CN114080973A - 一种间歇式供水的控土壤湿度滴灌系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种间歇式供水的控土壤湿度滴灌系统，其可以根据土壤湿度自动控制滴灌管线的水路通断，且在滴灌管线中不设置电子零部件，减少设备投资及故障率；包括水罐、进水管、输水管、滴灌管线，所述水罐为立式结构，所述进水管连通水罐的顶部位置处，进水管上设置有泵，以将水流从水源经进水管泵送入水罐；所述输水管连接在水罐的底部位置处，所述滴灌管线包括多道，多道滴灌管线并联式连接在输水管上；还包括控制器和液位计，所述液位计包括两个，分别设置在水罐的中部位置和临近顶部位置处，用于监测水罐内部水位，两个液位计均与控制器电性连接，所述控制器还与泵电性连接。
Description
技术领域
本发明属于农业灌溉、节水灌溉设备技术领域，具体涉及一种间歇式供水的控土壤湿度滴灌系统。
背景技术
节水灌溉指的是以最低限度的用水量获得最大的产量或收益，也就是最大限度地提高单位灌溉水量的农作物产量和产值的灌溉措施，其中微压滴灌又是其中特点突出、应用较为广泛的节水灌溉方式。现有的滴灌系统珠宝包括供水、管路和滴灌管线三部分组成，在供水部分依靠水泵提供连续的微动力为滴灌管线持续输送小流量的水流，滴灌本身就属于耗时较长的灌溉方法，在此过程中水泵需要持续处于工作状态，需要工作人员的照看，另一方面，在滴灌过程中，也需要时时查看灌溉状态，目前在滴灌的控制方面，往往向集成系统方向发展，利用计算机自动控制灌溉水时间和灌溉水量，实现适时、适量的灌溉，智能化的控制系统在节省人力和节水方面效果显著，但是相应的，其投入的成本也大幅度上升，尤其长期接触土壤湿润环境的传感器等电子部件损坏更换率升高。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种间歇式供水的控土壤湿度滴灌系统，其可以根据土壤湿度自动控制滴灌管线的水路通断，且在滴灌管线中不设置电子零部件，减少设备投资及故障率。
本发明采用的技术方案如下：一种间歇式供水的控土壤湿度滴灌系统，包括水罐、进水管、输水管、滴灌管线，所述水罐为立式结构，所述进水管连通水罐的顶部位置处，进水管上设置有泵，以将水流从水源经进水管泵送入水罐；所述输水管连接在水罐的底部位置处，所述滴灌管线包括多道，多道滴灌管线并联式连接在输水管上；所述输水管上还设置有阀门，所述阀门用于在安装检修等状态时切断整个输水管的流通。
还包括控制器和液位计，所述液位计包括两个，分别设置在水罐的中部位置和临近顶部位置处，用于监测水罐内部水位，两个液位计均与控制器电性连接，所述控制器还与泵电性连接；当液位计监测到水罐内部水位线低于中部位置时，通过控制器发送控制信号至泵，使泵开始工作泵送水源，当液位计监测到水罐内部水位线临近顶部位置，即接近满溢时，通过控制器发送控制信号至泵，使泵停止工作。
在每一道滴灌管线的根部位置处还设置有滴灌控水阀，所述滴灌控水阀控制水流通断，所述滴灌控水阀包括阀主体、阀芯体、阀座体、控制件、支撑筒、滤水套筒以及法兰式定位板；所述阀主体为管体结构，在管体结构上一体式形成有直径扩大的扩径部位，所述扩径部位具备弹性，使得阀主体可沿其轴向方向压缩变形；所述阀芯体和阀座体均固定设置在阀主体内部，且阀芯体和阀座体分布在扩径部位的两侧，阀芯体和阀座体可随着扩径部位的形变相互靠近或远离，从而控制阀主体内部水流切断或连通；所述控制件套设在阀主体的管体结构上，其一端与扩径部位抵接、另一端与法兰式定位板抵接，所述控制件包括螺旋套装在一起的螺旋弹簧片和吸水橡胶，所述螺旋弹簧片为具备弹性功能