CN209594267U - 一种农田专用水肥一体化加氧加温灌溉设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种农田专用水肥一体化加氧加温灌溉设备，解决现有滴灌技术无法满足作物对水、肥、气、热的需求，进而导致作物无法正常生长发育的问题，该设备包含空气预热装置，水肥初步混合装置、水肥加氧稀释装置以及输水管路；输水管路上至少设有出水端口A和出水端口B，且在该输水管路上设有可控制出水端口A和出水端口B任一导通或同时导通的阀门，输水管路上设有水流加热保温装置，空气预热装置、水肥初步混合装置及水肥加氧稀释装置之间通过文丘里管连通。

Description

一种农田专用水肥一体化加氧加温灌溉设备

技术领域

本实用新型涉及一种农田专用水肥一体化加氧加温灌溉设备。

背景技术

随着全球水资源短缺危机的出现，农业生产作为水资源消耗大户，如何提高农业灌溉水的水分利用效率是目前世界农业灌溉领域迫切需要解决的问题。目前各种灌溉技术和湿润土壤的过程均表现为水分驱动土壤颗粒孔隙中的空气，因而灌溉方式不可避免地导致作物根区土壤空气的亏缺，对作物生长产生了不利影响。

滴灌是目前最先进的灌溉技术，只是湿润了作物根区部分土体空间，与大水漫灌相比，滴灌作物根区空气含量稍有改善，但据有关研究表明，滴灌仍然会导致作物根系的氧气胁迫。目前新疆等干旱地区灌溉方式主要以膜下滴灌和地下滴灌为主，这两种灌溉方式均会造成土壤高粘滞性和低渗透率，进而导致根区土壤空气含量降低，若再存在长时间灌溉、昼夜温差大、灌溉水温偏低等因素，则将致使无法满足作物生长的需求。因此，如何解决灌溉过程当中出现的空气减少、氧气胁迫和温度偏低现象，是制约进一步提高农田灌溉综合效果的瓶颈。

“水、肥、气、热”是影响作物生长发育的主要因素，作物根区土壤适宜的气体含量、组分和温度对作物生长极为重要，滴灌过程中根区缺氧会削弱根系的呼吸作用，影响水分和营养物质的运输，抑制作物生长；作物在生长发育阶段，对温度有最高、最适及最低的要求，当温度在最适范围内时，作物才能正常地生长发育。近年来，在节水灌溉领域，地下滴灌技术有了较大的推广应用，这种封闭的管网灌溉模式，可以运用合适的加气、加温设备将气体和水运送至作物根区来改变根部土壤水气环境，具有改善土壤质量和促进作物增产增效等优点。因此，目前急需找到一种新的适于农田灌溉和施肥又能加氧加温的一体化装置，其即能够均匀灌溉和施肥，又能改善根区土壤气体和温度状况。

发明内容

本实用新型提供了一种农田专用水肥一体化加氧加温灌溉设备，解决现有滴灌技术无法满足作物对水、肥、气、热的需求，进而导致作物无法正常生长发育的问题。

为了解决上述问题，本申请提供了一种农田专用水肥一体化加氧加温灌溉设备，该设备包含空气预热装置，水肥初步混合装置、水肥加氧稀释装置以及输水管路（5）；

所述输水管路（5）上至少设有出水端口A（51）和出水端口B（52），且在该输水管路（5）上设有可控制出水端口A（51）和出水端口B（52）任一导通或同时导通的阀门（53），所述输水管路（5）上设有水流加热保温装置（54），该水流加热保温装置（54）设置在出水端口A（51）和出水端口B（52）之前，该水流加热保温装置（54）包含加热腔（541）和温度控制器（542），所述加热腔（541）内设有发热管（5411）和至少一组输水盘管（5412），该输水盘管（5412）与输水管路（5）连通，所述温度控制器（542）可控制加热腔（541）处于恒温；

所述空气预热装置、水肥初步混合装置及水肥加氧稀释装置之间通过文丘里管（4）连通，所述空气预热装置包含连接有空气压缩机（11）的储气罐（10），该储气罐（10）的出气口端设有空气加热器（12），该空气加热器（12）的出口端与所述文丘里管（4）的进口接通；所述水肥初步混合装置包含混料仓（20），所述混料仓（20）上设有进料口（201），进水口（202）和出料口（203），所述进水口（202）与所述输水管路（5）上的出水端口A（51）连通，所述出料口（203）与所述文丘里管（4）的负压口连接并在该连接处设有压力调节阀（2031）；所述水肥加氧稀释装置包含水肥稀释仓（30），该水肥稀释仓（30）上设有注水口（301），水肥注入口（302），水肥排出口（303）以及叶轮组件，所述注水口（301）与所述输水管路（5）上的出水端口B（52）接通，所述水肥注入口（302）与所述文丘里管（4）的出口接通，且由该水肥注入口（302）进入的水肥气混合液可推动叶轮组件转动，进而实现水肥气混合液的搅拌，所述水肥排出口（303）端连接有滴灌支管（6）。

