CN210671309U

CN210671309U - 一种水肥循环装置

Info

Publication number: CN210671309U
Application number: CN201921508610.7U
Authority: CN
Inventors: 李东兴; 吴杰
Original assignee: Spaceflight (beijing) Food Technology Research Institute
Current assignee: Spaceflight (beijing) Food Technology Research Institute
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2020-06-05
Anticipated expiration: 2029-09-10

Abstract

本实用新型涉及一种水肥循环装置，其包括水循环系统、营养液系统和控制系统，水循环系统包括水箱、水泵、出水管和回水管，回水管的一端与水箱的上部固接，将出水管中排向种植槽内的水流回水箱内；营养液系统包括储液桶、吸液管、文丘里管、电磁阀、进液管、出液管、进液总管和出液总管，吸液管的两端分别连接有储液桶和文丘里管；文丘里管的两端分别连接有进液管和出液管，进液总管的两端分别与进液管和竖管连接；出液总管的两端分别与出液管和吸水管连接；控制系统包括控制模块、pH探测器和EC探测器。本实用新型实现了营养液在工作系统中根据所需进行单项加肥，并在管路中不断循环，使得营养液混合的更均匀，营养液配比更加精准。

Description

一种水肥循环装置

技术领域

本实用新型涉及农业作物无土栽培灌溉技术领域，特别涉及一种水肥循环装置。

背景技术

无土栽培蔬菜作为新型工厂化农业，解决了没有耕地也能种菜的问题。目前国内无土栽培菜局限于叶类蔬菜，随着科技的发展，人们对植物生长控制因素的挖掘，以后还可能种植更多品种的作物，无土栽培蔬菜可以做到控制重金属，控制虫害、控制微生物，做到物理安全和生物安全。随着工业的进步，社会物质多样化，各种原材料的大量使用，我们的生活环境正在发生着未知的变化，无土栽培蔬菜有着广阔的前景。

因此，申请号为CN201611031712.5的发明专利，公开了一种自动配制灌溉和循环回收营养液的系统，其包括营养液配制槽、检测管路、加药管路、灌溉管路、回流管路及补水管路，检测管路上安装有EC传感器和pH传感器等。检测管路从营养液配制槽引出并回流至营养液配制槽，用于对营养液配制槽内营养液进行检测，加药管路使储放肥料的肥料储罐与储放农药的农药储罐分别加入营养液配制槽内，实现肥料与农药的添加，在加药管路上设置文丘里注肥器，灌溉管路从营养液配制槽引出，并连接到灌溉区，回流管路从灌溉区回流至营养液配制槽，补水管路与营养液配制槽连接，向营养液配制槽补水。

虽然该系统能够循环利用多余的营养液，但是该方案需要将灌溉后的多余的营养液先收集到营养液收集槽中，待营养液配制槽中的营养液用完后，还需停止灌溉；然后将营养液收集槽中的多余营养液引入营养液配制槽中，随后加水加肥进行配液。待配液完成后，配液电磁阀关闭，总灌溉电磁阀开启，将配制槽中配制好的营养液排入灌溉管路，从而实现继续灌溉。

以上技术方案的缺陷是：配液时需要停止灌溉，灌溉时要停止配液，而且需要设置专门的营养液收集槽。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水肥循环装置，该装置的优点是能够让多余的营养液直接得到循环利用。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种水肥循环装置，包括水循环系统、营养液系统和控制系统，所述水循环系统包括水箱、吸水管、第一闸阀、第二闸阀、水泵和出水管和回水管；所述水泵竖直立于地面，所述水泵水平方向的一侧开设有进水口，所述第一闸阀的一端管口与进水口水平连接，第一闸阀的另一端管口与吸水管的一端管口水平连接，且吸水管的另一端管口连接有水箱；所述水箱为放置在地面上且开口朝上的方形水箱；所述水泵竖直朝上的出水口与所述第二闸阀的一端管口连接，所述第二闸阀的另一端管口竖直朝上连接有一根竖管，竖管的顶端为封闭端，且竖管背离吸水管一侧靠近竖管顶端周面上开设有孔，所述出水管水平插入孔内与竖管固接，且出水管和竖管互通；所述回水管的一端与水箱的上部固接，将出水管中排向种植槽内的水流回水箱内；