的片状螺旋弹簧，所述吸水橡胶是填充在螺旋弹簧片的间隙内的螺旋结构，在遇水或在湿润环境下，所述吸水橡胶可吸水膨胀从而使得控制件的轴向长度弹性变长，控制件的抵接在扩径部位的端部推压扩径部位使其压缩，从而带动阀主体内部的阀芯体和阀座体相对运动至关闭阀座体的通孔；所述扩径部位远离控制件的一端也设置有法兰式定位板，两块法兰式定位板之间通过螺栓定位固定连接；所述滤水套筒包覆套设在控制件及扩径部位外侧，其两端通过法兰式定位板固定；所述支撑筒套设在滤水套筒外侧，其两端也通过法兰式定位板固定，且滤水套筒和支撑筒上均布贯穿其壁面的通孔。
优选的，所述支撑筒采用刚性材料制造，如刚性金属材质或者不具备弹性的硬塑料材质，其在筒体型的轮廓结构上均布贯穿筒体侧壁的开孔；所述滤水套筒的筒体结构的壁面上均匀分布有多个孔面积小于支撑筒的开孔面积的小孔，通过条形的窄通孔起到过滤土壤、杂物等固体仅供水分通过的作用。
所述阀芯体由两段直径不同的柱体组成，在小直径柱体的端部形成有与阀座配合封闭流路的封堵面，所述阀芯体内部设置过水通道，所述过水通道的一个端部由所述封堵面封闭、另一个端部与阀芯体外部连通；临近所述封堵面的侧部形成贯穿阀芯体侧壁的过水孔，所述过水孔与阀芯体内的过水通道连通；所述阀芯体的大直径柱体的外壁面上设置有外螺纹。
所述阀座体的主体为圆柱体，其外部也设置有外螺纹，阀座体的内部设置有沿轴向贯通阀座体的通孔。优选的，所述阀座体的与阀芯体相对的端部处还设置有阀座面，所述阀座面为与通孔连通的锥孔所构成的内锥面；所述阀芯体的形成封堵面的一端设置有外锥面，所述封堵面由外锥面形成，所述外锥面可与阀座体的内锥面配合关断流路。
所述阀主体的管体结构的两端均设置有外螺纹，通过外螺纹与滴灌管线的管路固定连接；所述阀主体的内壁面且位于扩径部位两侧均设置有内螺纹，所述阀芯体和阀座体上设置有外螺纹，通过螺纹配合将阀芯体和阀座体固定连接在阀主体内部；优选的，所述阀芯体固定安装在阀主体内靠近控制件的一侧，所述阀座体固定安装在远离控制件的一侧，从而在控制件推压扩径部位压缩时，所述阀芯体向靠近阀座体的方向运动，直至阀芯体与阀座体抵接，封堵面与阀座面配合关闭阀主体内部流路。
本发明具备如下优点：
1、通过立式水罐的自身水压力提供滴灌管线的微压，且可以调整水罐安装高度以调整滴灌的压力，不需要低动力泵长时间的持续工作；
2、滴灌管线可以根据土壤湿度控制灌溉水的自动供给和关停，可以根据所种植的作物的种类及生长阶段调整灌溉水量，不仅仅有效提高了灌溉水的用水效率，且避免了人工反复查看灌溉情况，节省了人力。
附图说明
图1是本发明的滴灌系统的整体结构示意图；
图2是本发明的滴灌系统的滴灌控水阀结构示意图；
图3是本发明的滴灌系统的滴灌控水阀剖面结构示意图；
图4是本发明的滴灌控水阀的阀主体结构示意图；
图5是本发明的滴灌控水阀的阀芯体结构示意图；
图6是本发明的滴灌控水阀的阀芯体剖面结构示意图；
图7是本发明的滴灌控水阀的阀座体结构示意图；
图8是本发明的滴灌控水阀的支撑筒结构示意图；
图9是本发明的滴灌控水阀的滤水套筒结构示意图；
图10是本发明的滴灌控水阀的控制件结构示意图；
