低压管道输水灌溉水动力注肥装置的制作方法

本发明涉及灌溉装置，具体涉及一种低压管道输水灌溉水动力注肥装置。

背景技术：

1、相比于传统粗放式的施肥方式，喷微灌水肥一体化技术能提高30％～50％的肥料利用率。因此，为提高地面灌的肥料利用效率，需要借鉴喷微灌水肥一体化技术来实现地面灌水肥一体化。现有喷微灌水肥一体化常用压差施肥罐、文丘里施肥器(工作压力＞0.1mpa)、比例施肥泵(工作压力区间0.1-0.8mpa)、电动注肥泵等，在低压管灌工程没有电、水压小(＜0.08mpa)的条件下，上述注肥器均无法有效工作。

2、针对具备低压、无需外接动力输入等特征的注肥装置，专利cn214593316u(永转式灌溉吸肥器总成)利用灌溉水流驱动旁路的水轮机，进而驱动注肥泵来实现液体肥液的注入，但存在以下不足：

3、(1)需要通过调节进入旁路吸肥器的流量来调节注肥流量，这会影响主路进入农田的灌水流量，农户无法掌握主路灌水流量-旁路吸肥器流量-注肥浓度的平衡关系，进而影响低压管灌系统运行的稳定性和水肥施用均匀度，在实际中的可操作性较弱；(2)功能单一，只能将肥液注入灌溉系统，在不需要注肥的情况下水轮机运转所产生的能量无法利用，肥料的溶解仍然需要人工搅拌；(3)整体结构不易拆装，破损部件不易更换。

4、因此，为破解传统地面灌粗放式的施肥模式，提升地面灌肥料利用效率与作物产量，填补低压管道输水灌溉条件下多功能水肥一体化设备的空白，急需发明一款水动力注肥装置，能在低压管灌工程没有电、水压小(＜0.08mpa)条件下的高效注肥。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供的低压管道输水灌溉水动力注肥装置解决现有技术中需要通过调节灌溉系统过水流量来调节注肥流量的问题。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、提供一种低压管道输水灌溉水动力注肥装置，其包括水动力机构、向注肥桶中导入搅拌气体的加气机构和导出注肥桶中液体的注肥机构，水动力机构的动力输出轴与变速调节机构连接，在注肥阶段和非注肥阶段，变速调节机构将水动力机构的动力分别传递给注肥机构和加气机构；

4、变速调节机构包括皮带轮和具有容纳腔的外壳，容纳腔内安装有与动力输出轴连接的传动轴，传动轴另一端滑动安装有滑套，滑套的端面设置有与加气机构的动力轴上的端面齿轮啮合的面齿轮；

5、皮带轮转动安装于安装腔内，其径向开设有若干条滑动槽，滑动槽内的滑动杆通过连杆与滑套活动连接，滑套上设置有沿滑套径向滑动的、且延伸出外壳并带着滑套相对传动轴轴向滑动的操纵杆；皮带轮通过穿过外壳的传输皮带与注肥机构的皮带传动轴上的从动轮连接。

6、上述技术方案的有益效果为：本方案设置变速调节机构后，当需要进行注肥浇灌时，通过拨动操纵杆，使变速调节机构将水动力机构的动力传递给注肥机构，此时可以通过操作杆调节滑动杆位于皮带轮径向的位置，以改动皮带轮的传动比，以实现注肥机构注肥流量的调整。当不需要注肥时，本方案通过拨动操纵杆，使变速调节机构将水动力机构的动力传递给加气机构，将水轮机产生的能量转化为高压气体，冲击水体，加速固体肥料的溶解，实现灌溉水流能量的高效利用。

7、进一步地，传动轴的尾端膨胀并向外弯曲360°后包裹传动轴尾端，形成外部环套，外部环套外表面开设有多条轴向滑槽；滑套内表面设置有与轴向滑槽嵌套的滑块；

8、变速调节机构还包括一端安装于容纳腔内，另一端延伸出外壳的外套，外套的外表面安装有与外部环套配合的轴承，内表面安装有与传动轴配合的轴承；皮带轮通过轴承安装于外套的环形凸块上。

9、上述技术方案的有益效果为：本方案通过传动轴尾部膨胀向外弯曲形成外部环套，一方面可以保证其与传动轴的同心度，保证动力传递的高效性；另一一方面可以增大传动轴径向面积，以方便开设多条轴向滑槽，方便滑套的安装。外套的设置，可以方便传输皮带的安装，同时还可以避免传动轴的转动干扰皮带轮的转动，以方便调整皮带轮的传动比。

