CN209314507U - 一种风机结合空气储能实施灌溉系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种风机结合空气储能实施灌溉系统。该风机结合空气储能实施灌溉系统包括水泵、提供旋转动力的风车、在所述旋转动力的带动下对空气进行压缩并输出的活塞式充气装置、对所述活塞式充气装置输出的压缩空气进行存储的高压储气罐和通过所述压缩空气膨胀输出动能以带动所述水泵工作的膨胀机，所述风车通过第一传动轴与所述活塞式充气装置连接，所述活塞式充气装置的底部与所述高压储气罐的进气口连通，所述高压储气罐的出气口与所述膨胀机的气体进口连接，所述膨胀机的动能输出端与所述水泵连接。本申请解决了灌溉系统可操控性低、实施难度大的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及农业灌溉技术领域，具体而言，涉及一种风机结合空气储能实施灌溉系统。
背景技术
现阶段，农业灌溉中可采用多种灌溉方式，其主要有以下集中：
1、采用电网电能进行供电，即直接安装水泵进行泵水进行灌溉，该种方式需要进行布线，而且只适用于电网覆盖全面的地区，需要付电费，不仅布线过程需要耗费大量人力物力了，而且灌溉成本高。
2、采用水轮，即在河流上安装水轮，利用河流的动能提水灌溉，该种方式需要将灌溉设置固定安装在河流上，安装难度大。
3、采用柴油发电机进行供电，驱动水泵灌溉，该种方式柴油发电机耗油量大、噪音较大，而且还会存在故障率高，易对环境造成污染等问题。
4、采用风车抽水，即利用风力驱动风扇轮旋转做圆周运动，通过传动机构转变为活塞的直线往复运动而推动水泵抽水灌溉工作。风能间歇性的问题，对灌溉的效果有一定负面影响，如水量不易控制导致灌溉不均匀，时间不易把控，植物吸收效果不好。另外，采用往复式抽水对水量无法进行精准的控制，仅适合抽水，不适合用在需要定时灌溉及均匀灌溉等对水量控制要求较高的灌溉环境下使用。
5、光伏灌溉，即利用光伏发电驱动水泵进行灌溉，该种方式只适用于白天灌溉，要实现全天灌溉，需要配置的储能容量很大，不易实施。
针对相关技术中灌溉系统可操控性低、实施难度大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
本申请的主要目的在于提供一种风机结合空气储能实施灌溉系统，以解决灌溉系统可操控性低、实施难度大的问题。
为了实现上述目的，本申请提供了一种风机结合空气储能实施灌溉系统。
根据本申请的风机结合空气储能实施灌溉系统，包括：水泵、提供旋转动力的风车、在所述旋转动力的带动下对空气进行压缩并输出的活塞式充气装置、对所述活塞式充气装置输出的压缩空气进行存储的高压储气罐和通过所述压缩空气膨胀输出动能以带动所述水泵工作的膨胀机，所述风车通过第一传动轴与所述活塞式充气装置连接，所述活塞式充气装置的底部与所述高压储气罐的进气口连通，所述高压储气罐的出气口与所述膨胀机的气体进口连接，所述膨胀机的动能输出端与所述水泵连接。
进一步的，所述风机结合空气储能实施灌溉系统还包括对获得的旋转动力进行调节的变速装置，所述第一传动轴的一端与风车的旋转轴连接，所述第一传动轴的另一端与所述变速装置的输入轴连接，所述变速装置的输出轴与所述活塞式充气装置连接。
进一步的，所述变速装置为变速齿轮箱。
进一步的，所述活塞式充气装置包括气缸、活塞、气缸摆杆和传动杆，所述气缸的底部设置有排气口，所述活塞设置在所述气缸的内部，所述活塞的顶部与所述气缸摆杆的底端铰接，所述气缸摆杆的顶端与所述传动杆的底端铰接，所述传动杆的顶端套设在所述第一传动轴上并与所述第一传动轴可转动的连接。
进一步的，所述气缸的排气口通过第一输气管道与所述高压储气罐的进气口连接，所述第一输气管道上设置有防止气体回流的止回阀。
进一步的，所述高压储气罐上设置有对所述高压储气罐内的气体压力进行检测的压力传感器。
