CN117256440B - 一种适用于农作物种植的水灌溉装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农作物种植技术领域，且公开了一种适用于农作物种植的水灌溉装置，包括环形空腔、弹性蓄能式阀门结构、从动式球体限位结构以及气动薄膜式伸缩结构。该适用于农作物种植的水灌溉装置，安装于农田进水方位的田埂处，在开启后，能够使得水源正常由水渠流入至农田中，一旦农田中的水源深度达到所需要求，根据文丘里效应，能够及时发生对进水部位的水流阻断效果，从而有效防止水量过大现象的发生，同时，阻断无需人为外力介入，因此具备主动断流的功能，此外，该装置利用文丘里效果，具备较高的控制灵敏度以及较为稳定的工作状态。
Description
技术领域
本发明涉及农作物种植技术领域，具体为一种适用于农作物种植的水灌溉装置。
背景技术
据统计，我国农业灌溉用水量占全国总用水量的百分之八十，在一些河谷地带，会种植大量的农作物，并且需要定时对农田中的农作物进行灌溉，而河谷地带一般都是利用水渠进行灌溉，在灌溉时，需要将农田田埂扒开，使得水源能够流入至农田中，在农田注入水源完毕后，则需要人为手动将农田水源进水处堵塞，需要人员及时监护，防止流入液体量过多导致水源浪费以及农作物“淹死”现象的发生，为此，便需要适用于农作物种植的水灌溉装置。
例如，公开号为“CN201718278U”的中国专利公布了“农田灌溉用省工节水自动阀”，其主要结构包括控制阀部分和执行机构部分，控制阀部分包括阀杆、阀瓣和阀座，阀座的一侧设有定位套，阀座的底部与进水管连接；执行机构部分包括支撑杆、支撑架、旋转轴、调节套、浮箱和配重，支撑杆的一端固定在定位套内、另一端与调节套连接，调节套上设有调节板，支撑架固定在调节板上，旋转轴的两端均固定在支撑架上，旋转轴的中间顶部连接有控制杆，该控制杆与阀杆固定连接，控制杆的另一端与配重固定连接，控制杆上设有调节板，该调节板上开有多个调节孔，调节板固定在控制杆上，调节板的底部与浮箱连接。
而在实际使用过程中，浮箱处于水源流动处，并且浮箱为了具备足够的浮力，往往需要体积大，导致其整体质量较为笨重，并且，农田中一些农作物并不需要太深的水，造成其控制灵敏度非常差，工作稳定性也随之较差。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种适用于农作物种植的水灌溉装置，安装于农田进水方位的田埂处，在开启后，能够使得水源正常由水渠流入至农田中，一旦农田中的水源深度达到所需要求，根据文丘里效应，能够及时发生对进水部位的水流阻断效果，从而有效防止水量过大现象的发生，同时，阻断无需人为外力介入，因此具备主动断流的功能，此外，该装置利用文丘里效果，具备较高的控制灵敏度以及较为稳定的工作状态，解决了上述技术问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于农作物种植的水灌溉装置，包括内部设置有总水流流动空腔的空心管道体、设置于空心管道体一端且用于水流进入至总水流流动空腔内部的水流流入口、设置于水流流入口一端的水流压缩锥形腔以及用于排放水流压缩锥形腔内部水流的水流排放口，还包括环形空腔，设置于水流排放口上方的外围结构内部，其内侧通过第一气流孔与水流排放口的顶部连通，空心管道体的内部设置有用于连通外界气体流动软管和环形空腔的第二气流孔，空心管道体的内部设置有一端连通环形空腔、另一端位于总水流流动空腔外围的第三气流孔；弹性蓄能式阀门结构，固定安装于总水流流动空腔的轴向中心区域，其内部设置有用于堵塞水流流入口的锥形阀板以及用于对锥形阀板产生轴向推力使得锥形阀板堵塞水流流入口的螺旋弹簧；从动式球体限位结构，固定安装于总水流流动空腔的轴向中心区域，其内部设置有随锥形阀板轴向运动的内套壳体、固定在总水流流动空腔内部且位于内套壳体外围的外套壳体以及可将内套壳体和外套壳体卡入式固定的球体；以及气动薄膜式伸缩结构，固定安装于总水流流动空腔的轴向中心区域，其内部设置有产生远离内套壳体移动现象的气动薄膜以及随气动薄膜轴向移动且可对球体产生限位影响的插入柱。
