專利名稱：負(fù)壓管道式滲灌裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)田澆水技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國是一個(gè)土地資源和淡水資源都相當(dāng)缺乏的國家，為了解決農(nóng)業(yè) 灌溉節(jié)水問題，本申請人曾申請了 "負(fù)壓滲控微灌裝置"專利，公開號
為CN2870448Y。該裝置是管道化的低壓、微量滲灌設(shè)備，特點(diǎn)是利用 了自然存在地大氣壓、負(fù)壓、水柱壓和土壤吸水以及滲水器持水力五種 力的相互平衡，造成進(jìn)氣口就像一個(gè)"自動(dòng)開關(guān)" 一樣不斷關(guān)閉和開啟， 這種開關(guān)從原理上可以使灌水系統(tǒng)自動(dòng)工作，可使土壤含水量穩(wěn)定保持 在設(shè)定范圍，有利于實(shí)現(xiàn)根據(jù)土壤濕度自動(dòng)灌溉，但是在具體裝置上仍 存在土壤含水量控制不準(zhǔn)確、調(diào)壓不準(zhǔn)確、不方便(需在坑內(nèi)調(diào)整)、正 常工作狀態(tài)的建立時(shí)間慢及工作不穩(wěn)定等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種負(fù)壓管道式滲灌裝置，可以使灌溉水保持 在植物根系最活躍的土層范圍，從最大限度減少土表蒸發(fā)和深層滲漏， 節(jié)水、節(jié)能、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，可根據(jù)植物需水規(guī)律確定灌水量及速度， 實(shí)現(xiàn)科學(xué)供水，其結(jié)構(gòu)簡單、操作使用方便，調(diào)壓準(zhǔn)確方便，原理獨(dú)特， 工作較穩(wěn)定，適用范圍廣，可產(chǎn)生較大得經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
本發(fā)明的主要技術(shù)方案是 一種負(fù)壓管道式滲灌裝置，包括儲(chǔ)水容 器、儲(chǔ)水容器的上部設(shè)有補(bǔ)水機(jī)構(gòu)和調(diào)壓裝置，儲(chǔ)水容器的下部和滲水 裝置的進(jìn)水端連通，滲水裝置的出水端和儲(chǔ)水容器的上部連通，滲水裝 置上設(shè)有滲水器，其特征在于調(diào)壓裝置為外接式水柱調(diào)壓器或調(diào)壓閥門。
所述的外接式水柱調(diào)壓器的較佳結(jié)構(gòu)可以為具有密閉式豎管，密 閉式豎管的上部設(shè)有密封橫隔板，將密閉式豎管分為上氣室及下水室兩 部分，上氣室通過密封橫隔板上的孔及內(nèi)豎管和下水室連通，內(nèi)豎管下端和密閉式豎管的底部間設(shè)有間隙；密閉式豎管的底部和頂部通過帶閥 門的管分別和帶密封加水塞的加水豎管的頂部和底部連通，密閉式豎管 的頂部的后連通管和大氣連通，下水室的頂部連通的通氣調(diào)壓管，以上 結(jié)構(gòu)構(gòu)成了 1級式調(diào)壓器；通氣調(diào)壓管插入到儲(chǔ)水容器中或和儲(chǔ)水容器 構(gòu)成密封連通器結(jié)構(gòu)。
所述的外接式水柱調(diào)壓器的結(jié)構(gòu)也可為在1級式調(diào)壓器的后面順 序串聯(lián)加有l(wèi)級、2級、3級或3級以上的調(diào)壓式結(jié)構(gòu)，密閉式豎管的頂 部的后連通管和下一級下水室的頂部連通，依次類推，從而構(gòu)成多級調(diào) 壓式結(jié)構(gòu)。
所述的外接式水柱調(diào)壓器的結(jié)構(gòu)還可具有:2個(gè)或2個(gè)以上的調(diào)壓式 結(jié)構(gòu)相并聯(lián)式結(jié)構(gòu)。
所述的滲水器為陶質(zhì)多孔滲水器，孔徑〈5um，技術(shù)指標(biāo)要求在 -30kPa壓力下，滲水不漏氣，為佳。
所述的儲(chǔ)水容器可為儲(chǔ)水罐式或管道式。
所述的滲水裝置的進(jìn)水端和出水端間并聯(lián)有帶循環(huán)水泵及閥門的水 循環(huán)管道為佳。
本發(fā)明的積極效果是克服了現(xiàn)有技術(shù)之不足，可以使灌溉水保持在
