CN1119926C - 特别用于灌溉的自注填虹吸装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自注填虹吸装置更为具体地说，涉及一种综合毛细装置和虹吸装置的装置，由一形状为倒置U字的管筒制成，在管筒内有吸水材料，管筒(9)的分支(8)由一条其直径小于管筒(9)直径的管子(12)予以延伸，方式是，当管筒(9)另一分支(10)插入盛有某一液体(3)的容器(2)时，管子(12)出口的位置低于液体液面(11)，液体充满管筒(9)的分支(10)而上至所述液体的较高液面(11)，然后由于毛细作用继续其上升而越过管筒(9)的顶点(30)并再次在分支(8)中下落远至管子(12)处，液体在管子中形成一些液柱(20)，由其重量携带而行，造成虹吸装置的抽吸注填。

Description

特别用于灌溉的自注填虹吸装置
                        技术领域
本发明涉及一种综合毛细和虹吸作用的自注填虹吸装置，特别是但并不唯独是一种用于由储水器浇灌草木的装置。
                        背景技术
目前不存在同时综合以下各项优点的浇洒装置，这些优点是：
浇洒时
无需能量供应，
可调流量从0至几百立升每天，
虹吸装置容易和自动注填和重新注填，
源自任何种类的、其水位高于流出点的贮水设施2。
                        发明内容
本发明目的在于提供所有这些优点。
为了取得这些效果，本发明按照虹吸原理发挥作用。
本发明的基本特性是，虹吸装置由少量液体予以注填，此液体通过毛细作用沿着一条芯绳引来，芯绳远达液体可流进其中的一条管子的入口，从而造成吸力。
本发明提供了一种自注填虹吸装置，由一形状为倒置U字的管筒制成，在管筒内有吸水材料，管筒9的分支8由一条其直径小于管筒9直径的管子12予以延伸，方式是，当管筒9另一分支10插入盛有某一液体3的容器2时，管子12出口的位置低于液体液面11，液体充满管筒9的分支10而上至所述液体的较高液面11，然后由于毛细作用继续其上升而越过管筒9的顶点30并再次在分支8中下落远至管子12处，液体在管子中形成一些液柱20，由其重量携带而行，造成虹吸装置的抽吸注填。
其中管筒9可由一种柔软材料制成，使之可能把倒U字形适配于容器2的形状。
管筒9还可由一种刚性或半刚性材料制成。
本发明的装置为水的流通提供了两条分立的途径，一条装有吸水材料的路径，其中水依靠毛细作用流通，一条较大部分水流入的自由路径，当虹吸装置注填后水是吸出的。
其中自由路径由限定在管筒9内壁与吸水材料之间的空间构成，而吸水材料可能装在一在两端处敞开的防漏封套之中。
自由路径也可由一或多条其直径显著地小于管筒9直径的管子构成，并在吸水材料之内或旁边通行。
自由路径还可由一条安放在管筒9以外的管子31构成的，且随后连接于管子12或腔室34。
管筒9的分支8可在其端部处包括一弯头32和一水平小段33，后者形成一腔室34，意在虹吸装置排断期间保留存水。
在腔室34之内，管子12的一延伸段35使之可能在腔室34中保存一部分水。
其中管子31和12可由一条单一的连续管段构成，在腔室34高度处包括一或多个孔眼36，使得依靠毛细作用到达腔室34之内的液体进入管子12。
管子31可在分支10一侧上伸展在管筒9外面，以致能够抵达容器2的较深处。
其中还设置一种用于当液体下降并接近管筒9入口高度时堵塞管筒9同时留下管子31敞开的装置。
管子31可安放在管筒9外面，一浮阀42当液体抵达一预定液面时关闭管筒9分支的入口。
本发明的装置还可以全部或部分下降分支8装放较多吸水材料的方式提供大于上升分支10的容积，以便为用于重新注填虹吸装置的液体构成一个贮水处。
在本发明的装置中，吸水材料可以是诸如砂子这样的颗粒材料。
所述颗粒材料可由一种结构稳定在管筒9里面，诸如网体、扭绞过的部件、一些钉穗或一些凸起或一些凹槽。
