本實(shí)用新型屬于農(nóng)業(yè)灌溉用水的活化處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于噴灑灌溉設(shè)備的防垢活水裝置，該裝置尤其適用于對大規(guī)模噴灑灌溉設(shè)備進(jìn)行防垢活水處理。

背景技術(shù)：

在如今的農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)中，由于新型農(nóng)業(yè)的興起，分散經(jīng)營逐漸向規(guī)?；l(fā)展，即在成片集中的土地上采用先進(jìn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，運(yùn)用高效的農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行耕作。因此，大規(guī)模的噴灑灌溉設(shè)備成為了必須的部分。由于灌溉用水大多采用地下水或者河流水等自然水，水硬度較高且內(nèi)含較多雜質(zhì)。在設(shè)備灌溉運(yùn)行的時候，由于存在水壓的差異，極易在輸水管道以及噴灑出口處結(jié)垢，進(jìn)而堵塞管道或噴水口。但由于設(shè)備較大，噴水口較多，給清理檢測帶來了困難，也增加人力物力成本。

另一方面，水是一種極性分子，而分子與分子之間又存在著氫鍵相連，當(dāng)多個分子連接在一起是就會形成大的組合體。對于生長的農(nóng)田作物來說，當(dāng)水的組合體越大(即水的活性越低)，其對于水以及水中的礦物質(zhì)吸收越困難。特別是灌溉用的地下水，其存在的組合體狀態(tài)更大，因此需要將其變成小分子團(tuán)水，以提高水的活性促進(jìn)農(nóng)作物的生長。

此外，水中還可以容納一定量溶解的礦物質(zhì)。當(dāng)溶解的礦物質(zhì)濃度達(dá)到最高值時，則該最高值對應(yīng)的水溶液是飽和的；若水中的礦物質(zhì)濃度比這一最高值少，則水溶液是不飽和的，不會形成水垢；若水中的礦物質(zhì)的濃度大于該最高值，則該水溶液處于過飽和狀態(tài)，它會開始形成水垢(過飽和狀態(tài)是種亞穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生波動時，溶解的過多的礦物質(zhì)就會析出，從而形成水垢)。例如，當(dāng)水溶液被加熱或遇到壓力下降時，水的溶解度會降低，當(dāng)發(fā)生這種情況時，水垢將開始在管道表面形成。由于農(nóng)業(yè)灌溉用水往往富含礦物質(zhì)，因此輸運(yùn)這些水溶液的管道在壓力下降的地方往往會累積水垢，例如大型的灌溉噴灑設(shè)備中的閥門處就極易結(jié)垢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于噴灑灌溉設(shè)備的防垢活水裝置，其中通過對其關(guān)鍵組件的結(jié)構(gòu)及其設(shè)置方式、電磁場產(chǎn)生方式、能量傳輸方式等進(jìn)行改進(jìn)，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠在低成本的情況下有效解決農(nóng)業(yè)灌溉用水輸運(yùn)管道易結(jié)垢的問題，并且其水質(zhì)活化的功能，能夠有效的提高作物產(chǎn)量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型提供了一種用于噴灑灌溉設(shè)備的防垢活水裝置，其特征在于，包括供電箱(1)、脈沖發(fā)生器(2-1)、交流發(fā)生器(2-2)以及導(dǎo)磁環(huán)(4)，其中，

所述供電箱(1)與所述脈沖發(fā)生器(2-1)相連，用于向該脈沖發(fā)生器(2-1)提供直流電源；

所述脈沖發(fā)生器(2-1)與所述交流發(fā)生器(2-2)相連，該脈沖發(fā)生器(2-1)用于在所述直流電源的作用下向所述交流發(fā)生器(2-2)輸出方波電壓；該交流發(fā)生器(2-2)用于輸出交流電信號，所述方波電壓用于切換該交流發(fā)生器(2-2)的導(dǎo)通狀態(tài)或關(guān)斷狀態(tài)；

所述交流發(fā)生器(2-2)通過線圈與所述導(dǎo)磁環(huán)(4)相連，所述線圈纏繞在所述導(dǎo)磁環(huán)(4)上；并且該線圈與所述交流發(fā)生器(2-2)相連形成電流回路，用于傳輸該交流發(fā)生器(2-2)輸出的所述交流電信號；

