一种全水动自动控制的增压施肥装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种全水动自动控制的增压施肥装置，包括：支撑组件，动力组件，施肥组件，其中，支撑组件包括相互平行依次排列的第一支撑板、第二支撑板、第三支撑板；动力组件包括可伸缩的大波纹管和弹性体，控制大波纹管进出水使之压力变化，大波纹管和弹性体压力差实现第二支撑板往复运动；施肥组件包括可伸缩的小波纹管，小波纹管随第二支撑板连续往复运动而交替被伸张或压缩，其腔内压力随之减小或增大，从而实现肥料从肥料入口单向阀吸入和从肥料出口单向阀压出。该装置系统简单，组成元件容易获得，成本低且可靠性高，仅以水压来驱动，能适应低压力工作环境，适合我国低压管道输水灌溉的国情。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及农用施肥喷药机械领域，尤其涉及一种用全水动驱动且能实现全 自动控制的施肥喷药装置，用于实现灌溉过程中全自动施肥、喷药。 一种全水动自动控制的增压施肥装置
【背景技术】
[0002] 肥料与养分是农作物生长的基本要素。目前国内使用的灌溉施肥装置主要可分为 四类。自压式施肥、差压式施肥、吸入式施肥和注入式施肥。
[0003] 自压式施肥装置缺点是覆盖范围较小，装置移动困难。差压式施肥装置缺点是需 要人工手动频繁添加肥料，不易实现自动化；肥料溶液浓度不均匀；肥料罐要求能承受灌 溉系统压力等。吸入式施肥装置缺点是接入主输水管后压力损失较大，对输水管中水的流 量、压力稳定性要求高。注入式施肥装置通常是将吸入的肥料增压，再注入灌溉水中，实现 灌溉施肥。根据对肥料原液的加压方式不同，注入式施肥装置又分为利用外动力加压和利 用输水管中水压加压两种。
[0004] 利用外动力增压的注入式施肥装置，由于需要添加电机、泵等动力设备和辅助设 备，成本不易降低，并且必需供应电力驱动电机。利用主输水管中水压对肥料原液增压，完 成原液的自动注入，称为水压驱动施肥装置。目前国内外的水压驱动施肥装置中均采用活 塞式泵缸作为关键部件，利用活塞两端的面积差将肥料原液增压输出。其不足主要表现在： 1)所用的活塞式泵缸采用活塞式结构，相应的控制阀采用普通的换向阀和行程阀，这些元 器件对最低工作压力有要求，各种活塞式泵缸构成的施肥装置要求水的工作压力不低于 0. 25MPa，有些更要求不低于0. 4MPa，这明显不能适应我国现有的低压管道输水灌溉的要 求。2)装置中的动力部分虽然改为水压驱动，但是控制部分仍然使用电控元件来控制活塞 缸的往复动作，实际上是电控制水驱动的施肥器。 实用新型内容
[0005] 针对上述问题，本实用新型目的是提供一种灌溉施肥装置，无需任何电力，对灌溉 水水压要求低，仅以灌溉水为动力进行驱动，实现灌溉过程中全自动的施肥和喷药。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型提供一种全水动自动控制增压施肥装置，可设置在 灌溉系统的管路中实现以低压灌溉水为动力进行全自动控制灌溉施肥，其特征在于，包括，
[0007] 支撑组件，包括依次排列的第一支撑板、第二支撑板和第三支撑板，第一支撑板和 第三支撑板固定不动，第二支撑板可在第一支撑板和第三支撑板间往复移动；
[0008] 动力组件，包括弹性体和可伸缩的大波纹管，弹性体和大波纹管分别位于第一与 第二支撑板间、第二与第三支撑板间，各有一端与第二支撑板连接，通过控制大波纹管的进 水和排水，使管内产生压力的变化，使得大波纹管与弹性体产生压力差，从而带动第二支撑 板的往复移动；
[0009] 施肥组件，包括可伸缩的小波纹管、肥料入口单向阀、肥料出口单向阀，小波纹管 位于第一、第二支撑板间，一端与第二支撑板连接，肥料入口、出口单向阀位于第一支撑板 上，所述小波纹管一端随第二支撑板的往复运动而交替被伸张和被压缩，使得其内压力交 替增大或减小，从而实现肥料从肥料出口单向阀压出和从肥料入口单向阀吸入。
