CN102696454B

CN102696454B - 一种农业灌溉用滴灌罐

Info

Publication number: CN102696454B
Application number: CN 201210207553
Authority: CN
Inventors: 吴思啸; 苏睿
Original assignee: HUBEI FORLONG PIPE INDUSTRY CO LTD
Current assignee: HUBEI FORLONG PIPE INDUSTRY CO LTD
Priority date: 2012-06-23
Filing date: 2012-06-23
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-06-23
Also published as: CN102696454A

Abstract

本发明涉及农业灌溉装置，是一种农业灌溉用滴灌罐，它具有密闭的罐体，特别是：在罐体的顶部安装有通气止溢阀；在罐体的底部安装有进水管、出水管，在进水管和出水管之间安装有联动开关，该联动开关包括有一支座，支座上装有杠杆式阀杆，阀杆的两端设计有封闭结构，其中一端封闭结构正对进水管布置，另一端正对出水管布置，且在阀杆上靠进水管一侧装有拉簧，并在出水管外端接装有分配器；所述分配器上的每个分接头连接有一根输送软管，在输送软管上装有水量调节器；本发明克服了现有农业滴灌系统中采用专用滴头进行滴灌，容易发生堵塞，水量不能调节，滴头结构复杂，制造成本高，使用寿命短，以及系统耗电量大等问题，可以广泛用于农作物灌溉。

Description

一种农业灌溉用滴灌罐

㈠技术领域：本发明涉及农业灌溉装置，尤其是一种农业灌溉用滴灌罐。

㈡背景技术：现代农业灌溉中有一个重要的分支就是滴灌技术系统，该系统包括有一个水泵站和主水管、分水管以及装在分水管上的多个专用滴头，这种滴头结构非常复杂，制造精度要求高（主要是滴头装在高压系统中，要实现水滴滴灌），目前国内采用的滴头主要依靠进口，国内有少数仿制品，但技术不过关。国内外现有专用滴头存在的问题是：

⑴滴头容易堵塞

堵塞问题是滴灌系统存在的主要问题。一般情况下，由于滴头中的水流流道的过水断面甚小，直径约为0.5—1.2mm，极易被水中的各种固体物质所堵塞，因此滴灌系统对水质量要求极严，一般须对水进行化学处理和过滤，并要加装各级过滤器，务必使水中不含泥沙、杂质、藻类及化学沉积物。我国西北地区严重缺水，普遍水源的含沙量、浊度很高，为此大大地限制了它的使用范围、使用寿命和提高了使用成本。

⑵耗电量大，运行成本高

滴头在滴灌期间要使用有压力的水，这就要求水泵电机一直运行泵水。通过管道对滴头加压供水，滴灌期间是一个漫长的过程，在此期间水泵电机一直运行，需要使用昂贵的电能，电耗成了系统的主要运行成本。

⑶滴头灌水量不均匀

由于滴头结构复杂并受制造精度、装配精度的影响；因地形、地貌、地势而产生的水头压力差的影响；及管网各点水头压力不同的影响；使滴头之间的流通量相差较大，有20—30%的误差，甚至更高，进而影响灌溉效果。

⑷使用寿命短

停灌后，滴头易受泥沙、杂质、藻类及化学沉积物的影响，使滴头容易堵塞。加上清洗维护困难而报废，系统使用寿命一般为一个农作物灌溉周期，而不能重复使用。

⑸系统对农作物灌溉制度调整反应迟钝

由于每个滴头的流量都是一个定值，一经安装使用后就不能做任何调整，若农作物在生长过程中环境（如气温、降雨、施肥、病虫害等）发生变化。如旱情加重，要求加大灌水量，但此时由于系统中滴头流通量固定而不能增加灌水量，从而影响农作物的生长。

⑹滴头制作精度高，制作成本高、性价比低。

㈢发明内容：本发明的目的就是要解决现有滴灌技术系统中，必须采用专用滴头，而这种专用滴头存在结构复杂，制造成本高，使用寿命短，容易发生堵塞，水量不均匀，不能调节，以及影响系统耗电量增加，运行成本高等问题，提供一种农业灌溉用滴灌罐。

本发明的具体方案是：一种农业灌溉用滴灌罐，它具有密闭的罐体，特别是：在罐体的顶部安装有通气止溢阀；在罐体的底部安装有进水管、出水管，在进水管和出水管之间安装有联动开关，该联动开关包括有一支座，支座上装有杠杆式阀杆，阀杆的两端设计有封闭结构，其中一端封闭结构正对进水管布置，另一端正对出水管布置，且在阀杆上靠进水管一侧装有拉簧，并在出水管外端接装有分配器；所述分配器具有分配腔，分配腔上设有若干分接头，每个分接头连接有一根输送软管，在输送软管上装有水量调节器。

