專利名稱：山地苗木自壓式滴灌裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為一種自壓式滴灌裝置，詳細(xì)地說(shuō)是有關(guān)山地苗木灌溉使用的脈沖式自壓滴灌裝置。由于全球性的水資源危機(jī)，節(jié)水型的農(nóng)田林木灌溉技術(shù)越來(lái)越受到人們關(guān)注。包括滴灌在內(nèi)的微灌技術(shù)在以色列、美國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展很快。1974年我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)滴灌技術(shù)，但是無(wú)論是以色列或美國(guó)的滴灌系統(tǒng)，設(shè)備復(fù)雜，操作管理技術(shù)要求高，工程投資昂貴，一般只適用于水電資源相對(duì)比較充沛的地區(qū)和產(chǎn)值較高的經(jīng)濟(jì)作物，對(duì)于大田作物和山地苗木，對(duì)于我國(guó)， 三分之二的國(guó)土面積為山丘，這些地區(qū)多數(shù)干旱少水和生產(chǎn)技術(shù)落后，這種技術(shù)的推廣和應(yīng)用受到了限制。1974年周總理指出“要研究適合中國(guó)的滴灌技術(shù)”。此后適應(yīng)我國(guó)國(guó)情的滴灌技術(shù)發(fā)展起來(lái)，如移動(dòng)式、半固定式的水窯、水窖自壓式滴灌系統(tǒng)。這種自壓式滴灌系統(tǒng)省能、省水，利用山坡的水位差產(chǎn)生的壓力和虹吸現(xiàn)象，使水窯或水窖中的水連續(xù)地經(jīng)輸水干管、毛管和滴頭形成微水流或水滴流入土壤進(jìn)行灌溉。但這種裝置供水量的大小不容易調(diào)節(jié)和控制，太小的供水流量無(wú)法利用。此外，該系統(tǒng)屬于連續(xù)供水裝置，需要利用狹長(zhǎng)的流道和微小的孔口經(jīng)消能后形成間歇流動(dòng)的水滴。因此，滴頭滴孔的直徑較小，容易堵塞等。
本實(shí)用新型的目的是要制造一種能自動(dòng)產(chǎn)生虹吸作用并間歇提供脈沖水流，流量容易調(diào)節(jié)和控制，滴頭出水孔口較大，堵塞現(xiàn)象較小的滴灌裝置。為達(dá)此目的，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了包括蓄水池、過(guò)濾沉淀槽、虹吸槽、輸水干管、毛管和滴頭等在內(nèi)的一套滴灌裝置。其中關(guān)鍵技術(shù)為虹吸槽，這種虹吸槽在虹吸管管徑較大而供水量較小時(shí)仍能自動(dòng)地產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象。因而，能集小水為大水，定量定壓并間斷地向輸水干管提供水流。
本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的虹吸槽和沉淀槽連接在一起，形成一個(gè)長(zhǎng)方形的沉淀虹吸槽。池體中有一塊隔板，將池體分隔為互不相通的兩部分，隔板的一端為沉淀槽，實(shí)際上它是一個(gè)過(guò)濾沉淀槽，槽內(nèi)設(shè)有濾網(wǎng)過(guò)濾器，進(jìn)水管插入濾網(wǎng)中，水流經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)除去形狀較大的雜質(zhì)。形狀較小而比重較大的雜質(zhì)沉淀在槽的底部，由排渣口排出。經(jīng)過(guò)濾和沉淀后的清水越過(guò)隔板后進(jìn)入虹吸槽。槽中有虹吸管，其高度低于隔水板，隔水板的高度又低于池體的頂邊。當(dāng)由隔板頂端流入的水流逐漸積累，水面上升到達(dá)虹吸管的彎管部位時(shí)，水便利用虹吸現(xiàn)象自動(dòng)地從虹吸管排出。當(dāng)進(jìn)水量等于虹吸槽中虹吸管的排水量時(shí)，排水是連續(xù)式的，這時(shí)的滴灌系統(tǒng)和一般的無(wú)虹吸槽時(shí)的自壓式滴灌裝置工作情形相同，不會(huì)產(chǎn)生間歇式的虹吸排水現(xiàn)象；當(dāng)進(jìn)水量小于虹吸管的排水量時(shí)，則虹吸管間斷排水。由于虹吸槽積存水的體積一定，每次排出水的數(shù)量衡定，又虹吸槽位置固定，一般高出第一排毛管5～10m以上，水的位壓也不變，因此，由過(guò)濾沉淀槽進(jìn)入虹吸槽的入水量，即由蓄水池進(jìn)入沉淀虹吸槽的水量可大可小，伹每次虹吸管排出的水量和水的壓頭確定不變，因此虹吸槽是一種能積小水為大水，能變連續(xù)水為間斷流動(dòng)的脈沖式水流的裝置。