植物根系最活躍的土層范圍，從最大限度減少土表蒸發(fā)和深層滲漏，節(jié) 水、節(jié)能、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，可根據(jù)植物需水規(guī)律確定灌水量及速度，實(shí) 現(xiàn)科學(xué)供水，其結(jié)構(gòu)簡單、操作使用方便，調(diào)壓準(zhǔn)確方便，原理獨(dú)特， 工作較穩(wěn)定，適用范圍廣，可產(chǎn)生較大得經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
以下結(jié)合實(shí)施例及附圖作詳述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中，各標(biāo)號含義為l.儲(chǔ)水容器，2.閥門，3.水循環(huán)管道，4.滲 水裝置，41.滲水器，42.(滲水器)進(jìn)水端，43.(滲水器)出水端， 44.閥門，5.循環(huán)水泵，6.外接式水柱調(diào)壓器，61.密閉式豎管，62.閥門， 63.閥門，64.加水豎管，65.內(nèi)豎管，66.密封加水塞，67.閥門，68.后 連通管，69.閥門，610.上氣室，611.密封橫隔板，612.下水室，613.通氣調(diào)壓管，7.補(bǔ)水機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
見圖1，該負(fù)壓管道式滲灌裝置，包括儲(chǔ)水容器1、儲(chǔ)水容器1的上 部設(shè)有補(bǔ)水機(jī)構(gòu)7 (可為密封塞或其他形式的加水器)和調(diào)壓裝置，儲(chǔ)水 容器1的下部和滲水裝置4的進(jìn)水端42連通，滲水裝置4的出水端43 和儲(chǔ)水容器l的上部連通，滲水裝置4 (可多根并聯(lián)或串聯(lián))上設(shè)有滲水 器41，調(diào)壓裝置為外接式水柱調(diào)壓器6或調(diào)壓閥門(其結(jié)構(gòu)為調(diào)壓閥 門由閥體和裝有螺桿、彈簧和調(diào)節(jié)螺母的密封閥墊等部件組成，調(diào)節(jié)螺 母即可改變彈簧對密封閥墊的壓力，當(dāng)裝置內(nèi)負(fù)壓力大于彈簧壓力時(shí)密 封閥墊打開大氣壓即進(jìn)氣式結(jié)構(gòu)，裝于儲(chǔ)水容器l的上部，圖略)。有一 氣壓彈簧閥門，當(dāng)里面的氣壓小于規(guī)定值時(shí)，即打開進(jìn)氣的結(jié)構(gòu)等)。外 接式水柱調(diào)壓器6的結(jié)構(gòu)為具有密閉式豎管61，密閉式豎管61的上部 設(shè)有密封橫隔板611，將密閉式豎管61分為上氣室610及下水室612兩 部分，上氣室610通過密封橫隔板611上的孔及內(nèi)豎管65和下水室612 連通，內(nèi)豎管65下端和密閉式豎管61的底部間設(shè)有間隙；密閉式豎管 61的底部和頂部通過帶閥門62、 67的管分別和帶密封加水塞66的加水 豎管65的頂部和底部連通，密閉式豎管61的頂部的后連通管68 (或通 過閥門)和大氣連通，下水室612的頂部連通的通氣調(diào)壓管613，以上結(jié) 構(gòu)構(gòu)成了 1級式調(diào)壓器；通氣調(diào)壓管613插入到儲(chǔ)水容器1中(和底部 間設(shè)有間隙)或和儲(chǔ)水容器1構(gòu)成密封連通器結(jié)構(gòu)。在1級式調(diào)壓器的 后面順序加有2級式調(diào)壓器，密閉式豎管61的頂部的后連通管68和下 一級下水室的頂部連通，依次類推，從而構(gòu)3級式調(diào)壓器(也可呈并聯(lián) 或，以加大滲水量需求，圖中未示)。滲水器41為陶質(zhì)多孔滲水器，孔 徑〈5um，技術(shù)指標(biāo)要求在-30kPa壓力下，滲水不漏氣。儲(chǔ)水容器1為儲(chǔ) 水罐式或管道式。滲水裝置4的進(jìn)水端42和出水端43間并聯(lián)有帶循環(huán) 水泵5及閥門2的水循環(huán)管道3。
