CN115606486B - 一种富碳水灌溉装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种富碳水灌溉装置，包括行走架、圆柱箱体、二氧化碳和水体，所述圆柱箱体上安装有水气混合机构，所述行走架上安装有输水机构；所述水气混合机构包括分隔箱、转动箱、输入部、交替部和混合部，所述交替部驱动分隔箱做直线往复运动，所述交替部可不间断输出二氧化碳和水体；所述输入部控制二氧化碳和水体选择性进入不同的腔体内，所述交替部还驱动转动箱转动，所述转动箱将二氧化碳与水体混合，所述转动箱通过混合部与交替部传动连接。本发明的有益效果是，通过水气混合机构的作用可大幅增加二氧化碳与水体的接触面较，提高混合速率；并且还能连续将二氧化碳与水体混合，避免停歇，避免对灌溉造成影响。

Description

一种富碳水灌溉装置

技术领域

本发明涉及农田碳水灌溉技术领域，更具体的说，涉及一种富碳水灌溉装置。

背景技术

富碳农业是指在密闭环境中，利用光、气温、水、肥、种等最佳条件组合，创造高效率的光合作用环境，将二氧化碳作为气肥使用，生产出丰富的粮食作物供给人类生活；研究表明，二氧化碳加富条件下可提高幼苗叶片净光合速率、降低蒸腾速率，促进植株生长，提高植株水分利用效率，缓解病虫害造成的伤害；但是将二氧化碳充入空气，密闭培养箱或大田，限制了使用的范围，因此设想将二氧化碳充入水中随灌溉施入植物部或喷施于表面，对植物生长状态及产量品质的响应；

现有气肥的施用在密封的空间内进行，具有以下缺陷；1、不利于大面积种植，使用范围较小。

若采用二氧化碳与水体混合的方式进行施用，现有的混合装置是直接将二氧化碳与水体输入到密闭的空间内，自行混合，该混合方式二氧化碳与水体的接触面较小，混合速率较低。

发明内容

针对以上缺陷，本发明提供一种富碳水灌溉装置，解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种富碳水灌溉装置，包括行走架、圆柱箱体、二氧化碳和水体，所述圆柱箱体水平放置，所述圆柱箱体上安装有水气混合机构，所述行走架上安装有输水机构；

所述水气混合机构包括分隔箱、转动箱、输入部、交替部和混合部，所述分隔箱位于圆柱箱体内，所述分隔箱将圆柱箱体分割成两个腔体，所述交替部驱动分隔箱做直线往复运动，所述交替部可不间断输出二氧化碳和水体；所述输入部控制二氧化碳和水体选择性进入不同的腔体内，所述交替部还驱动转动箱转动，所述转动箱将二氧化碳与水体混合，所述转动箱通过混合部与交替部传动连接；

所述输水机构包括输水管、延伸部和连接部，所述输水管通过连接部与圆柱箱体连通，所述输水管缠绕在延伸部上，所述延伸部可主动转动；所述延伸部一侧设有输出管，二氧化碳和水体通过输出管排出。

进一步的，所述输入部包括安装在圆柱箱体上端的匚形管，匚形管两端与圆柱箱体连通，所述匚形管设有两个，匚形管中心处安装有三通阀，所述二氧化碳通过其中一个三通阀，所述水体通过另一个三通阀。

进一步的，所述交替部包括安装在圆柱箱体两端的轴承一，轴承一内圈安装有传动轴，传动轴侧表面设有螺纹，所述圆柱箱体一侧安装有步进电机，步进电机旋转端与传动轴固定连接，所述分隔箱环形侧表面安装有密封圈一，所述分隔箱靠近中心处的位置安装有空心管，空心管两端开口，所述空心管的轴心线高于分隔箱的轴心线，所述空心管内侧安装有与螺纹啮合的干涉环，所述空心管两端安装有密封圈二，密封圈二与螺纹贴合。

