肥力传感器16设置在土壤中。

本发明的工作原理为：如附图1所示，初始状态下，所有阀门和设备都是关闭状态，当湿度传感器15检测到土壤中水分不足，但肥力传感器16并未检测到土壤肥力不足时，此时只进行灌溉，可编程控制器开启主阀门31、支管进水阀411，利用支管4的滴头42进行灌溉，接着启动水泵6，将蓄水池1中的水抽出经过滤器组7过滤后进入支管4后，通过滴头42滴出，开始滴灌；当肥力传感器16检测到土壤肥力不足时，也需先进行几分钟的灌溉，然后再进行施肥，除了上述水泵6、过滤器组7及阀门需打开外，再启动水肥一体机8，此时水肥一体机8将肥料以设定比例加入灌溉水中，通过滴头42滴出进行施肥，施肥结束后，先关闭水肥一体机8，让水再灌溉几分钟后再关闭所有上述水泵6、过滤器组7、主阀门31、支管进水阀411和支管出水阀412。可以根据实际需要对某一个支管或者某几个支管进行灌溉和施肥，只需要打开或关闭相应支管4的支管进水阀411和支管出水阀412即可。

为了防止滴灌系统堵塞，每隔一段时间需要进行自除垢自清理，作为一种可选的实施方式，具体过程如下：初始状态为所有阀门和设备都是关闭状态，开启主阀门31、支管阀门与正向冲洗阀14，同时水泵6、增压水泵9、加热器11同时启动，在水泵6和增压水泵9的作用下，水快速流过加热器11进行加热，加热后的高温热水经过支管4的时候，支管4的内管44受热膨胀，膨胀的过程中使得附着在内管44内壁的水垢松动或者脱落。

当热水作用一定时间后，关闭加热器11，继续冷水冲洗同时对内管44降温，等温度传感器12测得温度降为常温后，开启滴头42上的大口出水阀，将滴头42内的水垢从滴头42冲出，一定时间后，关闭水泵6和增压水泵9，关闭主阀门31和正向冲洗阀14，开启反向进水阀52和反向冲洗阀13后，启动反向清洗泵51，将蓄水池1中的水抽出通过反向进水管5进入支管4，对支管4和滴头42进行反向冲洗，冲洗后的水从滴头42和反向冲洗阀13流出，一定时间后，关闭水泵6、增压水泵9、主阀门31、支管进水阀411和支管出水阀412，自除垢自清洗过程结束。

可选的，如附图1所示，支管阀门包括支管进水阀411与支管出水阀412；支管进水阀411设置在支管4的一端，支管出水阀412设置在支管4的另一端；支管进水阀411、支管出水阀412分别与可编程控制器的输出端电信号连接。

在自除垢自清理时，开启主阀门31，支管进水阀411与支管出水阀412同时开启，正向冲洗阀14开启，同时水泵6、增压水泵9、加热器11同时启动，在水泵6和增压水泵9的作用下，水快速流过加热器11进行加热。

可选的，水泵6、过滤器组7、水肥一体机8、增压水泵9、加热器11与主阀门31依次设置；压力传感器10设置在增压水泵9与加热器11连接的主管3上。

可选的，主阀门31设置在主管3与支管4连接的主管3上。

可选的，如附图3所示，支管由外管43和内管44组成；外管43为塑料硬管，内管44为弹性管。外管43是塑料硬管，传热系数小，内管44是遇热易膨胀的弹性管，内管44遇热膨胀，遇冷收缩。

可选的，如附图4所示，滴头42包括主轴45、若干个叶片46、外壳47、转动器48与毛刷刺49；叶片46固定在主轴45一端，毛刷刺49设置在主轴45的另一端；转动器48设置在主轴45中间；外壳47一端为接口471，另一端开有小出水口472和大出水口473，小出水口472上安有小口出水阀4721，大出水口473上安有大口出水阀4731。如附图5所示，主轴45上设置若干个毛刷刺49。外壳47一端开有小出水口472和大出水口473的示意图如附图6所示。

在进行灌溉时，开启所有滴头42的小口出水阀4721。如附图1所示，可编程控制器开启主阀门31、支管进水阀411，接着启动水泵6，将蓄水池1中的水抽出经过滤器组7过滤后进入支管4后，通过滴头42上的小出水口472滴出，开始滴灌。

如附图4所示，加热后的高温热水经过支管的时候，支管的内管44受热膨胀，膨胀的过程中使得附着在内管44内壁的水垢松动或者脱落，膨胀的过程中使得附着在内管44内壁的水垢松动或者脱落，同时快速流过的水流冲击滴头42的叶片46，使得主轴45旋转，带动主轴45上的六根毛刷刺49旋转，进而清理滴头42外壳47内壁的水垢；流出的热水从正向冲洗阀流出。

当热水作用一定时间后，关闭加热器，继续冷水冲洗同时对内管44降温，等温度传感器测得温度降为常温后，开启滴头42上的大口出水阀4731，将滴头42内的水垢从滴头42的大出水口473冲出，一小段时间后，关闭水泵和增压水泵，关闭主阀门和正向冲洗阀，开启反向进水阀和反向冲洗阀后，启动反向清洗泵，将蓄水池中的水抽出通过反向进水管进入支管，对支管和滴头42进行反向冲洗，冲洗后的水从滴头42的大出水口473和反向冲洗阀13流出，一定时间后，关闭水泵、增压水泵、主阀门、支管进水阀和支管出水阀，自除垢自清洗过程结束。

