CN105494049B - 自主循环潮汐水位控制器和栽培器及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自主循环潮汐水位控制器和栽培器及工作方法，其特征在于：包括主阀体和设在主阀体体内的浮球阀，以及与主阀体连接的排气通道，所述主阀体为底面敞开的箱体，所述主阀体壁体下沿设有以利过水的缺口，主阀体设有一进水口，所述进水口由位于主阀体内的浮球阀控制启闭进水；所述排气通道包括一端连接在箱体上部的通畅排气管和连接在排气管另一端部上的小型浮子。本发明与现有技术比较，可大幅简化潮汐灌溉系统，降低系统成本，提高系统稳定性，减少系统维护工作。
Description
技术领域：
本发明涉及植物水肥供应领域，特别涉及无回流的自主循环潮汐水位控制器和栽培器及工作方法。
背景技术：
潮汐灌溉较其它灌溉方式具有诸多优点，普通潮汐灌溉一般需有循环动力系统、灌水系统、排水系统、定时控制系统等组成，存在系统复杂、设备技术要求高等问题，在一般家庭阳台种植难以实现、茄果及小型树木等种植密度较小的作物种植等，且存在循环供液易传染病毒等缺点。专利CN104686045的分布式潮汐灌溉栽培系统解决了难以在茄果类等种植密度较小的作物栽培应用问题，但由于潮汐水位仍通过给液控制阀和回流控制阀人为设定控制，需要动力系统、进水回水独立的循环系统、时间控制系统等，存在系统复杂等问题，且循环供液的回水容易传染病毒，因此必须配备回水消毒系统。而专利201020650922.4的栽培系统只能保持某一固定水位，无法实现潮汐水位，植物根系因长期泡水导致缺氧而生长不良甚至死亡。专利201420069268. 6实现了上限水位和下限水位的控制功能，但需要定位卡榫设计，由于定位卡榫元件与顶针进行硬摩擦容易磨损失效，且定位卡榫动作过程产生左右移位导致回位不准，存在设备不稳定导致水位控制失效等缺陷，且该技术由于采用浮球控制最低水位开始补水，难以实现栽培槽完全积水，仍存在因栽培槽积水而导致根系供氧不足等问题。
发明内容：
本发明的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种自主循环潮汐水位控制器和栽培器及工作方法，装置具有系统简单、造价低廉、可靠稳定等优点。
本发明自主循环潮汐水位控制器，其特征在于：包括主阀体和设在主阀体体内的浮球阀，以及与主阀体连接的排气通道，所述主阀体为底面敞开的箱体，所述主阀体壁体下沿设有以利过水和通气的缺口，主阀体设有一进水口，所述进水口由位于主阀体内的浮球阀控制进水的开启或关闭；所述排气通道包括一端连接在箱体上部的通畅排气管和连接在排气管另一端部上的小型浮子。
进一步的，上述缺口深2.0-5.0mm，宽15mm-30mm。
进一步的，上述主阀体侧壁底部设有卡扣，卡扣为带有圆孔的凸起，以可通过设在栽培槽上的卡槽或卡柱固定整个主阀体。
进一步的，上述浮球阀完全关闭水位在10-50mm之间，宜采用底面水平的浮球。
进一步的，上述排气管最高点应高于主阀体最高平面位置，排气管长度应保证在接入主阀体后能够自由下垂至主阀体最低平面位置。
进一步的，上述小型浮子为圆饼、正方形等对称板状为宜，其浮力保证在穿有排气管后始终浮起，排气管出口必须达到或伸出小型浮子底面，以保证排气管出口始终没入水中，伸出长度可适当调整，排气管与小型浮子必须紧固，以保证其在上下浮动的过程不移位。