作为本申请的优选方案，所述注水口（301）处设有倒锥形导流管（3011），该倒锥形导流管（3011）安装位置设置在叶轮组件中心偏前的位置，注水口（301）进入的水流经该倒锥形导流管（3011）可冲击叶轮组件加速转动。

作为本申请的优选方案，所述混料仓（20）内设有可拆卸的滤网（205）和/或搅拌装置（204），所述滤网（205）可过滤经过出料口（203）的水肥混合液，所述搅拌装置（204）可将水、肥混合均匀。

作为本申请的优选方案，所述混料仓（20）和/或水肥稀释仓（30）上设有电导分析仪（32），该电导分析仪（32）的探头靠近混料仓（20）和/或水肥稀释仓（30）的底部位置。

作为本申请的优选方案，所述水肥稀释仓（30）上设有测温仪（33），且在该水肥稀释仓（30）的水肥排出口（303）处设有过滤网（3031）和控制阀（3032）；所述储气罐（10）上设有压力检测器（101）；所述空气加热器（12）上设有温度调节器（121）。

本申请中的该设备包含空气预热装置，水肥初步混合装置、水肥加氧稀释装置以及输水管路5，输水管路5上设有水流加热保温装置54，利用该三组装置和输水管路5上的水流加热保温装置54可对需要滴灌的水肥混合液进行加热和加氧，因此，与现有技术相比，本申请中的该设备存在以下优势：

（1）利用空气预热装置在对空气加热的同时，也可向水肥混合液中加入适量的气体，以满足作物在不同生育期的需氧量，解决了灌溉过程中作物根系区易缺氧，抑制作物生长的现状，解除土壤低氧胁迫、提高土壤导气率、改善土壤氧环境；

（2）利用输水管路5上的水流加热保温装置54，不仅可加块混料仓20和水肥稀释仓30中肥料的溶解速度，而且可将水肥稀释仓30内的水肥气混合液控制在合适范围内，如此，在滴灌时可有效提高作物根区微生物活性，促进作物生长；

（3）水肥加氧稀释装置中设置了叶轮组件，利用来自文丘里管4出口端的水气二相流冲击其转动，取代了传统使用电力驱动搅拌机构的现象，同时，利用该叶轮组件可对进入水肥稀释仓30的未溶解肥料颗粒充分搅拌，使肥料充分溶解，提高了肥料的溶解速度和使用效率，同时，叶轮31转动将大气泡破碎成小气泡，保证气体以微小形式均匀地掺入到灌溉水中，促进空气溶解速率。

因此，利用本申请中的该设备，实现了对滴灌用水肥混合液进行加热和加氧，避免了现有滴灌技术无法满足作物对水、肥、气、热的需求，进而导致作物无法正常生长发育的问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的水肥一体化加氧加温灌溉设备的主视结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的水流加热保温装置的一种内部结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的水流加热保温装置的另一种内部结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的空气加热器内部结构示意图。

附图标记

储气罐10，压力检测器101，空气压缩机11，空气加热器12，温度调节器121，空气加热腔122，风扇123，电热丝124，输气软管13，混料仓20，进料口201，进水口202，出料口203，压力调节阀2031，搅拌装置204，滤网205，固定架21，水肥稀释仓30，注水口301，倒锥形导流管3011，肥注入口302，水肥排出口303，过滤网3031，控制阀3032，叶轮31，支撑架301，电导分析仪32，测温仪33，文丘里管4，输水管路5，出水端口A51，出水端口B52，阀门53，水流加热保温装置54，加热腔541，发热管5411，输水盘管5412，温度控制器542，滴灌支管6。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