所述营养液系统包括储液桶、吸液管、文丘里管、电磁阀、进液管、出液管、进液总管和出液总管，所述储液桶至少设置有三个，放置三种不同的肥料；多根所述吸液管的一端分别连接在储液桶的周面上并朝外延伸，另一端连接有文丘里管；每个所述文丘里管的一端连接有一根进液管，另一端连接有一根出液管，每根进液管和每根出液管上靠近文丘里管均设置有电磁阀；所述进液总管的一端管口和每根所述进液管远离电磁阀的一端连接，进液总管的另一端连接在竖管上，且进液总管和竖管互通设置；所述出液总管的一端管口和每根所述出液管远离电磁阀的一端连接，所述出液总管的另一端管口连接在吸水管上，且出液总管和吸水管互通设置；

所述控制系统包括控制模块、pH探测器和EC探测器，所述pH探测器和EC探测器均设置在出水管上，所述EC探测器位于pH探测器和竖管之间，且控制模块与电磁阀、pH探测器和EC探测器电连接。

通过采用上述技术方案，多余的营养液不仅直接得到循环利用，而且营养液在整个灌溉管路中不断循环，使得营养液混合的更均匀；此外，营养液在工作系统中根据所需进行单项加肥，营养液配比更加精准。

本实用新型进一步设置为：所述储液桶的顶端固设有电机，所述电机的输出轴连接有插入储液桶的传动杆，所述传动杆上设置有搅拌器，用于搅拌储液桶内的肥料；所述电机与控制模块电连接。

通过采用上述技术方案，电机、传动杆和搅拌器的设置，在储液桶配置肥料时，可以将固态肥和水通过机械搅拌，形成混合肥料，使肥料混合均匀；同时该装置的设置也可避免肥料在储液桶内的底部沉淀。

本实用新型进一步设置为：所述吸水管和若干所述进液管上均设置有压力表。通过采用上述技术方案，压力表的设置,可检测吸水管和进液管内营养液流动的压力，监测文丘里管的工作状态，避免文丘里管被异物赌塞，发现异常及时检修。

通过采用上述技术方案，文丘里管的设置，当营养液流过减小的流动横截面的喉管时，流速增加，动态压力增加，静压减小。喉管产生负压，喉管的负压通过吸液管将储液桶中的营养液吸出，随着水进入到出液总管中。文丘里管使吸液管中的营养液更加快速的进入出液管中。

本实用新型进一步设置为：所述吸液管上设置有第一止回阀，储液桶中的营养液可以通过第一止回阀流入文丘里管中。

通过采用上述技术方案，第一止回阀的设置，当电磁阀关闭时，可避免与混合过的营养液倒流进入储液桶内，将储液桶内的肥料污染变质。

本实用新型进一步设置为：所述竖管上设置有第二止回阀，位于出水管和进液总管之间。

通过采用上述技术方案，第二止回阀的设置，当关闭水泵时，在管路内形成平衡的压力，可避免整个循环系统中水管内的营养液倒流。

本实用新型进一步设置为：所述出水管远离pH探测器的一端在出水管上设置有第五闸阀。

通过采用上述技术方案，关闭第二闸阀和第五闸阀后，可以取下pH探测器和EC探测器进行探测器的校正。

本实用新型进一步设置为：所述出液总管上设置有第三闸阀，所述进液总管上设置有第四闸阀。

通过采用上述技术方案，第三闸阀和第四闸阀的设置，在压力表数值出现异常需要维修时，关闭第三闸阀和第四闸阀，可避免水管内的营养液对营养液系统造成二次破坏。

本实用新型进一步设置为：电磁阀为常闭电磁阀。

通过采用上述技术方案，常闭电磁阀静态下是闭合的，在给其供电的情况下，就能改变其工作状态，使常闭电磁阀打开，进行工作。

本实用新型进一步设置为：所述pH探测器探测的pH值检测响应的数值范围设定为5.5-6.5，所述EC探测器探测的可溶性盐离子浓度检测响应的数值范围设定为1.5-4ms/cm。

通过采用上述技术方案，使得营养液的pH值和可溶性盐离子浓度指标保持在设定范围内，为植物提供稳定的肥料和生长环境。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1. 多余的营养液不仅直接得到循环利用，而且营养液在整个灌溉管路中不断循环，使得营养液混合的更均匀；此外，营养液在工作系统中根据所需进行单项加肥，营养液配比更加精准。