本发明安装有自主循环潮汐水位控制器的栽培器，其特征在于：包括栽培器皿和栽培在器皿中的植物，所述栽培器皿的低水位处安装有自主循环潮汐水位控制器，所述自主循环潮汐水位控制器，包括主阀体和设在主阀体体内的浮球阀，以及与主阀体连接的排气通道，所述主阀体为底面敞开的箱体，所述主阀体壁体下沿设有以利过水和通气的缺口，主阀体设有一进水口，所述进水口由位于主阀体内的浮球阀控制进水的开启或关闭；所述排气通道包括一端连接在箱体上部的通畅排气管和连接在排气管另一端部上的小型浮子。
进一步的，上述缺口深2.0-5.0mm，宽15mm-30mm，所述主阀体侧壁底部设有卡扣，卡扣为带有圆孔的凸起，以可通过设在栽培器皿上的卡槽或卡柱固定整个主阀体，所述浮球阀完全关闭水位在10-50mm之间。
进一步的，上述排气管最高点应高于主阀体最高平面位置，排气管长度应保证在接入主阀体后能够自由下垂至主阀体最低平面位置；所述小型浮子为圆饼、正方形等对称板状为宜，其浮力保证在穿有排气管后始终浮起，排气管出口必须达到或伸出小型浮子底面，以保证排气管出口始终没入水中，伸出长度可适当调整，排气管与小型浮子必须紧固，以保证其在上下浮动的过程不移位。
本发明自主循环潮汐水位控制器的工作方法，其特征在于：所述自主循环潮汐水位控制器，包括主阀体和设在主阀体体内的浮球阀，以及与主阀体连接的排气通道，所述主阀体为底面敞开的箱体，所述主阀体壁体下沿设有以利过水的缺口，主阀体设有一进水口，所述进水口由位于主阀体内的浮球阀控制进水的开启或关闭；所述排气通道包括一端连接在箱体上部的通畅排气管和连接在排气管另一端部上的小型浮子，进水时，由于栽培器皿内无水，主阀体内部无水，浮球阀的浮球处于最低位置，进水口完全开启进水，开始进水时，主阀体可通过缺口与阀体外的栽培器皿相通，水可自由从阀体内流出阀体外，当水面没过缺口时，阀体底面完全被水密封，排气管一端管口没入水中也被水密封住，进水口亦被进水管及压力水流密封；当阀体内部水位仍未达到使浮球阀完全关闭的位置，进水口继续往阀体内注水，由于此时阀体完全密封，阀体内气体被压缩，阀体内部气压大于外界大气压，压力将阀体内水通过底部缺口排出阀体外，在阀体底部及没入水中的排气管管口处形成内低外高的水位差，以维持阀体内外液面压力平衡。随着进水口继续进水，阀体内外及排气管管口水位差逐渐增加，当水位差大于排气管没入水中的深度时，排气管管口处水位差无法继续增加，为维持阀体内外液面压力平衡，阀体内气体即从排气管排出阀体，阀体内水位即升高。由于排气软管固定在小型浮子上而始终浮于水面，其没入水中的深度保持不变，阀体内外水位差也始终保持稳定。随着阀体内外水位逐步升高，主阀体内浮球阀的浮球逐步抬高，当浮球抬高到一定高度，进水口完全关闭，进水即停止，阀体内外水位将不再升高，达到潮汐的最高水位。由于种植植物的吸收、大气蒸发等消耗，阀体外水位逐渐下降，阀体内外水位差减小，阀体内气压下降。当阀体外水位低于内水位时，由于此时阀体进水口、排气通道及底部缺口均被水封堵，阀体内气体无法与阀体外直接相通，阀体内气压小于大气压，大气压力将阀体外水从没入水面的排气管管口压入排气管，压入排气管的水柱高差与阀体内外水位差始终保持一致，以维持阀体内外液面压力平衡。由于排气管最高点高于阀体最高点，即使阀外水位降到最低点（零水位），排气管的水柱高差仍能始终保持与阀体内外水位差一致，阀体内的水位可以始终保持不变。随着植物吸水及蒸发作用，阀体外水位逐步下降，当阀体外水位低于阀体底部缺口，阀体内外气体通道打开，阀体内外气体压力差消失，阀体内的水流出阀体外，阀体内水位迅速下降，浮球阀浮球下降，进水浮球阀打开，控制器重新开始进水。