为保证每罐的滴灌时间，本发明中所述分配器的主管上设有1-6根支管，当然设计更多的支管也是可行的。

为了保证输送软管的末端滴水口准确滴水，防止堵塞，本发明中在输送软管的末端装有滴头罩，该滴头罩具有碗形罩壳，罩壳上开有若干透气孔。

为了方便本发明的吊装使用，本发明在罐体顶部设置有吊环。

为了方便清洗罐体，本发明在罐体的底部装有排污管，配装有排污阀。

本发明中所述阀杆两端的封闭结构，包括有两个分别大于或等于进水管和出水管外径的压板，压板底面装有橡胶密封件。

本发明具有以下特点：

1、适时性：

根据农作物的灌溉制度，设置滴灌周期（设3～5小时后），此时罐内水全部滴灌完。

滴灌一周期工作时间=罐体充满水时间+滴灌工作完成时间+裕度时间=5～7分钟+3～5小时+1小时

罐内所有装置完成初始化，准备迎接下一周期开始。

整个灌溉过程可根据农作物的滴灌耗水强度Q，设计为n个周期。

Q=

式中：Q：总的灌水量L

q：罐体载水量L

n：周期数

整个滴灌过程可以通过PLC控制的水泵系统自动完成，并可以根据实际情况随时修改原设置，达到圆满的灌溉效果。

由于在滴灌周期内，引入了时间裕度的概念（而且这个时间裕度可以很方便的通过水泵电机控制系统PLC调控），因此对灌期的时间掌控有了很好的调整空间。它可以用如下公式来阐述：

H=

式中：H：总的时间要求（小时）

h：滴灌周期（小时）

n：周期数

由此可见，可在设定的时间区间内充分完成指标。

2、适量性：

由于滴灌罐在滴灌周期内的灌水量是以罐体可装入水最大的量来度量的。因此可以很好的、很方便的对灌期总的灌水量进行精确控制，只要求全系统的罐体容量尺寸都一致。它可以用如下公式来阐述：

Q=

式中：Q：总的灌水量（立升）

q: 罐体的最大载水量（立升）

n: 周期数。

3、防堵塞性：

通过对滴头的工作原理和防堵塞性能分析可以对滴灌罐的抗堵塞性能做一个充分的理解，农作物灌溉制度对滴灌方式提出的要求是：水要以水滴形式适时适量地向作物的根系供应水分和养分，以下为水滴头水力学公式（摘自张志新先生著《滴灌工程规划设计原理与应用》）

层流 q=1.272d^2.70( )^0.8 （4-14）

紊流 q=1.776d^2.70(

)^0.56 （4-15）

式中：q：滴头流量 L/H d：微管内径mm

h：压力水头 m L：微管长度 m

本公式说明“通常通过滴头的流量是由滴头工作压力h、滴头流道形状、断面尺寸及流径长短来控制”。

防堵塞性一个根本性的措施就是在保证滴头流量（q值）达标的前提下（2—12升/小时）尽量扩大微管内径，现行滴头微管内径为d=0.85mm，才能达到q值的理想范围，而本发明滴灌罐的d值可以达到d=1.8mm，内径扩大一倍以上。所以大大的改善了系统的抗堵塞性。

参见图4，这是现有滴头的流量与水压函数图，其中常量设计为

q=1.776d^2.70(h/L)^0.56

式中 q--滴头流量L/h (升/小时)

d—微管内径，取值0.85mm

L—微管长径，取值0.5m

h—压力水头，取值0—15m

参见图5，这是本发明的流量与水压函数图，其中常量设计为

q=1.272d^2.70(h/L)^0.80

式中 q--滴头流量L/h (升/小时)

d—微管内径，取值1.8 mm

L—微管长径，取值1.0 m

h—压力水头，取值0—2.0 m。

4、对水质要求：由于微管孔径大、流道短、防堵性好，因此对水源的泥沙、杂质、藻类及化学沉淀物的要求也就降低，同时对过滤设备的要求和投资也就降低，大大地扩大了水源的使用范围，提高了使用寿命。

5、降低能耗：

从滴头的水力学原理来分析，现有滴头是一个降压、消能装置，将毛管上的有压水流，经过滴头消能后以点滴的水流给作物根区供水,在灌溉期间水泵电机要一直运转。

而滴灌罐是通过水泵电机将水通过管道送入滴灌罐，灌水充满后就停水泵电机，然后水通过重力（能）向作物根区供水，没有也不存在降压消能的过程。因此大大地节省了能耗。

6、可无人操作、自动化程度高，（除水泵电机及PLC控制系统外）系统可无电工作。智能接口程度高。

7、成本降低：

由于减少了和简化了水质处理设备，投资成本降低。由于减少了电耗，运行成本降低。由于水泵运行完全可以通过使用PLC控制无人化，降低了人工成本。

8、滴头出水均匀稳定：由于不受地形、地貌和管网水头损失的影响，只依靠重力调整，罐体与地表面高差确定后，出水的均匀度大小就可以确定了。

9、制作要求低：可在工厂内将罐体全部组装完成，检测性能，方法简单、快捷，方便工厂化、机器生产及流水线装配。

10、组件制作简单，技术成熟，可靠性高，制作成本低。

11、对农作物不同灌溉制度，可以用调节水泵电机的启动开泵周期方便的调节（比如夜晚作物的光合作用减弱，可以调长灌溉周期，这在PLC控制的电机系统很容易做到，也可以通过水调节器进行滴水量调节，操作十分方便。