管子12的直径可在1与6mm之间。
在管子12还可设置一龙头，使之可能调节流率。
                       附图说明
图1表明一种已知的装置，由状为一U字的管筒9构成，管筒中装有一种吸水材料15。
图2表明一种符合本发明的装置，其中管筒9的一支8由一段其内径小于管筒9直径的管子12予以延长。
图3表明另一种符合本发明的装置。
图4表明另一种符合本发明的装置。
图5表明另一种符合本发明的装置。
图6表明另一种符合本发明的装置。
图7表明另一种符合本发明的装置。
图8表明另一种符合本发明的装置。
图9表明另一种符合本发明的装置。
图10表明另一种符合本发明的装置。
图11表明另一种符合本发明的装置。
图12表明另一种符合本发明的装置。
图13表明另一种符合本发明的装置。
                      具体实施方式
图1表明一种已知的装置，由状为一U字的管筒9构成，管筒中装有一种吸水材料15。
当U形管的一支10被插入一种液体3时，其被浸没的部分迅速地充满而高达液面11。
液体随后由于毛细作用而上升并完全浸湿吸水材料15。因其重量而一起携带到U形管的一支8中去的液体会抵达管筒端部并以液滴19的形式离落下来。
图2表明一种符合本发明的装置，其中管筒9的一支8由一段其内径小于管筒9直径的管子12予以延长。
液滴19落在管子12的入口46处。
如果管子12具有一充分小的直径以致液体不会流下，则液体留在管子12的入口处，在那里它形成一个栓塞。
当一或多个液滴业已坠落而液体高度足以使其压力大于表面张力的阻力时，液体被迫进入管子12，在那里它形成一个降落的液柱20，造成一个低压段。
此低压段夹带一些在管子中降落的气泡，各液滴连续到达管子12入口处，液体的各细小液柱20在管子12中一个接着一个而增大低压段。
各气泡在各液柱之间随行并在管子12的自由端处徐徐排走。
被清除的空气由液体取代，而液体的液面在管筒9的一支10之中随之升高。
当液体的液面抵达较高位置30时，它流出到分支8里面并以比起一简单芯绳来充裕得多的方式向管子12提供。
要注意的是，管子12之中的流量是很重要的，并随落高的功能而变，因为此时此装置起到一种虹吸装置的作用。
当此系统稳定于其工作流率时，它就不再抽出气泡了。要注意的是，在降落分支8中留下一些空气，但这并不损害装置的功能，因为在此分支中液体向下流动，而虹吸装置的抽吸阶段直到从管子12出去之后才开始。
如果液体是水，要求管子12直径最好是小于或等于6mm。
量级为2、3或4mm的管子12直径功能很好。5或6mm的直径不太有利于形成水柱。
事实上，水具有流动趋势，对于虹吸装置的注填不起任何作用。
这一缺点可以通过选择构成管子12的材料而予以部分纠正。比如，较为粗糙的内壁有利于水的粘着并因而可以防止其流脱。
对于小于2mm的管子12，水的流动比较困难，而吸入的空气容积比较减小，虹吸的注填要比较长时间并较为困难，对于小于1mm的直径，甚至实在是不可能的。
本发明的另一重要特性是，当吸水材料15浸湿时(或是由于虹吸装置已经起到作用，或是由于它已经通过把装置浸泡到水里而有意地被浸湿)，虹吸装置的注填要迅速得多。
事实上，当分支10被插进液体时，后者渗入其中并上升至液面11，驱出业已包含在其中的空气。这些空气，随着其经由分支8和管子12选出，把几滴水吸入管子而形成可加速虹吸装置注填的一些液柱。此外，省去了本来可浸湿吸水材料所必需的时间，因为此材料已经是湿的了。
在已经事先作出选择以浸湿吸水材料的情况下，有可能通过增加保持在U形管分支8内部的水量来加速虹吸装置的注填。这种效果可以通过增加装在U形管降落分支8之中的吸水材料的数量而获得。
因而，将会有兴趣比如通过延长和/或加宽分支8而增大其容积。
还可能由于本发明的一项重要特性而增加保持在装置内部的水量，即管筒9的分支8在其端部包括弯头32和很小的水平段33，后者形成一个意在当装置已经事先或在虹吸装置排放期间予以浸湿之后保留水的储备的腔室34(图3和图4)。