进一步的，所述高压储气罐的出气口通过第二输气管道与所述膨胀机的气体进口连接，所述第二输气管道上设置有对气体排除量进行控制的调节阀。
进一步的，所述膨胀机的动能输出端通过第二传动轴与所述水泵的旋转轴连接。
进一步的，所述膨胀机为多级膨胀机组合形成。
进一步的，所述风机结合空气储能实施灌溉系统还包括采集所述风机结合空气储能实施灌溉系统中各电气设备的数据信息并对各电气设备进行控制的控制器和将所述各电气设备的数据信息对外传输的通讯装置，所述控制器的通信端口与所述通讯装置连接，所述通讯装置通过4G、WiFi或者GPRS进行数据传输。
在本申请实施例中，通过风车提供的旋转动力带动活塞式充气装置对空气进行压缩并输出到高压储气罐内，再通过将高压储气罐内的压缩空气输送至膨胀机，进而通过膨胀机带动水泵进行灌溉，该申请通过风车提供动力，通过活塞式充气装置对空气进行压缩后在高压储气罐内进行储存，达到了可对灌溉系统进行操控的目的，该系统可装载在火车上，实现移动灌溉，从而降低灌溉系统实施难度，进而解决了灌溉系统可操控性低、实施难度大的技术问题。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本实用新型一种风机结合空气储能实施灌溉系统的结构示意图；
图2是本实用新型一种风机结合空气储能实施灌溉系统中活塞式充气装置A-A方向的剖视图；
图3是本实用新型一种风机结合空气储能实施灌溉系统的控制原理图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1所示，本申请涉及一种风机结合空气储能实施灌溉系统，该风机结合空气储能实施灌溉系统包括水泵16、风车1、变速装置2、活塞式充气装置3、高压储气罐4和膨胀机5，风车1用于提供旋转动力，变速装置2用于对获得的旋转动力进行调节，活塞式充气装置3用于在旋转动力的带动下对空气进行压缩，高压储气罐4用于对活塞式充气装置3输出的压缩空气进行存储，膨胀机5用于通过压缩空气膨胀输出动能以带动水泵16工作，从而完成灌溉。风车1的旋转轴与第一传动轴6的一端连接，第一传动轴6的另一端与变速装置2的输入轴连接，变速装置2的输出轴7与活塞式充气装置3连接，以带动活塞式充气装置3运动对空气进行压缩。活塞式充气装置3的底部与高压储气罐4的进气口连通，活塞式充气装置3内压缩的空气进入高压储气罐4中进行储存，高压储气罐4的出气口与膨胀机5的气体进口连接，膨胀机5的动能输出端通过第二传动轴15与水泵16的旋转轴连接。该申请通过风车1提供动力，通过变速装置2对风车1输出的动力进行调节，并通过活塞式充气装置3对空气进行压缩后在高压储气罐4内进行储存，高压储气罐4内的压缩空气通过膨胀机5带动水泵16进行工作，整个系统无需布设线路，通过风能即可实现灌溉，操控方便，而且整个系统可装载在火车上，便于运输和移动，大大降低了灌溉系统的实施难度。
本实用新型的一些实施例中，风车1可为但不限于抽流风机或者垂直风机。
本实用新型的一些实施例中，膨胀机5可为但不限于多级膨胀机组合形成。膨胀机5利用压缩气体膨胀降压时向外输出机械功使气体温度降低的原理以获得能量的机械。膨胀机5按运动形式和结构分为活塞膨胀机和透平膨胀机两类。
如图2所示，活塞式充气装置3包括气缸301、活塞303、气缸摆杆9和传动杆8，气缸301的底部设置有排气口302，活塞303设置在气缸301的内部，活塞302的外壁与气缸301的内壁之间密封设置，活塞303的顶部中间位置与气缸摆杆9的底端铰接，气缸摆杆301的顶端与传动杆8的底端铰接，传动杆8的顶端套设在变速装置2的输出轴7上，并且变速装置2的输出轴7与传动杆8之间可转动的连接。通过风车1带动变速装置2的输出轴7转动，从而通过传动杆8带动气缸摆杆301上下运动，进而使活塞302在气缸301内做上下往复运动对空气进行压缩。
本实用新型的一些实施例中，变速装置2为变速齿轮箱。
如图1所示，气缸301的排气口302通过第一输气管道10与高压储气罐4的进气口连接，第一输气管道10上设置有防止气体回流的止回阀11，能够有效防止高压储气罐4内的压缩空气反充至活塞式充气装置3的气缸301内。