进一步的，所述混合部包括安装在空心管一端的连接管，连接管外侧安装有轴承二，轴承二外圈安装有转动管，转动管外圈安装有齿轮一，转动管内圈安装有匚形板，匚形板设有多个且呈环形排列，匚形板上安装有橡胶辊，橡胶辊与传动轴贴合，所述分隔箱两侧安装有轴承三，轴承三内圈安装有连接轴，转动箱安装在连接轴两端，所述转动箱外圈安装有与齿轮一啮合的齿轮二，所述转动箱外圈安装有搅拌翅。

进一步的，所述混合部还包括安装在转动箱内圈的隔离环，隔离环与转动箱之间安装有环形腔体，所述环形腔体内设有分隔板，分隔板将环形腔体分割成扇形腔体，所述转动箱上端突出水体液面，所述转动箱侧表面开有弧形孔，所述转动箱侧表面开有毛细孔，所述毛细孔和弧形孔分别位于扇形腔体两端。

进一步的，所述延伸部包括安装在行走架一侧的固定架，固定架一侧安装有驱动电机，驱动电机旋转端安装有收线盘，收线盘一侧安装有旋转密封阀，旋转密封阀一端与行走架固定连接，输水管缠绕在收线盘上，所述旋转密封阀与输水管之前安装有L形管。

进一步的，所述连接部包括设在圆柱箱体一侧的抽吸泵，抽吸泵输出端与输水管连通，所述抽吸泵输入端安装有合流管，合流管两端安装有单向阀，单向阀分别安装在圆柱箱体两侧。

进一步的，所述输出管安装在旋转密封阀一端，所述输出管为E形。

进一步的，所述圆柱箱体两端安装有压力传感器。

本发明的有益效果是：通过将二氧化碳充入水中随灌溉施入植物部或喷施于表面的方式，解决了不利于大面积种植，使用范围较小的问题；

通过水气混合机构的作用可大幅增加二氧化碳与水体的接触面积，提高混合速率；并且还能连续将二氧化碳与水体混合，避免停歇，避免对灌溉造成影响。

附图说明

图1是本发明所述一种富碳水灌溉装置的结构示意图；

图2是水气混合机构的示意图；

图3是混合部的示意图；

图4是转动管的示意图；

图5是圆柱箱体的横截面示意图；

图6是转动箱的示意图；

图7是输水机构的示意图；

图8是延伸部的示意图；

图9是圆柱箱体的俯视示意图；

图中，1、行走架；2、圆柱箱体；3、二氧化碳；4、水体；5、分隔箱；6、转动箱；7、输入部；8、交替部；9、混合部；10、输水管；11、延伸部；12、连接部；13、输出管；14、匚形管；15、三通阀；16、轴承一；17、传动轴；18、螺纹；19、步进电机；20、密封圈一；21、空心管；23、干涉环；24、密封圈二；25、连接管；26、轴承二；27、转动管；28、齿轮一；29、匚形板；30、橡胶辊；31、轴承三；32、连接轴；33、齿轮二；34、搅拌翅；35、隔离环；36、环形腔体；37、分隔板；38、扇形腔体；39、弧形孔；40、毛细孔；41、固定架；42、驱动电机；43、收线盘；44、旋转密封阀；45、L形管；46、抽吸泵；47、单向阀；48、传感器。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本申请实施例提供一种富碳水灌溉装置，请参考图1-图9：包括,包括行走架1、圆柱箱体2、二氧化碳3和水体4，圆柱箱体2水平放置，圆柱箱体2上安装有水气混合机构，行走架1上安装有输水机构；

水气混合机构包括分隔箱5、转动箱6、输入部7、交替部8和混合部9，分隔箱5位于圆柱箱体2内，分隔箱5将圆柱箱体2分割成两个腔体，交替部8驱动分隔箱5做直线往复运动，交替部8可不间断输出二氧化碳3和水体4；输入部7控制二氧化碳3和水体4选择性进入不同的腔体内，交替部8还驱动转动箱6转动，转动箱6将二氧化碳3与水体4混合，转动箱6通过混合部9与交替部8传动连接；

