一种抗冻胀高弹性地下灌水器的制作方法

文档序号：20873285发布日期：2020-05-26 16:06阅读：305来源：国知局

本发明涉及灌水器技术领域，特别涉及一种抗冻胀高弹性地下灌水器。

背景技术：

灌水器是指给植物或作物灌水用的工具。灌水器是利用压力系统按照作物需水要求，将水均匀地、准确地直接输送到植物、作物根部的土壤表面或土层中，使作物根部的土壤经常保持在最佳水、肥、气状态的灌水用器。但是，在高寒地区或寒冷环境下，灌水器的管道非常容易膨胀变形甚至破损，导致灌水器的使用寿命大大缩短。

技术实现要素：

本发明提供一种抗冻胀高弹性地下灌水器，用以解决上述技术问题。

一种抗冻胀高弹性地下灌水器，包括：灌水器本体；

抗冻胀结构，设置在所述灌水器本体中。

优选的，所述抗冻胀结构包括：设置在所述灌水器本体材质中的抗冻、增加弹性的辅助材料，所述抗冻、增加弹性的辅助材料包括：增塑剂和减磨剂；

所述增塑剂包括：改性助剂古马隆树脂、亚磷酸三甲酚酯中任一种或多种；

所述减磨剂包括：硅油、二硫化钼、二硫化钛、石墨和四氟乙烯中任一种或多种。

优选的，所述灌水器本体包括：抗冻胀筒以及设于所述抗冻胀筒内的置水箱、第一出水管和出水杆，

所述置水箱的顶部设有与所述置水箱相互配合的盖体，且所述置水箱上设有进水管；

所述第一出水管设于所述置水箱的侧表面上，所述第一出水管上设有灌水阀；

所述出水杆设于所述置水箱的底部；

所述抗冻胀筒包括筒体，所述筒体的顶端设有开口，底端固定设有底座，所述底座供所述出水杆穿过，所述筒体内靠近顶端的一端设有凸环片，所述凸环片与筒体形成第一空间；

所述抗冻胀结构包括：抗冻胀组件，设置在所述第一空间内；所述抗冻胀组件包括保温材料，所述保温材料内表面均匀设有不止一个传导元件，所述传导元件沿所述抗冻胀筒的周向形成第二空间。

优选的，所述出水杆的底部设有尖头，所述出水杆内靠近所述置水箱的一端设有凹槽，所述凹槽与所述置水箱相连，且所述凹槽的底部设有第三孔；所述出水杆的外表面上设有螺纹导流道，所述螺纹导流道的顶端与所述第三孔连接，所述螺纹导流道底端连接有第二出水管；所述第二出水管贯穿所述尖头，且所述第二出水管在所述尖头的出水口处设有保护网。

优选的，所述第二空间的底部设有固位架；所述筒体内设有不止一个固位槽座，所述固位槽座靠近所述第二空间方向的表面设有由上至下的第一孔，还设有不止一个与所述固位槽座相对应的固位片，所述固位片包括第一端和第二端，且所述第一端的位置高于所述第二端的位置，所述第一端能插设于所述第一孔处，所述固位架设于所述第二端上；所述筒体的底部设有穿槽；所述筒体底部还设有第二孔；所述筒体与所述凸环片的连接处设有垫片。

优选的，所述进水管上设有进水阀，所述进水阀包括检测电压单元、智能控制单元、阀门、不止一个第一开关以及不止一个发电装置，所述不止一个第一开关分别对应于所述不止一个发电装置，所述不止一个发电装置均与所述检测电压单元连接，且所述不止一个第一开关组成主开关；

所述智能控制单元包括控制模块以及与其连接的输入模块和动作模块，所述输入模块与所述检测电压单元连接，所述动作模块与所述阀门连接，所述控制模块依次与所述动作模块之间还设有放大信号模块；

所述进水阀还包括通讯模块，所述通讯模块与所述智能控制单元电连接；所述通讯模块为wifi模块、蓝牙模块、2.4g模块和zigbee模块中的至少一种；

所述进水阀还包括流量监测模块和第二数据显示屏，所述流量监测模块用于实时监测所述进水阀的进水流量信息，并将所述进水流量信息发送至所述第二数据显示屏；所述第二数据显示屏与所述流量监测模块连接，且用于显示所述进水流量。