即整個(gè)灌水系統(tǒng)由密閉、開放和循環(huán)三部分構(gòu)成。開放部分的功能 是調(diào)控灌溉系統(tǒng)的負(fù)壓，用來控制土壤含水量。循環(huán)部分的主要部件是 專用循環(huán)水泵，與密閉管道系統(tǒng)連通。循環(huán)泵除了解決快速排氣問題外，另一個(gè)作用就是將來在將肥料加入水箱中后，用來快速混勻肥料，使肥 料快速供應(yīng)到每個(gè)植株根部。
本裝置使用工作過程及注意事項(xiàng)如下-
(1) 、自動(dòng)供水。分加水、密閉、負(fù)壓形成和工作狀態(tài)四步
① 、閥門2、 63、 69保持關(guān)閉狀態(tài)，閥門44、 62、 68保持打開狀態(tài)， 打開加水口7，將儲(chǔ)水器l加滿水。此時(shí)，灌水系統(tǒng)的密閉部分是對外開 放的，水通過輸水管4，滲水器41流進(jìn)豎通氣管43。儲(chǔ)水器l與通氣豎 管16的水位都處在相同的水平面，由于豎通氣管的上端高于儲(chǔ)水器的頂 端，水不會(huì)流回儲(chǔ)水器l。
② 、將灌水口 7封閉，系統(tǒng)的密閉部分與外界大氣隔離，這時(shí)只有 調(diào)壓器進(jìn)氣管68與大氣連通。
◎、滲水器41開始持續(xù)向外滲水，儲(chǔ)水器(1)內(nèi)水位下降，產(chǎn)生 負(fù)壓并逐漸增大。儲(chǔ)水器1和通氣豎管43是密閉的，都處于相同的負(fù)壓 條件下，水位仍然保持在同一水平。調(diào)壓器的進(jìn)氣管65處在開放狀態(tài)， 在內(nèi)外壓差作用下進(jìn)氣管65的水位不斷下降。圖1中串聯(lián)著三個(gè)調(diào)壓器， 屬于三級調(diào)壓，有累加調(diào)壓作用，因此系統(tǒng)內(nèi)負(fù)壓等于進(jìn)氣管613、 65 下端口與儲(chǔ)水器1及各調(diào)壓器水位高差的累加值。
、灌水裝置進(jìn)入正常工作狀態(tài)。當(dāng)三級調(diào)壓器進(jìn)氣管65的水位降 至下端口，裝置的密閉部分與大氣連通。外界空氣以氣泡形式進(jìn)入儲(chǔ)水 器1上部，致使負(fù)壓值減小，水將儲(chǔ)水器1的進(jìn)氣管下端口封閉，密閉 部分的封閉狀態(tài)再次建立。滲水器41繼續(xù)外滲，因而造成密閉部分的負(fù) 壓值再次增大，裝置與大氣再次連通并進(jìn)氣，如此循環(huán)，儲(chǔ)水器1的負(fù) 壓就穩(wěn)定在一定水平，不會(huì)無限增加?？梢钥闯觯b置的進(jìn)氣管65、 613 下端口就如同不斷地開啟和關(guān)閉的自動(dòng)閥門，穩(wěn)定地維持儲(chǔ)水器中負(fù)壓。 末端調(diào)壓器的進(jìn)氣管65下端口是裝置的零水位基準(zhǔn)點(diǎn)。調(diào)壓器的作用就 是將零水位基準(zhǔn)點(diǎn)虛擬提升到了地面以上，這就為負(fù)壓精準(zhǔn)滲灌技術(shù)的 實(shí)際應(yīng)用提供了很大的方便。
(2) 、控制土壤水分含量
末端調(diào)壓器的進(jìn)氣管65下端口是整個(gè)裝置的零水位基準(zhǔn)點(diǎn)，無論儲(chǔ)
7水器1水位如何變化，這個(gè)位置承受水壓為零。裝置到達(dá)正常工作狀態(tài)
后，滲水器41承受的水壓與零水位基準(zhǔn)點(diǎn)相關(guān)，而與儲(chǔ)水器l內(nèi)水位高 低無關(guān)。通過調(diào)壓器6可以實(shí)現(xiàn)零水位與滲水器相互高低位置的調(diào)節(jié)。 我們設(shè)定各調(diào)壓器中水位到進(jìn)氣管下端口的水柱高度為A1、 A2和A3， 儲(chǔ)水器1水位到進(jìn)氣管下端口的水柱高度為B，儲(chǔ)水器1到滲水器41的 高度為C，零水位到滲水器41的水柱高度為D。下面以零水位等于、低 于和高于滲水器三種情況來說明負(fù)壓精準(zhǔn)灌溉裝置如何實(shí)現(xiàn)對土壤含水 量調(diào)控。
① 、土壤飽和含水量控制
調(diào)節(jié)調(diào)壓器6的水位，使A1，A2，A3累加值加上B等于C，就等于將 零水位設(shè)置到與滲水器41等高(D=0)，滲水器41工作在零水壓狀態(tài)， 周圍土壤獲得水分的土壤吸水力近似為零，所有吸水力大于零的土壤空 隙均可以被水充滿，土壤含水量穩(wěn)定地保持在飽和狀態(tài)，這時(shí)土壤含水 量相當(dāng)田間持水量，沒有可自由流動(dòng)的重力水。