实施例1：

本实施例提供了一种农田专用水肥一体化加氧加温灌溉设备，参见图1，该设备包含空气预热装置，水肥初步混合装置、水肥加氧稀释装置以及输水管路5。

输水管路5上至少设有出水端口A51和出水端口B52，且在该输水管路5上设有可控制出水端口A51和出水端口B52任一导通或同时导通的阀门53，本实施例中，该阀门53可为手动阀门53、电动阀门53或手自一体阀门53；输水管路5上设有水流加热保温装置54，该水流加热保温装置54设置在出水端口A51和出水端口B52之前，该水流加热保温装置54包含加热腔541和温度控制器542，加热腔541内设有发热管5411和至少一组“S”型的输水盘管5412，参见图2，本实施例优选发热管5411设置在加热腔541的底部，输水盘管5412设置在发热管5411上方，且优选设有两组在垂直方向相互并列的输水盘管5412，两组输水盘管5412之间设有隔热层，该输水盘管5412与输水管路5连通，温度控制器542可控制加热腔541处于恒温；使用时，根据灌溉农田面积和用温水量选择对其中一组或两组输水盘管5412中水通过发热管5411进行加热，加热后的温水存储在“S”型输水盘管5412内，如此，可使流出的水流温度恒定且均匀，当然，在需要的情况下，也可将两组输水盘管5412在水平方向并列设置，参见图3，如此，可节省使用成本。

空气预热装置、水肥初步混合装置及水肥加氧稀释装置之间通过文丘里管4连通，空气预热装置包含连接有空气压缩机11的储气罐10，该储气罐10上设有可实时监测和调节内部压力的压力检测器101，储气罐10的出气口端通过输气软管13连接有空气加热器12，该空气加热器12的出口端通过输气软管13与所述文丘里管4的进口接通，本实施例中，优选在储气罐10出气口端连接的输气软管13上设有控制阀3032，或在空气加热器12出口端连接的输气软管13上设有控制阀3032，或两部位均设置有控制阀3032，具体设置位置根据实际需要而定，本实施例不做赘述；本实施例中，所述的空气加热器12为电热丝124加热器，该空气加热器12包含空气加热腔122和风扇123，参见图4，空气加热腔122内设有多组并联的电热丝124，如此可方便对空气加热腔122内的温度控制，风扇123旋转可使空气流动受热均匀，也即，本实施例中的该加热器12不仅加热速度快，而且温度可控，本实施例中该空气预热装置在使用前先通过空气压缩机11可将空气存储在储气罐10中，使用时，储气罐10内的气体经空气加热器12加热后进入文丘里管4的入口，该加热的气体也可对水肥混合液进行加热，本实施例中，为了方便控制空气加热腔122内的温度，优选在该空气加热器12上设有温度调节器121；水肥初步混合装置包含混料仓20，本实施例中，该混料仓20优选呈倒锥形结构，其内部可预先装有一定量的固体肥料，该混料仓20的锥顶设有进料口201和进水口202，锥底设有出料口203，进水口202与输水管路5上的出水端口A51连通，出料口203通过吸料管与文丘里管4的负压口连接并在该连接处设有压力调节阀2031；本实施例在使用时，打开输水管路5上的阀门53使水流经出水端口A51进入混料仓20与固体肥料进行初步溶解，本实施例中，由出水端口A51进入的水为温水，因此，可促进固体肥料的初步溶解速度，空气预热装置端的热气进入文丘里管4使得混料仓20与文丘里管4之间形成压差时，此时，压力调节阀2031会根据该压差做出动作，使得水肥混合液经吸料管进入文丘里管4；水肥加氧稀释装置包含水肥稀释仓30，该水肥稀释仓30上设有注水口301，水肥注入口302，水肥排出口303以及叶轮组件，叶轮组件设置在水肥稀释仓30的内部，该叶轮组件包含曲线扇形状叶轮31和支撑叶轮31的支撑架301，其中，曲线扇形状叶轮31可有效降低水肥稀释仓30内水流的波动情况，注水口301与输水管路5上的出水端口B52接通，也即，输水管路5中的温水可经出水端口B52进入水肥稀释仓30，水肥注入口302与文丘里管4的出口接通，且由该水肥注入口302进入的水肥气混合液可推动叶轮31转动，进而实现水肥气混合液的搅拌，水肥排出口303端连接有滴灌支管6，本实施例中，该水肥加氧稀释装置可对水肥气混合液进行稀释、搅拌和加氧，其中，搅拌和加氧同步进行，具体包括：水肥气混合液在进入水肥稀释仓30时冲击叶轮31转动，该叶轮31转动可对未溶解的肥料颗粒进行充分搅拌，使肥料充分溶解，提高溶解速度和肥料的使用效率，同时，叶轮31转动将水肥气混合液中的大气泡破碎成小气泡，保证气体以微小形式均匀地掺入到灌溉水中，促进空气溶解速率，因此，该水肥加氧稀释装置不仅可使水肥混合更均匀，同时，可使水肥混合液中融入更多的气体，增加氧气的含量，本实施例中，为了确保混合后的营养温度在合适范围内，避免温度过高对作物的影响，优选在水肥稀释仓30上设有测温仪33，该测温仪33的显示器上可将混合后的溶液的温度进行实时显示，本实施例中，为了避免水肥排出口303被堵塞及为了控制灌溉时间，优选在水肥稀释仓30的水肥排出口303处设有过滤网3031和控制阀3032。