优选的，所述置水箱上设有液位测量装置，所述液位测量装置包括一壳体，以及设于所述壳体内且相互电连接的测量模块和数据处理模块，所述壳体的顶部安装有第一数据显示屏；

所述测量模块用于实时检测所述置水箱内水的液位信息，并将所述液位信息发送至所述数据处理模块；

所述数据处理模块分别与所述第一数据显示屏和所述报警器电连接，用于接收所述液位信息，并将所述液位信息与所述数据处理模块内预存的标准液位信息进行对比分析，所述标准液位信息包括最高液位信息和最低液位信息，且所述最高液位信息高于所述最低液位信息；

若所述液位信息高于所述最高液位信息，所述数据处理模块向所述控制模块发送停止动作指令，所述控制模块接收到所述停止动作指令后，通过所述动作模块控制所述阀门关闭；

若所述液位信息低于所述最低液位信息，所述数据处理模块向所述控制模块发送动作指令，所述控制模块接收到所述动作指令后，通过所述动作模块控制所述阀门打开；且所述数据处理模块向所述报警器发送报警指令，所述报警器向用户发出报警信息；

若所述液位信息位于所述最高液位信息和最低液位信息之间，所述数据处理模块不向所述控制模块发送任何指令；

所述第一数据显示屏用于显示所述置水箱内水的液位信息。

优选的，所述灌水器还包括：

编码模块：用于对指令数据传输链进行编码，生成所述指令数据传输链的序列号，所述指令数据传输链包括停止动作指令和动作指令；

确认模块，用于确认所述数据处理模块准备向所述控制模块发送的指令数据传输链的序列号，所述指令数据传输链包括停止动作指令和动作指令；所述确认模块根据当前指令数据传输链的用于指示支路选择的数据和当前指令数据传输链的前一个指令数据传输链的序列号，确认当前指令数据传输链的序列号；其中，所述确认模块包括：加法模块，用于将所述当前指令数据传输链的前一个指令数据传输链的序列号与预定值相加，且，当选择的发送所述当前指令数据传输链的支路与前一个指令数据传输链的支路相对比无变化时，将与预定值相加后的序列号当作所述当前指令数据传输链的序列号；处理模块，当选择的发送所述当前指令数据传输链的支路与发送的前一个指令数据传输链的支路相对比发生变化时，用于将与预定值相加后的序列号当作所述当前指令数据传输链的序列号；

传输模块，用于传输包含所述序列号的所述指令数据传输链；

所述灌水器还包括数据检测模块，所述数据检测模块包括接收端和检测端，所述接收端用于接收所述指令数据传输链；所述检测端用于根据接收到的所述指令数据传输链的序列号检测所述指令数据传输链的用于指示支路选择的数据；其中，所述检测端根据接收的所述指令数据传输链的序列号与传输之前的所述指令数据传输链的序列号、传输之前的所述指令数据传输链处理后的序列号的码距离，检测所述指令数据传输链的用于指示支路选择的数据。

优选的，所述灌水器本体为管状结构，

所述地下灌水器还包括：输水装置，所述输水装置的出水管与所述灌水器本体连通；

水温调节装置，与所述输水装置连接，用于调节输水装置输出的水的水温；

流速传感器，设置在所述出水管内或灌水器本体内；

第一温度传感器，设置在所述灌水器本体上或土壤内；

第二温度传感器，设置在所述灌水器本体内或所述出水管内；

风速传感器，设置在所述出水管上或灌水器本体上；

控制器，分别与电源、所述输水装置、流速传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、风速传感器、水温调节装置电连接；

所述控制器根据所述流速传感器检测的流速值、风速传感器检测的风速值、第一温度传感器检测的第一温度值、第二温度传感器检测的第二温度值智能控制所述水温调整装置和输水装置工作，包括以下步骤：

步骤1：根据公式(1)计算单位长度的灌水器本体的热损失量；

其中，w1为单位长度的灌水器本体的热损失量，t1为所述第一温度值，t2为为温度目标值，ln()为对数公式，a为灌水器本体的外径，b为灌水器本体的导热系数，π为常数，π＝3.14159，ε为灌水器本体内径；

步骤2：由公式(2)确定单位长度的灌水器本体内水的产热量；

w2＝ρ*t2*π*ε²公式(2)