在另一改型中，在此腔室34内部，管子12的一延伸段35可防止一部分水在操作此系统期间水平段33相对于水平线倾斜时离去(图5)。
延伸段35的长度值得做得足以节省腔室34之中足够的水，使之在水平段33放回水平位置时经由管子12流出一些。
这些水，在分支10插入储水器时由压力驱入管子12，通过其下落给以推动以起动虹吸装置(一种起动效应)。
采用这种装置时，甚至在一些不利条件下都可以从事虹吸装置的注填。
比如，当液体的液面11相对于用于通过毛细作用注填的液面30太低时，虹吸装置可以同样通过把分支10部分地插入水中而予以注填。
在虹吸装置由于储槽中缺水而排断的情况下，这一特点使得有可能在一当水面再次充分升高时很快地重新注填。即使在几星期的缺水之后，对于盛放在管筒内部的水来说，这都没有什么蒸发的机会。
各种改型
管筒9的直径必须大于管子12的直径，因为它必须装放吸水材料，另外还必须包括充分的腾空空间而使水在虹吸装置被注填时通行。
在管筒9直径过大，更为具体地说，在上升分支10的直径过大的情况下，有待清除的空气容积是很大的，这会增加注填时间。
直径太小会降低流量。
已经拿12mm直径作了一些测试，这一直径使得可以放入吸水材料而不注填得过于严密。
吸水材料值得具有稍微小于内部直径的直径，以便留出一个腾空空间，有利于当虹吸装置发挥作用时水的良好流动。
在管筒9具有12mm直径的情况下，我们作了以下两次测试：
·采用直径12mm的吸水材料，其因而完全充满管筒、直径4mm的管子
12和80cm的高度差，流率是每小时2立升。
·其他情况一致，直径12mm的吸水材料由直径10mm的代替，则流率
是每小时11立升。
如果，为了使工作状况易于目视，可使用透明管筒9，看到水在管筒9与吸水材料之间的自由空间之内流通。
在符合本发明的各项改型中，有可能以较为精确的方式为水限定两条路径(图6)。
吸水材料，由一在两端畅开、柔软而不渗透的封套围绕，装入管筒9时带有柔软封套与管筒9内部之间的游隙。因而水在一第一路径中流通，此路径是包围在其封套中的芯绳，这些水为毛细作用所推移而抵达管子12的入口并用以注填虹吸装置，而后，在虹吸装置注填之后，水主要流通在一第二路径之中，此路径是一方面由管筒9内部而另一方面由柔软封套的外部所限定的空间。
虹吸装置的注填时间取决于，除了其他因素之外，管筒9上升分支10中有待消除的空气数量。因而，合理的是，空气数量应当尽可能地少，以及因而，较好的是，适当地限定用作被抽吸的水的流动自由路径的容积。
为此，在另一改型(图3)中，采用管子31，此管子的直径适当地小于管筒9的内径并置放在后者的内部，遍及吸水材料的整个长度。吸水材料充满管筒9与管子31之间腾空空间的其余部分。
在图3表明的范例中，此范例是本发明的最佳实施例，管筒9具有12mm的直径，而管子31具有4mm的直径，等于管子12的直径。管子31，充当被抽吸的水的流动通路，因而能够提供必需的流率以供给管子12，尽管具有很小的内部容积。
吸水材料占据了管筒9与管子31之间的空间，因而，有待消除的空气数量得以减少而由此导致较快的注填和较大的流量。
在此装置中，有可能在管筒9的入口处形成一方面是塞座17与另一方面是吸水材料和管子31之间的一个空间38。这样作是为了使得水能够供给两条路径。
为了避免阻塞管子31的风险，塞座17可以用一格栅或一泡沫塑料垫来代替。
在另一改型中，管子31可以是成双或多条的，以增大流量。
在另一改型中，管子31可以在分支10的一侧上延伸到管筒9的外面，以便能够进入液体在容器2的较深处抽吸液体。
在表明在图13中的另一改型中，管子31置放在管筒9的外部，并且由于T形接头或龙头14而或是连接到腔室34里面或是直接连接到管子12的延伸段里面。