1、水罐，2、进水管，3、泵，4、输水管，5、阀门，6-1、第一液位计，6-2、第二液位计，7、控制器，8、滴灌管线，9、滴灌控水阀，10、阀主体，10-1、扩径部位，11、支撑筒，12、螺栓，13、滤水套筒，14、阀芯体，14-1、过水孔，14-2、过水通道，14-3、封堵面，15、阀座体，15-1、通孔，15-2、阀座面，16、控制件，16-1、螺旋弹簧片，16-2、吸水橡胶。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，是本发明的滴灌系统的整体结构示意图，本发明的间歇式供水的控土壤湿度滴灌系统，包括水罐1，所述水罐1的底部连接有输水管4，所述输水管4将灌溉水输送至待灌溉的田地处，且输水管4上设置多道滴灌管线8，所述多道滴灌管线8按照农作物种植的分布状态均布在农田中，每一道滴灌管线8的入流位置处还设置有滴灌控水阀9，所述滴灌控水阀9用于控制滴灌管线8的水流通断；所述水罐1上还连接有进水管2，所述进水管2连接在水罐1的上端，且进水管2上串联有泵3，所述泵3通过进水管2将水罐1内部泵入水源；所述输水管4上还设置有阀门5，所述阀门5用于在安装检修等状态时切断整个输水管的流通。
本发明的间歇式供水的控土壤湿度滴灌系统，还包括控制器7和液位计，所述液位计包括第一液位计6-1和第二液位计6-2，所述第一液位计6-1安装在水罐1的中部位置处，所述第二液位计6-2安装在水罐1的临近上端部位置处，用于感应水罐1内的水量液位，且液位计和泵3均通过线路或无线信号传输的方式与控制器7电性连接。在本发明的滴灌系统处于无人监测状态时，通过液位计检测水罐1内部水量，当水量低于第一液位计6-1所处水位线时，其向控制器7发送电信号，由控制器7控制泵3向水罐1内注入水源，当水罐1内水量达到第二液位计6-2的安装位置后，触发第二液位计6-2向控制器7发送电信号以控制泵3停止工作。
图2是本发明的滴灌系统的滴灌控水阀结构示意图，图3是本发明的滴灌系统的滴灌控水阀剖面结构示意图，如图所示，所述滴灌控水阀的两端部均通过螺纹串接在滴灌管线8中，具体的，所述滴灌控水阀的阀主体10为管体结构，在阀主体10上具有一个直径扩大的扩径部位10-1，该扩径部位10-1可以通关阀主体10的壁面直接扩张延展形成，使得其因延展具备较薄的壁厚度，从而其具备沿阀主体10轴向上的一定程度的可压缩及复位的弹性；或者，阀主体10整体采用弹性金属、具备一定弹性的硬塑料等材质制造，使得阀主体因扩径部位10-1的存在而具备一定弹性。图4是本发明的滴灌控水阀的阀主体结构示意图，其中(a)是阀主体轮廓结构示意图，(b)是阀主体的剖面结构示意图，参见图4(a)、图4(b)，阀主体10的临近一个端部位置处形成扩径部位10-1，在阀主体的两端部均设置有外螺纹，用于与滴灌管线8固定连接，所述阀主体10内壁面且位于扩径部位10-1的两侧均设置有内螺纹，该两处内螺纹分别用来固定连接阀芯体及阀座体。
如图5、图6所示，分别是本发明的滴灌控水阀的阀芯体结构示意图和本发明的滴灌控水阀的阀芯体剖面结构示意图，所述阀芯体14的外壁面设置有外螺纹，其与阀主体10内壁面的内螺纹旋拧配合固定，以将阀芯体14组装进阀主体10，所述阀芯体14的一个端部形成封堵面14-3，临近所述封堵面14-3的侧部形成贯穿阀芯体14侧壁的过水孔14-1，具体的，所述过水孔14-1包括多个，优选四或六个，本实施例中示出了四个的情况，四个过水孔14-1呈圆周均布在阀芯体14侧壁面上，且设置过水孔14-1的侧壁部分的直径小于设置外螺纹的侧壁部分的直径，从而使得水流可以从阀芯体14外壁面与阀主体10内壁面的通道经由过水孔14-1进入阀芯体14内部，所述阀芯体14内部设置过水通道14-2，所述过水通道14-2的一个端部由所述封堵面14-3封闭、另一个端部连通阀主体10内部空间。
