CN104584983A - 基于辐射制冷和毛管渗透原理的新型灌溉装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于辐射制冷和毛管渗透原理的新型灌溉装置，其特征在于：包括：由上到下依次设置的水分收集模块，水分储存模块和水分输出灌溉模块；所述水分收集模块包括水分收集器（1），所述水分储存模块包括集水箱（2），所述水分收集器（1）与所述集水箱（2）的顶端相连通，所述集水箱（2）的底端与若干所述灌溉管（5）的顶端相连接，所述灌溉管（5）内填充所述膨胀土（6）。本发明提供的一种基于辐射制冷和毛管渗透原理的新型灌溉装置，利用空气中的水分灌溉，实现了水资源的充分利用，适合在昼夜温差大且缺水的地区广泛推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于辐射制冷和毛管渗透原理的新型灌溉装置，尤其涉及一种利用空气中的水分来灌溉的装置，属于节水灌溉技术领域。
背景技术
传统的灌溉技术浪费水资源，且水资源利用率极低。目前，国内外都致力于节水灌溉。
目前应用广泛的节水灌溉技术有滴灌、喷灌、输水管输水漫灌，利用毛细管原理进行灌溉等。滴灌、喷灌等对材料要求高，制造成本高，且为了保证正常使用而进行的设备更新更换频率高，很多地方也都没有普及。漫灌蒸发量极大，且渗漏严重，水资源利用率极低，且对水的需求量极大。新进的节水灌溉也有关于利用雨水储存来进行灌溉。但空气中的水分很少有人来利用，而很多地区的空气湿润，空气中的水分含量高，可利用性很强。
本发明提供一种基于辐射制冷和毛管渗透原理的新型灌溉装置，利用空气中的水分来进行灌溉。且成本低廉，使用方便，易于维护。且对水的利用率极高。本发明不消耗能量，可实现持续灌溉。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种实现节水灌溉，充分利用空气中的水资源进行灌溉的基于辐射制冷和毛管渗透原理的新型灌溉装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于辐射制冷和毛管渗透原理的新型灌溉装置，其特征在于：包括：由上到下依次设置的水分收集模块，水分储存模块和水分输出灌溉模块；所述水分收集模块包括水分收集器，所述水分储存模块包括集水箱，所述水分输出灌溉模块包括压力器、软管、若干灌溉管和膨胀土；所述水分收集器与所述集水箱的顶端相连通，所述集水箱的底端与若干所述灌溉管的顶端相连接，所述灌溉管内填充所述膨胀土，所述集水箱与灌溉管之间由所述软管相连通，所述软管上设置有所述压力器。
所述水分收集器为圆锥形，所述圆锥形的尖端设置有圆孔，所述圆锥形的尖端外壁与所述集水箱的顶端刚性连接，所述圆孔伸入所述集水箱的内部。
所述圆锥形的内壁面用于收集水分，内壁面上的辐射制冷材料用于将空气中的水分凝结积聚至集水箱，所述水分收集器的内表面覆有辐射致冷层。
所述水分收集器的材质为辐射制冷材料；所述辐射致冷层为亲水性材料涂在疏水性材料上的结构，所述疏水性材料覆在所述水分收集器的内表面。
所述辐射制冷材料包括聚酯薄膜、聚四氟乙烯或甲基硅树脂；所述亲水性材料包括铬、铝或锌的氢氧化物；所述疏水性材料包括有机物或金属。
所述集水箱的底端设置有若干用于穿过所述软管的第一通孔，所述集水箱的顶端开口。
所述压力器设置于所述软管在所述集水箱与灌溉管的交接处，所述压力器用于控制所述灌溉管内的水量。
灌溉管中水量的多少可以根据天气和需水情况通过对压力器参数的调整来改变。
所述灌溉管的顶端设置有用于穿过所述软管的第二通孔，所述灌溉管的底端密闭，所述灌溉管的侧壁上设置有若干出水孔，所述第二通孔与所述第一通孔的位置一一对应；所述灌溉管与所述集水箱活动连接。
活动连接包括螺钉连接或插接或通过所述软管分离式连接。
所述膨胀土为干容重在16.0~18.0KN/m的蒙脱石粘土。
灌溉管中填充了膨胀土，可以根据膨胀土的特性控制灌溉速度和灌溉时机。压力器可以接受从膨胀土中反馈的信号来进行输水量的调节。
所述软管的末端设置于所述灌溉管的中部。