其中，w2为单位长度的灌水器本体内水的产热量，ρ为水的密度，π为常数，π＝3.14159，t2为温度目标值，ε为灌水器本体内径；

步骤3：根据公式(3)确定单位长度的灌水器本体的热损失量与单位长度的灌水器本体内水的产热量关系；

其中，e为常数，e＝2.71828，d为灌水器本体的膨胀系数，λ为灌水器本体的弹性模量，η为所述流速值，v为所述风速值。

步骤4：控制器控制水温调整装置工作，使得所述第二温度值在所述温度目标值的预设范围内。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种抗冻胀高弹性地下灌水器的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中出水杆的结构示意图；

图3为本发明实施例中抗冻胀筒的主视图；

图4为本发明实施例中抗冻胀筒的局部立体结构示意图；

图5为本发明实施例中抗冻胀筒的纵向剖视图；

图6为本发明实施例中进水阀的结构示意图。

图中：1、进水阀；1-0、第一开关；1-1、发电装置；1-2、检测电压单元；1-3、输入模块；1-4、控制模块；1-5、放大信号模块；1-6、通讯模块；1-7、动作模块；1-8、阀门；1-9、第二数据显示屏；2、第一数据显示屏；3、盖体；4、液位测量装置；5、第一出水管；6、置水箱；7、出水杆；8、尖头；9、灌水阀；10、螺纹导流道；11、密封圈；12、进水管；13、保护网；14、第三孔；15、凹槽；16、第二出水管；17、抗冻胀筒；171、穿槽；172、底座；173、传导元件；174、保温材料；175、抗冻胀组件；176、垫片；177、凸环片；178、第二孔；179、固位槽座；1710、第一孔；1711、第一空间；1712、固位片；1713、固位架；1714、第二端；1717、第一端；1718、第二空间。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案以及技术特征可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明实施例提出了一种抗冻胀高弹性地下灌水器，

灌水器本体；

抗冻胀结构，设置在所述灌水器本体中。

优选的，可将灌水器本体设置为管状结构，所述抗冻胀结构包括：设置在所述灌水器本体材质中的抗冻、增加弹性的辅助材料，所述抗冻、增加弹性的辅助材料包括：增塑剂和减磨剂；所述增塑剂包括：改性助剂古马隆树脂、亚磷酸三甲酚酯等增塑剂中任一种或多种；所述减磨剂包括：硅油、二硫化钼、二硫化钛、石墨和四氟乙烯等减磨剂中任一种或多种。可避免寒旱地区冬季因雨雪冰冻造成管道膨胀引起的损伤甚至断裂；

上述技术方案的工作原理和有益效果为：在灌水器本体中加入抗冻胀结构，可避免寒旱地区冬季因雨雪冰冻造成管道膨胀引起的损伤甚至断裂。广泛适用于高寒地区。

与现有的渗灌器相比，解决了灌水器因冬季冰冻导致的管道膨胀变形甚至破损的问题，大幅延长了使用寿命，降低了更换频率，从而节约了人力投入。

在一个实施例中，如图1-6所示，所述灌水器本体包括：包括抗冻胀筒17以及设于抗冻胀筒17内的置水箱6、第一出水管5和出水杆7，置水箱6的顶部设有与置水箱6相互配合的盖体3，且置水箱6上设有进水管12；

第一出水管5设于置水箱6的侧表面上，第一出水管5上设有灌水阀9；

出水杆7设于置水箱6的底部；

抗冻胀筒17包括筒体，筒体的顶端设有开口，底端固定设有底座172，所述底座172供所述出水杆7穿过，筒体内靠近顶端的一端设有凸环片177，凸环片177与筒体形成第一空间1711，第一空间1711内设有抗冻胀组件175；抗冻胀组件175包括保温材料174，保温材料174内表面均匀设有不止一个传导元件173，传导元件173沿抗冻胀筒17的周向形成第二空间1718。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：如图1-4所示，本技术方案提出的抗冻胀高弹性地下灌水器包括进水管12、置水箱6、第一出水管5和抗冻胀筒17，外界的水通过进水管12进入置水箱6，置水箱6里面的水再分别通过第一出水管5和出水杆7输送至所需水分处；如图1所示，第一出水管5设在置水箱6的侧表面，出水杆7设在置水箱6的底部，二者结合能够扩大灌水器的灌溉面积，使得水分能够输送至各个方位；第一出水管5上安装有灌水阀9，灌水阀9通过打开或关闭控制置水箱6内的水通过第一出水管5的流量，能根据用户的实时需求控制灌水器的灌水量；置水箱6顶部通过密封圈11与盖体3密封连接，用以储存水分。抗冻胀筒17环绕置水箱6的外表面安装，通过抗冻胀筒17内的保温材料174和传导元件173使得置水箱6和第一出水管5始终处于一个温度适宜的环境之中，避免灌水器在高寒环境下无法正常使用，甚至损坏，以延长灌水器的使用寿命。