所述導(dǎo)磁環(huán)(4)套設(shè)在噴灑灌溉設(shè)備的輸水管道上，用于向該輸水管道內(nèi)引入交變電磁場，從而產(chǎn)生防垢活水的作用。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述交流發(fā)生器(2-2)輸出的所述交流電信號的頻率為100KHz～1000KHz。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述導(dǎo)磁環(huán)(4)為多個，這些導(dǎo)磁環(huán)(4)均套設(shè)在所述輸水管道上；并且，平均每200米長度的所述輸水管道對應(yīng)不少于一個所述導(dǎo)磁環(huán)(4)。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述用于噴灑灌溉設(shè)備的防垢活水裝置還包括電動機(jī)(3)，該電動機(jī)(3)設(shè)置在所述輸水管道上，用于對該輸水管道內(nèi)輸送的水溶液提供壓力。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述導(dǎo)磁環(huán)(4)為鐵氧體環(huán)，該鐵氧體環(huán)為四邊形環(huán)、五邊形環(huán)、六邊形環(huán)和圓形環(huán)中的任意一種。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述供電箱(1)為太陽能發(fā)電裝置、或風(fēng)能發(fā)電裝置。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，記所述導(dǎo)磁環(huán)(4)的個數(shù)為N，則，

當(dāng)N＝1時，所述輸水管道在該輸水管道長度的1/2位置處安裝有所述導(dǎo)磁環(huán)(4)；

當(dāng)N＝2時，所述輸水管道在該輸水管道長度的1/3以及2/3位置處分別安裝有所述導(dǎo)磁環(huán)(4)；

當(dāng)N≥3時，所述輸水管道在該輸水管道長度的1/(N+1)，2/(N+1)，……，以及N/(N+1)位置處分別安裝有所述導(dǎo)磁環(huán)(4)。

通過本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，通過直流電源(經(jīng)市電轉(zhuǎn)換得到或可直接采用鉛蓄電池，也可采用灌溉系統(tǒng)用電、太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電)供電，利用隨機(jī)脈沖方波生成器控制交流信號生成器進(jìn)而產(chǎn)生特定變化的電信號，該電信號可以利用變壓器的原理通過磁環(huán)耦合至大型噴灑灌溉設(shè)備的水管中。本實(shí)用新型中的防垢活水裝置在現(xiàn)有的大規(guī)模噴灑灌溉中從未使用過，相對于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)具有以下有益效果：

本實(shí)用新型中大規(guī)模噴灑灌溉設(shè)備的防垢活水裝置所采用的技術(shù)方法屬于純物理原理，不用添加任何制劑或任何反滲透類材料，不會帶來任何的二次污染以及對農(nóng)作物的消極危害。在防止水垢結(jié)成的同時，也能使得自然水中的鈉、磷等礦物質(zhì)元素融在用于灌溉農(nóng)作物的水里，隨水流噴灑到農(nóng)作物的表面或進(jìn)入土壤中，進(jìn)而促進(jìn)農(nóng)作物的生長。相對于化學(xué)防垢，還具有成本低，效率高，使用簡單，重復(fù)使用，時效長久等優(yōu)勢。

本實(shí)用新型中的防垢活水裝置可應(yīng)用于大規(guī)模噴灑灌溉設(shè)備，將交流信號產(chǎn)生模塊(即對應(yīng)交流發(fā)生器)產(chǎn)生的信號通過電磁信號轉(zhuǎn)換模塊(對應(yīng)于纏繞在導(dǎo)磁環(huán)上的線圈)將交流電信號轉(zhuǎn)變?yōu)榇判盘?，并通過閉合的導(dǎo)磁環(huán)(如鐵氧體磁芯圓環(huán))傳輸磁信號；也就是說，本實(shí)用新型中的防垢活水裝置包括交流信號耦合裝置，即包括耦合電感線圈，磁芯鐵氧體圓環(huán)，電感線圈繞在鐵氧體上，鐵氧體套裝在大規(guī)模噴灑灌溉設(shè)備上的輸水管道上。通過電磁感應(yīng)定律將交流信號產(chǎn)生器所產(chǎn)生的交流信號耦合到水管內(nèi)。由于閉合的鐵氧體繞在大規(guī)模灌溉設(shè)備的輸水管之上，交變的磁信號將由電磁感應(yīng)定律在水管中產(chǎn)生感應(yīng)電勢并作用于水體。交變的電勢可以降低水中雜質(zhì)凝絮成塊進(jìn)而防止堵塞噴灑灌溉設(shè)備噴頭，較之常規(guī)定期清洗噴頭可以大大降低人力物力成本。此外，本實(shí)用新型中所采用的電磁信號所產(chǎn)生的磁電效應(yīng)能讓水“磁化”，由普通水變成“小分子團(tuán)”水，提高水的活力，更加有利于莊稼和植物生長。

