CN104488663B - 一种毛细管滴灌系统 - Google Patents

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Abstract

一种毛细管滴灌系统，涉及到一种滴灌装置，由水位控制器、平衡水箱、供水管、引水支管、引水毛管和毛细管滴头组成，其中，供水管和引水支管上各有分支接口，毛细管滴头由滴头盖和毛细管束构成；滴头盖安装在引水毛管的上端，引水毛管的下端连接到引水支管的分支接口上，毛细管束的下端通过引水毛管的管内空间伸入到引水支管中，毛细管束的上端从滴头盖中引出；引水支管的进口端连接到供水管的分支接口上，供水管的进口端连接到平衡水箱的供水输出接口上；平衡水箱中有上限水位电极、下限水位电极和馈电电极，通过导线连接到水位控制器的相应输入端口上。本发明实现智能控制水位，利用毛细原理来实现滴灌目的，滴头不会堵塞。

Description

一种毛细管滴灌系统
技术领域
本发明涉及滴灌技术，特别涉及到一种滴灌装置。
背景技术
滴灌技术是按照农作物需水要求，通过低压管道系统与安装在毛管上的灌水器，将水和作物需要的养分一滴一滴、均匀而又缓慢地滴入作物根区土壤中的灌水方法。滴灌的主要特点是灌水量小，一次灌水延续时间较长，灌水的周期短，可以做到小水勤灌，能够较准确地控制灌水量，可减少无效的棵间蒸发，不会造成水的浪费，水的利用率可达95%，滴灌较喷灌具有更高的节水增产效果，同时可以结合施肥，提高肥效一倍以上。可适用于果树、蔬菜、经济作物以及温室大棚灌溉，在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。
但目前的滴灌技术存在的缺点是：滴灌是使用具有一定压力的水，滴灌系统必须配置水泵、过滤器、控制测量设备（压力表、控制阀、流量调节器等）、各级输配水管道和滴头，因此，滴灌系统造价较高，一度被称作“昂贵技术”，仅用于高附加值的经济作物中；由于杂质会使滴头易堵塞，因此应对水源进行严格的过滤处理，运行费用高。
发明内容
本发明的目的是要克服现有滴灌技术存在的缺点，提供一种毛细管滴灌系统，利用毛细原理进行滴灌，可使用无压力的水源，滴头不会堵塞，使滴灌系统不需配置过滤器和控制测量设备，以降低设备购置费用和运行费用，使滴灌技术“不昂贵”。
本发明的一种毛细管滴灌系统，其特征是滴灌系统由水位控制器（14）、平衡水箱（4）、供水管（9）、引水支管（8）、引水毛管（7）和毛细管滴头组成，其中，水位控制器（14）上有电源输入接口（14-1）、信号输入接口（14-2）和控制输出接口（14-3），供水管（9）和引水支管（8）上各有分支接口，毛细管滴头由滴头盖（5）和毛细管束（6）构成；滴头盖（5）安装在引水毛管（7）的上端，引水毛管（7）的下端连接到引水支管（8）的分支接口上，毛细管束（6）的下端通过引水毛管（7）的管内空间伸入到引水支管（8）中，毛细管束（6）的上端从滴头盖（5）中引出；引水支管（8）的进口端连接到供水管（9）的分支接口上，供水管（9）的进口端连接到平衡水箱（4）的供水输出接口（4-3）上；平衡水箱（4）中有上限水位电极（1）、下限水位电极（2）和馈电电极（3），水位控制器（14）的信号输入接口（14-2）包括上限水位信号输入端口，下限信号输入端口和馈电信号端口，平衡水箱（4）中的上限水位电极（1）、下限水位电极（2）和馈电电极（3）通过导线连接到水位控制器（14）的相应输入端口上；平衡水箱（4）的水源来自水井或山溪，当平衡水箱（4）的水源来自水井时，在平衡水箱（4）与水井之间有水泵（12）和吸水管（11），水泵（12）的吸水口通过吸水管（11）连接到水井中，水泵（12）的出水口通过管道进入到平衡水箱（4）中，水位控制器（14）的控制输出接口（14-3）连接到水泵（12）的电机绕组上；当平衡水箱（4）的水源来自山溪时，在山溪与平衡水箱（4）之间有输水管（16），输水管（16）上有电磁阀（17），水位控制器（14）的控制输出接口（14-3）连接到电磁阀（17）的线圈上。