在一个实施例中，出水杆7的底部设有尖头8，出水杆7内靠近置水箱6的一端设有凹槽15，凹槽15与置水箱6相连，且凹槽15的底部设有第三孔14；出水杆7的外表面上设有螺纹导流道10，螺纹导流道10的顶端与第三孔14连接，所述螺纹导流道底端连接有第二出水管16；第二出水管16贯穿尖头8，且第二出水管16在尖头8的出水口处设有保护网13。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：如图2所示，置水箱6内的水能够依次通过凹槽15、第三孔14和螺纹导流道10流至第二出水管16，再通过第二出水管16流出灌水器直至到达所需水分处，通过在出水杆7设置凹槽15和螺纹导流道10，能够避免置水箱6中的水因自身重力高流量流出灌水器，更可控地将置水箱6内的水灌溉至置水箱6的底部方向。

在一个实施例中，第二空间1718的底部设有固位架1713；筒体内设有不止一个固位槽座179，固位槽座179靠近第二空间1718方向的表面设有由上至下的第一孔1710，还设有不止一个与固位槽座179相对应的固位片1712，固位片1712包括第一端1717和第二端1714，且第一端1717的位置高于第二端1714的位置，第一端1717能插设于第一孔1710处，固位架1713设于第二端1714上；筒体的底部设有穿槽01；筒体底部还设有第二孔08；筒体与凸环片177的连接处设有垫片06。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：在本技术方案中，置水箱6安装在抗冻胀筒17内，固位架1713能够固定置水箱6内的位置，使得置水箱6在抗冻胀筒17的第二空间1718内相对稳定，置水箱6与传导元件173接触，通过传导元件173，使得置水箱6的各个位置都能处于一个温度适宜的环境中。

在一个实施例中，进水管12上设有进水阀1(其中，优选的，进水阀设置在进水管靠近水源一端，即位于地上一端)，进水阀1包括检测电压单元1-2、智能控制单元、阀门1-8、不止一个第一开关1-0以及不止一个发电装置1-1，不止一个第一开关1-0分别对应于不止一个发电装置1-1，不止一个发电装置1-1均与检测电压单元1-2连接，且不止一个第一开关1-0组成主开关。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：如图6所示，进水阀1包括第一开关1-0组成的主开关、发电装置1-1、检测电压单元1-2、智能控制单元和阀门1-8，每一个第一开关1-0均各自对应设置有发电装置1-1，当用户打开第一开关1-0后，启动发电装置1-1，进而产生电压，当检测电压单元1-2检测到存在电压时，智能控制单元便控制阀门1-8打开或关闭。主开关包括多个第一开关1-0，不同的第一开关1-0触动不同的发电装置1-1启动，进而检测电压单元1-2检测到不同的电压信号，使得智能控制单元根据不同的电压信号控制阀门1-8打开或关闭不同的幅度，便于用户根据实际情况增加或减小外部的水进入置水箱6的水流量。

在一个实施例中，智能控制单元包括控制模块1-4以及与其连接的输入模块1-3和动作模块1-7，输入模块1-3与检测电压单元1-2连接，动作模块1-7与阀门1-8连接，控制模块1-4依次与动作模块1-7之间还设有放大信号模块1-5。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：智能控制单元包括输入模块1-3、控制模块1-4和动作模块1-7，输入模块1-3用于接收检测电压单元1-2发送的电压信号，控制模块1-4用于根据该电压信号向动作模块1-7发送动作指令，由动作模块1-7带动阀门1-8打开或关闭。

在一个实施例中，进水阀1还包括通讯模块1-6，通讯模块1-6与智能控制单元电连接；通讯模块1-6为wifi模块、蓝牙模块、2.4g模块和zigbee模块中的至少一种；