② 、土壤不飽和含水量控制
升高調(diào)壓器6中的水位，使A1，A2,A3累加值加上B大于C。這就相 當(dāng)于將零水位基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置在了比滲水器41低的位置，這時(shí)，D<0，滲水 器41工作在負(fù)水壓狀態(tài)，周圍土壤必須靠自身的吸水力從自由水面將水 拉上來。調(diào)壓器6水位越高零水位越低，土壤不飽和程度越大，土壤含 水量就越低。若干控壓器串連使用，控壓作用為累加效果，可以加大土 壤含水量的控制范圍。
◎、 土壤過飽和含水量控制
將調(diào)壓器6中的水全部排空或者將調(diào)壓器閥門69打開，使各級調(diào)壓 器失效，只有在儲(chǔ)水器1中的進(jìn)氣管613起調(diào)壓作用，Al、 A2和A3均等 于零，零水位的位置就在進(jìn)氣管613下端口處，這時(shí)零水位高于滲水器 41， D>0，滲水器41工作在正水壓狀態(tài)，滲水器41上承受高度等于D水 柱壓，水從滲水器41中自然流出，在周圍土壤中產(chǎn)生可自由流動(dòng)的重力 水下滲和水平徑流，這種情況就相當(dāng)于普通滴灌。 (3)、裝置循環(huán)排氣在常壓下，水中溶解有空氣，負(fù)壓狀態(tài)下這些空氣會(huì)析出，會(huì)在滲
灌管道中形成空氣泡?？諝馀莸拇嬖谧钄嗔藘?chǔ)水器1到滲水器41之間的 連續(xù)水張力，直接影響負(fù)壓精準(zhǔn)滲灌裝置的工作狀態(tài)，因此在實(shí)際應(yīng)用 中必須解決排氣問題。循環(huán)裝置的設(shè)計(jì)就是為解決這個(gè)問題的，工作過 程如下。關(guān)閉閥門44，打開閥門2，儲(chǔ)水器1，輸水管4和循環(huán)泵5組成 一個(gè)循環(huán)回路，打開水泵電源即可進(jìn)行管道的排氣工作。循環(huán)裝置還有 另外的重要作用，可將肥料或者農(nóng)藥加入儲(chǔ)水器中，打開循環(huán)裝置，可 以迅速將肥料或農(nóng)藥均勻供應(yīng)給系統(tǒng)控制范圍內(nèi)的植物利用。
(4)、本負(fù)壓精準(zhǔn)灌溉系統(tǒng)是由供水裝置、灌水裝置，負(fù)壓調(diào)節(jié)裝置， 循環(huán)裝置四部分組成的管道化的低壓、微量滲灌設(shè)備。負(fù)壓滲控微灌技 術(shù)的特點(diǎn)是①自動(dòng)灌溉。利用了自然存在地大氣壓、負(fù)壓、水柱壓和 土壤吸水以及滲水器持水力五種力的相互平衡，造成進(jìn)氣口就像一個(gè)"自 動(dòng)開關(guān)" 一樣不斷關(guān)閉和開啟，這種開關(guān)作用可以保證灌水系統(tǒng)自動(dòng)工 作，灌水過程和灌水量主要受植物的需水量控制，并且使土壤含水量穩(wěn) 定保持在設(shè)定范圍，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)土壤濕度自動(dòng)灌溉。②通過調(diào)整零水位 基準(zhǔn)點(diǎn)，可以調(diào)節(jié)滲水器承受的水壓，進(jìn)而控制土壤的含水量，保證按 照植物需水規(guī)律進(jìn)行最佳水分供應(yīng)。③本灌溉裝置結(jié)構(gòu)簡單，無需動(dòng)力， 經(jīng)濟(jì)實(shí)用，真正實(shí)現(xiàn)了節(jié)水節(jié)能。
權(quán)利要求
1、一種負(fù)壓管道式滲灌裝置，包括儲(chǔ)水容器(1)、儲(chǔ)水容器(1)的上部設(shè)有補(bǔ)水機(jī)構(gòu)(7)和調(diào)壓裝置，儲(chǔ)水容器(1)的下部和滲水裝置(4)的進(jìn)水端(42)連通，滲水裝置(2)的出水端(43)和儲(chǔ)水容器(1)的上部連通，滲水裝置(4)上設(shè)有滲水器(41)，其特征在于調(diào)壓裝置為外接式水柱調(diào)壓器(6)或調(diào)壓閥門。