虹吸管能否自動(dòng)產(chǎn)生間歇式的虹吸排水現(xiàn)象還決定于管子直徑和進(jìn)水量之間的關(guān)系。對(duì)于直徑較小的虹吸管這種虹吸現(xiàn)象很容易產(chǎn)生，但是滴灌系統(tǒng)每次供水所需水量較大，虹吸管的管徑較粗，進(jìn)水流量很小時(shí)，虹吸槽中的水平面上升的速度很慢，小水流則會(huì)從虹吸管彎管內(nèi)的底部連續(xù)地流出，不會(huì)形成虹吸現(xiàn)象。如果，槽中水平面到達(dá)虹吸管彎管底端附近時(shí)，水量突然加大，使彎管部分迅速被水充滿，這時(shí)虹吸現(xiàn)象的產(chǎn)生就很容易。為解決此問(wèn)題，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種浮球間歇式虹吸管排水裝置，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。該裝置包括虹吸管、浮球、浮球杠桿、可調(diào)滑動(dòng)砝碼、杠桿鉸鏈、隔水板開(kāi)口和開(kāi)口密封擋板。隔水板開(kāi)口是在過(guò)濾沉淀槽和虹吸槽之間的隔板的上端中部所開(kāi)的長(zhǎng)方形小口，口寬5～10cm，高12～15cm。開(kāi)口的虹吸槽側(cè)鉸鏈上安一擋板，起密閉和開(kāi)啟長(zhǎng)方形小口的作用。在擋板的正中有一不漏水的角形槽，由上、下兩斜面和兩側(cè)面組成，上、下斜面與樅軸成5°～35°，最好是15°～30°；浮球杠桿與浮球相連，其中部安在杠桿鉸鏈上，右端為浮球和浮球杠桿的一段，左端為浮球杠桿的另一段，其末端可帶有角度。浮球杠桿可繞鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，因此浮球、浮球杠桿和鉸鏈三者組成了一個(gè)杠桿系統(tǒng)。當(dāng)虹吸槽中無(wú)水或水面較低時(shí)，浮球側(cè)杠桿產(chǎn)生的力矩較大，此時(shí)，非浮球側(cè)杠桿的末端緊壓在擋板角槽的上斜面上，使擋板和隔水板開(kāi)口閉合； 當(dāng)虹吸槽中的水面逐漸上升到虹吸管彎管內(nèi)底端附近時(shí)，浮球受到浮力作用而上升，非浮球側(cè)連桿的末斷脫離擋板角槽的上斜面，擋板在水壓作用下繞鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，封閉的隔水板開(kāi)口開(kāi)啟，大量的水突然進(jìn)入虹吸槽和虹吸管，充滿虹吸管的彎管部分，便產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象，將虹吸槽中的水排入滴灌系統(tǒng)的干管中，接著浮球下落，擋板又封閉隔水板開(kāi)口，重又開(kāi)始下一輪的間歇虹吸排水。為使浮球能在水面上升到虹吸管彎管底端附近時(shí)才上升，在浮球側(cè)的浮球杠桿上安有可調(diào)滑動(dòng)砝碼，以調(diào)節(jié)浮球側(cè)力矩的大小。虹吸管的直徑根據(jù)灌溉面積、所需水量以及輸水干管的直徑確定，一般與干管直徑相同。
本實(shí)用新型所說(shuō)的蓄水池可以是水窯，水窖，鋼筋混凝土構(gòu)筑的蓄水裝置。一般水窖是用聚乙烯管作為它的虹吸管產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象向干管排水，而混凝土構(gòu)筑的蓄水池可安一金屬排水管。本實(shí)用新型所采用的聚乙烯或金屬排水管上，即虹吸槽的進(jìn)水管上安有調(diào)節(jié)閥門(mén)。虹吸槽相鄰兩次排水間斷時(shí)間的長(zhǎng)短，單位時(shí)間排水量大小以及滴頭的出流率，可由調(diào)節(jié)進(jìn)水管閥門(mén)開(kāi)口的大小很容易地進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)的大小調(diào)節(jié)虹吸排水的頻率，伹虹吸管每次排水量和所產(chǎn)生的水頭是確定不變的，這就保證了滴灌能正常均衡地進(jìn)行。此外，調(diào)節(jié)好進(jìn)水管閥門(mén)開(kāi)口大小后，無(wú)須人看管和操作，虹吸槽便能自動(dòng)地產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象，定時(shí)定量地向滴灌系統(tǒng)間歇排水。使用這些蓄水裝置和虹吸槽配合，即使地表徑流很小也能將它們匯集起來(lái)進(jìn)行灌溉。在無(wú)雨水的旱季或沒(méi)有其它地表徑流時(shí)，山地苗木的灌溉可用可拆式長(zhǎng)距離山地供水裝置(公開(kāi)號(hào)CN1118400A)，將坡下或遠(yuǎn)處水源水輸往蓄水池中使用，以緩解旱情。如若灌溉面積很大，一個(gè)虹吸槽滿足不了要求，這時(shí)可配備多個(gè)虹吸槽，根據(jù)所需灌溉面積以及蓄水池蓄水量的多少確定虹吸槽的體積和數(shù)量。