本发明自主循环潮汐水位控制，栽培器可完全无积水再进行补水，有效避免了因栽培器长期积水，导致的根系腐烂等问题。通过调整排气管伸出浮子底面长度，即可方便实现潮汐最高水位的调整，满足不同作物及不同生长期的栽培要求。本发明自主循环潮汐控制利用了植物吸水和水分蒸发来控制潮汐水位循环，实现根据植物吸水及蒸发的速度自主调整潮汐频率，达到作物水肥的按需供应目的。无回流、低水位潮汐灌溉既可避免回流液带来的病菌传播，同时低水位潮汐灌溉可有效较少水分蒸发，降低栽培环境湿度，减轻病虫害的发生。
本发明与现有技术比较，可大幅简化潮汐灌溉系统，降低系统成本，提高系统稳定性，减少系统维护。
附图说明：
图1是本发明自主循环潮汐水位控制器的构造示意图；
图2是图1的仰视图；
图3是本发明栽培器的构造示意图。
具体实施方式：
本发明自主循环潮汐水位控制器，包括主阀体1和设在主阀体体内的浮球阀2，以及与主阀体连接的排气通道3，所述主阀体1为底面敞开的箱体，所述主阀体壁体下沿设有以利过水和通气的缺口4，主阀体设有一进水口5，所述进水口由位于主阀体内的浮球阀2控制启闭进水；所述排气通道3包括一端连接在箱体上部的通畅排气管301和连接在排气管另一端部上的小型浮子302。通畅排气管301可以为软管。
进一步的，为了设计合理，上述缺口深2.0-5.0mm，宽15mm-30mm。
进一步的，为了便于连接安装，上述主阀体侧壁底部设有卡扣6，卡扣为带有圆孔的凸起，以可通过设在栽培槽上的卡槽或卡柱固定整个主阀体。
进一步的，上述浮球阀完全关闭水位在10-50mm之间，宜采用底面水平的浮球。
进一步的，上述排气管最高点应高于主阀体最高平面位置，排气管长度应保证在接入主阀体后能够自由下垂至主阀体最低平面位置。
进一步的，上述小型浮子为圆饼、正方形等对称板状为宜，其浮力保证在穿有排气管后始终浮起，排气管出口必须达到或伸出小型浮子底面，以保证排气管出口始终没入水中，伸出长度可适当调整，排气管与小型浮子必须紧固，以保证其在上下浮动的过程不移位。
本发明安装有自主循环潮汐水位控制器的栽培器，包括栽培器皿7和栽培在器皿中的植物8，所述栽培器皿的低水位处安装有自主循环潮汐水位控制器K，所述自主循环潮汐水位控制器，主阀体1和设在主阀体体内的浮球阀2，以及与主阀体连接的排气通道3，所述主阀体1为底面敞开的箱体，所述主阀体壁体下沿设有以利过水和通气的缺口4，主阀体设有一进水口5，所述进水口由位于主阀体内的浮球阀2控制启闭进水；所述排气通道3包括一端连接在箱体上部的通畅排气管301和连接在排气管另一端部上的小型浮子302。
进一步的，上述缺口深2.0-5.0mm，宽15mm-30mm，所述主阀体侧壁底部设有卡扣6，卡扣为带有圆孔的凸起，以可通过设在栽培器皿上的卡槽或卡柱固定整个主阀体，所述浮球阀完全关闭水位在10-50mm之间。
进一步的，上述排气管最高点应高于主阀体最高平面位置，排气管长度应保证在接入主阀体后能够自由下垂至主阀体最低平面位置；所述小型浮子为圆饼、正方形等对称板状为宜，其浮力保证在穿有排气管后始终浮起，排气管出口必须达到或伸出小型浮子底面，以保证排气管出口始终没入水中，伸出长度可适当调整，排气管与小型浮子必须紧固，以保证其在上下浮动的过程不移位。