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)壓管道式滲灌裝置，其特征在于所述的 外接式水柱調(diào)壓器(6)的結(jié)構(gòu)為具有密閉式豎管(61),密閉式豎管(61)的上部設(shè)有密封橫隔板(611)，將密閉式豎管(61)分為上氣室 (610)及下水室(612)兩部分，上氣室(610)通過密封橫隔板(611) 上的孔及內(nèi)豎管(65)和下水室(612)連通，內(nèi)豎管(65)下端和密閉 式豎管(61)的底部間設(shè)有間隙；密閉式豎管(61)的底部和頂部通過 帶閥門(62、 67)的管分別和帶密封加水塞(66)的加水豎管(64)的 頂部和底部連通，密閉式豎管(61)的頂部的后連通管(68)和大氣連 通，下水室(612)的頂部連通通氣調(diào)壓管(613)，以上結(jié)構(gòu)構(gòu)成了l級 調(diào)壓式結(jié)構(gòu)；通氣調(diào)壓管(613)插入到儲(chǔ)水容器(1)中或和儲(chǔ)水容器 (1)構(gòu)成密封連通器結(jié)構(gòu)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)壓管道式滲灌裝置，其特征在于所述的 外接式水柱調(diào)壓器(6)的結(jié)構(gòu)為在1級式調(diào)壓器的后面順序串聯(lián)加有 l級、2級、3級或3級以上的調(diào)壓式結(jié)構(gòu)，密閉式豎管(61)的頂部的 后連通管(68)和下一級下水室的頂部連通，依次類推，從而構(gòu)成多級 調(diào)壓式結(jié)構(gòu)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的負(fù)壓管道式滲灌裝置，其特征在于所述的 外接式水柱調(diào)壓器(6)的結(jié)構(gòu)具有2個(gè)或2個(gè)以上的調(diào)壓式結(jié)構(gòu)相并 聯(lián)式結(jié)構(gòu)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)壓管道式滲灌裝置，其特征在于所述的 滲水器(41)為陶質(zhì)多孔滲水器，孔徑〈5um,技術(shù)指標(biāo)要求在-30kPa壓 力下，滲水不漏氣。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)壓管道式滲灌裝置，其特征在于所述的 儲(chǔ)水容器(1)為儲(chǔ)水罐式或管道式。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、 4、 5或6所述的負(fù)壓管道式滲灌裝置， 其特征在于所述的滲水裝置(4)的進(jìn)水端(42)和出水端(43)間并聯(lián) 有帶循環(huán)水泵(5)及閥門(2)的水循環(huán)管道(3)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種負(fù)壓管道式滲灌裝置，涉及農(nóng)田澆水技術(shù)領(lǐng)域。包括儲(chǔ)水容器、儲(chǔ)水容器的上部設(shè)有補(bǔ)水機(jī)構(gòu)和調(diào)壓裝置，儲(chǔ)水容器的下部和滲水裝置的進(jìn)水端連通，滲水裝置的出水端和儲(chǔ)水容器的上部連通，滲水裝置上設(shè)有滲水器，調(diào)壓裝置為外接式水柱調(diào)壓器或調(diào)壓閥門。本發(fā)明的積極效果是克服了現(xiàn)有技術(shù)之不足，可以使灌溉水保持在植物根系最活躍的土層范圍，從最大限度減少土表蒸發(fā)和深層滲漏，節(jié)水、節(jié)能、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，可根據(jù)植物需水規(guī)律確定灌水量及速度，實(shí)現(xiàn)科學(xué)供水，其結(jié)構(gòu)簡單、操作使用方便，原理獨(dú)特，工作較穩(wěn)定，適用范圍廣，可產(chǎn)生較大得經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號F16K17/04GK101563999SQ200910074650
公開日2009年10月28日 申請日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者崔四平, 崔躍輝, 李運(yùn)朝, 賈銀鎖, 馬春紅 申請人:河北省農(nóng)林科學(xué)院遺傳生理研究所