优选的，所述弹性蓄能式阀门结构包括通过第一支杆固定安装于总水流流动空腔的轴向中心区域的空心外壳，所述空心外壳的内部设置有轴向活动空腔，所述轴向活动空腔的内部安放有可沿其轴向运动的活动板，活动板的一端面安装有贯通空心外壳一个端部结构的第一伸缩杆，第一伸缩杆的端部安装有可堵塞在水流流入口内部的锥形阀板，活动板的另一端安装有贯通空心外壳另一个端部结构的第二伸缩杆，第二伸缩杆在位于轴向活动空腔内部的杆体外围套放有处于压缩状态的螺旋弹簧。
优选的，所述锥形阀板的结构外形为锥形结构与所述水流流入口的结构外形匹配、均为锥形结构。
优选的，所述螺旋弹簧在压缩后的弹性强度足以使得锥形阀板克服来自水流流入口方向的水流冲击强度而将水流流入口堵塞。
优选的，所述从动式球体限位结构包括通过第二支架固定安装于总水流流动空腔的轴向中心区域的外套壳体以及内套壳体，所述外套壳体的中心设置有两端开口且可用于内套壳体在内部沿轴向运动的套孔结构，内套壳体的一端设置有用于固定安装第二伸缩杆杆体结构的杆体固定槽，所述内套壳体的另一端设置有内凹式的部件插入槽，所述内套壳体的圆周面壁面处设置有两个对称的球体安放孔，所述外套壳体的内圆周面在球体安放孔对应部位设置有球形卡槽，每个所述球体安放孔的内部均通过弹性带连接一个球体。
优选的，所述球体处于球体安放孔的中心部位、且于球形卡槽处于同一个垂线上。
优选的，所述球体的结构半径与球形卡槽的结构半径一致、且球形卡槽的深度小于球体的结构半径。
优选的，当所述球体处于球形卡槽部位时，所述螺旋弹簧处于完全压缩状态。
优选的，所述气动薄膜式伸缩结构包括通过第三支架固定安装于总水流流动空腔的轴向中心区域的盘形壳体，所述盘形壳体的内部设置有内凹式的气体预留空腔，盘形壳体在气体预留空腔的中心区域放置有嵌入块，嵌入块的外圆周面和盘形壳体的内圆周面在对应部位嵌入有气动薄膜，所述第三支架的内部设置有连通气体预留空腔和第三气流孔的杆孔，嵌入块的一端面通过水平连杆安装有贯通盘形壳体端面结构且可插入至部件插入槽内部的插入柱，所述插入柱的插入端设置有便于球体产生引导移动的倒角结构。
优选的，所述插入柱的柱形圆周侧面抵触于球体的内侧后，球体的对应部位卡入于球形卡槽内部。
与现有技术相比，本发明提供了一种适用于农作物种植的水灌溉装置，具备以下有益效果：
该适用于农作物种植的水灌溉装置，安装于农田进水方位的田埂处，在开启后，能够使得水源正常由水渠流入至农田中，一旦农田中的水源深度达到所需要求，根据文丘里效应，能够及时发生对进水部位的水流阻断效果，从而有效防止水量过大现象的发生，同时，阻断无需人为外力介入，因此具备主动断流的功能，此外，该装置利用文丘里效果，具备较高的控制灵敏度以及较为稳定的工作状态。
附图说明
图1为本发明的全剖结构示意图；
图2为本发明中弹性蓄能式阀门结构的立体图；
图3为本发明中弹性蓄能式阀门结构的立体剖面图；
图4为本发明中从动式球体限位结构的全剖结构示意图；
图5为本发明中气动薄膜式伸缩结构的立体图；
图6为本发明中气动薄膜式伸缩结构的立体剖面图。