本實(shí)用新型中所述的大規(guī)模噴灑灌溉設(shè)備的防垢活水裝置，其電源供電來源多樣，既可以通過AC-DC轉(zhuǎn)換器將市電轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)供電，也可以在田地間利用太陽能，風(fēng)能經(jīng)過電源管理系統(tǒng)給裝置供電。

在本實(shí)用新型中可以根據(jù)適用的農(nóng)田大小，大規(guī)模噴灑灌溉設(shè)備的長度，水管的直徑等條件調(diào)節(jié)防垢活水裝置系統(tǒng)的頻率，電信號幅值等信號參數(shù)。

在本實(shí)用新型中通過設(shè)備的固定的安裝位置以及固定的安裝方向能夠在多臺安裝的情況下增強(qiáng)其期望效果。當(dāng)需要安裝多臺設(shè)備的情況下(多臺設(shè)備僅需要提供單獨(dú)的電磁波發(fā)生裝置，即單獨(dú)的導(dǎo)磁環(huán)；其他組件，如供電箱、脈沖發(fā)生器、交流發(fā)生器等既可以單獨(dú)設(shè)置，也可以共用)，則推薦安裝位置為：一套設(shè)備則安裝在管道中部1/2處；二臺設(shè)備則安裝在管道1/3和2/3處(共計2個位置)；N套設(shè)備則安裝在管道的1/(N+1)、2/(N+1)、……、N/(N+1)處(共計N個位置)。

本實(shí)用新型中用于噴灑灌溉設(shè)備的防垢活水裝置是利用變壓器原理，采用例如閉合的鐵氧體作為導(dǎo)磁環(huán)，繞置在噴灑灌溉設(shè)備上。本實(shí)用新型中的交流發(fā)生器，可產(chǎn)生特定頻率的交流電信號；將通過與套設(shè)在輸水管道內(nèi)的導(dǎo)磁環(huán)相配合，可將電信號轉(zhuǎn)化為磁信號(線圈即應(yīng)對電磁信號轉(zhuǎn)換器；導(dǎo)磁環(huán)如閉合鐵氧體磁芯，則用于傳輸磁信號)，形成通過電磁信號的轉(zhuǎn)換進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的耦合系統(tǒng)。該能量耦合可以基于交流電場產(chǎn)生交流磁場，也可以基于交流磁場產(chǎn)生交流電場，還可以利用交流電磁場的多次轉(zhuǎn)換，將外界電能傳入管道內(nèi)部的水中。本實(shí)用新型中用于噴灑灌溉設(shè)備的防垢活水裝置，其電源(即對應(yīng)供電箱)有多種選擇來源，可以是灌溉系統(tǒng)用電、太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電。

本實(shí)用新型電磁波的傳播距離較遠(yuǎn)，以頻率為100K～1000KHz的交流電信號為例，有效電磁波的傳播距離約為300m～3000m，因此，灌溉系統(tǒng)中的輸水管道(該輸水管道可直接用于灌溉)每200米安裝至少一個(更優(yōu)選為1個)電磁波發(fā)生裝置即可(如果需要多個電磁波發(fā)生裝置，則可以單獨(dú)設(shè)置多個纏繞有線圈的導(dǎo)磁環(huán)；供電箱、脈沖發(fā)生器、交流發(fā)生器等其他組件既可以單獨(dú)設(shè)置，也可以共用)；當(dāng)然，根據(jù)交流電信號所使用的具體頻率，電磁波發(fā)生裝置的安裝密度可靈活調(diào)整。此外，為了提高活水效率，也可以適當(dāng)提高電磁波發(fā)生裝置的安裝密度，選擇安裝包括有多個導(dǎo)磁環(huán)的防垢活水裝置。