本实施例在使用时，可先开启水流加热保温装置54输水盘管5412内的水流进行加热，完成加热后，开启输水管路5中的阀门53使得温水先经出水端A进入水肥稀释仓30并与仓内的固体肥料初步溶解，初步溶解完成后，再开启空气预热装置端的阀门53使得空气进入空气加热器12并被加热，加热后的气体进入文丘里管4，此时，由于文丘里管4喉道半径变小导致气体速度变大，管内压力相应降低，当压力低于外界大气压时，混料仓20内的水肥混合液就会通过吸料管被吸进来掺入到气流当中，当高速的水气肥混合体从喉部流向文丘里管出口时，由于管道半径变大导致水流流速降低，动能转化为势能使压力增加，继续以有压流体的形式流入主管道，主管道的出口适当的缩小口径，优选主管道出口的位置对准叶轮31的叶片向下，推动叶轮31旋转，破碎较大气泡，有利于水体吸收，起到充氧作用，由于气体是经过加温的，所以对水肥稀释仓30的水肥气混合液起到一定的加温作用，与此同时，开启输水管路5中的阀门53使得温水经出口端B进入水肥稀释仓30与进入的水肥气混合液进行混合，最终完成水肥混合液的加温、稀释和加氧，且满足滴灌所需；因此，使用本实施例中的该设备实现了对滴灌用水肥混合液进行加热和加氧，避免了现有滴灌技术无法满足作物对水、肥、气、热的需求，进而导致作物无法正常生长发育的问题。

进一步地，在本实施例中，为了避免未溶解的大颗粒固体肥料堵塞吸料管，优选在混料仓20内设有可拆卸的滤网205，该滤网205与混料仓20的内壁结构对应，也即为倒锥形结构，其可过滤经过出料口203的水肥混合液。

进一步地，在本实施例中，为了使肥料和水在混料仓20内充分溶解以及增加肥料的溶解速度，优选在混料仓20内设有搅拌装置204，该搅拌装置204可将水、肥混合均匀，并可提高水肥混合效率。

进一步地，在本实施例中，为了确保水肥混合液的浓度满足灌溉需求，优选在混料仓20和/或水肥稀释仓30上设有电导分析仪32，该电导分析仪32的探头靠近混料仓20和/或水肥稀释仓30的底部位置。

本实施例中的该设备不仅可用于在农田灌溉时提供合适温度、浓度以及含氧量的灌溉营养液，而且还可用于做普通滴灌或洗肥用，在做普通滴灌时，关闭水流加热保温装置54，使水流从输水管路5自然流过并通过出水端口B52进入水肥稀释仓30，然后通过水肥稀释仓30的水肥排出口303实现普通灌溉；在洗肥用时，关闭空气加热器12和水流加热保温装置54，让水流通过输水管路5自然流过并通过出水端口B52进入水肥稀释仓30，空气从输气软管13也自然通过文丘里管4进入水肥稀释仓30实现洗肥操作，通过空气压缩机11供给高压气体，预计洗肥时间可比目前洗肥时间节省一半，大大提高了洗肥效率。

实施例2：

与实施例1相比，本实施例的区别在于，叶轮组件安装于水肥稀释仓30的中部，且在水肥稀释仓30的注水口301处设有倒锥形导流管3011，该倒锥形导流管3011安装位置设置在叶轮31中心偏前的位置，注入的温水利用使能作用可以进一步的为叶轮31提供动能，也即可冲击叶轮组件加速转动，如此，更加有利于水、肥、气的充分溶解。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种农田专用水肥一体化加氧加温灌溉设备，其特征在于，该设备包含空气预热装置，水肥初步混合装置、水肥加氧稀释装置以及输水管路（5）；