本发明自主循环潮汐水位控制器的工作方法，所述自主循环潮汐水位控制器，包括主阀体和设在主阀体体内的浮球阀，以及与主阀体连接的排气通道，所述主阀体为底面敞开的箱体，所述主阀体壁体下沿设有以利过水和通气的缺口，主阀体设有一进水口，所述进水口由位于主阀体内的浮球阀控制启闭进水；所述排气通道包括一端连接在箱体上部的通畅排气管和连接在排气管另一端部上的小型浮子，进水时，由于栽培器皿内无水，主阀体内部无水，浮球阀的浮球201处于最低位置，进水口完全开启进水，开始进水时，主阀体可通过缺口与阀体外的栽培器皿相通，水可自由从阀体内流出阀体外，当水面没过缺口时，阀体底面完全被水密封，排气管管口一端没入水中也被水密封住，进水口亦被进水管及压力水流密封；当阀体内部水位仍未达到使浮球阀完全关闭的位置，进水口继续往阀体内注水，由于此时阀体完全密封，阀体内空气受到压缩，阀体内部气压大于外界大气压，压力降阀体内水通过底部缺口排出阀体外，阀体底部及没入水中的排气管管口处形成水位差，以维持阀体内外液面的压力平衡，随着进水口继续进水，阀体内外水位差逐渐增加，当水位差大于排气管没入水中的深度时，排气管管口的水位差无法继续增加，为维持阀体内外液面压力平衡，阀体内气体即从排气管排出阀体，阀体内水位上高，浮球阀的浮球抬高；由于排气管固定在小型浮子上而始终浮于水面，其没入水中的深度保持不变，阀体内外水位差也始终保持稳定。随着阀体内外水位逐步升高，阀体内浮球阀的浮球逐步抬高，当浮球抬高到一定高度，进水口完全关闭，进水即停止，阀体内外水位将不再升高，达到潮汐的最高水位；由于种植植物的吸收、大气蒸发等消耗，阀体外水位逐渐下降，阀体内外水位差减小，阀体内气压下降；当阀体外水位低于阀体内水位时，由于此时阀体进水口、排气通道及底部缺口均被封堵，阀体内气体无法与阀体外直接相通，阀体内气压低于外界大气压，大气压力将阀体外的水从没入水面的排气管管口压入排气管，压入排气管的水柱高差与阀体内外的水位差始终保持一致，以维持阀体内外液面压力平衡。由于排气管最高点高于阀体最高点，即使阀外水位降到最低点（零水位），排气管的水柱高差也能始终保持与阀体内外水位差一致，保持阀体内水位始终不下降。随着植物吸水及蒸发作用，阀体外水位逐步下降，当阀体外水位低于阀体底部缺口，阀体内外气体通道被打开，阀体内外气压差消失，阀体内水流出阀体外，阀体内水位迅速下降，浮球阀的浮球下降，进水口浮球阀打开，控制器重新开始进水。
本发明自主循环潮汐水位控制，栽培器可完全无积水再进行补水，有效避免了因栽培槽长期积水，导致的根系腐烂等问题。通过调整排气管伸出浮子底面长度，即可方便实现潮汐最高水位的调整，满足不同作物及不同生长期的栽培要求。本发明自主循环潮汐控制利用了植物吸水和水分蒸发来控制潮汐水位循环，实现根据植物吸水及蒸发的速度自主调整潮汐频率，达到作物水肥的按需供应目的。无回流、低水位潮汐灌溉既可避免回流液带来的病菌传播，同时低水位潮汐灌溉可有效较少水分蒸发，降低栽培环境湿度，减轻病虫害的发生。
本发明与现有技术比较，可大幅简化潮汐灌溉系统，降低系统成本，提高系统稳定性，减少系统维护。
