自走式管道施藥系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種自走式管道施藥系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括首部加壓控制模塊、田間輸藥管網(wǎng)和自走式施藥模塊等組成部分。本實用新型通過半自動化的控制方式，解決了拖拉機等動力機械在田間通過性差，人工手動噴霧工作效率低的難題，通過合理的結構設計，將輸液壓力轉化為驅動小車行走的動能，環(huán)保節(jié)能；通過管道輸送藥液，避免了在田間多次配藥，極大節(jié)省了人工，并提高了藥液濃度的準確性和一致性，進一步結合仿形和靜電噴霧技術，可極大提高霧滴在冠層中的沉積均勻性和農(nóng)藥的利用率，且本系統(tǒng)安裝、使用簡便、成本適中，能廣泛應用于各種果園，具有較好的經(jīng)濟價值和社會價值，值得推廣。
【專利說明】
自走式管道施藥系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型屬于農(nóng)業(yè)技術領域，具體涉及一種自走式管道施藥系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]我國是水果生產(chǎn)大國，無論是面積還是產(chǎn)量均居世界第一，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構的調(diào)整，林果種植面積逐年增大，2012年全國水果種植面積達到1.7億hm2。但由于果樹品種、種植模式和施藥技術等因素的限制，病蟲害發(fā)生頻繁而得不到有效控制，造成落果、次果及劣果，嚴重影響果品品質(zhì)。頻繁粗放的化學防治以及落后的施藥機具和施藥技術增加了農(nóng)民的經(jīng)濟成本和勞動強度，同時農(nóng)藥殘留問題和果樹病蟲害防治過程中農(nóng)藥過量使用問題嚴峻。
[0003]我國生產(chǎn)推廣的人力施藥機械主要有手動壓縮式噴霧器、手動背負式噴霧器、踏板式噴霧器，其中手動噴霧機占80%左右的市場份額，其噴霧壓力低、射程短，壓力具有一定得脈動性，噴霧壓力不穩(wěn)定，霧滴粗細變化很大，霧化不均勻，在果園防治中只適用于低矮果樹、果苗、除草等，果園整體防治效率低。在果園噴藥，操作人員被農(nóng)藥污染要比一般農(nóng)田施藥嚴重得多。因為果樹株高葉密，又要向樹冠上、中部噴灑，藥霧降落，打濕衣服，持噴桿的手臂和雙手被污染較多，其次是肩部、面部和雙膝;漂浮在空氣中的霧滴可由呼吸道吸入。同時施藥人員勞動強度高，對健康影響大。
[0004]擔架式園林噴霧機是我國果園使用最多的機動藥械，工作壓力可達2.5Mpa。擔架式噴霧機體積較小，可由兩人擔起轉移，也可裝在機動三輪車上在田間預留的作業(yè)道上運行，其通行能力基本不受地形和果園條件的限制。同時隨機配備長30m的噴霧軟管，也可接長使用，以擴大噴藥范圍，末端接有可調(diào)噴槍。由于可調(diào)噴槍射程可調(diào)，最遠可達1m,在較高的噴霧壓力下，霧滴穿透性較強，葉片背面藥液附著性較好，操作方便，生產(chǎn)率較高。但同樣因為調(diào)節(jié)射程時，霧滴粗細變化很大，很難保證均勻的霧化質(zhì)量。
[0005]果園風送式噴霧機是一種兼有液栗和風機的噴霧機，以液體的壓力使藥液霧化成霧滴，再以風機的氣流輸送霧滴，是與拖拉機配套的大型機具，風機產(chǎn)生氣流使霧滴進一步霧化的同時吹動葉子而使霧滴滲透至樹冠內(nèi)部，它還能將霧滴吹送到高樹的頂部，葉片正反面均能很好的著藥。但它要求果樹栽培技術與之配合，例如株行距及田間作業(yè)道的規(guī)劃、樹高的控制、樹型的修剪與改造等。我國自80年代以來也研制了數(shù)種，由于各種條件的限制，拖拉機在田間行走、通過性存在問題，同時價格昂貴，操作復雜，大部分果園無法承受，未能較好地推廣。