本发明中，滴头盖（5）为回转体结构，滴头盖（5）的回转体中心有卡口（5-3），毛细管束（6）安装在滴头盖（5）的卡口（5-3）中；毛细管束（6）下端的孔口构成吸水口（6-2），毛细管束（6）上端的孔口构成出水口（6-1）；在滴头盖（5）的顶部有排气孔（5-4）；在引水毛管（7）的上端有连接螺纹（7-3），在滴头盖（5）的壁体内侧有安装螺口（5-2），滴头盖（5）的安装螺口（5-2）旋合在引水毛管（7）上端的连接螺纹（7-3）上；在滴头盖（5）的壁体外侧有一对手拧耳瓣（5-1），手拧耳瓣（5-1）构成安装或拆卸滴头盖（5）的着力点；由引水支管（8）、引水毛管（7）和毛细管滴头构成一个滴灌单元，滴灌系统由多个滴灌单元组成，多个滴灌单元均匀分布在灌溉区。
本发明利用毛细原理来实现滴灌目的，供水管道不需有压力。毛细现象是液体表面对固体表面的吸引力，把用亲水材料制作的毛细管插入水中，毛细管内的水面是呈凹形的，它对下面的水体施加拉力，使水体沿着毛细管内的管壁上升，当向上的拉力跟毛细管内水柱所受的重力相等时，毛细管内的水体停止上升，达到平衡，毛细管的内径越小，毛细管内的水面越高。本发明使用时，供水管（9）的供水由平衡水箱（4）提供，当引水毛管（7）中的水位在低水位（7-2）高度时，毛细管内水柱的重力小于向上的拉力，毛细管源源不断地从引水毛管（7）抽出水来进行滴灌；当引水毛管（7）中的水位到达高水位（7-1）时，毛细管以虹吸方式从引水毛管（7）抽出水来进行滴灌；在平衡水箱（4）中，上限水位电极（1）的部位构成上限水位（4-1），下限水位电极（2）的部位构成下限水位（4-2），上限水位（4-1）的水平高度相当于引水毛管（7）中的高水位（7-1），下限水位（4-2）的水平高度相当于引水毛管（7）中的低水位（7-2），平衡水箱（4）的水位由水位控制器（14）实现智能补水，当平衡水箱（4）中的水位低于下限水位电极（2）时，水位控制器（14）的控制输出接口（14-3）向水泵（12）的电机绕组或电磁阀（17）的线圈输电，使水泵（12）运行或打开电磁阀（17），对平衡水箱（4）进行补水；当平衡水箱（4）中的水位达到上限水位电极（1）完成补水时，水位控制器（14）的控制输出接口（14-3）停止输电，使水泵（12）或电磁阀（17）停止。平衡水箱（4）的水位自动保持在下限水位（4-2）与上限水位（4-1）之间，使得引水毛管（7）中的水位同步在低水位（7-2）与高水位（7-1）之间，毛细管束（6）中源源不断有水滴出，并且滴头盖（5）顶部的排气孔（5-4）不会有水溢出。本发明在滴头盖（5）的顶部设置排气孔（5-4）的作用是，能顺利排出或吸入空气，使各个引水毛管（7）中的水位与平衡水箱（4）中的水位持平。
上述的发明中，由于毛细管是以吸附方式进行取水，且毛细管自身具有过滤作用，所以杂质不易进入到毛细管内，因此，毛细管的滴头不会堵塞。
上述的发明中，毛细管束（6）选用亲水材料制作的中空纤维或棉纱线材料，所述的亲水材料包括聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、聚砜酰胺、磺化聚砜、交链的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。
本发明的有益效果是：提供的一种毛细管滴灌系统，实现智能控制水位，利用毛细原理来实现滴灌目的，供水管道不需有压力；毛细管以吸附方式进行取水，且毛细管自身具有过滤作用，杂质不易进入到毛细管内，滴头不会堵塞；滴灌系统不需配置过滤器和控制测量设备，以降低设备购置费用和运行费用，使滴灌技术“不昂贵”。