其中：1、空心管道体；2、总水流流动空腔；3、水流流入口；4、水流压缩锥形腔；5、水流排放口；6、环形空腔；7、第一气流孔；8、第二气流孔；9、第三气流孔；10、外界气体流动软管；11、弹性蓄能式阀门结构；111、空心外壳；112、轴向活动空腔；113、活动板；114、第一伸缩杆；115、锥形阀板；116、第二伸缩杆；117、螺旋弹簧；12、从动式球体限位结构；121、外套壳体；122、第二支架；123、套孔结构；124、球形卡槽；125、球体安放孔；126、部件插入槽；127、杆体固定槽；128、球体；129、弹性带；1210、内套壳体；13、气动薄膜式伸缩结构；131、盘形壳体；132、气体预留空腔；133、第三支架；134、嵌入块；135、气动薄膜；136、水平连杆；137、插入柱；138、倒角结构；14、第一支杆。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种适用于农作物种植的水灌溉装置，包括内部设置有总水流流动空腔2的空心管道体1、设置于空心管道体1一端且用于水流进入至总水流流动空腔2内部的水流流入口3、设置于水流流入口3一端的水流压缩锥形腔4以及用于排放水流压缩锥形腔4内部水流的水流排放口5，安装时，需要将空心管道体1埋入田埂中，并且将水流流入口3深入水渠的水流流动区域中，而水流排放口5的液体排放端口位于农田的内部。
为了产生文丘里效果，从而利用气体控制农田内部液位高度，请参阅图1，需要设置环形空腔6，设置于水流排放口5上方的外围结构内部，其内侧通过第一气流孔7与水流排放口5的顶部连通，空心管道体1的内部设置有用于连通外界气体流动软管10和环形空腔6的第二气流孔8，空心管道体1的内部设置有一端连通环形空腔6、另一端位于总水流流动空腔2外围的第三气流孔9，外界气体流动软管10的进气口需要固定在农田内部，且外界气体流动软管10进气口与农田底部之间的高度便是注入液面的高度。
液体经过水流压缩锥形腔4压缩后的水流在水流排放口5内部快速，此时，气体会在高速流动区域附近产生低压区，而低压区会导致外界气体流入至水流压缩锥形腔4中，在农田液位未达到外界气体流动软管10的进气口时，外界气体能够通过外界气体流动软管10及时补入到环形空腔6内部，从而实现压力平衡，而当农田液位达到外界气体流动软管10的进气口处，会将进气口堵塞，外界压力无法进入，此时，环形空腔6内部的气体失衡，环形空腔6形成低压现象，该低压会通过第三气流孔9作用于气体预留空腔132中，从而使得气动薄膜135产生向内部一侧的拉动现象，控制锥形阀板115堵塞水流流入口3，实现水流的阻断，因此能够使得水源正常由水渠流入至农田中，一旦农田中的水源深度达到所需要求，根据文丘里效应，能够及时发生对进水部位的水流阻断效果，从而有效防止水量过大现象的发生，同时，阻断无需人为外力介入，因此具备主动断流的功能。
为了具备足够的复位能力，实现水流的有效阻断效果，请参阅图1、图2和图3，需要设置弹性蓄能式阀门结构11，固定安装于总水流流动空腔2的轴向中心区域，其内部设置有用于堵塞水流流入口3的锥形阀板115以及用于对锥形阀板115产生轴向推力使得锥形阀板115堵塞水流流入口3的螺旋弹簧117，初始状态下，需要手动使得锥形阀板115向内推动，从而使得水流流入口3处于开启状态，而手动推动锥形阀板115时，会使得螺旋弹簧117被压缩，压缩后的螺旋弹簧117产生弹性势能，一旦该势能得到释放，便会使得锥形阀板115快速靠近水流流入口3，直至其堵塞在水流流入口3内部，从而实现液体的阻断效果。