[0006]我國果園每畝施藥量是發(fā)達國家的2?5倍，采用的施藥方法均為大容量淋洗式，使得霧滴在冠層中的沉積不均勻，噴施的藥劑只有30%?50%能沉積在作物葉片上，不足1%沉積在革E標害蟲上，真正起到殺蟲作用的藥劑不到0.03%，其余的大量農(nóng)藥流失到土壤和周圍的環(huán)境中使環(huán)境受到污染。工作效率低，不能適期防治；同時耗工時多，操作人員的勞動強度大、條件差。
[0007]綜上所述，現(xiàn)有果園小型植保機械噴霧壓力低、射程短，噴霧壓力不穩(wěn)定，霧化不均勻，在果園防治中只適用于低矮果樹、果苗、除草等，大型噴霧機在田間行走、通過性存在問題，同時價格昂貴，操作復雜。農(nóng)藥有效利用率很低，同時施藥人員勞動強度高，對健康影響大。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]為解決現(xiàn)有技術存在的問題，本實用新型提供了一種自走式管道施藥系統(tǒng)，其技術方案為:
[0009]自走式管道施藥系統(tǒng)，其特征在于，包括首部加壓控制模塊、田間輸藥管網(wǎng)和自走式施藥模塊:
[0010]所述首部加壓控制模塊包括控制柜、配藥池與加壓栗，所述加壓栗與控制柜連接，加壓栗的進液口與伸進配藥池的吸藥管連接，吸藥管伸進配藥池的管末端配有過濾器；
[0011]所述田間輸藥管網(wǎng)的進液口與加壓栗出液口連接，所述田間輸藥管網(wǎng)的管路上設置有安全閥；
[0012]所述自走式施藥模塊包括行走小車、輸液軟管與軟管卷盤，所述輸液軟管的一端卷繞在軟管卷盤上，另一端與行走小車上的噴桿連接;所述軟管卷盤通過傳動機構與渦輪機連接，通過渦輪機驅動轉動，所述渦輪機的流體入口與田間輸藥管網(wǎng)的出液口連接，渦輪機的流體出口與所述輸液軟管的進液口連接。
[0013]在上述的基礎上，進一步改進或優(yōu)選的方案還包括:
[0014]所述噴桿優(yōu)選采用仿形噴桿，由若干個可多自由度調(diào)節(jié)的小段組成。
[0015]所述噴桿的噴頭上設有防滴閥。
[0016]所述行走小車上設置有供電裝置，優(yōu)選采用太陽能電池。
[0017]所述噴桿設有靜電噴頭，所述行走小車上安裝有靜電發(fā)生器，靜電噴頭與所述靜電發(fā)生器連接，所述靜電發(fā)生器通過供電裝置供電。
[0018]所述行走小車上安裝有檢測水壓的壓力傳感器，所述壓力傳感器與供電裝置電連接，并通過無線傳輸模塊與控制柜通信連接，所述控制柜采用變頻恒壓控制柜，通過變頻恒壓控制器與壓力傳感器的配合，穩(wěn)定噴頭工作壓力，確保施藥的均勻性和一致性。
[0019]上述自走式管道施藥系統(tǒng)使用時，將所述軟管卷盤安裝在施藥區(qū)域內(nèi)相鄰苗木行間道路的一端，將行走小車放置在對應行間道路的另一端，使輸液軟管沿苗木行向方向延伸，通過渦輪機將藥液的輸送壓力轉化為動能帶動軟管卷盤轉動，通過軟管卷盤卷收輸液軟管牽引行走小車行走，使行走小車邊走邊噴。
[0020]有益效果:
[0021 ]本實用新型自走式管道施藥系統(tǒng)中行走小車的大小可調(diào)，通過半自動化的控制方式，解決了拖拉機等動力機械在田間通過性差，人工手動噴霧工作效率低的難題。本實用新型系統(tǒng)通過合理的結構設計，將輸液壓力轉化為驅動小車行走的動能，環(huán)保節(jié)能;通過管道輸送藥液，避免了在田間多次配藥，極大節(jié)省了人工，并提高了藥液濃度的準確性和一致性，進一步結合仿形和靜電噴霧技術，可極大提高霧滴在苗木冠層中的沉積均勻性和農(nóng)藥的利用率，且本實用新型系統(tǒng)安裝、使用簡便、成本適中，能廣泛應用于各種果園，具有較好的經(jīng)濟價值和社會價值，值得推廣。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型系統(tǒng)的組成結構示意圖；
[0023]圖2是本實用新型首部加壓控制模塊的結構示意圖；
[0024]圖3是本實用新型自走式施藥模塊的結構示意圖；
[0025]圖4是棚架形仿形噴霧的示意圖；
[0026]圖5是紡錘形仿形噴霧的示意圖；
[0027]圖6是Y形仿形噴霧的示意圖；
[0028]圖中:1-首部加壓控制模塊，11-攪拌器，12-配藥池，13-過濾器，14-吸藥管，15-安全閥，16-加壓栗，17-無線傳輸模塊，18-變頻恒壓控制柜，2-田間輸藥管網(wǎng)，21-分區(qū)閥，22-快速接頭，23-主管道，24-連接管，3-自走式施藥模塊，31-太陽能電池，32-靜電發(fā)生器，33-靜電噴頭；331-仿形噴桿，34-無線傳輸模塊，35-行走小車，36-壓力傳感器，37-輸藥軟管，38-禍輪機，39-軟管卷盤，41-果園，42_果樹，43-道路。
【具體實施方式】
[0029]為了闡明本實用新型的技術方案及技術目的，下面結合附圖及具體實施例對本實用新型做進一步的介紹。
[0030]以果園為例，設一果園41中種植梨樹42，梨樹行株距均為4m，果園每行長150m，寬1000m，面積15ha。果園中間有道路43，把果園分成相等的兩部分，每部分每行長度為75m。
[0031]使用在該果園中的自走式管道施藥系統(tǒng)，如圖1至圖3所示，包括首部加壓控制模塊1、田間輸藥管網(wǎng)2和自走式施藥模塊3，三部分通過輸送管道串通形成一個整體。
[0032]所述首部加壓控制部分I包括配制藥液的配藥池12，所述配藥池12上方固定安裝有攪拌器11，攪拌器11由電機和葉輪組成，電機帶動葉輪旋轉，使藥液均勻混合并且不會聚集或沉淀。配藥池12—旁安裝有工作壓力0.5?4.0MPa，流量26?40L/min的加壓栗16，用于把藥液加壓輸送到田間輸藥管網(wǎng)2中。所述加壓栗16運行由變頻恒壓控制柜18控制，控制柜18內(nèi)設有變頻器、控制電路、無線傳輸模塊17等，并安裝有預設的控制軟件，無線傳輸模塊17用于與田間行走小車35上的壓力傳感器36進行通訊，獲取噴嘴壓力值，通過控制軟件處理并向變頻器發(fā)出指令，通過控制電路控制加壓栗16按要求運行。
[0033]加壓栗16進液口與吸藥管14相連，通過吸藥管14吸取配好的藥液。吸藥管14 一端伸入配藥池12到一定深度，且伸入的末端與過濾器13連接，過濾器13上有濾網(wǎng)，可以阻止較大顆粒進入管道堵塞噴頭。加壓栗16出液口與田間輸藥管網(wǎng)2的主管道23相連，主管道23上安裝安全閥15，當管道壓力大于預設壓力時安全閥15自動打開排水降壓，保護加壓栗16和田間輸藥管網(wǎng)2不受損壞。所述首部加壓控制模塊I設置于果園中間道路的中點位置，如圖1所示。
[0034]所述田間輸藥管網(wǎng)2由主管道23、分區(qū)閥21、快速接頭22和連接管24等組成。所述主管道23根據(jù)果園41的實際情況進行布置，一般位于路邊且垂直于果樹行向。主管道23材質(zhì)為PE，能耐腐蝕和一定的酸堿性，工作壓力1.0MPa。管徑根據(jù)流量、長度和允許的管道壓力損失按下式計算:
[0035]Hf=KfFLQVdb