输水机构包括输水管10、延伸部11和连接部12，输水管10通过连接部12与圆柱箱体2连通，输水管10缠绕在延伸部11上，延伸部11可主动转动；延伸部11一侧设有输出管13，二氧化碳3和水体4通过输出管13排出。

具体在实际应用中，行走架1上设有独立的驱动***，可带动输出管13和延伸部11在农田中移动，使用时将输水管10与连接部12连通；通过输入部7的作用，输入部7控制二氧化碳3和水体4选择***替进入不同的腔体内；

同时控制交替部8工作，交替部8使分隔箱5做直线往复运动，随着分隔箱5的运动，一侧的腔体变大，另一侧的腔体变小；输入部7始终向腔体变大一侧输入二氧化碳3和水体4，通过传感器48的作用使圆柱箱体2内保持一定的压力；腔体变小一侧的二氧化碳3和水体4通过连接部12、延伸部11和输出管13排出；

交替部8还驱动转动箱6转动，转动箱6将二氧化碳3与水体4混合，提高二氧化碳3与水体4混合的速率；

通过延伸部11的作用便于行走架1行走，避免水体4对行走架1的载重负荷。

参照说明书附图1、说明书附图2和说明书附图9，输入部7包括安装在圆柱箱体2上端的匚形管14，匚形管14两端与圆柱箱体2连通，匚形管14设有两个，匚形管14中心处安装有三通阀15，二氧化碳3通过其中一个三通阀15，水体4通过另一个三通阀15。

具体在实际应用中，通过三通阀15的控制，可将二氧化碳3和水体4向右侧的腔体内输入，此时分隔箱5向左侧移动，右侧的腔体逐渐变大；当分隔箱5反向移动时，控制三通阀15使二氧化碳3和水体4向左侧的腔体内输入。

参照说明书附图2和说明书附图3，交替部8包括安装在圆柱箱体2两端的轴承一16，轴承一16内圈安装有传动轴17，传动轴17侧表面设有螺纹18，圆柱箱体2一侧安装有步进电机19，步进电机19旋转端与传动轴17固定连接，分隔箱5环形侧表面安装有密封圈一20，分隔箱5靠近中心处的位置安装有空心管21，空心管21两端开口，空心管21的轴心线高于分隔箱5的轴心线，空心管21内侧安装有与螺纹18啮合的干涉环23，空心管21两端安装有密封圈二24，密封圈二24与螺纹18贴合。

具体在实际应用中，控制步进电机19正转带动传动轴17转动，传动轴17上的螺纹18通过与干涉环23的接触，可带动干涉环23、空心管21和分隔箱5平移，实现改变腔体大小的目的，当步进电机19反转时可带动分隔箱5向相反的方向移动；

通过密封圈二24的作用可使不同腔体之间处于相对密封的状态。

参照说明书附图2、说明书附图4和说明书附图5，混合部9包括安装在空心管21一端的连接管25，连接管25外侧安装有轴承二26，轴承二26外圈安装有转动管27，转动管27外圈安装有齿轮一28，转动管27内圈安装有匚形板29，匚形板29设有多个且呈环形排列，匚形板29上安装有橡胶辊30，橡胶辊30与传动轴17贴合，分隔箱5两侧安装有轴承三31，轴承三31内圈安装有连接轴32，转动箱6安装在连接轴32两端，转动箱6外圈安装有与齿轮一28啮合的齿轮二33，转动箱6外圈安装有搅拌翅34。

具体在实际应用中，传动轴17转动时带动橡胶辊30、匚形板29和转动管27转动，通过轴承二26的作用使转动管27稳定的转动，通过橡胶辊30转动的作用可使传动轴17带动转动管27转动的同时，转动管27与传动轴17发生水平位移；转动管27转动带动齿轮一28转动，齿轮一28驱动齿轮二33和搅拌翅34转动，通过搅拌翅34的作用可增加二氧化碳3与水体4混合的速率。