一般的滴灌裝置為了將連續(xù)的壓力水流變成間斷流動(dòng)的水滴，不得不采用流道細(xì)長(zhǎng)和孔口小的滴頭，以增大流體阻力進(jìn)行消能。水壓越大，所需的滴頭流道越長(zhǎng)，孔口越小，越容易引起堵塞。實(shí)際上，堵塞是滴灌常常發(fā)生并一直在研究和解決的難題。本實(shí)用新型采用了脈沖式供水方式，向滴頭提供了間斷式的水流形成水滴，因此滴頭的流道可短些，孔口可以做得大一些，堵塞的現(xiàn)象可以顯著減小。
綜上所述，本實(shí)用新型是一種由浮球控制虹吸管產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象并利用虹吸管提供脈沖式水流進(jìn)行灌溉的自壓式滴灌裝置。其供水量的大小容易調(diào)節(jié)，可集小水為大水，即使細(xì)小的水流，經(jīng)過(guò)虹吸槽后每次的虹吸排水都可定壓定量地向灌溉管道系統(tǒng)提供足夠的水源。由于脈沖供水，裝置可采用流體阻力較小，抗堵塞性能好的大孔口滴頭。本實(shí)用新型整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易損壞，維修量小，操作容易，省勞力，適用于偏僻地區(qū)林木和果樹(shù)灌溉，也適于山區(qū)梯田的推廣使用。
附圖


圖1山地苗木滴灌裝置示意圖31.蓄水池36.輸水干管32.進(jìn)水管37.毛管33.調(diào)節(jié)閥門(mén) 38.環(huán)形毛管34.沉淀虹吸槽39.滴頭35.虹吸管圖2沉淀虹吸槽結(jié)構(gòu)示意
圖1.閥門(mén) 10.虹吸管
2.進(jìn)水管 11.浮球3.過(guò)濾沉淀槽 12.浮球杠桿4.過(guò)濾器 13.可調(diào)滑動(dòng)砝碼5.閥門(mén) 14.杠桿鉸鏈6.排渣管 15.擋板7.濾渣排出 16.擋板鉸鏈8.虹吸槽 17.擋板角槽9.隔水板圖3擋板角槽A向示意
圖15.擋板19.上、下斜面交線17.擋板角槽20.角槽下斜面18.角槽上斜面 21.隔水板開(kāi)口(虛線)9.隔水板一種自壓脈沖供水固定式的山地苗木灌溉裝置。如
圖1所示，該裝置由蓄水池31、進(jìn)水管32，調(diào)節(jié)閥門(mén)33、沉淀虹吸槽34、虹吸管35、輸水干管36、毛管37、環(huán)形毛管38和滴頭39等部分組成。蓄水池31為一圓形的水窖，用一直徑40mm的塑料管作為進(jìn)水管32，通過(guò)虹吸作用將水窖31中的水導(dǎo)入沉淀虹吸槽34中。在進(jìn)水管32上，虹吸槽34的上端安一調(diào)節(jié)閥門(mén)33。沉淀虹吸槽34由混凝土砌成或用鋼板制成。見(jiàn)圖2，其容積長(zhǎng)×寬×高＝1×0.32×1.2m3，可用于4～5畝樟子松的梯田苗木灌溉。該沉淀虹吸槽中有一隔水板9將槽體分為兩部分，左端是過(guò)濾沉淀槽3，槽中安有濾網(wǎng)過(guò)濾器4，它由銅網(wǎng)圍在鐵架上構(gòu)成圓柱形，圓柱形銅網(wǎng)的下底邊距槽底2～3cm，和槽底間的間隙形成了濾渣排出口 7。進(jìn)水管2的出水端插入過(guò)濾器4中，濾渣由排出口7經(jīng)沉淀槽3再由排渣管6會(huì)同沉淀槽中沉淀的泥砂等雜質(zhì)定期排出。過(guò)濾澄清的凈水，水平面到達(dá)隔水板9的頂端時(shí)進(jìn)入虹吸槽8逐漸積累上升。虹吸槽的結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示它包括虹吸管10、浮球11、浮球杠桿12、可調(diào)滑動(dòng)砝碼13、桿桿鉸鏈14、隔水板開(kāi)口 21、隔水板開(kāi)口擋板15、擋板角槽17、擋板鉸鏈16、排渣管6等組成。隔水板9的中心頂端開(kāi)一長(zhǎng)方形小口，即隔水板開(kāi)口 21，寬10cm，高12cm。隔水板開(kāi)口擋板17，寬12cm，高14cm，擋板中部有一由上、下斜面和兩側(cè)面組成的不漏水的角槽17。角槽上斜面與縱軸交角為30°，下斜面交角為20°，寬5cm，上斜面長(zhǎng)5cm；浮球杠桿12與浮球11相連，浮球杠桿中部安在杠桿鉸鏈14上，浮球杠桿12、浮球11、和杠桿鉸鏈14組成了一個(gè)杠桿系統(tǒng)。浮球杠桿12非浮球的一端與擋板角槽17的上斜面18接觸并能將擋板15壓緊在隔水板開(kāi)口21上將開(kāi)口密閉。浮球側(cè)的浮球杠桿12上安一可調(diào)滑動(dòng)砝碼13。