2. 通过设置电机、传动杆和搅拌器，在储液桶配肥料时，可以将固态肥和水一起搅拌，形成混合肥料，使肥料混合均匀；同时该装置的设置也防止肥料在储液桶内沉淀；

3. 通过设置第一止回阀，当电磁阀关闭时，可避免与混合过的营养液倒流进入储液桶内，将储液桶内的肥料污染变质。

4. 通过设置压力表、第三闸阀和第四闸阀，压力表的设置，可检测吸水管和进液管内营养液流动的压力，监测文丘里管的工作状态，避免文丘里管被异物赌塞，发现异常及时检修；在压力表数值出现异常需要维修时，关闭第三闸阀和第四闸阀，可避免水管内的营养液对营养液系统造成二次破坏。

附图说明

图1是本实用新型的立面结构示意图；

图2是图1中A部分的放大结构示意图；

图3是图1中B部分的放大结构示意图；

图4是本实用新型突出显示电机、传动杆和减半片的立面结构示意图；

图中，1、水循环系统；11、水箱；12、吸水管；13、第一闸阀；14、第二闸阀；15、水泵；16、出水管；17、竖管；18、回水管；2、营养液系统；21、储液桶；211、电机；212、传动杆；213、搅拌器；22、吸液管；23、文丘里管； 24、电磁阀；25、进液管；26、出液管；27、进液总管；28、出液总管；3、控制系统；31、pH探测器；32、控制模块；33、EC探测器；4、压力表；5、第一止回阀；6、第二止回阀；7、第三闸阀；8、第四闸阀；9、第五闸阀。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例

参照图1、图2，本实用新型公开的一种水肥循环装置，包括水循环系统1、营养液系统2和控制系统3，水循环系统1包括水箱11、吸水管12、第一闸阀13、第二闸阀14、水泵15、出水管16和回水管18，水泵15竖直立于地面，水泵15水平方向的一侧开设有进水口，第一闸阀13的一端管口与进水口水平连接，第一闸阀13的另一端管口与吸水管12的一端管口水平连接，吸水管12的另一端管口连接有水箱11，水箱11为放置在地面上的开口朝上的方形水箱11，且水箱11内存有已经配比好的营养液。水泵15竖直朝上的出水口与第二闸阀14的一端管口连接，第二闸阀14的另一端管口竖直朝上连接有一根竖管17，竖管17的顶端封闭，且竖管17背离吸水管12一侧靠近竖管17顶端的周面上开设有孔，出水管16的一端管口水平插入孔内与竖管17固接，并与竖管17互通。出水管16的另一端连接有种植槽，种植槽两端开口，一端进水，另一端出水，种植槽靠近出水管16的一端为进水端，远离出水管16的一端为出水端。回水管18的一端管口和种植槽的出水端连接，另一端管口与水箱11连接，使水箱11中的水回流到水箱11中。

营养液系统2包括储液桶21、吸液管22、文丘里管23、电磁阀24、进液管25、出液管26、进液总管27和出液总管28，其中储液桶21至少设置有三个，包括酸桶、碱桶和肥桶，且储液桶21内分别对应放置三种不同的肥料。如图4所示，每个储液桶21的顶端安装有电机211，电机211的输出轴连接有插入储液桶21的传动杆212，传动杆212的底端水平设置有搅拌器213，在储液桶21配置肥料时，可以将固态肥和水通过机械搅拌，形成混合肥料，使肥料混合均匀；同时也可避免肥料在储液桶21内的底部沉淀。如图1所示，每个储液桶21靠近底部的周面上连接有一根吸液管22，吸液管22的一端连接在储液桶21的周面上并朝外延伸，另一端连接在文丘里管23上。如图2所示，文丘里管23包括喉管和设置在喉管两端的喇叭口，且两个喇叭口朝外设置，吸液管22的管口连接在文丘里管23的喉管上，并与文丘里管23互通。

结合图1和图2，每个文丘里管23的两个喇叭口分别连接有一根进液管25和一根出液管26，且每根进液管25和每根出液管26上均靠近文丘里管23设置有电磁阀24，电磁阀24为常闭电磁阀，常闭电磁阀静态下是闭合的，在给其供电的情况下，就能改变其工作状态，是常闭电磁阀打开，进行工作。进液总管27的一端管口和若干进液管25远离电磁阀24的一端连接，进液总管27的另一端连接在竖管17上，且进液总管27和竖管17互通设置；出液总管28的一端管口和若干出液管26远离电磁阀24的一端连接，出液总管28的另一端管口连接在吸水管12上，且出液总管28和吸水管12互通设置。同时，在吸水管12和进液管25上均设置有压力表4，检测吸水管12和进液管25内水流的压力，监测文丘里管23的工作状态，避免文丘里管23被异物堵塞，发现异常及时进行检修。