12、一个滴灌罐可以供多个滴管同时使用（本设计为1—6个）可以使作物根区吸收水分均匀。

13、与滴头使用一年（或一次）相比，滴灌罐的使用寿命长达10年以上。

㈣附图说明：

图1是本发明总体结构（外形）安装使用状态示意图；

图2是本发明罐体部份主剖视图；

图3是滴头罩部份放大视图；

图4是现有滴头的流量与水压关系函数图；

图5是本发明的流量与水压关系函数图。

图中：1-支杆，2-吊环，3-罐体，4-进水管，5-出水管，6-分配器，7-输送软管，8-水量调节器，9-滴头罩，10-支管，11-连接管，12-吊绳，13-排污阀，14-排污管，15-支座，16-阀杆，17-压板，18-密封件，19-通气止溢阀，20-拉簧，21-透气孔，22-分配腔，23-分接头。

㈤具体实施方式：

参见图1、2，本发明具有密闭的罐体3，特别是：在罐体3的顶部安装有通气止溢阀19（包括有一阀体和装在阀体中的浮球，阀体的顶部开有通气孔，可双向通气）；在罐体3的底部安装有进水管4、出水管5，在进水管4和出水管5之间安装有联动开关，该联动开关包括有一支座15，支座15上装有杠杆式阀杆16，阀杆16的两端设计有封闭结构，其中一端封闭结构正对进水管4布置，另一端正对出水管5布置，且在阀杆16上靠进水管4一侧装有拉簧20，并在出水管5外端接装有分配器6；所述分配器6具有分配腔22，分配腔22上设有五个分接头23（一般设计1-6个分接头），每个分接头23连接有一根输送软管7，在输送软管7上装有水量调节器8（可使用医用输液管上的流量调节器）。

本发明实施例中，优选地在输送软管7的末端装有滴头罩9，该滴头罩9具有碗形罩壳，罩壳上开有若干透气孔21（参见图3），并在罐体3顶部设置有吊环2，在罐体3的底部装有排污管14，配装有排污阀13。

本实施例中所述阀杆16两端的封闭结构，包括有两个分别大于或等于进水管4和出水管5外径的压板17，压板17底面装有橡胶密封件18。

本发明的工作原理是：（参见图1、2）根据应用范围，准备若干个本发明滴灌罐，将滴灌罐采用吊绳12通过吊环2吊挂在树上或支杆1上，将每个滴灌罐上的每根输送软管7分别布置到对应的农作物（或树木等）地面上，一般每株农作物配一根输送软管，将输送软管末端的滴头罩9安放在农作物旁边的地面上。将滴灌罐的进水管4通过连接管11外接滴灌系统中的支管10（滴灌系统还包括有水泵站、主管）。初始状态，本发明中的联动开关在拉簧20的作用下阀杆16一端的封闭结构关闭进水管4，而阀杆16另一端的封闭结构脱开出水管5，罐体无水空置。启动水泵，水泵从水源抽水加压，通过主管，支管，加压水源推开本发明进水管上的联动开关，向罐体内进水，联动开关在水压作用下，打开进水管同时关闭出水管，当罐体内水位上升至顶部时，则通气止溢阀19中的浮球上升关闭通气止溢阀19，罐体内水压上升，所有滴灌罐中的水加满后，水泵停止供水，卸压。由于进水管上的供水水压消失，本发明在拉簧20作用下，联动开关关闭进水管，同时打开出水管，罐体内的水通过出水管、输送软管向农作物地上进行滴罐，调节输送软管上的水量调节器8可调节滴水量。当罐体内水全部滴完后，可根据设计使用需要，停留一定时间，再开启水泵进入下一个循环。

Claims

1.一种农业灌溉用滴灌罐，具有密闭的罐体，其特征是：在罐体的顶部安装有通气止溢阀；在罐体的底部安装有进水管、出水管，在进水管和出水管之间安装有联动开关，该联动开关包括有一支座，支座上装有杠杆式阀杆，阀杆的两端设计有封闭结构，其中一端封闭结构正对进水管布置，另一端正对出水管布置，且在阀杆上靠进水管一侧装有拉簧，并在出水管外端接装有分配器；所述分配器具有分配腔，分配腔上设有若干分接头，每个分接头连接有一根输送软管，在输送软管上装有水量调节器。

2.根据权利要求1所述的一种农业灌溉用滴灌罐，其特征是：所述分配器的主管上设有1-6根支管。

3.根据权利要求1所述的一种农业灌溉用滴灌罐，其特征是：在输送软管的末端装有滴头罩，该滴头罩具有碗形罩壳，罩壳上开有若干透气孔。

4.根据权利要求1所述的一种农业灌溉用滴灌罐，其特征是：在罐体顶部设置有吊环。

5.根据权利要求1所述的一种农业灌溉用滴灌罐，其特征是：在罐体的底部装有排污管，配装有排污阀。

6.根据权利要求1所述的一种农业灌溉用滴灌罐，其特征是：所述阀杆两端的封闭结构，包括有一个大于或等于进水管外径的压板和一个大于或等于出水管外径的压板，每个压板底面装有橡胶密封件。