附图说明
图1是本发明的一种毛细管滴灌系统的示意图。
图2是本发明的另一种毛细管滴灌系统的示意图。
图3是图1或图2中的滴头装置的放大图。
图中：1.上限水位电极，2.下限水位电极，3.馈电电极，4.平衡水箱，4-1.平衡水箱的上限水位，4-2.平衡水箱的下限水位，4-3.平衡水箱的供水输出接口，5.滴头盖，5-1.滴头盖上的手拧耳瓣，5-2.滴头盖上的安装螺口，5-3.滴头盖上的卡口，5-4.排气孔，6.毛细管束，6-1.毛细管的出水口，6-2.毛细管的吸水口，7.引水毛管，7-1.毛管中的高水位，7-2.毛管中的低水位，7-3.毛管上的连接螺纹，8.引水支管，9.供水管，10.水井，11.水泵的吸水管，12.水泵，13.水泵的出水管，14.水位控制器，14-1.电源输入接口，14-2.信号输入接口，14-3.控制输出接口，15.电源线路，16.输水管，17.电磁阀，h.毛细管内的水体上升高度。
具体实施方式
实施例1 图1所示的实施方式中，一种毛细管滴灌系统由水位控制器（14）、平衡水箱（4）、供水管（9）、引水支管（8）、引水毛管（7）和毛细管滴头组成，其中，水位控制器（14）上有电源输入接口（14-1）、信号输入接口（14-2）和控制输出接口（14-3），供水管（9）和引水支管（8）上各有分支接口，毛细管滴头由滴头盖（5）和毛细管束（6）构成，滴头盖（5）为回转体结构，滴头盖（5）的回转体中心有卡口（5-3），毛细管束（6）安装在滴头盖（5）的卡口（5-3）中，在滴头盖（5）的顶部有排气孔（5-4），在滴头盖（5）的壁体外侧有一对手拧耳瓣（5-1），手拧耳瓣（5-1）构成安装或拆卸滴头盖（5）的着力点；在滴头盖（5）的壁体内侧有安装螺口（5-2），在引水毛管（7）的上端有连接螺纹（7-3），滴头盖（5）安装在引水毛管（7）的上端，安装时，滴头盖（5）的安装螺口（5-2）旋合在引水毛管（7）上端的连接螺纹（7-3）上；引水毛管（7）的下端连接到引水支管（8）的分支接口上，毛细管束（6）的下端通过引水毛管（7）的管内空间伸入到引水支管（8）中，毛细管束（6）的上端从滴头盖（5）中引出，毛细管束（6）下端的孔口构成吸水口（6-2），毛细管束（6）上端的孔口构成出水口（6-1）；引水支管（8）的进口端连接到供水管（9）的分支接口上，供水管（9）的进口端连接到平衡水箱（4）的供水输出接口（4-3）上；平衡水箱（4）中有上限水位电极（1）、下限水位电极（2）和馈电电极（3），水位控制器（14）的信号输入接口（14-2）包括上限水位信号输入端口，下限信号输入端口和馈电信号端口，平衡水箱（4）中的上限水位电极（1）、下限水位电极（2）和馈电电极（3）通过导线连接到水位控制器（14）的相应输入端口上；平衡水箱（4）的水源来自水井，在平衡水箱（4）与水井之间有水泵（12）和吸水管（11），水泵（12）的吸水口通过吸水管（11）连接到水井中，水泵（12）的出水口通过管道进入到平衡水箱（4）中，水位控制器（14）的控制输出接口（14-3）连接到水泵（12）的电机绕组上。本实施例中，由引水支管（8）、引水毛管（7）和毛细管滴头构成一个滴灌单元，滴灌系统由多个滴灌单元组成，多个滴灌单元均匀分布在灌溉区。本实施例中，毛细管束（6）选用亲水材料制作的中空纤维或棉纱线材料。
实施例2 图2所示的实施方式中，是在第一实施例的基础上，平衡水箱（4）的水源来自山溪，在山溪与平衡水箱（4）之间有输水管（16），输水管（16）上有电磁阀（17），水位控制器（14）的控制输出接口（14-3）连接到电磁阀（17）的线圈上。其它结构与第一实施例的相同，不再赘述。