参照说明书附图5和说明书附图6，混合部9还包括安装在转动箱6内圈的隔离环35，隔离环35与转动箱6之间安装有环形腔体36，环形腔体36内设有分隔板37，分隔板37将环形腔体36分割成扇形腔体38，转动箱6上端突出水体4液面，转动箱6侧表面开有弧形孔39，转动箱6侧表面开有毛细孔40，毛细孔40和弧形孔39分别位于扇形腔体38两端。

具体在实际应用中，当弧形孔39冒出水体4的液面时，二氧化碳3通过弧形孔39进入到扇形腔体38内，随着转动箱6的转动，弧形孔39先落入水体4的液面以下，此时毛细孔40的位置升起来突出液面，但由于水体4张力的作用，水体4会暂时堵住毛细孔40，扇形腔体38内的二氧化碳3不会立即从毛细孔40排出；随着转动箱6的转动，含有二氧化碳3的扇形腔体38距离水体4液面越远，压力逐渐变大，二氧化碳3向上的升力逐渐变大，当毛细孔40移动到水体4液面以下时，二氧化碳3在浮力的作用下，通过毛细孔40排出，二氧化碳3与液面下的水体4混合，进一步增加混合效果。

参照说明书附图7和说明书附图8，延伸部11包括安装在行走架1一侧的固定架41，固定架41一侧安装有驱动电机42，驱动电机42旋转端安装有收线盘43，收线盘43一侧安装有旋转密封阀44，旋转密封阀44一端与行走架1固定连接，输水管10缠绕在收线盘43上，旋转密封阀44与输水管10之前安装有L形管45。

具体在实际应用中，当行走架1移动时，控制驱动电机42转动，驱动电机42带动收线盘43转动，收线盘43释放输水管10，便于行走架1逐渐远离圆柱箱体2，便于二氧化碳3和水体4的运输，通过旋转密封阀44的作用便于输水管10转动的同时输送二氧化碳3和水体4。

参照说明书附图2，连接部12包括设在圆柱箱体2一侧的抽吸泵46，抽吸泵46输出端与输水管10连通，抽吸泵46输入端安装有合流管，合流管两端安装有单向阀47，单向阀47分别安装在圆柱箱体2两侧。

具体在实际应用中，当通过抽吸泵46的作用使圆柱箱体2内的二氧化碳3和水体4主动输送到输水管10内，通过在圆柱箱体2的两侧设置单向阀46，腔体变小的一侧向抽吸泵46排水，腔体变大的一侧不向抽吸泵46排水，两侧的腔体间歇向抽吸泵46排水。

参照说明书附图7，输出管13安装在旋转密封阀44一端，输出管13为E形。

具体在实际应用中，将输出管13设为E形，可将水体4均匀的灌溉在农田里。

参照说明书附图1和说明书附图2，圆柱箱体2两端安装有压力传感器48。

具体在实际应用中，通过设置压力传感器48可实时感知腔体内的气压，当气压较低时，可控制外接二氧化碳3输入设备加大输入速率，保证二氧化碳3与水体4的混合速率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

Claims (5)

1.一种富碳水灌溉装置，包括行走架（1）、圆柱箱体（2）、二氧化碳（3）和水体（4），所述圆柱箱体（2）水平放置，其特征在于，所述圆柱箱体（2）上安装有水气混合机构，所述行走架（1）上安装有输水机构；

所述水气混合机构包括分隔箱（5）、转动箱（6）、输入部（7）、交替部（8）和混合部（9），所述分隔箱（5）位于圆柱箱体（2）内，所述分隔箱（5）将圆柱箱体（2）分割成两个腔体，所述交替部（8）驱动分隔箱（5）做直线往复运动，所述交替部（8）可不间断输出二氧化碳（3）和水体（4）；所述输入部（7）控制二氧化碳（3）和水体（4）选择性进入不同的腔体内，所述交替部（8）还驱动转动箱（6）转动，所述转动箱（6）将二氧化碳（3）与水体（4）混合，所述转动箱（6）通过混合部（9）与交替部（8）传动连接；