图7是本发明的滴灌控水阀的阀座体结构示意图，其中图7(a)是阀座体剖面结构示意图，图7(b)是阀座体外部轮廓结构示意图，如图所示，所述阀座体15的主体轮廓为近圆柱体，其外部也设置有外螺纹，与阀主体10内部的内螺纹配合以将阀座体固定在阀主体内部，所述阀座体15的内部设置有沿阀座体轴向贯穿前后的通孔15-1，所述通孔15-1供水流穿过阀座体15；优选的，所述阀座体15的与阀芯体14相对的端部处还设置有阀座面15-2，参见图7(a)，即图7(b)的A-A向剖面图，所述阀座面15-2构成为内锥面，其与通孔15-1连通设置在阀座体15的端部位置处，所述阀芯体14的封堵面14-3构成为位于阀芯体14端部的外锥面，从而其可以与阀座体15的内锥面配合实现封堵。
图8是本发明的滴灌控水阀的支撑筒结构示意图，如图所示，所述支撑筒11采用刚性材料制造，如刚性金属材质或者不具备弹性的硬塑料材质，其在筒体型的轮廓结构上均布贯穿筒体侧壁的开孔；图9是本发明的滴灌控水阀的滤水套筒结构示意图，所述滤水套筒13主体也是筒体结构，在筒体结构的壁面上均匀分布有多个孔面积小于支撑筒11的开孔面积的小孔，本实施例中，滤水套筒13上均布有条形的窄通孔，通过条形的窄通孔起到过滤土壤、杂物等固体，仅供水分通过的作用；所述滤水套筒13套设在阀主体10外部，且滤水套筒13的内径略大于阀主体10的扩径部位10-1的外径，从而使得扩径部位10-1也位于滤水套筒13的包覆内；所述支撑筒11贴附式地套设在所述滤水套筒13外部，参见图2-3，在支撑筒11的两端部设置有法兰式定位板，所述法兰式定位板的中心设置有供阀主体10的管体结构穿过的通孔，即法兰式定位板套设在阀主体10的管体结构上，两个法兰式定位板之间设置有多个螺栓12进行固定。
在滤水套筒13与阀主体10的管体结构之间还套设有控制件16，所述控制件16的内壁面与阀主体10的管体结构贴合，所述控制件16的外壁面与所述滤水套筒13的内壁面贴合，且控制件16的两端分别通过阀主体10的扩径部位10-1和法兰式定位板限位固定；参见图10，图10是本发明的滴灌控水阀的控制件结构示意图，所述控制件16包括螺旋套装在一起的螺旋弹簧片16-1和吸水橡胶16-2，所述螺旋弹簧片16-1为具备弹性功能的片状螺旋弹簧，所述吸水橡胶16-2(WSR)主体也是螺旋形结构，其填充在螺旋弹簧片16-1的间隙内，在遇水或在湿润环境下，可吸水膨胀从而使得控制件16的轴向长度弹性变长，控制件16的抵接在扩径部位10-1的端部推压扩径部位10-1使其压缩，从而带动阀主体10内部的阀芯体和阀座体相对运动至关闭阀座体的通孔15-1。
下面结合附图对本发明的技术方案进一步介绍如下：在铺设完本发明的滴灌系统后，将每一道滴灌管线8的根部位置处的滴灌控水阀9埋入土壤一定深度，如5-20cm位置处，可根据所种植作物的种类进行深度调节，然后进行灌溉输水。当滴灌水源使得土壤湿度逐渐增大，至滴灌控水阀9所在深度的土壤也变湿润后，水分透过支撑筒11和滤水套筒13的开孔被吸水橡胶16-2吸收，从而使得控制件16膨胀变长，推压扩径部位10-1产生压缩变形，从而带动螺纹固定在扩径部位10-1内部的阀芯体14向着阀座体15运动，使得阀芯体14的封堵面14-3与阀座体15的阀座面15-2接触封堵，滴灌控水阀9从开通状态转变到关闭状态，该滴灌管线停止供水；当土壤环境湿度随着水分蒸发逐渐变干后，吸水橡胶16-2脱水，控制件16的膨胀效果消失，不再压缩扩径部位10-1，扩径部分10-1压缩领反弹恢复，从而带动其内部的阀芯体14脱离阀座体15，水流依次通过阀座体15的通孔15-1、封堵面14-3与阀座面15-2之间的缝隙、过水孔14-1、过水通道14-2后供给至滴灌位置，滴灌供水重新开始，以此往复。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可作出的各种等效结构或等效流程的修改或变形，或直接或间接运用到其他相关的技术领域，仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种间歇式供水的控土壤湿度滴灌系统，包括水罐、进水管、输水管、滴灌管线，所述水罐为立式结构，所述进水管连通水罐的顶部位置处，进水管上设置有泵，以将水流从水源经进水管泵送入水罐；所述输水管连接在水罐的底部位置处，所述滴灌管线包括多道，多道滴灌管线并联式连接在输水管上；在每一道滴灌管线的根部位置处还设置有滴灌控水阀，所述滴灌控水阀控制水流通断。