所述输水管路（5）上至少设有出水端口A（51）和出水端口B（52），且在该输水管路（5）上设有可控制出水端口A（51）和出水端口B（52）任一导通或同时导通的阀门（53），所述输水管路（5）上设有水流加热保温装置（54），该水流加热保温装置（54）设置在出水端口A（51）和出水端口B（52）之前，该水流加热保温装置（54）包含加热腔（541）和温度控制器（542），所述加热腔（541）内设有发热管（5411）和至少一组输水盘管（5412），该输水盘管（5412）与输水管路（5）连通，所述温度控制器（542）可控制加热腔（541）处于恒温；

所述空气预热装置、水肥初步混合装置及水肥加氧稀释装置之间通过文丘里管（4）连通，所述空气预热装置包含连接有空气压缩机（11）的储气罐（10），该储气罐（10）的出气口端设有空气加热器（12），该空气加热器（12）的出口端与所述文丘里管（4）的进口接通；所述水肥初步混合装置包含混料仓（20），所述混料仓（20）上设有进料口（201），进水口（202）和出料口（203），所述进水口（202）与所述输水管路（5）上的出水端口A（51）连通，所述出料口（203）与所述文丘里管（4）的负压口连接并在该连接处设有压力调节阀（2031）；所述水肥加氧稀释装置包含水肥稀释仓（30），该水肥稀释仓（30）上设有注水口（301），水肥注入口（302），水肥排出口（303）以及叶轮组件，所述注水口（301）与所述输水管路（5）上的出水端口B（52）接通，所述水肥注入口（302）与所述文丘里管（4）的出口接通，且由该水肥注入口（302）进入的水肥气混合液可推动叶轮组件转动，进而实现水肥气混合液的搅拌，所述水肥排出口（303）端连接有滴灌支管（6）。

2.如权利要求1所述的农田专用水肥一体化加氧加温灌溉设备，其特征在于，所述注水口（301）处设有倒锥形导流管（3011），该倒锥形导流管（3011）安装位置设置在叶轮组件中心偏前的位置，注水口（301）进入的水流经该倒锥形导流管（3011）可冲击叶轮组件加速转动。

3.如权利要求1或2所述的农田专用水肥一体化加氧加温灌溉设备，其特征在于，所述混料仓（20）内设有可拆卸的滤网（205）和/或搅拌装置（204），所述滤网（205）可过滤经过出料口（203）的水肥混合液，所述搅拌装置（204）可将水、肥混合均匀。

4.如权利要求1或2所述的农田专用水肥一体化加氧加温灌溉设备，其特征在于，所述混料仓（20）和/或水肥稀释仓（30）上设有电导分析仪（32），该电导分析仪（32）的探头靠近混料仓（20）和/或水肥稀释仓（30）的底部位置。

5.如权利要求3所述的农田专用水肥一体化加氧加温灌溉设备，其特征在于，所述混料仓（20）和/或水肥稀释仓（30）上设有电导分析仪（32），该电导分析仪（32）的探头靠近混料仓（20）和/或水肥稀释仓（30）的底部位置。

6.如权利要求1或2所述的农田专用水肥一体化加氧加温灌溉设备，其特征在于，所述水肥稀释仓（30）上设有测温仪（33），且在该水肥稀释仓（30）的水肥排出口（303）处设有过滤网（3031）和控制阀（3032）；所述储气罐（10）上设有压力检测器（101）；所述空气加热器（12）上设有温度调节器（121）。

7.如权利要求3所述的农田专用水肥一体化加氧加温灌溉设备，其特征在于，所述水肥稀释仓（30）上设有测温仪（33），且在该水肥稀释仓（30）的水肥排出口（303）处设有过滤网（3031）和控制阀（3032）；所述储气罐（10）上设有压力检测器（101）；所述空气加热器（12）上设有温度调节器（121）。

8.如权利要求4所述的农田专用水肥一体化加氧加温灌溉设备，其特征在于，所述水肥稀释仓（30）上设有测温仪（33），且在该水肥稀释仓（30）的水肥排出口（303）处设有过滤网（3031）和控制阀（3032）；所述储气罐（10）上设有压力检测器（101）；所述空气加热器（12）上设有温度调节器（121）。

9.如权利要求5所述的农田专用水肥一体化加氧加温灌溉设备，其特征在于，所述水肥稀释仓（30）上设有测温仪（33），且在该水肥稀释仓（30）的水肥排出口（303）处设有过滤网（3031）和控制阀（3032）；所述储气罐（10）上设有压力检测器（101）；所述空气加热器（12）上设有温度调节器（121）。