所述输水机构包括输水管（10）、延伸部（11）和连接部（12），所述输水管（10）通过连接部（12）与圆柱箱体（2）连通，所述输水管（10）缠绕在延伸部（11）上，所述延伸部（11）可主动转动；所述延伸部（11）一侧设有输出管（13），二氧化碳（3）和水体（4）通过输出管（13）排出；

所述输入部（7）包括安装在圆柱箱体（2）上端的匚形管（14），匚形管（14）两端与圆柱箱体（2）连通，所述匚形管（14）设有两个，匚形管（14）中心处安装有三通阀（15），所述二氧化碳（3）通过其中一个三通阀（15），所述水体（4）通过另一个三通阀（15）；

所述交替部（8）包括安装在圆柱箱体（2）两端的轴承一（16），轴承一（16）内圈安装有传动轴（17），传动轴（17）侧表面设有螺纹（18），所述圆柱箱体（2）一侧安装有步进电机（19），步进电机（19）旋转端与传动轴（17）固定连接，所述分隔箱（5）环形侧表面安装有密封圈一（20），所述分隔箱（5）靠近中心处的位置安装有空心管（21），空心管（21）两端开口，所述空心管（21）的轴心线高于分隔箱（5）的轴心线，所述空心管（21）内侧安装有与螺纹（18）啮合的干涉环（23），所述空心管（21）两端安装有密封圈二（24），密封圈二（24）与螺纹（18）贴合；

所述混合部（9）包括安装在空心管（21）一端的连接管（25），连接管（25）外侧安装有轴承二（26），轴承二（26）外圈安装有转动管（27），转动管（27）外圈安装有齿轮一（28），转动管（27）内圈安装有匚形板（29），匚形板（29）设有多个且呈环形排列，匚形板（29）上安装有橡胶辊（30），橡胶辊（30）与传动轴（17）贴合，所述分隔箱（5）两侧安装有轴承三（31），轴承三（31）内圈安装有连接轴（32），转动箱（6）安装在连接轴（32）两端，所述转动箱（6）外圈安装有与齿轮一（28）啮合的齿轮二（33），所述转动箱（6）外圈安装有搅拌翅（34）；

所述混合部（9）还包括安装在转动箱（6）内圈的隔离环（35），隔离环（35）与转动箱（6）之间安装有环形腔体（36），所述环形腔体（36）内设有分隔板（37），分隔板（37）将环形腔体（36）分割成扇形腔体（38），所述转动箱（6）上端突出水体（4）液面，所述转动箱（6）侧表面开有弧形孔（39），所述转动箱（6）侧表面开有毛细孔（40），所述毛细孔（40）和弧形孔（39）分别位于扇形腔体（38）两端。

2.根据权利要求1所述一种富碳水灌溉装置，其特征在于，所述延伸部（11）包括安装在行走架（1）一侧的固定架（41），固定架（41）一侧安装有驱动电机（42），驱动电机（42）旋转端安装有收线盘（43），收线盘（43）一侧安装有旋转密封阀（44），旋转密封阀（44）一端与行走架（1）固定连接，输水管（10）缠绕在收线盘（43）上，所述旋转密封阀（44）与输水管（10）之前安装有L形管（45）。

3.根据权利要求2所述一种富碳水灌溉装置，其特征在于，所述连接部（12）包括设在圆柱箱体（2）一侧的抽吸泵（46），抽吸泵（46）输出端与输水管（10）连通，所述抽吸泵（46）输入端安装有合流管，合流管两端安装有单向阀（47），单向阀（47）分别安装在圆柱箱体（2）两侧。

4.根据权利要求3所述一种富碳水灌溉装置，其特征在于，所述输出管（13）安装在旋转密封阀（44）一端，所述输出管（13）为E形。

5.根据权利要求1-4任一所述一种富碳水灌溉装置，其特征在于，所述圆柱箱体（2）两端安装有压力传感器（48）。