如图1所示，高压储气罐4上设置有对高压储气罐4内的气体压力进行检测的压力传感器12。
本实用新型的一些实施例中，高压储气罐4可采用现有产品，也可以采用定制的储气罐产品，出于安全考虑及储能量的分析，罐上设置有压力传感器12，通过压力检测及容积量得出高压储气罐4内储存的压缩空气量，可为灌溉的控制提供数据基础。
如图1所示，高压储气罐4的出气口通过第二输气管道13与膨胀机5的气体进口连接，第二输气管道13上设置有对气体排除量进行控制的调节阀14，通过对调节阀14开关状态的控制，可控制膨胀机5的输出功率和转速。
该系统的工作原理为：风车1通过第一传动轴6将动力传输给变速齿轮箱3。可根据风车1最大转速和最小转速对变速齿轮箱2的变比进行调节(调档)。变速齿轮箱2调档的作用在于将输入的转速进行输出变速。当风能越大时，风车1转速越快，变速齿轮箱2的输出速度越快，活塞式充气装置3的对空气的压缩频率越快，高压储气罐4内的气压持续增高，充气阻力也相应增高，在反作用力的作用下，风车1的转速会逐步下降，下降到一定程度后，风车1的风能利用效率会大大降低，甚至有无法转动的趋势，通过变速齿轮箱3输出调速，将输出转速降低，从而输出扭矩加大，继续给高压储气罐4加压，只是压缩空气的频率会下降，但风能可以实现最大的利用效率；当高压储气罐4内的空气压力到达极限时，风力很大的情况下，风车1上设置有停止装置对风车1进行刹车控制，防止高压储气罐4内压力过高发生危险。当风能较弱时，变速齿轮箱3通过降低输出转速，提高扭矩，实现缓慢充气；当风能加强时，高压储气罐4内压力降低，变速齿轮箱3通过调档提高输出转速，加快充气。其中，变速齿轮箱3的档数越多对风车1的调速范围越大，对风能的利用率越高。由于设置有高压储气罐4，风能最大功率点的跟踪无需很灵敏，功率点调档数可无需太多，但要保证最低风速下通过变速齿轮箱3的调节能满足风车1启动。
如图3所示，风机结合空气储能实施灌溉系统还包括自动化监控模块17，自动化监控模块17包括控制器和通讯装置，控制器用于采集系统中各电气设备的数据信息并对各电气设备进行控制，通讯装置用于将各电气设备的数据信息对外传输，控制器的通信端口与通讯装置连接，通讯装置通过4G、WiFi或者GPRS进行数据传输。
具体的，如图3所示，通讯装置通过4G、WiFi或者GPRS与网络连接，通过网络将通讯装置接收到的数据上传至终端机进行显示。其中，终端机可为但不限于PC和智能手机。
具体的，如图3所示，控制器的检测信号接收端分别与风车1上的转速检测装置的检测信号输出端和调节阀14的工作状态信号输出端连接，通过控制器实时检测风车1的转速和调节阀14的开合状态；控制器的控制信号输出端分别与变速齿轮箱2的控制端、调节阀14的控制端和风车1上的停止装置的控制端连接，通过控制器分别控制变速齿轮箱2的工作状态、调节阀14的开合状态和控制风车1的停止旋转。
具体的，如图3所示，控制器与灌溉基础设施连接，灌溉基础设施包括灌溉管道上设置的检测灌溉管道内水流压力的水管压力传感器、检测灌溉管道内水流流量的水管流量传感器和设置在灌溉管道上的水管阀门，控制器的检测信号接收端分别与水管压力传感器的检测信号输出端和水管流量传感器的检测信号输出端连接，控制器的控制信号输出端与水管阀门的控制端连接，通过控制器接收水管内水流的压力和流量数据，并根据该数据对设置在水管上的水关阀门的开合状态进行控制，从而控制灌溉量。
具体的，如图3所示，通讯装置与环境监测设施连接，环境监测设施包括土壤温度传感器、土壤湿度传感器、空气温度传感器和空气湿度传感器，通讯装置将接收到的土壤温湿度数据和空气温湿度数据进行对外传输，使使用者可进行远程监控，从而对灌溉水量进行控制。
本实用新型的一些实施例中，控制器可为但不限于单片机控制器或者UPFC控制器。
从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：