本實(shí)用新型中的防垢活水裝置能夠防止農(nóng)業(yè)大型灌溉系統(tǒng)設(shè)備在長期使用過程中水垢的結(jié)成，彌補(bǔ)了使用化學(xué)物品會對農(nóng)作物的生長產(chǎn)生副作用的缺陷，并且具有提高水活性、促進(jìn)農(nóng)作物生長等方面的積極影響。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型用于噴灑灌溉設(shè)備的防垢活水裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型用于噴灑灌溉設(shè)備的防垢活水裝置中電磁場激發(fā)組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型用于噴灑灌溉設(shè)備的防垢活水裝置的微觀作用原理示意圖；

圖4A是本實(shí)用新型用于噴灑灌溉設(shè)備的防垢活水裝置所采用的電磁感應(yīng)原理的立體示意圖，圖4B是電磁感應(yīng)原理的剖示圖。

圖中各附圖標(biāo)記如下：1為供電箱(交、直流多路輸出)；2為信號板；2-1為脈沖發(fā)生器；2-2為交流發(fā)生器；3為電動機(jī)；4為導(dǎo)磁環(huán)；5為水中離子；6為交流電信號；7為微小晶體；8為磁場線示意；9為電場線示意。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本實(shí)用新型提供的防垢活水裝置適用于安裝在大規(guī)模的噴灑灌溉設(shè)備，如圖1所示，包括與用于系統(tǒng)供電直流電源，用于產(chǎn)生特定交流電信號的產(chǎn)生模塊，用于將電信號轉(zhuǎn)化為磁信號的電磁信號轉(zhuǎn)換模塊以及用于傳輸磁信號的閉合鐵氧體磁芯。其灌溉用水大多取自河水、湖水或井水等，此類水中含有各種礦物質(zhì)溶解在里面，主要是鈣和鎂鹽。在某些情況下，這些礦物質(zhì)可以以形成大塊的晶體形式附著在管道表面或者閥門處。

本實(shí)用新型中的防垢活水裝置利用電信號直流與交流的轉(zhuǎn)換，自激振蕩原理以及電磁感應(yīng)定律使流動的水體中存在交變的電場與磁場，使存在于自然水(湖水，河水或井水等)中的大量的陽離子(鈣、鎂離子等)，陰離子(碳酸離子、碳酸氫離子等)由于迅速變化的交變電磁場的存在，其運(yùn)動狀態(tài)與水流方向相同或相反。這種彼此的移動增加了離子之間的接觸機(jī)會，易形成電荷集群，而該集群是松散的集合離子，由一層薄薄的水分子包圍形成水合物，進(jìn)而析出形成微小晶體隨水流出，如圖3所示。

本實(shí)用新型還具有提高農(nóng)田灌溉用水活性的效果。自然界的水是一種極性分子，而分子與分子之間又存在著氫鍵相連，當(dāng)多個分子連接在一起是就會形成大的組合體。對于生長的農(nóng)田作物來說，當(dāng)水的組合體越大(即水的活性越低)，其對于水以及水中的礦物質(zhì)吸收越困難。本實(shí)用新型所提供的農(nóng)田灌溉灑水設(shè)備的防垢活水裝置能夠有效的提高水的活性。其耦合到水管水中的高頻電磁信號能夠向水分子提供足夠的能量使組合態(tài)的水分子之間的氫鍵斷裂，進(jìn)而減小水組合體形態(tài)的體積，進(jìn)而提高水的活性，促進(jìn)農(nóng)作物的生長。

以下為具體實(shí)施例：

實(shí)施例1

如圖1所示，為本實(shí)用新型中可應(yīng)用于大規(guī)模噴灑灌溉設(shè)備的防垢活水裝置的安裝結(jié)構(gòu)圖。圖中供電箱1為整個系統(tǒng)的供電系統(tǒng)，分別輸出電壓可調(diào)的直流電(也可額外提供交流市電，該交流市電可用于向電動機(jī)3供電)。其中直流輸出連接到信號板2，使其正常工作；交流市電輸出連接到電動機(jī)3，用于將自然水(湖水，河水，井水)輸送到噴灑灌溉設(shè)備的水管中。用作信號耦合部分的導(dǎo)磁環(huán)4套在灌溉噴灑設(shè)備的輸水管道上，用于將信號板產(chǎn)生的交流電磁信號耦合到水管內(nèi)。由于不同面積，不同規(guī)模農(nóng)田所需要的灌溉噴灑設(shè)備的規(guī)模，輸水管道的長度不同(例如新疆等西部地區(qū)的大面積棉田，其橫向?qū)挾瓤赡苓_(dá)到數(shù)百米，因此需要安裝1-2臺裝置以更好的達(dá)到防垢活水的效果(圖1所示即為2臺裝置對應(yīng)的情況，供電箱可共用)。所應(yīng)用的裝置數(shù)目可根據(jù)實(shí)際的輸水管道長度以及裝置所選用交流電信號的頻率進(jìn)行選擇。而對于導(dǎo)磁環(huán)4的選擇也將根據(jù)管徑的大小進(jìn)行變化。例如，當(dāng)管徑較大時，可選用導(dǎo)磁性能更好的鐵氧體材料，以增強(qiáng)其使用效果。