主阀体为底面敞开的箱体，阀体其余各面除进水口、与排气管连接的排气孔外，必须完全密封。主阀体侧壁下沿设有深2.0mm，宽20mm的缺口2个，缺口作用为当主阀体外栽培槽完全无积液时，气体进入主阀体内部。
主阀体带有一进水口，进水口采用倒刺形式便于供水软管连接牢固密封，也可采用螺纹形式固定进水管。阀体内侧进水口位置设有浮球阀，浮球阀控制进水的开启与关闭。
一种实施例，浮球阀采用方形浮球，在市政自来水压力范围内，浮球阀可在20mm左右水位完全关闭进水口。主阀体侧壁底部设有带有圆孔的凸起开口，可通过设在栽培槽上的卡槽或卡柱固定整个主阀体。排气孔设于主阀体顶面，排气管高出主阀体，排气管采用硅胶细软管，软管一端与排气孔连接，另一端穿过小型浮子，出口与浮子底面平齐，排气软管接入主阀体后能够自由下垂至主阀体最低平面位置，小型浮子为圆饼型，软管固定于小型浮子后浮子能任意浮于水面，且保证软管管口始终没入水中。浮子中心孔直径略小于软管外直径，软管穿入中心孔即可牢牢固定，浮子上下浮动的过程不发生移位。若要调整软管出口伸出浮子底面长度可适当用力抽拉软管到合适位置既可。通过调整软管伸出浮子底面长度即可调整软管没入水中的深度，进而控制进水过程主阀体内外压力差，调整阀体外水位与内水位高差。进水口浮球阀完全关闭时的主阀体内最高水位相对稳定，而通过调整软管伸出浮子底面长度来调整阀体内外水位差，即可实现不同潮汐最高水位的调整。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (3)
1.一种自主循环潮汐水位控制器，其特征在于：包括主阀体和设在主阀体体内的浮球阀，以及与主阀体连接的排气通道，所述主阀体为底面敞开的箱体，所述主阀体壁体下沿设有利于过水和通气的缺口，主阀体设有一进水口，所述进水口由位于主阀体内的浮球阀控制进水的开启或关闭；所述排气通道包括一端连接在箱体上部的通畅排气管和连接在排气管另一端部上的小型浮子；所述缺口深2.0-5.0mm，宽15mm-30mm；所述主阀体侧壁底部设有卡扣，卡扣为带有圆孔的凸起，能够通过设在栽培器皿上的卡槽或卡柱固定整个主阀体；所述浮球阀完全关闭水位在10-50mm之间；所述排气管最高点应高于主阀体最高平面位置，排气管长度应保证在接入主阀体后能够自由下垂至主阀体最低平面位置；所述小型浮子为对称板状，其浮力保证在穿有排气管后始终浮起，排气管出口必须达到或伸出小型浮子底面，以保证排气管出口始终没入水中，伸出长度能适当调整，排气管与小型浮子必须紧固，以保证其在上下浮动的过程不移位。
2.一种安装有自主循环潮汐水位控制器的栽培器，其特征在于：包括栽培器皿和栽培在栽培器皿中的植物，所述栽培器皿的低水位处安装有自主循环潮汐水位控制器，所述自主循环潮汐水位控制器包括主阀体和设在主阀体体内的浮球阀，以及与主阀体连接的排气通道，所述主阀体为底面敞开的箱体，所述主阀体壁体下沿设有利于过水和通气的缺口，主阀体设有一进水口，所述进水口由位于主阀体内的浮球阀控制进水的开启或关闭；所述排气通道包括一端连接在箱体上部的通畅排气管和连接在排气管另一端部上的小型浮子；所述缺口深2.0-5.0mm，宽15mm-30mm；所述主阀体侧壁底部设有卡扣，卡扣为带有圆孔的凸起，能够通过设在栽培器皿上的卡槽或卡柱固定整个主阀体；所述浮球阀完全关闭水位在10-50mm之间；所述排气管最高点应高于主阀体最高平面位置，排气管长度应保证在接入主阀体后能够自由下垂至主阀体最低平面位置；所述小型浮子为对称板状，其浮力保证在穿有排气管后始终浮起，排气管出口必须达到或伸出小型浮子底面，以保证排气管出口始终没入水中，伸出长度能适当调整，排气管与小型浮子必须紧固，以保证其在上下浮动的过程不移位。