由上到下依次设置的水分收集模块，水分储存模块和水分输出灌溉模块；所述水分收集模块包括水分收集器，所述水分储存模块包括集水箱，所述水分输出灌溉模块包括若干灌溉管和膨胀土；所述水分收集器与所述集水箱的顶端相连通，所述集水箱的底端与若干所述灌溉管的顶端相连通，所述灌溉管内填充有所述膨胀土。
本发明中的毛管是指土壤空隙形成的管道，土壤中在自然情况下就能形成毛管，形成毛管后就会产生毛管原理，在缺水时会自动吸收水分，这时就可以把水从灌溉管吸收到土壤中，实现微灌。
灌溉管可以与集水箱直接连接，也可以通过软管连接。本发明可以有多个灌溉管，可以使用小的集水箱与较少的灌溉管相连，也可以使用一个大的水分收集器和集水箱同时连上很多个灌溉管。灌溉管插入土壤中为土壤灌溉。
本发明可以放在昼夜温差较大的地区使用，因为辐射制冷原理是昼夜温差导致的局部温度降低，让水分在辐射制冷材料上凝结，然后利用水分收集器收集空气中的水分，利用水分收集器与集水箱之间的圆孔将水分储存在集水箱中，可以保证长期使用，同时，储存在集水箱中也可以减小蒸发。
使用本装置时，如果农田作物株距较大可以将整个装置体积缩小，在田间布置的密集一些，增大灌溉覆盖面，保证灌溉率，同时可以更有效地利用水分；如果农作物株距较小，可以制作一个很大的水分收集器和集水箱给很多个灌溉管供水，将水分收集器和集水箱置于田外较为宽阔的地方。灌溉管在田间平均分布，由于灌溉管很小，可以布置的很密集。灌溉管与集水箱通过软管4连接，可以随意布置。
在软管前面，位于集水箱与灌溉管交接的地方布置压力器，用压力器来控制集水箱向灌溉管输水的输水量。具体输水量的大小根据农田的需水量来调节。也可以调节灌溉管的位置，在缺水严重的地方提高灌溉管的密集度。
灌溉管中的膨胀土利用自身的特性来反馈土壤中的水分和水分吸收利用情况，从而反馈到压力器上来进行输水量的调节。
本发明提供的一种基于辐射制冷和毛管渗透原理的新型灌溉装置，水分收集器的设置，能够收集空气中的水分，从而利用空气中的水分进行灌溉；集水箱用于收集经水分收集器凝结的空气中的水分；灌溉管插入土壤中用于对土壤进行灌溉；辐射制冷材料的设计，实现了昼夜温差大的地区空气中的水分的自动凝结；辐射致冷层为亲水性材料涂在疏水性材料上的结构的设计，使本发明吸水性和集水性大大增强；灌溉管利用毛管渗透原理，将集水箱中的水分渗透进入土壤；压力器的设计，实现了土壤渗透水量的可控调节；膨胀土的设置，能够直观反映土壤的灌溉情况并反馈给压力器，实现灌溉水量的智能调节，进一步地实现了节水。本发明提供的一种基于辐射制冷和毛管渗透原理的新型灌溉装置，利用空气中的水分灌溉，实现了水资源的充分利用，适合在昼夜温差大且缺水的地区广泛推广应用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A部分的放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1~2所示，一种基于辐射制冷和毛管渗透原理的新型灌溉装置，其特征在于：包括：由上到下依次设置的水分收集模块，水分储存模块和水分输出灌溉模块；所述水分收集模块包括水分收集器1，所述水分储存模块包括集水箱2，所述水分输出灌溉模块包括压力器3、软管4、若干灌溉管5和膨胀土6；所述水分收集器1与所述集水箱2的顶端相连通，所述集水箱2的底端与若干所述灌溉管5的顶端相连接，所述灌溉管5内填充所述膨胀土6，所述集水箱2与灌溉管5之间由所述软管4相连通，所述软管4上设置有所述压力器3。
所述水分收集器1为圆锥形，所述圆锥形的尖端设置有圆孔，所述圆锥形的尖端外壁与所述集水箱2的顶端刚性连接，所述圆孔伸入所述集水箱2的内部；所述水分收集器1的内表面覆有辐射致冷层。
所述水分收集器1的材质为辐射制冷材料；所述辐射致冷层为亲水性材料涂在疏水性材料上的结构，所述疏水性材料覆在所述水分收集器1的内表面。
所述辐射制冷材料包括聚酯薄膜、聚四氟乙烯或甲基硅树脂；所述亲水性材料包括铬、铝或锌的氢氧化物；所述疏水性材料包括有机物或金属。
所述集水箱2的底端设置有若干用于穿过所述软管4的第一通孔，所述集水箱2的顶端开口。
所述压力器3设置于所述软管4在所述集水箱2与灌溉管5的交接处，所述压力器3用于控制所述灌溉管5内的水量。
所述灌溉管5的顶端设置有用于穿过所述软管4的第二通孔，所述灌溉管5的底端密闭，所述灌溉管5的侧壁上设置有若干出水孔，所述第二通孔与所述第一通孔的位置一一对应；所述灌溉管5与所述集水箱2活动连接。