关于所述弹性蓄能式阀门结构11的具体结构，请参阅图2和图3，包括通过第一支杆14固定安装于总水流流动空腔2的轴向中心区域的空心外壳111，所述空心外壳111的内部设置有轴向活动空腔112，所述轴向活动空腔112的内部安放有可沿其轴向运动的活动板113，活动板113的一端面安装有贯通空心外壳111一个端部结构的第一伸缩杆114，第一伸缩杆114的端部安装有可堵塞在水流流入口3内部的锥形阀板115，为了具备限位能力的堵塞效果，从而起到堵塞式封闭，需要使得所述锥形阀板115的结构外形为锥形结构与所述水流流入口3的结构外形匹配、均为锥形结构，活动板113的另一端安装有贯通空心外壳111另一个端部结构的第二伸缩杆116，第二伸缩杆116在位于轴向活动空腔112内部的杆体外围套放有处于压缩状态的螺旋弹簧117，为了具备足够的复位能力，需要使得所述螺旋弹簧117在压缩后的弹性强度足以使得锥形阀板115克服来自水流流入口3方向的水流冲击强度而将水流流入口3堵塞。
为了实现对锥形阀板115的定位作用，从而在满足条件后自动关闭水流，请参阅图1和图4，需要设置从动式球体限位结构12，固定安装于总水流流动空腔2的轴向中心区域，其内部设置有随锥形阀板115轴向运动的内套壳体1210、固定在总水流流动空腔2内部且位于内套壳体1210外围的外套壳体121以及可将内套壳体1210和外套壳体121卡入式固定的球体128，当插入柱137脱离球体128后，球体128将不具备足够的阻尼效果，会使得球体128产生朝向设备中心线方向的移动，此时，球体128会脱离球形卡槽124，而螺旋弹簧117在压缩后的势能得到释放，锥形阀板115克服来自水流流入口3方向的水流冲击强度而将水流流入口3堵塞，从而在满足条件后自动关闭水流，从而有效防止水量过大现象的发生。
关于所述从动式球体限位结构12的具体结构，请参阅图4，包括通过第二支架122固定安装于总水流流动空腔2的轴向中心区域的外套壳体121以及内套壳体1210，所述外套壳体121的中心设置有两端开口且可用于内套壳体1210在内部沿轴向运动的套孔结构123，内套壳体1210的一端设置有用于固定安装第二伸缩杆116杆体结构的杆体固定槽127，所述内套壳体1210的另一端设置有内凹式的部件插入槽126，所述内套壳体1210的圆周面壁面处设置有两个对称的球体安放孔125，所述外套壳体121的内圆周面在球体安放孔125对应部位设置有球形卡槽124，每个所述球体安放孔125的内部均通过弹性带129连接一个球体128，为了具备卡入定位功能，需要使得所述球体128处于球体安放孔125的中心部位、且于球形卡槽124处于同一个垂线上，且为了保证工作的稳定性，需要使得所述球体128的结构半径与球形卡槽124的结构半径一致、且球形卡槽124的深度小于球体128的结构半径，而为了具备足够的弹性势能，从而产生及时的阀门关闭功能，需要使得当所述球体128处于球形卡槽124部位时，所述螺旋弹簧117处于完全压缩状态。
为了配合空气低压产生必要的轴向运动，从而在高灵敏度的基础下产生阻断水流的所需动能，请参阅图1、图5和图6，需要设置气动薄膜式伸缩结构13，固定安装于总水流流动空腔2的轴向中心区域，其内部设置有在低压状态时产生形变进而产生远离内套壳体1210移动现象的气动薄膜135以及随气动薄膜135轴向移动且可对球体128产生限位影响的插入柱137，由上述描述能够得知：气体低压会通过第三气流孔9作用于气体预留空腔132中，气动薄膜135外侧的压力不变，将会导致气动薄膜135产生向内的凹陷现象，从而使得气动薄膜135产生向内部一侧的拉动现象，拉动会使得插入柱137脱离球体128，从而控制锥形阀板115堵塞水流流入口3，实现及时的水流阻断效果。