[0010] 进一步的，所述大波纹管横截面积大于所述小波纹管横截面积，从而使得在水进 入该大波纹管后产生的压力能大于小波纹管内的压力与弹簧预压力之和，且保证小波纹管 在压缩时，肥料的压力大于灌溉水压力，实现肥料注入灌溉水，小波纹管伸张时，管腔的压 力小于肥料压力，实现肥料吸入。
[0011] 进一步的，所述大波纹管的进出水由一二位三通换向阀控制，其分别与灌溉管道 水入口和动力组件的大波纹管连接，二位三通阀受两液路控制而切换工作位，从而控制大 波纹管的进水和出水，从而使大波纹管产生压力变化。
[0012] 进一步的，所述控制二位三通换向阀的两液路受二位四通换向阀控制，二位四通 换向阀包括第一顶杆和第三顶杆，分别固定于第一支撑板和第三支撑板上，还包括第一推 杆和第三推杆，固定于第二支撑板的两侧，第二支撑板向第三支撑板方向运动时，第三推杆 随之运动，与第三顶杆触碰，二位四通换向阀处于上工作位，实现第一液路连通，第一液路 连通时，使二位三通换向阀处于左工作位，灌溉管道水进入大波纹管；第二支撑板向第一支 撑板方向运动时，第一推杆随之运动，与第一顶杆触碰，二位四通换向阀处于下工作位，实 现第二液路连通，第二液路连通时，使二位三通换向阀处于右工作位，大波纹管中水排出。
[0013] 进一步的，动力组件中，所述的弹性体优选为弹簧，弹簧和大波纹管均可伸缩，弹 簧位于第一支撑板和第二支撑板间，大波纹管位于第二支撑板和第三支撑板间，弹簧和大 波纹管均有一端与第二支撑板连接，大波纹管伸张，弹簧压缩时，实现第二支撑板向上运 动，弹簧伸张，大波纹管压缩时，实现第二支撑板向下运动。
[0014] 进一步的，动力组件中，所述的大波纹管两端均焊接有盖板，其一端通过盖板封闭 且与第二支撑板刚性连接，另一端盖板开有通孔且与第三支撑板固定，该通孔连通连接大 波纹管和二位三通换向阀，灌溉系统水通过二位三通阀后经该通孔进入大波纹管。
[0015] 进一步的，施肥组件中，小波纹管两端焊接有盖板，其一端通过盖板封闭且与第二 支撑板刚性连接，另一端与开有2个通孔的第一支撑板固定，两通孔分别集成安装肥料入 口单向阀和肥料出口单向阀。
[0016] 进一步的，支撑组件中，第一支撑板、第二支撑板、第三支撑板均开有通孔，柱状圆 形杆穿过通孔，实现对第一支撑板和第三支撑板的固定、及对第二支撑板往复运动的导柱 的作用。
[0017] 进一步的，灌溉管道水经灌溉管道水开关阀后分为两路，一路连接二位四通换向 阀，经二位四通换向阀后连接二位三通阀从而控制其工作位，另一路连通二位三通阀，经二 位三通换向阀进出大波纹管。
[0018] 本实用新型中，进入大波纹管的灌溉系统水压力最低允许为0. 15MPa。
[0019] 本实用新型中，采用一个机械式的二位四通换向阀和一个液控式的二位三通换向 阀来实现水路的切换，控制灌溉系统水进出大波纹管，大波纹管进水被伸张，弹性体被压 缩，大波纹管排水，压力下降，弹性体伸张，大波纹管被压缩。
[0020] 本实用新型中，采用弹性体与大波纹管配合作用，这两者都可被伸张和被压缩，大 波纹管和弹性体交替重复的伸张和压缩，实现第二支撑板往复运动。
[0021] 本实用新型中，第二支撑板的往复运动有如下作用：一方面，带动小波纹管被压缩 和伸张，小波纹管压缩时，肥料被压出，小波纹管拉伸时，肥料被吸入，肥料吸入和压出随第 二支撑板往复运动而交替进行；另一方面，二位四通换向阀工作位受第二支撑板往复运动 而切换，进而控制灌溉系统水进出大波纹管。
[0022] 本实用新型中，第二支撑板往复运动，控制了灌溉系统水进出大波纹管，迫使大波 纹管伸张或者失去压力，大波纹管伸张迫使弹性体被压缩，弹性体伸张迫使大波纹管被压 缩，两者配合作用，反过来又实现了第二支撑板的往复运动。因此，该装置的运动是个自循 环的连续过程，从而实现了全水动自动化。