2.根据权利要求1所述的滴灌系统，其特征还在于，还包括控制器和液位计，所述液位计包括第一液位计和第二液位计，所述第一液位计设置在水罐的中部位置，所述第二液位计设置在水罐的临近顶部位置处，两个液位计均与控制器电性连接，所述控制器还与泵电性连接。
3.根据权利要求1所述的滴灌系统，其特征还在于，所述输水管上还设置有阀门，所述阀门用于切断整个输水管的流通。
4.根据权利要求1-3任一项所述的滴灌系统，其特征还在于，所述滴灌控水阀包括阀主体、阀芯体、阀座体、控制件、支撑筒以及法兰式定位板；所述阀主体为管体结构，在管体结构上一体式形成有直径扩大的扩径部位，所述扩径部位具备弹性，使得阀主体可沿其轴向方向压缩变形；所述阀芯体和阀座体均固定设置在阀主体内部，且阀芯体和阀座体分布在扩径部位的两侧，阀芯体和阀座体可随着扩径部位的形变相互靠近或远离，从而控制阀主体内部水流切断或连通；所述控制件套设在阀主体的管体结构上，其一端与扩径部位抵接、另一端与法兰式定位板抵接，所述控制件包括螺旋套装在一起的螺旋弹簧片和吸水橡胶，所述螺旋弹簧片为具备弹性功能的片状螺旋弹簧，所述吸水橡胶是填充在螺旋弹簧片的间隙内的螺旋结构；所述扩径部位远离控制件的一端也设置有法兰式定位板，两块法兰式定位板之间通过螺栓定位固定连接；所述支撑筒套设在控制件外侧，其两端通过法兰式定位板固定，且支撑筒上均布贯穿其壁面的通孔。
5.根据权利要求4所述的滴灌系统，其特征还在于，所述滴灌控水阀还包括滤水套筒，所述滤水套筒位于支撑筒内部，且包覆套设在控制件及扩径部位外侧，其两端通过法兰式定位板固定；所述滤水套筒在筒体结构的壁面上均匀分布有多个孔面积小于支撑筒的开孔面积的小孔。
6.根据权利要求4所述的滴灌系统，其特征还在于，所述阀芯体由两段直径不同的柱体组成，在小直径柱体的端部形成有与阀座配合封闭流路的封堵面，所述阀芯体内部设置过水通道，所述过水通道的一个端部由所述封堵面封闭、另一个端部与阀芯体外部连通；临近所述封堵面的侧部形成贯穿阀芯体侧壁的过水孔，所述过水孔与阀芯体内的过水通道连通；所述阀芯体的大直径柱体的外壁面上设置有外螺纹。
7.根据权利要求6所述的滴灌系统，其特征还在于，所述阀座体的主体为圆柱体，其外部也设置有外螺纹，阀座体的内部设置有沿轴向贯通阀座体的通孔。
8.根据权利要求7所述的滴灌系统，其特征还在于，所述阀主体的管体结构的两端均设置有外螺纹，通过外螺纹与滴灌管线的管路固定连接；所述阀主体的内壁面且位于扩径部位两侧均设置有内螺纹，所述阀芯体和阀座体上设置有外螺纹，通过螺纹配合将阀芯体和阀座体固定连接在阀主体内部。
9.根据权利要求4所述的滴灌系统，其特征还在于，所述支撑筒采用刚性材料制造，用于定位两块法兰式定位板之间的轴向距离。
10.根据权利要求7所述的滴灌系统，其特征还在于，所述阀座体的与阀芯体相对的端部处还设置有阀座面，所述阀座面为与通孔连通的锥孔所构成的内锥面；所述阀芯体的形成封堵面的一端设置有外锥面，所述封堵面由外锥面形成。
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