如图1所示,控制系统3包括控制模块32、pH探测器31和EC探测器33， pH探测器31和EC探测器33均设置在出水管16上， EC探测器33位于pH探测器31和竖管17之间。pH探测器31用于监测管道内营养液的pH值，EC探测器33用于监测营养液中肥料的可溶性盐离子的浓度值。三个电机211、若干电磁阀24、pH探测器31和EC探测器33均与控制模块32电连接。

第一次灌溉前，在水箱11进行初步的营养液配置，使水箱11中的营养液符合所灌溉的植物的需求。然后，通过控制系统3先设定pH探测器31的pH值检测响应的数值范围，例如设定为5.5-6.5，即将营养液中的pH控制在该范围内；再设定EC探测器33的可溶性盐离子浓度检测响应的数值范围1.5-4ms/cm，然后打开第一闸阀13和第二闸阀14，控制模块32控制水泵15开始工作。水泵15将营养液从水箱11内抽出进入吸水管12，再通过水泵15的传输依次进入竖管17和出水管16，出水管16中的水再进入种植槽对作物进行灌溉，然后从种植槽的另一端通过回水管18再将营养液回流至水箱11中。

经过灌溉循环后，营养液中的各项指标的浓度会变化，此时pH探测器31和EC探测器33将检测到的数值反馈给控制模块32，然后控制模块32根据pH探测器31和EC探测器33设定的数值范围，根据营养液中浓度未达到指标的，相对应的开启其中一个管路上的电磁阀24或多个管路上的电磁阀24。此时，经过竖管17内的营养液部分进入进液总管27，再进入相应的进液管25，然后进入文丘里管23。当水流过减小的流动横截面的喉管时，流速增加，动态压力增加，静压减小。喉管产生负压，喉管的负压通过吸液管22将所需储液桶21内的肥料吸出，随着营养液进入到出液总管28中进行混合。然后经过混合后的营养液再经过水泵15后到达pH探测器31和EC探测器33，以营养液中的可溶性盐离子浓度值为例说明如下：若营养液中的可溶性盐离子浓度值仍未达设定数值范围的最高值4ms/cm时，则控制模块32持续开启对应所需肥料的电磁阀24；若营养液中的可溶性盐离子浓度值达到设定的最高值时，则EC探测器33反馈给控制模块32，将相应肥料的电磁阀24关闭。

灌溉过程中被植物吸收的和蒸发掉的水分需要每天补充到水箱11里，补充水分时通过供水阀门控制好加水的速度，不要让水加入太快而造成营养液被稀释太快即可。

该装置的设置，使得多余的营养液不仅直接得到循环利用，而且营养液在整个灌溉管路中不断循环，使得营养液混合的更均匀；此外，营养液在工作系统中根据所需进行单项加肥，营养液配比更加精准，可以更好的避免出现肥料过量而出现烧苗的问题。

结合图1和图3，在吸液管22上设置有第一止回阀5，储液桶21中的营养液可以通过第一止回阀5流入文丘里管23中。第一止回阀5的设置，当电磁阀24关闭时，可避免与混合过的营养液倒流进入储液桶21内，将储液桶21内的肥料污染变质。

如图1所示，在竖管17上设置有第二止回阀6，位于出水管16和进液总管27之间。第二止回阀6的设置，当关闭水泵15时，在管路内形成平衡的压力，可避免整个循环系统中水管内的营养液倒流。

进一步的，在出液总管28上设置有第三闸阀7，在进液总管27上设置有第四闸阀8。第三闸阀8和第四闸阀9的设置，在压力表4数值出现异常需要维修时，关闭第三闸阀8和第四闸阀9，阻止水管内的营养液进入营养液系统2，可避免水管内的营养液对营养液系统2造成二次破坏。