[0023] 本实用新型中，具有压力的灌溉水是该装置的唯一动力源，无需任何电力，以灌溉 水为动力，实现大波纹管伸张和弹性体压缩或者实现弹性体伸张和大波纹管压缩。
[0024] 本实用新型中全水动自动控制的增压施肥装置，具有的优点为：
[0025] (1)无需任何电力，仅以水压来驱动，实现对肥料增压，无需人工操作；
[0026] (2)能适应低压力工作环境，适合我国低压管道输水灌溉的国情；
[0027] (3)系统简单，结构上以机械控制为主，组成元件容易获得，具有成本低、可靠性 高、寿命长。
【专利附图】
【附图说明】
[0028] 图1为全水动自动控制增压施肥装置的装配图；
[0029] 图2为全水动自动控制增压施肥装置中水路控制图；
[0030] 图3为全水动自动控制增压施肥装置的应用实例图。
[0031] 在所有附图中，相同的附图标记代表同样的技术特征，其中，第一支撑板1，主弹簧 2,小波纹管3,二位四通换向阀4,第二支撑板5,大波纹管6,第三支撑板7,二位三通换向阀 8，肥料出口单向阀9，肥料入口单向阀10，灌溉管道水入口阀11，二位四通换向阀的顶杆a、 d，二位四通换向阀的推杆b、c，二位四通换向阀4上的四个接口 A、B、P、T，二位三通换向阀 8上的三个接口 P、A、T。
【具体实施方式】
[0032] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明。应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面描述的本实用新型各个实施方式中所涉 及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0033] 图1为全水动自动控制增压施肥装置的装配图，图2为全水动自动控制增压施肥 装置中水路控制图，如图1和图2中：
[0034] 第一支撑板1、第二支撑板5和第三支撑板7,三者相互平行，依次排列，第二支撑 板5位于第一支撑板1和第三支撑板7之间，第一支撑板1和第三支撑板7通过螺柱和螺 母固定不动，第二支撑板5 -侧开有通孔，螺柱的光杆部分穿过通孔，第二支撑板5以螺柱 光杆部分为导柱往复运动。
[0035] 主弹簧2位于第一支撑板1和第二支撑板5之间，一端与第二支撑板5表面相接。
[0036] 大波纹管6位于第二支撑板5和第三支撑板7之间，两端焊接有盖板，两盖板分别 与第二支撑板5和第三支撑板7通过螺钉连接，大波纹管6与第二支撑板5连接端封闭，与 第三支撑板7连接的盖板上开有通孔，该通孔连接大波纹管6开口端和二位三通换向阀8 的A 口。
[0037] 二位三通换向阀8位于第三支撑板7 -侧，其P 口连接灌溉管道水开关阀11，A 口 连通大波纹管6盖板上的通孔，T 口连通大气，当二位三通换向阀8处于左工作位时，P 口和 A 口连通，管道系统水进入大波纹管6 ;当二位三通换向阀8处于右工作位时，A 口和T 口连 通，大波纹管6中水排出。
[0038] 二位四通换向阀4连接二位三通换向阀8,并控制二位三通换向阀8工作位的切 换。二位四通换向阀4上P 口连通灌溉管道水开关阀11，T 口连通大气，A 口和B 口连通二 位三通换向阀8。二位四通换向阀为机械式，包括顶杆a、d和推杆c、d，采用螺钉将顶杆a 固定在第一支撑板1上，使其位于第一支撑板1和第二支撑板5间，同样的，采用螺钉将顶 杆d固定在第三支撑板7上，使之位于第二支撑板5和第三支撑板7之间，采用螺钉将推杆 c、d固定于第二支撑板5两侧。
[0039] 小波纹管3位于第一支撑板1和第二支撑板5间，一端封闭，一端开口，两端焊接 有盖板，两盖板分别采用螺钉固定于第一支撑板1和第二支撑板5上，小波纹管3与第二支 撑板5连接端封闭，与第一支撑板1连接的盖板上开有两个通孔，如图1所示，分别为肥料 入口和出口，两通孔上集成安装有肥料入口单向阀10和肥料出口单向阀9,肥料入口单向 阀10、肥料出口单向阀9均与小波纹管3单向连通。