关于所述气动薄膜式伸缩结构13的具体结构，请参阅图5和图6，包括通过第三支架133固定安装于总水流流动空腔2的轴向中心区域的盘形壳体131，所述盘形壳体131的内部设置有内凹式的气体预留空腔132，盘形壳体131在气体预留空腔132的中心区域放置有嵌入块134，嵌入块134的外圆周面和盘形壳体131的内圆周面在对应部位嵌入有气动薄膜135，所述第三支架133的内部设置有连通气体预留空腔132和第三气流孔9的杆孔，嵌入块134的一端面通过水平连杆136安装有贯通盘形壳体131端面结构且可插入至部件插入槽126内部的插入柱137，为了具备足够的运动行程，需要使得所述插入柱137的柱形圆周侧面抵触于球体128的内侧后，球体128的对应部位卡入于球形卡槽124内部，所述插入柱137的插入端设置有便于球体128产生引导移动的倒角结构138。
在使用时，将空心管道体1埋入田埂中，并且将水流流入口3深入水渠的水流流动区域中，而水流排放口5的液体排放端口位于农田的内部，当水渠有流动的水流时，且水流高度淹没水流流入口3，手动使得锥形阀板115向内推动，直至螺旋弹簧117处于完全压缩状态，且此时，球体128卡入至球形卡槽124内部，从而使得水流流入口3处于开启状态，此时，液体经过水流压缩锥形腔4压缩后的水流在水流排放口5内部快速流动，同时气体会在高速流动区域附近产生低压区，而低压区会导致外界气体流入至水流压缩锥形腔4中，在农田液位未达到外界气体流动软管10的进气口时，外界气体能够通过外界气体流动软管10及时补入到环形空腔6内部，从而实现压力平衡，而当农田液位达到外界气体流动软管10的进气口处，会将进气口堵塞，外界压力无法进入，此时，环形空腔6内部的气体失衡，环形空腔6形成低压现象，该低压会通过第三气流孔9作用于气体预留空腔132中，从而使得气动薄膜135产生向内部一侧的拉动现象，控制锥形阀板115堵塞水流流入口3，实现水流的阻断。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种适用于农作物种植的水灌溉装置，包括内部设置有总水流流动空腔(2)的空心管道体(1)、设置于空心管道体(1)一端且用于水流进入至总水流流动空腔(2)内部的水流流入口(3)、设置于水流流入口(3)一端的水流压缩锥形腔(4)以及用于排放水流压缩锥形腔(4)内部水流的水流排放口(5)，其特征在于：还包括
环形空腔(6)，设置于水流排放口(5)上方的外围结构内部，其内侧通过第一气流孔(7)与水流排放口(5)的顶部连通，空心管道体(1)的内部设置有用于连通外界气体流动软管(10)和环形空腔(6)的第二气流孔(8)，空心管道体(1)的内部设置有一端连通环形空腔(6)、另一端位于总水流流动空腔(2)外围的第三气流孔(9)；
弹性蓄能式阀门结构(11)，固定安装于总水流流动空腔(2)的轴向中心区域，其内部设置有用于堵塞水流流入口(3)的锥形阀板(115)以及用于对锥形阀板(115)产生轴向推力使得锥形阀板(115)堵塞水流流入口(3)的螺旋弹簧(117)；
从动式球体限位结构(12)，固定安装于总水流流动空腔(2)的轴向中心区域，其内部设置有随锥形阀板(115)轴向运动的内套壳体(1210)、固定在总水流流动空腔(2)内部且位于内套壳体(1210)外围的外套壳体(121)以及将内套壳体(1210)和外套壳体(121)卡入式固定的球体(128)；
以及气动薄膜式伸缩结构(13)，固定安装于总水流流动空腔(2)的轴向中心区域，其内部设置有产生远离内套壳体(1210)移动现象的气动薄膜(135)以及随气动薄膜(135)轴向移动且对球体(128)产生限位影响的插入柱(137)；