10、进一步地，外套穿出外壳的一端向外部延伸形成与传动轴垂直的平面，平面与水动力机构固定连接。该平面的设置，可以使外套端部具有较大的进行面积，方便其与水动力机构的快速连接。

11、进一步地，水动力机构包括水轮机主管道及分别与水轮机主管道连通的水轮机进水管道和水轮机出水管道，水轮机主管道的两端均设置有固定堵头，动力输出轴的两端转动安装于固定堵头上，并通过机械密封进行密封；动力输出轴上固定有多片叶轮；水轮机主管道上连接有将水注入注肥桶中溶解肥料的注水软管；水轮机出水管道与注肥机构的注肥软管连通。

12、上述技术方案的有益效果为：多片叶轮与动力输出轴的配合，能够管道中流动的灌溉水的能量转换为动力输出轴旋转动力，以通过水流产生的能量对肥料进行溶解和灌溉，以实现低压管灌工程在没有电、水压小条件下的高效注肥。

13、进一步地，动力输出轴两端邻近固定堵头处均设置有用于固定卡箍的凹槽，机械密封的静环固定于固定堵头内，机械密封的静环固定于卡箍的内部，卡箍与静环之间的间隙内设置有调节静环和动环间距的垫片。

14、上述技术方案的有益效果为：卡箍的设置可以方便机械密封的安装，使用时还可以借助卡箍中的空腔对静环和动环间距的调整，以对动力输出轴两端的密封性进行调整。

15、进一步地，水轮机进水管道通过注肥器进水软管与出水栓连接，水轮机出水管道与注肥器出水软管连接，出水栓上设置有并联管道，注肥器出水软管和并联软管通过汇水三通与排水软管连通。

16、进一步地，注肥机构包括注肥泵，注肥泵通过吸肥软管与注肥桶中的吸肥过滤器连接，注肥泵包括通过连接件固定连接的注肥泵前盖和注肥泵后盖，皮带传动轴一端穿过注肥泵前盖延伸至注肥泵后盖内，并安装有偏心轮；

17、从动轮安装于皮带传动轴的另一端，偏心轮与加压缸内的活塞连接，吸肥软管吸取的肥料通过与注肥泵后盖上的进肥口进入注肥泵的容水舱，经过加压缸加压后从出肥口进入注肥软管。

18、上述技术方案的有益效果为：采用的柱塞式注肥泵在开启时不需要提前加注启动水；而且柱塞式机械泵常用于吸取污水，正常工况下对水质的要求较低；并且在相同高度差下，注肥流量与转轴转速呈线性关系，方便后续整体效率优化。

19、进一步地，加气机构包括加气泵，加气泵的加气泵进气口通过进气管与空气滤清器连接，其加气泵出气口通过加气软管与布置于注肥桶内的分布式加气嘴连通；端面齿轮设置于加气泵的动力轴的端面。

20、进一步地，加气泵包括加气泵底座和与加气泵底座密封固定连接的加气泵外壳，加气泵进气口和加气泵出气口开设于加气泵底座侧面，加气泵底座的端面开设有内气舱进气口和外气舱出气口；

21、加气泵底座上固定有内腔与内气舱进气口连通的定子，定子内部安装有转子，转子安装于穿过加气泵底座的动力轴上；转子的转动中心与定子的圆心不重合，转子与定子间形成的空腔通过内气舱盖封闭形成内气舱；转子上开设有多条径向槽，活动叶片滑动安装于径向槽内；

22、加气泵外壳与定子和内气舱盖封闭形成外气舱，加气泵进气口与内气舱进气口连通，内气舱盖上的内气舱出气口用于导通外气舱与转子和定子间形成的空腔，外气舱出气口与加气泵出气口连通。

23、上述技术方案的有益效果为：设置空气滤清器可有效滤清空气中的浮尘，延长加气泵使用寿命。加气泵结构简单，空气流道宽，不易堵塞易于清理，更能适应华北，内蒙古以及河套地区灌区春季工作时风沙较大的工况。

24、进一步地，所述外壳的内表面设置有限位杆，所述滑套的外表面开始有一圈环形凹槽，所述圆形凹槽内放置有滑套旋转时，与滑套滑动配合的拨叉；所述操纵杆的中部与限位杆顶端铰接，且位于外壳内的端部与拔插铰接。

25、上述技术方案的有益效果为：拨叉与滑套在不进行变速时不直接接触，减少拨叉与滑套的摩擦，增加其使用寿命；同时拨叉与外壳进行铰接，易于拆卸便于更换。