[0040] 灌溉管道水开关阀11开启后，灌溉管道水分为两路，一路连通二位四通换向阀4， 经其通入二位三通换向阀8,对其工作位进行切换；另一路经二位三通换向阀8通入大波纹 管6。
[0041] 在本实施例中，如图1和图2,大波纹管6管径优选为小波纹管3管径的1. 5倍。
[0042] 工作过程为：
[0043] 初始位：灌溉管道水开关阀11关闭，动力组件中的大波纹管6中没有灌溉水，第 二支撑板5受主弹簧2推动至下极限位置。此时，二位四通换向阀4上的推杆c与第三支 撑板7上顶杆d触碰，二位四通换向阀4处于上工作位，二位四通换向阀4的P 口和B 口连 通，二位四通换向阀4的A 口与T 口连通；
[0044] 肥料的压出行程：开启灌溉管道水开关阀11，接通灌溉水管道，水分为两路，一路 通过处于上工作位的二位四通换向阀4的P 口，经二位四通换向阀4的B 口，控制二位三通 换向阀8处于左位，使二位三通换向阀8的P 口与A 口连通、二位三通换向阀8的T 口封闭。 另一路通过处于左位的二位三通换向阀8的P 口，经二位三通换向阀8的A 口进入大波纹 管6内。大波纹管6内的水压产生推力，该推力大于主弹簧2的预压缩力后，推动第二支撑 板向上运动，并压缩主弹簧2和小波纹管3。小波纹管3被压缩，其内的肥料通过出口单项 阀9被压出。大波纹管6由于灌溉管道水进入而向上伸张，推动第二支撑板5向上运动直 至上极限位，肥料压出行程结束；
[0045] 肥料的吸入行程：第二支撑板5向上运动至上极限位，位于第二支撑板5上的推 杆b和第一支撑板上的顶杆a碰触，二位四通换向阀4换至下工作位，二位四通换向阀4的 P 口与A 口相通，二位四通换向阀4的B 口与T 口相通。灌溉水通过二位四通换向阀4的 P 口和A 口控制二位三通换向阀8处于右工作位。二位三通换向阀8的P 口封闭、A 口与T 口连通。大波纹管6中水经过二位三通换向阀8的A口和T 口排空，其内部压力下降，对第 二支撑板5的推力下降。第二支撑板5受主弹簧2反推动向下运动。小波纹管3随第二支 撑板5向下运动而伸张，使管腔的压力减小，小于肥料压力时通过肥料入口单向阀10吸入 肥料。主弹簧2推动第二支撑板5向下运动到下极限位，肥料的吸入行程结束。
[0046] 第二支撑板5运动至下极限位置时，二位四通换向阀4上的推杆c与第三支撑板 7上顶杆d触碰，二位四通换向阀4再次处于上工作位，并控制二位三通换向阀8再次处于 左工作位，自动重复肥料的压出行程。一个肥料吸入行程和一个肥料压出行程组成一个工 作循环，在工作过程中，前几个工作循环中首先将小波纹管3中空气排出，因而没有肥料排 出，当空气排尽后，即有肥料自动排出。
[0047] 本实用新型中，大波纹管的管径并不局限于为小波纹管管径1. 5倍，当大波纹管 直径适当大于小波纹管直径时，一方面，水进入大波纹管后，产生的压力大于小波纹管和主 弹簧的压力和，才能使主弹簧被压缩；另一方面，肥料压出过程中，小波纹管腔内压力适当 大于灌溉水压力，易于被注入灌溉水中。
[0048] 本实用新型中，所述的全水动自动控制的增压施肥装置能适应低压力工作环境， 适合我国低压管道输水灌溉的国情，灌溉管道水压力低至〇. 15MPa时，本实用新型装置能 正常工作。
[0049] 在本实用新型中，具有压力的灌溉水是其唯一的动力来源。