[0036]式中Hf為壓力損失(m)，K為局部水頭損失系數(shù)，f為摩阻系數(shù)，F(xiàn)為多口系數(shù)，Q為管道流量(L/h)，m為流量指數(shù)，d為管道內(nèi)徑(mm)，b為管徑指數(shù)，L為管道長度(m)。
[0037]本實施例中設Hf=5m，Q=40L/h，d=42mm,L=500m，主管道23選用50mm的PE管。
[0038]所述分區(qū)閥21與主管道23通過三通等接頭相連接，一般20?30m布置I只。分區(qū)閥21上連接有快速接頭22，快速接頭22分成兩部分，一部分安裝在分區(qū)閥21上，別一部分安裝在連接管24上，使用時只需要把兩部分合上即可。連接管24選用軟管，用于連接自走式施藥模塊3。
[0039]所述自走式施藥模塊3包括行走小車35、輸液軟管37及軟管卷盤39等組成部件，在軟管卷盤39上安裝有渦輪機38，渦輪機38的流體入口與連接管24相連。所述渦輪機38內(nèi)部設有固定在中心軸上的葉片，其中心軸與驅動軟管卷盤39的齒輪相連，當連接管24內(nèi)的藥液進入渦輪38時，沖擊在葉片上，對葉片產(chǎn)生驅動力，通過葉片帶動中心軸轉動，進而通過齒輪傳動，使與齒輪相連的軟管卷盤39也跟隨轉動。
[0040]所述卷盤39上纏繞著輸液軟管37，輸液軟管37選用32mm的PE管，軟管總長80m，Hf=6m， Q=40L/h, d=27mm, L=80m。
[0041 ]輸液軟管37—端與渦輪機38的流體出口相連，并卷繞在軟管卷盤39上，另一端與行走小車35上的仿形噴桿331相連。穿過渦輪機38的藥液通過輸藥軟管37到達仿形噴桿339，最終經(jīng)噴頭33噴出。
[0042]所述軟管卷盤39在渦輪機38的帶動下，不停地轉動卷繞輸藥軟管37，行走小車35在輸液軟管37的牽引下緩慢移動，這樣就實現(xiàn)了一邊噴藥一邊行走的功能。
[0043]所述行走小車35上安裝有4只行走輪和鋼結構框架，框架上安裝了2根仿形噴桿331，靜電噴頭33安裝在上面，仿形噴桿331由多自由度調(diào)節(jié)小段組成，可上下、左右移動和旋轉運動，可靈活組成各種形狀，與果樹樹冠一致，從而達到仿形噴霧的目的，如圖4、圖5、圖6所示的三種實施方式。
[0044]所述靜電噴頭33工作壓力0.3?0.5MPa，流量I?2L/min，每根仿形噴桿331安裝6?10只靜電噴頭33，共有12?20只。靜電噴頭33與靜電發(fā)生器32相連，工作時靜電發(fā)生器32不斷產(chǎn)生靜電，高壓靜電在噴頭33與果樹42葉片間建立一個靜電場，使霧滴形成荷電群，做定向運動，主動吸附到葉片正反面各個部位，達到提高沉積效率、減少飄移的目的，從而提高了農(nóng)藥的利用率和防治效果。靜電發(fā)生器32電源由安裝在行走小車上的太陽能電源31供給。
[0045]所述行走小車35上安裝有壓力傳感器36和無線傳輸模塊34，供電裝置為太陽能電池31，壓力傳感器36采集信號通過無線傳輸模塊34傳送到變頻恒壓控制柜18，控制柜18根據(jù)檢測值和設定值控制加壓栗16的運行，保證了噴頭33處在田塊任何位置工作壓力都相同，達到了恒壓的目的，保證的噴灑均勻性和一致性。
[0046]本實用新型工作時，系統(tǒng)按以下步驟進行使用:
[0047]一、把軟管卷盤39放置在需噴灑農(nóng)藥果樹行間的道路43上固定好，并把行走小車35放置在果樹行間道路的另一端，把仿形噴桿331調(diào)整到與樹冠形狀一致；
[0048]二、用連接管24通過快速接頭22把渦輪機38和分區(qū)閥21串接在一起；
[0049]三、通過變頻控制柜18設置靜電噴頭33的工作壓力值，檢查各設備狀況，啟動控制柜18，加壓栗16開始運行；