上述的实施例利用毛细原理来实现滴灌目的，供水管道不需有压力。使用时，供水管（9）的供水由平衡水箱（4）提供，平衡水箱（4）的水位由水位控制器（14）控制实现智能补水，当平衡水箱（4）中的水位低于下限水位电极（2）时，水位控制器（14）的控制输出接口（14-3）向水泵（12）的电机绕组或电磁阀（17）的线圈输电，使水泵（12）运行或打开电磁阀（17），对平衡水箱（4）进行补水；当平衡水箱（4）中的水位达到上限水位电极（1）完成补水时，水位控制器（14）的控制输出接口（14-3）停止输电，使水泵（12）或电磁阀（17）停止。平衡水箱（4）的水位自动保持在下限水位（4-2）与上限水位（4-1）之间，使得引水毛管（7）中的水位同步在低水位（7-2）与高水位（7-1）之间，使毛细管束（6）中源源不断有水滴出，并且滴头盖（5）顶部的排气孔（5-4）不会有水溢出。
上述的实施例中，由于毛细管是以吸附方式进行取水，且毛细管自身具有过滤作用，所以杂质不易进入到毛细管内，因此，毛细管的滴头不会堵塞。

Claims (6)

1.一种毛细管滴灌系统，其特征是滴灌系统由水位控制器（14）、平衡水箱（4）、供水管（9）、引水支管（8）、引水毛管（7）和毛细管滴头组成，其中，水位控制器（14）上有电源输入接口（14-1）、信号输入接口（14-2）和控制输出接口（14-3），供水管（9）和引水支管（8）上各有分支接口，毛细管滴头由滴头盖（5）和毛细管束（6）构成；滴头盖（5）安装在引水毛管（7）的上端，引水毛管（7）的下端连接到引水支管（8）的分支接口上，毛细管束（6）的下端通过引水毛管（7）的管内空间伸入到引水支管（8）中，毛细管束（6）的上端从滴头盖（5）中引出；引水支管（8）的进口端连接到供水管（9）的分支接口上，供水管（9）的进口端连接到平衡水箱（4）的供水输出接口（4-3）上；平衡水箱（4）中有上限水位电极（1）、下限水位电极（2）和馈电电极（3），水位控制器（14）的信号输入接口（14-2）包括上限水位信号输入端口，下限水位信号输入端口和馈电信号输入端口，平衡水箱（4）中的上限水位电极（1）、下限水位电极（2）和馈电电极（3）通过导线连接到水位控制器（14）的相应输入端口上；
平衡水箱（4）的水源来自水井或山溪，当平衡水箱（4）的水源来自水井时，在平衡水箱（4）与水井之间有水泵（12）和吸水管（11），水泵（12）的吸水口通过吸水管（11）连接到水井中，水泵（12）的出水口通过管道进入到平衡水箱（4）中，水位控制器（14）的控制输出接口（14-3）连接到水泵（12）的电机绕组上；当平衡水箱（4）的水源来自山溪时，在山溪与平衡水箱（4）之间有输水管（16），输水管（16）上有电磁阀（17），水位控制器（14）的控制输出接口（14-3）连接到电磁阀（17）的线圈上。
2.根据权利要求1所述的一种毛细管滴灌系统，其特征是滴头盖（5）为回转体结构，滴头盖（5）的回转体中心有卡口（5-3），毛细管束（6）安装在滴头盖（5）的卡口（5-3）中；毛细管束（6）下端的孔口构成吸水口（6-2），毛细管束（6）上端的孔口构成出水口（6-1）。
3.根据权利要求1所述的一种毛细管滴灌系统，其特征是在滴头盖（5）的顶部有排气孔（5-4）。
4.根据权利要求1所述的一种毛细管滴灌系统，其特征是在引水毛管（7）的上端有连接螺纹（7-3），在滴头盖（5）的壁体内侧有安装螺口（5-2），滴头盖（5）的安装螺口（5-2）旋合在引水毛管（7）上端的连接螺纹（7-3）上。
5.根据权利要求1所述的一种毛细管滴灌系统，其特征是在滴头盖（5）的壁体外侧有一对手拧耳瓣（5-1），手拧耳瓣（5-1）构成安装或拆卸滴头盖（5）的着力点。
6.根据权利要求1所述的一种毛细管滴灌系统，其特征是由引水支管（8）、引水毛管（7）和毛细管滴头构成一个滴灌单元，滴灌系统由多个滴灌单元组成，多个滴灌单元均匀分布在灌溉区。
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