如
圖1所示虹吸槽的虹吸管35和輸水干管36相連接，兩者的內(nèi)徑為4cm。毛管37與輸水干管36連通，按平均長(zhǎng)40米，苗木行距3米配備一對(duì)毛管。苗木株距1～1.5配備一環(huán)形毛管38與毛管37連通，環(huán)形毛管38圍繞著苗木，其上安裝5個(gè)滴頭39向根系四周滴水。使苗木根系可向四周均勻生長(zhǎng)。滴頭39選用長(zhǎng)度較短，孔徑為1.5～2.0mm的纏繞式微管。干管、毛管及環(huán)形毛管用薄土覆蓋，以延長(zhǎng)使用壽命。微管出口端用鐵絲支撐伸出地面且頂端出口彎下，塵土不易落入。在操作這套裝置時(shí)，由調(diào)節(jié)進(jìn)水管閥門(mén)33開(kāi)口的大小控制和調(diào)節(jié)進(jìn)水流量、虹吸槽排水的頻率和滴頭39出流率的大小。
權(quán)利要求1.一種山地苗木自壓式滴灌裝置，由蓄水池、干管、毛管、滴頭組成，本實(shí)用新型的特征是(1).蓄水池和輸水干管之間，安裝一沉淀虹吸槽，槽中有一隔水板，將槽體分為沉淀槽和虹吸槽兩部分，隔水板中心的上端開(kāi)有一長(zhǎng)方形小口；(2).虹吸槽中安有虹吸管、隔水板開(kāi)口擋板、控制擋板開(kāi)啟閉合的浮球杠桿系統(tǒng)；(3)浮球杠桿系統(tǒng)由浮球、浮球杠桿、連桿鉸鏈三者組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的山地苗木自壓式滴灌裝置，其特征在于蓄水池和沉淀虹吸槽之間安一進(jìn)水管，管上安有調(diào)節(jié)閥門(mén)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的山地苗木自壓式滴灌裝置，其特征在于沉淀槽是一個(gè)過(guò)濾沉淀槽，槽中有濾網(wǎng)過(guò)濾器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)山地苗木自壓式滴灌裝置，其特征在于在隔水板開(kāi)口擋板中部有一由上、下兩斜面和兩側(cè)面構(gòu)成的不漏水的角槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的山地苗木自壓式滴灌裝置，其特征在于在隔水板開(kāi)口檔板下安有使擋板能轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸鏈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的山地苗木自壓式滴灌裝置，其特征在于浮球杠桿在虹吸槽中無(wú)水或少水時(shí)末端與擋板角槽的上斜面接觸并緊壓擋板于隔水板開(kāi)口處，使開(kāi)口成閉合狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的山地苗木自壓式滴灌裝置，其特征在于在浮球杠桿中浮球一端的杠桿上裝有一可調(diào)滑動(dòng)砝碼。
專利摘要本實(shí)用新型為一種山地苗木自壓式滴灌裝置。其特點(diǎn)是在蓄水池和輸水干管間安裝一虹吸槽，槽中有虹吸管和控制虹吸管產(chǎn)生虹吸排水的浮球杠桿系統(tǒng)，使虹吸管在管徑較大進(jìn)水量較小的情況下也能產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象，虹吸槽集小水為大水，產(chǎn)生間歇脈沖式的水流進(jìn)行滴灌。由于間歇式的供水，滴灌系統(tǒng)可采用流體阻力小，抗堵塞性能好的大孔口滴頭。本實(shí)用新型設(shè)備簡(jiǎn)單、適用于山地林木幼苗的灌溉，可提高幼苗的成活率，也適用于山區(qū)梯田和果樹(shù)的滴灌。
文檔編號(hào)A01G25/02GK2251872SQ962157
公開(kāi)日1997年4月16日 申請(qǐng)日期1996年7月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月22日
發(fā)明者吳定新, 姚立紅, 張謙 申請(qǐng)人:北京林業(yè)大學(xué)