为了防止有可能由进入管筒9并通过吸水材料的空气造成的虹吸装置排断现象，可以配置一种装置，在水位下落到冒着不再浸没管筒9入口的风险的位置时关闭管筒9，同时留下管子31是敞开的。
如果管子31在管筒9外面，则容易在分支的入口处设置一个浮阀42，当水抵达一预定的高度时关闭(图13)。当虹吸装置注填而浮阀42关闭之后，只要液面11不降到管子31端部43以下，虹吸装置就会继续发生作用。
在表明于图7中的另一改型中，管子31和管子12由一条单一的连续管段构成。一或多个孔眼36在横过腔室34的部位处穿进此管。当水由于毛细作用通过吸水材料到达腔室34之中并充满腔室直到抵达一个孔眼或几个孔眼时，则所述水进入管子12，向下滴落，而导致管子31之中的抽吸。水随后开始在管子31中流通以供给管子12。虹吸装置开始发挥作用。
图3所示装置的一项重要特性是，管子31一旦充满水就作为虹吸装置发挥作用，只要水箱中的液面11高于管子出口31的位置。
这样就具有由管子31构成的虹吸装置，而其抽吸潜力附加于管子12的抽吸潜力上。
感兴趣的是所能利用的落高为很小的这种情况(比如，如果水箱是厕所用冲洗罐这样的水箱和如果有待浇灌的草木是置放在地面上的一些盆景)。
在所有情况下，有可能在管子12上安放一只龙头14，以致能够调节流量。
在一项改型中，吸水材料15可以是诸如砂子这样的颗粒材料。
为了使水通过，这种颗粒材料应当只是稍许压实的。其结果是，它可以在管筒9内部移动，造成腾空的空间，而水不会阻碍这种不连贯状况。
为了避免这一缺点，本发明的一项重要特性是，由于一种保持砂子就位的结构而砂子被稳定在管筒的内部。
在图8所示的样品实施例中，砂子的稳定是由于一种装入管筒9的由半刚性(比如塑料的)网子制成的网管，网子的网眼尺寸在2与6mm之间。
但也可采用其他一些装置，比如弄成粗糙的管筒内壁，或者配置一些钉穗(图9)、凸起或凹槽。
装满砂子的管筒最好是透明的，以便能够检查它是否完满地充满颗粒材料。
在图10的情况下，颗粒材料15的稳定靠的是一种半刚性塑性器件，由经过扭绞后装进管筒的带条制成。
这种扭绞过的带条足够柔软，能够装进弯曲段并顺遂其曲度。
图10的带条具有10mm的宽度。它是用一种热塑材料制成的，此种材料经过加热扭绞以便获得步距等于16mm的一条螺旋带。
此螺旋带装入内径为12mm的弯曲段，在扭绞过的带条5的边沿与管筒内部之间稍有游隙。颗粒材料随后很容易装进装置，因为它们可以沿着螺旋线转进。
在前述各例中形成弯曲段的管筒在其两端后由吸水过滤嘴封闭，比如一种泡沫塑料垫16，它的一些槽沟的尺寸小于颗粒材料最小颗粒的尺寸。
这些吸水过滤嘴由各座塞17保持就位，在其中心上包括一小孔18。
两座塞之中的一个的小孔在尺寸上相容于插入其中的阀门14。
由于，一旦虹吸装置排断，最好是在管筒中保存尽可能多的水，以便加快重新注填。所以管筒9在其两端处由只包括一个其直径等于管子12直径的孔眼的座塞17予以封闭(图11)。
自注填虹吸装置，其为本发明的主题，用于许多必需导引一种盛放在容器2中的液体流向一或多个其他分配点的情况。
符合本发明的虹吸装置指望用于浇灌蔬菜，例如从某一恒定高度的贮水处浇灌“富水型”植物，由于龙头14，按照有待浇灌的草木数量，流量从零调节到几百立升每天。
水所流经的管子的端部可由一段多孔管子予以延伸。后者可以是空的或充以砂子。因而，水流将不是出现在单独一处，而是沿着多孔管子的整个长度。这将适合用于诸如窗台盒这样的细长容器的浇灌。
多孔管子由纺织材料或橡胶制成，以求柔软。
作为本发明主题的装置也可以用于容器比如养鱼池的溢流装置，或者迳直排断这些容器。
管筒9可以是一根柔软管段，内装可能由一条管子31阻隔的吸水材料。
它可以用于抽空阳台82上的水坑积水(图12)。
管筒9的一部分10可以做成沿阳台伸展到此阳台的最低处，另一部分8接上管子12而做成挂在阳面外面。
此装置同样可用于抽空比如在一游泳池上的油布上的水坑积水。

Claims (20)