[0050]四、當噴頭33噴霧時，靜電發(fā)生器32不斷產(chǎn)生靜電，讓霧粒帶有電荷，使得果樹葉片正反面都有霧積沉積。
[0051]五、每隔一定時間，壓力傳感器36采集噴頭33處的壓力值并傳送給控制柜18，控制柜18根據(jù)檢測值自動調(diào)節(jié)加壓栗16運行，使用噴頭33處壓力始終保持恒定。
[0052]剛開始運行時，管道內(nèi)壓力較小，渦輪機38無法驅動卷盤39轉動，故在噴頭33處需要設置防滴閥阻擋。當輸液壓力越來越高，直至達到設定的工作壓力時，渦輪機38和噴頭33都開始工作，噴頭33噴出霧滴，軟管卷盤39纏繞輸藥軟管37并讓行走小車35移動，邊移動邊施藥。
[0053]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書、說明書及其等效物界定。
【主權項】
1.一種自走式管道施藥系統(tǒng)，其特征在于，包括首部加壓控制模塊(I)、田間輸藥管網(wǎng)(2)和自走式施藥模塊(3): 所述首部加壓控制模塊(I)包括控制柜(18)、配藥池(12)與加壓栗(16)，所述加壓栗(16)與控制柜(18)連接，加壓栗(16)的進液口與伸進配藥池(12)的吸藥管(14)連接，吸藥管(14)伸進配藥池的管末端配有過濾器(13); 所述田間輸藥管網(wǎng)(2)的進液口與加壓栗(16)出液口連接，所述田間輸藥管網(wǎng)(2)的管路上設置有安全閥(15); 所述自走式施藥模塊(3)包括行走小車(35)、輸液軟管(37)與軟管卷盤(39)，所述輸液軟管(37)的一端卷繞在軟管卷盤(39)上，另一端與行走小車(35)上的噴桿連接;所述軟管卷盤(39)通過傳動機構與渦輪機(38)連接，通過渦輪機(38)驅動轉動，所述渦輪機(38)的流體入口與田間輸藥管網(wǎng)(2)的出液口連接，渦輪機(38)的流體出口與所述輸液軟管(37)的進液口連接。2.根據(jù)權利要求1所述的自走式管道施藥系統(tǒng)，其特征在于，所述噴桿為仿形噴桿，由若干個可多自由度調(diào)節(jié)的小段組成。3.根據(jù)權利要求1所述的自走式管道施藥系統(tǒng)，其特征在于，所述噴桿的噴頭上設有防滴閥。4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的自走式管道施藥系統(tǒng)，其特征在于，所述行走小車(35)上安裝有供電裝置。5.根據(jù)權利要求4所述的自走式管道施藥系統(tǒng)，其特征在于，所述供電裝置設有太陽能電池(31)。6.根據(jù)權利要求4所述的自走式管道施藥系統(tǒng)，其特征在于，所述噴桿設有靜電噴頭(33)，行走小車(35)上安裝有靜電發(fā)生器(32)，靜電噴頭(33)與靜電發(fā)生器(32)連接，所述靜電發(fā)生器(32)通過供電裝置供電。7.根據(jù)權利要求4所述的自走式管道施藥系統(tǒng)，其特征在于，所述行走小車(35)上安裝有檢測水壓的壓力傳感器(36)，所述壓力傳感器(36)與供電裝置電連接，并通過無線傳輸模塊(34)與控制柜(18)通信連接，所述控制柜(18)為變頻恒壓控制柜。
【文檔編號】A01M7/00GK205624060SQ201620205883
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月17日
【發(fā)明人】金永奎, 薛新宇, 張玲, 周立新, 丁素明, 張宋超, 秦維彩, 周良富, 孔偉, 孫竹, 蔡晨, 崔龍飛, 王寶坤, 陳晨
【申請人】農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所