[0050] 以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本实用新型的限制。应当指出的是，对于本领域的技术人员来说，在不 脱离本实用新型技术方案的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型 的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1. 一种全水动自动控制增压施肥装置，可装置在灌溉系统的管路中实现以低压灌溉水 为动力进行全自动控制灌溉施肥，其特征在于，包括： 支撑组件，包括依次排列的第一支撑板、第二支撑板和第三支撑板，第一支撑板和第三 支撑板固定不动，第二支撑板可在第一支撑板和第三支撑板间往复移动； 动力组件，包括弹性体和可伸缩的大波纹管，弹性体和大波纹管分别位于第一与第二 支撑板间、第二与第三支撑板间，各有一端与第二支撑板连接，通过控制大波纹管的进水和 排水，使管内产生压力的变化，使得大波纹管与弹性体产生压力差，从而带动第二支撑板的 往复移动； 施肥组件，包括可伸缩的小波纹管、肥料入口单向阀和肥料出口单向阀，小波纹管位于 第一支撑板和第二支撑板间，一端与第二支撑板连接，肥料入口、出口单向阀位于第一支撑 板上，所述小波纹管一端随第二支撑板的往复运动而交替被伸张或被压缩，使得其内压力 交替减小或增大，从而实现肥料从肥料入口单向阀吸入或从肥料出口单向阀压出。
2. 根据权利要求1所述的一种全水动自动控制的增压施肥装置，其特征在于，所述大 波纹管横截面积大于小波纹管横截面积。
3. 根据权利要求1或2所述的一种全水动自动控制的增压施肥装置，其特征在于，所述 大波纹管的进出水由二位三通换向阀控制，其分别与灌溉管道水入口和动力组件的大波纹 管连接，二位三通换向阀受两液路控制而切换工作位，从而控制大波纹管的进水和出水，进 而使大波纹管产生压力变化。
4. 根据权利要求3所述的全水动自动控制的增压施肥装置，其特征在于，二位四通换 向阀控制所述二位三通换向阀，其包括第一顶杆和第三顶杆，分别固定于第一支撑板和第 三支撑板上，还包括第一推杆和第三推杆，固定于第二支撑板的两侧，第二支撑板向第三支 撑板方向运动时，第三推杆随之运动，与第三顶杆触碰，二位四通换向阀处于上工作位，实 现第一液路连通，第一液路连通时，使二位三通换向阀处于左工作位，灌溉管道水进入大波 纹管；第二支撑板向第一支撑板方向运动时，第一推杆随之运动，与第一顶杆触碰，二位四 通换向阀处于下工作位，实现第二液路连通，第二液路连通时，使二位三通换向阀处于右工 作位，大波纹管中水排出。
5. 根据权利要求1所述的全水动自动控制的增压施肥装置，其特征在于，动力组件中， 所述的弹性体优选为弹簧。
6. 根据权利要求1所述的全水动自动控制的增压施肥装置，其特征在于，动力组件中， 所述的大波纹管两端均焊接有盖板，其一端通过盖板封闭且与第二支撑板刚性连接，另一 端盖板开有通孔且与第三支撑板固定，该通孔连通大波纹管和二位三通换向阀，灌溉管道 水通过二位三通阀后经该通孔进入大波纹管。
7. 根据权利要求1所述的全水动自动控制的增压施肥装置，其特征在于，所述施肥组 件中，小波纹管两端焊接有盖板，其一端通过盖板封闭且与第二支撑板刚性连接，另一端与 开有两个通孔的第一支撑板固定，两通孔分别集成安装肥料入口单向阀和肥料出口单向 阀。
8. 根据权利要求1所述的全水动自动控制的增压施肥装置，其特征在于，支撑组件中， 第一支撑板、第二支撑板、第三支撑板均开有通孔，柱状圆形杆穿过通孔，实现对第一支撑 板和第三支撑板的固定、及对第二支撑板往复运动的导柱的作用。
9.根据权利要求1所述的全水动自动控制的增压施肥装置，其特征在于，灌溉管道水 经灌溉管道水开关阀后分为两路，一路连接二位四通换向阀，经二位四通换向阀后连接二 位三通换向阀从而控制其工作位，另一路连通二位三通换向阀，经二位三通换向阀进出大 波纹管。
【文档编号】A01C23/04GK203884199SQ201420200315
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】唐晓群, 陈楚珍 申请人:唐晓群, 陈楚珍