进水阀1还包括流量监测模块和第二数据显示屏1-9，流量监测模块用于实时监测进水阀1的进水流量信息，并将进水流量信息发送至第二数据显示屏1-9；第二数据显示屏1-9与流量监测模块连接，且用于显示进水流量。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：流量监测模块和第二数据显示屏1-9能够使用户更加直接、清楚地了解进水阀1的进水流量。

在一个实施例中，置水箱6内还安装有液位测量装置4，该液位测量装置4能够监测置水箱6内水的液位。液位测量装置4包括一壳体，以及设于壳体内且相互电连接的测量模块和数据处理模块，壳体的顶部安装有第一数据显示屏2；

测量模块用于实时检测置水箱6内水的液位信息，并将液位信息发送至数据处理模块；

数据处理模块分别与第一数据显示屏2和报警器电连接，用于接收液位信息，并将液位信息与数据处理模块内预存的标准液位信息进行对比分析，标准液位信息包括最高液位信息和最低液位信息，且最高液位信息高于最低液位信息；

若液位信息高于最高液位信息，数据处理模块向控制模块1-4发送停止动作指令，控制模块1-4接收到停止动作指令后，通过动作模块1-7控制阀门1-8关闭；

若液位信息低于最低液位信息，数据处理模块向控制模块1-4发送动作指令，控制模块1-4接收到动作指令后，通过动作模块1-7控制阀门1-8打开；且数据处理模块向报警器发送报警指令，报警器向用户发出报警信息；

若液位信息位于最高液位信息和最低液位信息之间，数据处理模块不向控制模块1-4发送任何指令；

第一数据显示屏2用于显示置水箱6内水的液位信息。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：在本技术方案中，液位测量装置4能够实时监测置水箱6内水的液位，当液位高于最高液位信息时，动作模块1-7控制进水阀1关闭，不再继续向置水箱6内进水；当液位低于最低液位信息时，动作模块1-7控制进水阀1打开，使得外部的水通过进水管12进入；当液位处于最高液位信息和最低液位信息时，动作模块1-7不对进水阀1作出任何动作，使得置水箱6内水的液位时刻保持预设状态。本技术方案在手动控制进水阀1的基础上增加根据液位信息自动控制进水阀1的关闭，使得灌水器能在多种境况下保证置水箱6内水的液位保持正常。

在一个实施例中，灌水器还包括：

编码模块：用于对指令数据传输链进行编码，生成指令数据传输链的序列号，指令数据传输链包括停止动作指令和动作指令；

确认模块，用于确认数据处理模块准备向控制模块1-4发送的指令数据传输链的序列号；确认模块根据当前指令数据传输链的用于指示支路选择的数据和当前指令数据传输链的前一个指令数据传输链的序列号，确认当前指令数据传输链的序列号；其中，确认模块包括：加法模块，用于将当前指令数据传输链的前一个指令数据传输链的序列号与预定值相加，且，当选择的发送当前指令数据传输链的支路与前一个指令数据传输链的支路相对比无变化时，将与预定值相加后的序列号当作当前指令数据传输链的序列号；处理模块，当选择的发送当前指令数据传输链的支路与发送的前一个指令数据传输链的支路相对比发生变化时，用于将与预定值相加后的序列号当作当前指令数据传输链的序列号；

传输模块，用于传输包含序列号的指令数据传输链。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：在本技术方案中，根据用于指示支路选择的数据确定指令数据传输链的序列号，进一步利用指令数据传输链的序列号传递有关支路选择的数据，所以，不需要其他的传输通道，能够快捷地传输用于指示支路选择的数据并降低对用于指示支路选择的数据判决错误的概率，因而能够有效提高数据处理模块向控制模块1-4发送指令数据传输链的效率。

在一个实施例中，灌水器还包括数据检测模块，数据检测模块包括接收端和检测端，接收端用于接收指令数据传输链；检测端用于根据接收到的指令数据传输链的序列号检测指令数据传输链的用于指示支路选择的数据；其中，检测端根据接收的指令数据传输链的序列号与传输之前的指令数据传输链的序列号、传输之前的指令数据传输链处理后的序列号的码距离，检测指令数据传输链的用于指示支路选择的数据。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：在本技术方案中，通过数据检测模块检测用于支路选择的数据，能够有效避免用于指示支路选择的数据出现错误的现象，提高数据处理模块向控制模块1-4发送指令数据传输链的效率。

在一个实施例中，所述灌水器本体为管状结构，