所述弹性蓄能式阀门结构(11)包括通过第一支杆(14)固定安装于总水流流动空腔(2)的轴向中心区域的空心外壳(111)，所述空心外壳(111)的内部设置有轴向活动空腔(112)，所述轴向活动空腔(112)的内部安放有沿其轴向运动的活动板(113)，活动板(113)的一端面安装有贯通空心外壳(111)一个端部结构的第一伸缩杆(114)，第一伸缩杆(114)的端部安装有堵塞在水流流入口(3)内部的锥形阀板(115)，活动板(113)的另一端安装有贯通空心外壳(111)另一个端部结构的第二伸缩杆(116)，第二伸缩杆(116)在位于轴向活动空腔(112)内部的杆体外围套放有处于压缩状态的螺旋弹簧(117)；
所述从动式球体限位结构(12)包括通过第二支架(122)固定安装于总水流流动空腔(2)的轴向中心区域的外套壳体(121)以及内套壳体(1210)，所述外套壳体(121)的中心设置有两端开口且用于内套壳体(1210)在内部沿轴向运动的套孔结构(123)，内套壳体(1210)的一端设置有用于固定安装第二伸缩杆(116)杆体结构的杆体固定槽(127)，所述内套壳体(1210)的另一端设置有内凹式的部件插入槽(126)，所述内套壳体(1210)的圆周面壁面处设置有两个对称的球体安放孔(125)，所述外套壳体(121)的内圆周面在球体安放孔(125)对应部位设置有球形卡槽(124)，每个所述球体安放孔(125)的内部均通过弹性带(129)连接一个球体(128)；
所述气动薄膜式伸缩结构(13)包括通过第三支架(133)固定安装于总水流流动空腔(2)的轴向中心区域的盘形壳体(131)，所述盘形壳体(131)的内部设置有内凹式的气体预留空腔(132)，盘形壳体(131)在气体预留空腔(132)的中心区域放置有嵌入块(134)，嵌入块(134)的外圆周面和盘形壳体(131)的内圆周面在对应部位嵌入有气动薄膜(135)，所述第三支架(133)的内部设置有连通气体预留空腔(132)和第三气流孔(9)的杆孔，嵌入块(134)的一端面通过水平连杆(136)安装有贯通盘形壳体(131)端面结构且插入至部件插入槽(126)内部的插入柱(137)，所述插入柱(137)的插入端设置有便于球体(128)产生引导移动的倒角结构(138)。
2.根据权利要求1所述的一种适用于农作物种植的水灌溉装置，其特征在于：所述锥形阀板(115)的结构外形为锥形结构与所述水流流入口(3)的结构外形匹配、均为锥形结构。
3.根据权利要求1所述的一种适用于农作物种植的水灌溉装置，其特征在于：所述螺旋弹簧(117)在压缩后的弹性强度足以使得锥形阀板(115)克服来自水流流入口(3)方向的水流冲击强度而将水流流入口(3)堵塞。
4.根据权利要求1所述的一种适用于农作物种植的水灌溉装置，其特征在于：所述球体(128)处于球体安放孔(125)的中心部位、且于球形卡槽(124)处于同一个垂线上。
5.根据权利要求1所述的一种适用于农作物种植的水灌溉装置，其特征在于：所述球体(128)的结构半径与球形卡槽(124)的结构半径一致、且球形卡槽(124)的深度小于球体(128)的结构半径。
6.根据权利要求1所述的一种适用于农作物种植的水灌溉装置，其特征在于：当所述球体(128)处于球形卡槽(124)部位时，所述螺旋弹簧(117)处于完全压缩状态。
7.根据权利要求1所述的一种适用于农作物种植的水灌溉装置，其特征在于：所述插入柱(137)的柱形圆周侧面抵触于球体(128)的内侧后，球体(128)的对应部位卡入于球形卡槽(124)内部。
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