1.自注填虹吸装置，由一形状为倒置U字的管筒制成，在管筒内有吸水材料，其特征在于以下事实，即管筒(9)的分支(8)由一条其直径小于管筒(9)直径的管子(12)予以延伸，方式是，当管筒(9)另一分支(10)插入盛有某一液体(3)的容器(2)时，管子(12)出口的位置低于液体液面(11)，液体充满管筒(9)的分支(10)而上至所述液体的较高液面(11)，然后由于毛细作用继续其上升而越过管筒(9)的顶点(30)并再次在分支(8)中下落远至管子(12)处，液体在管子中形成一些液柱(20)，由其重量携带而行，造成虹吸装置的抽吸注填。
2.按照权利要求1所述的虹吸装置，其特征在于管筒(9)由一种柔软材料制成，使之可能把倒U字形适配于容器(2)的形状。
3.按照权利要求1所述的虹吸装置，其特征在于管筒(9)由一种刚性或半刚性材料制成。
4.按照权利要求1所述的虹吸装置，其特征在于为水的流通提供了两条分立的途径，
一条装有吸水材料的路径，其中水依靠毛细作用流通，
一条较大部分水流入的自由路径，当虹吸装置注填后水是吸出的。
5.按照权利要求4所述的虹吸装置，其特征在于自由路径由限定在管筒(9)内壁与吸水材料之间的空间构成，而吸水材料装在一在两端处敞开的防漏封套之中。
6.按照权利要求4所述的虹吸装置，其特征在于自由路径是由一或多条其直径显著地小于管筒(9)直径的管子构成的，并在吸水材料之内或旁边通行。
7.按照权利要求4所述的虹吸装置，其特征在于自由路径是由一条安放在管筒(9)以外的管子(31)构成的，且随后连接于管子(12)或腔室(34)。
8.按照权利要求1所述的虹吸装置，其特征在于管筒(9)的分支(8)在其端部处包括一弯头(32)和一水平小段(33)，后者形成一腔室(34)，在虹吸装置排断期间保留存水。
9.按照权利要求8所述的虹吸装置，其特征在于，在腔室(34)之内，管子(12)的一延伸段(35)使之在腔室(34)中保存一部分水。
10.按照权利要求8所述的虹吸装置，其特征在于管子(31)和(12)由一条单一的连续管段构成，在腔室(34)高度处包括一或多个孔眼(36)，使得依靠毛细作用到达腔室(34)之内的液体进入管子(12)。
11.按照权利要求5至10中任何一项所述的虹吸装置，其特征在于管子(31)在分支(10)一侧上伸展在管筒(9)外面，以致能够抵达容器(2)的深处。
12.按照权利要求11所述的虹吸装置，其特征在于设置一种用于当液体下降并接近管筒(9)入口高度时堵塞管筒(9)同时留下管子(31)敞开的装置。
13.按照权利要求12所述的虹吸装置，其特征在于管子(31)安放在管筒(9)外面，一浮阀(42)当液体抵达一预定液面时关闭管筒(9)分支的入口。
14.按照权利要求1所述的虹吸装置，其特征在于全部或部分下降分支(8)以装放较多吸水材料的方式提供了大于上升分支(10)的容积，以便为用于重新注填虹吸装置的液体构成一个贮水处。
15.按照权利要求1所述的虹吸装置，其特征在于吸水材料是颗粒材料。
16.按照权利要求15所述的虹吸装置，其特征在于颗粒材料由一种结构稳定在管筒(9)里面，所述结构可为网体、扭绞过的部件、一些钉穗或一些凸起或一些凹槽。
17.按照权利要求1所述的虹吸装置，其特征在于管子(12)的直径在1与6mm之间。
18.按照权利要求1所述的虹吸装置，其特征在于管子(12)的直径在2与5mm之间。
19.按照权利要求1所述的虹吸装置，其特征在于管子(12)的直径为4mm。
20.按照权利要求1所述的虹吸装置，在管子(12)设置一龙头，使之可能调节流率。
CN97181031A 1996-12-26 1997-12-24 特别用于灌溉的自注填虹吸装置 Expired - Fee Related CN1119926C (zh)

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