活动连接为通过所述软管4分离式连接，即水分收集器1和集水箱2设置于田外较为宽阔的地方，灌溉管5设置于田间，灌溉管5和集水箱2之间通过软管4连接。
所述膨胀土6为干容重在16.0~18.0KN/m的蒙脱石粘土。
所述软管4的末端设置于所述灌溉管5的中部。
一种基于辐射制冷和毛管渗透原理的新型灌溉装置，其特征在于：包括：由上到下依次设置的水分收集模块，水分储存模块和水分输出灌溉模块；所述水分收集模块包括水分收集器1，所述水分储存模块包括集水箱2，所述水分输出灌溉模块包括若干灌溉管5和膨胀土6；所述水分收集器1与所述集水箱2的顶端相连通，所述集水箱2的底端与若干所述灌溉管5的顶端相连通，所述灌溉管5内填充有所述膨胀土6。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于辐射制冷和毛管渗透原理的新型灌溉装置，其特征在于：包括：由上到下依次设置的水分收集模块，水分储存模块和水分输出灌溉模块；所述水分收集模块包括水分收集器（1），所述水分储存模块包括集水箱（2），所述水分输出灌溉模块包括压力器（3）、软管（4）、若干灌溉管（5）和膨胀土（6）；所述水分收集器（1）与所述集水箱（2）的顶端相连通，所述集水箱（2）的底端与若干所述灌溉管（5）的顶端相连接，所述灌溉管（5）内填充所述膨胀土（6），所述集水箱（2）与灌溉管（5）之间由所述软管（4）相连通，所述软管（4）上设置有所述压力器（3）。
2.根据权利要求1所述的基于辐射制冷和毛管渗透原理的新型灌溉装置，其特征在于：所述水分收集器（1）为圆锥形，所述圆锥形的尖端设置有圆孔，所述圆锥形的尖端外壁与所述集水箱（2）的顶端刚性连接，所述圆孔伸入所述集水箱（2）的内部；所述水分收集器（1）的内表面覆有辐射致冷层。
3.根据权利要求1所述的基于辐射制冷和毛管渗透原理的新型灌溉装置，其特征在于：所述水分收集器（1）的材质为辐射制冷材料；所述辐射致冷层为亲水性材料涂在疏水性材料上的结构，所述疏水性材料覆在所述水分收集器（1）的内表面。
4.根据权利要求3所述的基于辐射制冷和毛管渗透原理的新型灌溉装置，其特征在于：所述辐射制冷材料包括聚酯薄膜、聚四氟乙烯或甲基硅树脂；所述亲水性材料包括铬、铝或锌的氢氧化物；所述疏水性材料包括有机物或金属。
5.根据权利要求1所述的基于辐射制冷和毛管渗透原理的新型灌溉装置，其特征在于：所述集水箱（2）的底端设置有若干用于穿过所述软管（4）的第一通孔，所述集水箱（2）的顶端开口。
6.根据权利要求1所述的基于辐射制冷和毛管渗透原理的新型灌溉装置，其特征在于：所述压力器（3）设置于所述软管（4）在所述集水箱（2）与灌溉管（5）的交接处，所述压力器（3）用于控制所述灌溉管（5）内的水量。
7.根据权利要求5所述的基于辐射制冷和毛管渗透原理的新型灌溉装置，其特征在于：所述灌溉管（5）的顶端设置有用于穿过所述软管（4）的第二通孔，所述灌溉管（5）的底端密闭，所述灌溉管（5）的侧壁上设置有若干出水孔，所述第二通孔与所述第一通孔的位置一一对应；所述灌溉管（5）与所述集水箱（2）活动连接；所述软管（4）的末端设置于所述灌溉管（5）的中部。
8.根据权利要求7所述的基于辐射制冷和毛管渗透原理的新型灌溉装置，其特征在于：活动连接包括螺钉连接或插接或通过所述软管（4）分离式连接。
9.根据权利要求1所述的基于辐射制冷和毛管渗透原理的新型灌溉装置，其特征在于：所述膨胀土（6）为干容重在16.0~18.0KN/m的蒙脱石粘土。
10.一种基于辐射制冷和毛管渗透原理的新型灌溉装置，其特征在于：包括：由上到下依次设置的水分收集模块，水分储存模块和水分输出灌溉模块；所述水分收集模块包括水分收集器（1），所述水分储存模块包括集水箱（2），所述水分输出灌溉模块包括若干灌溉管（5）和膨胀土（6）；所述水分收集器（1）与所述集水箱（2）的顶端相连通，所述集水箱（2）的底端与若干所述灌溉管（5）的顶端相连通，所述灌溉管（5）内填充有所述膨胀土（6）。
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