通过风车1提供动力，通过变速装置2对风车1输出的动力进行调节，并通过活塞式充气装置3对空气进行压缩后在高压储气罐4内进行储存，高压储气罐4内的压缩空气通过膨胀机5带动水泵16进行工作，整个系统无需布设线路，通过风能即可实现灌溉，操控方便，而且整个系统可装载在火车上，实现移动灌溉，大大降低了灌溉系统的实施难度。整个灌溉过程通过控制器进行数据的采集，并通过通讯装置对采集到的数据进行远程通讯，实现自动化控制。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种风机结合空气储能实施灌溉系统，其特征在于，包括：水泵(16)、提供旋转动力的风车(1)、在所述旋转动力的带动下对空气进行压缩并输出的活塞式充气装置(3)、对所述活塞式充气装置(3)输出的压缩空气进行存储的高压储气罐(4)和通过所述压缩空气膨胀输出动能以带动所述水泵(16)工作的膨胀机(5)，所述风车(1)通过第一传动轴(6)与所述活塞式充气装置(3)连接，所述活塞式充气装置(3)的底部与所述高压储气罐(4)的进气口连通，所述高压储气罐(4)的出气口与所述膨胀机(5)的气体进口连接，所述膨胀机(5)的动能输出端与所述水泵(16)连接。
2.根据权利要求1所述的风机结合空气储能实施灌溉系统，其特征在于，所述风机结合空气储能实施灌溉系统还包括对获得的旋转动力进行调节的变速装置(2)，所述第一传动轴(6)的一端与风车(1)的旋转轴连接，所述第一传动轴(6)的另一端与所述变速装置(2)的输入轴连接，所述变速装置(2)的输出轴(7)与所述活塞式充气装置(3)连接。
3.根据权利要求2所述的风机结合空气储能实施灌溉系统，其特征在于，所述变速装置(2)为变速齿轮箱。
4.根据权利要求2所述的风机结合空气储能实施灌溉系统，其特征在于，所述活塞式充气装置(3)包括气缸(301)、活塞(303)、气缸摆杆(9)和传动杆(8)，所述气缸(301)的底部设置有排气口(302)，所述活塞(303)设置在所述气缸(301)的内部，所述活塞(303)的顶部与所述气缸摆杆(9)的底端铰接，所述气缸摆杆(9)的顶端与所述传动杆(8)的底端铰接，所述传动杆(8)的顶端套设在所述第一传动轴(6)上并与所述第一传动轴(6)可转动的连接。
5.根据权利要求4所述的风机结合空气储能实施灌溉系统，其特征在于，所述气缸(301)的排气口(302)通过第一输气管道(10)与所述高压储气罐(4)的进气口连接，所述第一输气管道(10)上设置有防止气体回流的止回阀(11)。
6.根据权利要求1所述的风机结合空气储能实施灌溉系统，其特征在于，所述高压储气罐(4)上设置有对所述高压储气罐(4)内的气体压力进行检测的压力传感器(12)。
7.根据权利要求1所述的风机结合空气储能实施灌溉系统，其特征在于，所述高压储气罐(4)的出气口通过第二输气管道(13)与所述膨胀机(5)的气体进口连接，所述第二输气管道(13)上设置有对气体排除量进行控制的调节阀(14)。
8.根据权利要求1所述的风机结合空气储能实施灌溉系统，其特征在于，所述膨胀机(5)的动能输出端通过第二传动轴(15)与所述水泵(16)的旋转轴连接。
9.根据权利要求1所述的风机结合空气储能实施灌溉系统，其特征在于，所述膨胀机(5)为多级膨胀机组合形成。
10.根据权利要求1所述的风机结合空气储能实施灌溉系统，其特征在于，所述风机结合空气储能实施灌溉系统还包括采集所述风机结合空气储能实施灌溉系统中各电气设备的数据信息并对各电气设备进行控制的控制器和将所述各电气设备的数据信息对外传输的通讯装置，所述控制器的通信端口与所述通讯装置连接，所述通讯装置通过4G、WiFi或者GPRS进行数据传输。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20190830 Termination date: 20211229 |