较佳的，在出水管16远离pH探测器31的一端在出水管16上设置有第五闸阀9。在矫正调整pH值和EC值时，关闭第二闸阀14和第五闸阀9，取下pH探测器31，分别用4.00和6.86的标准液校正pH探测器31。取下EC探测器33，用1413μs/cm的标准液校正EC探测器33。校正结束后恢复设备原状。探测器每月校正一次。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种水肥循环装置，其特征在于：包括水循环系统(1)、营养液系统(2)和控制系统(3)，所述水循环系统(1)包括水箱(11)、吸水管(12)、第一闸阀(13)、第二闸阀(14)、水泵(15)和出水管(16)和回水管(18)；所述水泵(15)竖直立于地面，所述水泵(15)水平方向的一侧开设有进水口，所述第一闸阀(13)的一端管口与进水口水平连接，第一闸阀(13)的另一端管口与吸水管(12)的一端管口水平连接，且吸水管(12)的另一端管口连接有水箱(11)；所述水箱(11)为放置在地面上且开口朝上的方形水箱(11)；所述水泵(15)竖直朝上的出水口与所述第二闸阀(14)的一端管口连接，所述第二闸阀(14)的另一端管口竖直朝上连接有一根竖管(17)，竖管(17)的顶端为封闭端，且竖管(17)背离吸水管(12)一侧靠近竖管(17)顶端周面上开设有孔，所述出水管(16)水平插入孔内与竖管(17)固接，且出水管(16)和竖管(17)互通；所述回水管(18)的一端与水箱(11)的上部连接，另一端与无土栽培的种植槽的尾端连通，将植槽内的水流回水箱(11)内；

所述营养液系统(2)包括储液桶(21)、吸液管(22)、文丘里管(23)、电磁阀(24)、进液管(25)、出液管(26)、进液总管(27)和出液总管(28)，所述储液桶(21)至少设置有三个，放置三种不同的肥料；多根所述吸液管(22)的一端分别连接在储液桶(21)的周面上并朝外延伸，另一端连接有文丘里管(23)；每个所述文丘里管(23)的一端连接有一根进液管(25)，另一端连接有一根出液管(26)，每根进液管(25)和每根出液管(26)上均靠近文丘里管(23)均设置有电磁阀(24)；所述进液总管(27)的一端管口和每根所述进液管(25)远离电磁阀(24)的一端连接，进液总管(27)的另一端连接在竖管(17)上，且进液总管(27)和竖管(17)互通设置；所述出液总管(28)的一端管口和每根所述出液管(26)远离电磁阀(24)的一端连接，所述出液总管(28)的另一端管口连接在吸水管(12)上，且出液总管(28)和吸水管(12)互通设置；

所述控制系统(3)包括控制模块(32)、pH探测器(31)和EC探测器(33)，所述pH探测器(31)和EC探测器(33)均设置在出水管(16)上，所述EC探测器(33)位于pH探测器(31)和竖管(17)之间，且控制模块(32)与电磁阀(24)、pH探测器(31)和EC探测器(33)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种水肥循环装置，其特征在于：所述储液桶(21)的顶端固设有电机(211)，所述电机(211)的输出轴连接有插入储液桶(21)的传动杆(212)，所述传动杆(212)上设置有搅拌器(213)，用于搅拌储液桶(21)内的肥料；所述电机与控制模块电连接。

3.根据权利要求1所述的一种水肥循环装置，其特征在于：所述吸水管(12)和若干所述进液管(25)上均设置有压力表(4)。

4.根据权利要求1所述的一种水肥循环装置，其特征在于：所述吸液管(22)上设置有第一止回阀(5)，储液桶(21)中的营养液可以通过第一止回阀(5)流入文丘里管(23)中。

5.根据权利要求1所述的一种水肥循环装置，其特征在于：所述竖管(17)上设置有第二止回阀(6)，第二止回阀(6)位于出水管(16)和进液总管(27)之间。

6.根据权利要求1所述的一种水肥循环装置，其特征在于：所述出水管(16)远离pH探测器(31)的一端在出水管(16)上设置有第五闸阀(9)。

7.根据权利要求1所述的一种水肥循环装置，其特征在于：所述出液总管(28)上设置有第三闸阀(7)，所述进液总管(27)上设置有第四闸阀(8)。

8.根据权利要求1所述的一种水肥循环装置，其特征在于：电磁阀（24）为常闭电磁阀。

9.根据权利要求1所述的一种水肥循环装置，其特征在于：所述pH探测器(31)探测的pH值检测响应的数值范围设定为5.5-6.5，所述EC探测器(33)探测的可溶性盐离子浓度检测响应的数值范围设定为1.5-4ms/cm。