可选的，如附图7所示，转动器48通过两个支架482固定在外壳47的内壁，转动器48外缘为凹型槽481，凹型槽481与两个支架482固定在一起；主轴45穿过转动器48的中心，两个环状片451固定在主轴45上。在两环状片451和凹型槽481间放置若干个滚珠483图8所示，两个环状片451固定在主轴45上形成一个沟槽452。凹型槽481截面如附图9所示。

凹型槽481与两个支架482固定在一起，具有良好的稳固性。通过水流自身的流动冲击滴头叶片，驱动转动器48转动，从而驱动毛刷刺的转动来达到清除滴头内壁水垢的目的；通过正反向清洗，实现彻底清除水垢的目的。

可选的，如附图10所示，毛刷刺49与主轴45成90度，毛刷刺49与主轴45朝着出水口端成45度，毛刷刺49与主轴45朝着进水口端成45度；毛刷刺49两两之间交叉成60度分布。具有更好的驱动效果。

可选的，如附图11所示，滴头42的接口471与支管的外管43连接，滴头的叶片46在工作时位于支管的内管44中。

系统中通过加热冷却支管的内管，使得内管上的水垢在膨胀收缩过程中松动或脱落，从而达到除垢的效果；通过水流自身的流动冲击滴头叶片，从而驱动毛刷刺的转动来达到清除滴头内壁水垢的目的；通过正反向清洗，实现彻底清除水垢的目的。本发明设计使用方便，节能增效，有效地解决了水稻旱作滴灌系统的堵塞问题。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种旱作水稻自除垢滴灌系统，其特征在于，包括：蓄水池（1）、主管进水管（2）、主管（3）、若干个支管（4），以及反向进水管（5）与可编程控制器（17）；

主管（3）上设置有水泵（6）、过滤器组（7）、水肥一体机（8）、增压水泵（9）、压力传感器（10）、加热器（11）、温度传感器（12）、主阀门（31）与反向冲洗阀（13）；

主管进水管（2）的一端设置在蓄水池（1）内，另一端连接水泵（6）；反向冲洗阀（13）设置在主管（3）且靠近主管（3）的出口；

各个支管（4）的一端连接主管（3），另一端连接反向进水管（5）；

支管（4）上设置有支管阀门与若干个滴头（42）；

反向进水管（5）上设置有反向清洗泵（51）、反向进水阀（52）与正向冲洗阀（14）；反向进水管（5）的入口设置在蓄水池（1）内；正向冲洗阀（14）设置在反向进水管（5）的出口；

压力传感器（10）、温度传感器（12）分别与可编程控制器（17）的输入端电信号连接；主阀门（31）、支管阀门、反向清洗泵（51）、反向进水阀（52）、水泵（6）、过滤器组（7）、水肥一体机（8）、增压水泵（9）、加热器（11）、反向冲洗阀（13）、正向冲洗阀（14）分别与可编程控制器（17）的输出端电信号连接；

可编程控制器（17）的输入端还连接有湿度传感器（15）与肥力传感器（16）；湿度传感器（15）与肥力传感器（16）设置在土壤中。

2.根据权利要求1所述一种旱作水稻自除垢滴灌系统，其特征在于，所述支管阀门包括支管进水阀（411）与支管出水阀（412）；支管进水阀（411）设置在支管（4）的一端，支管出水阀（412）设置在支管（4）的另一端；支管进水阀（411）、支管出水阀（412）分别与可编程控制器（17）的输出端电信号连接。

3.根据权利要求1所述一种旱作水稻自除垢滴灌系统，其特征在于，所述水泵（6）、过滤器组（7）、水肥一体机（8）、增压水泵（9）、加热器（11）与主阀门（31）依次设置；压力传感器（10）设置在增压水泵（9）与加热器（11）连接的主管（3）上。

4.根据权利要求1所述一种旱作水稻自除垢滴灌系统，其特征在于，所述主阀门（31）设置在主管（3）与支管（4）连接的主管（3）上。

5.根据权利要求1所述一种旱作水稻自除垢滴灌系统，其特征在于，所述支管（4）由外管（43）和内管（44）组成；外管（43）为塑料硬管，内管（44）为弹性管。

6.根据权利要求1所述一种旱作水稻自除垢滴灌系统，其特征在于，所述滴头（42）包括主轴（45）、若干个叶片（46）、外壳（47）、转动器（48）与毛刷刺（49）；叶片（46）固定在主轴（45）一端，毛刷刺（49）设置在主轴（45）的另一端；转动器（48）设置在主轴（45）中间；外壳（47）一端为接口（471），另一端开有小出水口（472）和大出水口（473），小出水口上安有小口出水阀（4721），大出水口（473）上安有大口出水阀（4731）。

7.根据权利要求6所述一种旱作水稻自除垢滴灌系统，其特征在于，所述转动器（48）通过两个支架（482）固定在外壳（47）的内壁，转动器（48）外缘为凹型槽（481），凹型槽（481）与两个支架（482）固定在一起；主轴（45）穿过转动器（48）的中心，两个环状片（451）固定在主轴（45）上形成一个沟槽（452），在两环状片（451）和凹型槽（481）间放置若干个滚珠（483）。

8.根据权利要求6所述一种旱作水稻自除垢滴灌系统，其特征在于，所述毛刷刺（49）与主轴（45）成90度，毛刷刺（49）与主轴（45）朝着出水口端成45度，毛刷刺（49）与主轴（45）朝着进水口端成45度；毛刷刺两两之间交叉成60度分布。

9.根据权利要求6所述一种旱作水稻自除垢滴灌系统，其特征在于，所述滴头（42）的接口（471）与支管（4）连接，滴头（42）的叶片（46）在工作时位于支管的内管（44）中。