3.一种自主循环潮汐水位控制器的工作方法，其特征在于：所述自主循环潮汐水位控制器包括主阀体和设在主阀体体内的浮球阀，以及与主阀体连接的排气通道，所述主阀体为底面敞开的箱体，所述主阀体壁体下沿设有利于过水和通气的缺口，主阀体设有一进水口，所述进水口由位于主阀体内的浮球阀控制进水的开启或关闭；所述排气通道包括一端连接在箱体上部的通畅排气管和连接在排气管另一端部上的小型浮子；所述缺口深2.0-5.0mm，宽15mm-30mm；所述主阀体侧壁底部设有卡扣，卡扣为带有圆孔的凸起，能够通过设在栽培器皿上的卡槽或卡柱固定整个主阀体；所述浮球阀完全关闭水位在10-50mm之间；所述排气管最高点应高于主阀体最高平面位置，排气管长度应保证在接入主阀体后能够自由下垂至主阀体最低平面位置；所述小型浮子为对称板状，其浮力保证在穿有排气管后始终浮起，排气管出口必须达到或伸出小型浮子底面，以保证排气管出口始终没入水中，伸出长度能适当调整，排气管与小型浮子必须紧固，以保证其在上下浮动的过程不移位，进水时，由于栽培器皿内无水，主阀体内部无水，浮球阀的浮球处于最低位置，进水口完全开启进水，开始进水时，主阀体通过缺口与阀体外的栽培器皿相通，当水面没过缺口时，阀体底面完全被水密封，排气管一端出口没入水中也被密封住，进水口亦被进水管及压力水流密封；当阀体内部水位仍未达到使浮球阀完全关闭的位置，进水口继续往阀体内注水，由于此时阀体完全密封，阀体内空气受到压缩，阀体内部气压大于外部大气压，压力将阀体内的水通过底部缺口排出阀体外，在阀体底部及没入水中的排气管口处形成外高内低的水位差，以维持阀体内外液面压力平衡；随着进水口继续进水，阀体及排气管口的的水位差逐渐增加，当水位差大于排气管没入水中的深度时，排气管口水位差无法继续增加，阀体内气体即从排气管排出阀体，阀体内水位随即上升，浮球阀浮球抬高；由于排气管固定在小型浮子上而始终浮于水面，其没入水中的深度保持不变，阀体内外水位差也始终保持稳定；随着阀体内外水位逐步升高，主阀体内浮球阀的浮球逐步抬高，当浮球抬高到一定高度，进水口完全关闭，进水即停止，阀体内外水位将不再升高，达到潮汐的最高水位;由于种植植物的吸收、大气蒸发消耗，阀体外水位逐渐下降，阀体内外水位差减小，阀体内气压下降；当阀体外水位低于阀体内水位时，由于此时阀体进水、排气通道及底部缺口均被封堵，阀体内气体无法与阀体外直接相通，阀体内压力低于外界大气压，大气压力将阀体外水从没入水面的排气管管口压入排气管，压入排气管的水柱高差与阀体内外水位差始终保持一致，以维持阀体内外液面压力平衡；由于排气管最高点高于阀体最高点，即使阀外水位降到最低点，排气管内的水柱高差也能始终与阀体内外水位差保持一致，阀体内的水位能够始终保持不变；随着植物吸水及蒸发作用，阀体外水位逐步下降，当阀体外水位低于阀体底部缺口，阀体内外气体通道打开，阀体内外气压差消失，阀体内的水位迅速下降，浮球下降，进水口浮球阀打开，控制器重新开始进水。
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