如圖2所示，為本實(shí)用新型信號板部分的原理結(jié)構(gòu)圖。本信號板主要包括兩個部分：脈沖發(fā)生器2-1和交流發(fā)生器2-2。其中脈沖發(fā)生器2-1利用單片機(jī)或者電路原理產(chǎn)生具有一定占空比與周期的方波脈沖信號。該脈沖信號傳輸至交流信號發(fā)生器2-2中的開關(guān)管，作為后者的控制信號實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的開通與關(guān)斷。同時，開關(guān)管的打開與關(guān)斷將控制著交流信號的產(chǎn)生。圖中交流發(fā)生器2-2還包括繞在導(dǎo)磁環(huán)4上的線圈。其作用除了作為類似于變壓器的原端將電信號轉(zhuǎn)換為導(dǎo)磁環(huán)4里的磁信號外，還具有充當(dāng)電感的效果，與交流信號發(fā)生器2-2內(nèi)的電容元器件共同作用產(chǎn)生特定頻率的交流信號。并且可以通過改變線圈的匝數(shù)或電容的容值對交流信號的頻率進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，其調(diào)整或選擇的范圍可到達(dá)100KHz～1000KHz。

由于輸水管道中的電場可以傳輸?shù)胶苓h(yuǎn)的地方，則這兩個磁場也會沿著管道和水體傳遞到很遠(yuǎn)的地方，如圖4A、圖4B所示。影響本實(shí)用新型裝置的主要因素是管道內(nèi)部的磁場，而水就在這個磁場中。顯然，磁場的方向與電場(以及水中的帶電離子)的方向是垂直的，因此，帶電離子在這個同心圓磁場中受到較大的洛侖茲力作用。因此本實(shí)用新型裝置同時還具有傳輸距離遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。

由于導(dǎo)磁環(huán)起到直接向輸水管道內(nèi)引入交變電磁場的作用，因此，以導(dǎo)磁環(huán)的位置為基準(zhǔn)，一臺設(shè)備則安裝在管道中部1/2處；二臺設(shè)備則安裝在管道1/3和2/3處；N套設(shè)備則安裝在管道的1/(N+1)、2/(N+1)、……、N/(N+1)處。

本實(shí)用新型中所采用的脈沖發(fā)生器2-1、交流發(fā)生器2-2均可采用市面上出售的常用脈沖信號發(fā)生器、交流信號發(fā)生器。例如，脈沖發(fā)生器2-1可以采用隨機(jī)脈沖方波生成器(利用隨機(jī)頻率脈沖方波產(chǎn)生電路)，也可以采用固定頻率固定占空比方波脈沖產(chǎn)生電路。交流發(fā)生器2-2輸出的交流電信號(如，正弦振蕩電流信號或者三角波、方波信號，這些信號可以是阻尼信號)在單位時間內(nèi)也可以是由隨機(jī)個數(shù)的振蕩交流信號組成，且該交流信號的頻率特定且可調(diào)，其范圍在100KHz～1000KHz。由于脈沖發(fā)生器2-1產(chǎn)生的方波將會控制交流發(fā)生器2-2的開關(guān)(即，導(dǎo)通狀態(tài)或關(guān)斷狀態(tài)，此時，交流發(fā)生器可包括開關(guān)電路以及振蕩電路)，因此交流發(fā)生器2-2輸出的交流電信號在方波的作用下并不是連續(xù)的(即，通過間斷性的充放電過程以及自激振蕩過程可產(chǎn)生隨機(jī)/固定時間間隔、特定振蕩頻率的振蕩交流信號)。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。