CN117256441A - 一种用于滴灌作业的反冲洗抗堵塞滴管构造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于滴灌作业的反冲洗抗堵塞滴管构造方法，包括如下步骤：S1、分别或同时完成管体、分隔层与多个吸水线束的制造，其中分隔层包括一个吸水泡沫层与两个过滤层，且两个过滤层分别覆盖在吸水泡沫层相对的两个表面；S2、通过共挤工艺，将管体与分隔层固定为一体，并使分隔层沿轴向固定于管体中部，并将管体的内部空间分为两个不同的腔体；S3、在管体上每处需要供水的位置均对称地开设两个穿越孔，且每个穿越孔均开设在吸水泡沫层所在的位置；S4、在每两个穿越孔处均安装一个吸水线束，每个吸水线束均穿过对应的两个穿越孔，使得每个吸水线束的两端均位于管体外，中部固定在管体内的吸水泡沫层中。

Description

一种用于滴灌作业的反冲洗抗堵塞滴管构造方法

技术领域

本发明涉及节水灌溉技术领域，尤其是涉及一种用于滴灌作业的反冲洗抗堵塞滴管构造方法。

背景技术

作为微灌技术之一的滴灌是目前较为节水的灌溉方式，相比于沟灌可节水90％以上，配合水肥一体化装置，可以精准地将水分和养分施予作物根部，达到节水和增产增收的效果，因此在设施农业、园艺、城市绿色景观和荒漠地区绿化领域的应用日益广泛。

但是，现有滴灌管道结构的抗堵塞性能差，使用中因为水质中颗粒物、微生物等处理不达标而常常造成滴管中灌水器堵塞且难以恢复，导致运行成本高，维护管理难度大，成为限制滴灌技术更大范围推广使用的首要障碍。

滴灌用滴管和滴灌带内的灌水器或内镶贴片的构造采用迷宫式结构注塑件，但滴头出水量仍然有2-3升/小时，在土壤中依然是以重力水为主导的供水方式，与大多数种植物以土壤和根系之间毛细管吸水作用的需水规律并不吻合，因而造成土壤易板结，局部盐碱析出，需要定时间歇开闭系统等问题。并且，目前滴灌管和滴灌带中的滴头需要按照作物间距预先分别嵌入，形成多种间距规格，因此在工厂生产时需要预备多种规格库存，以适应用户不同要求，这造成库存巨大和产品管理困难。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题，本发明采取的技术方案为：

一种用于滴灌作业的反冲洗抗堵塞滴管构造方法，包括如下步骤：

S1、分别或同时完成管体、分隔层与多个吸水线束的制造，其中分隔层包括一个吸水泡沫层与两个过滤层，且两个过滤层分别覆盖在吸水泡沫层相对的两个表面；

S2、通过共挤工艺，将管体与分隔层固定为一体，并使分隔层沿轴向固定于管体中部，并将管体的内部空间分为两个不同的腔体；

S3、在管体上每处需要供水的位置均对称地开设两个穿越孔，且每个穿越孔均开设在吸水泡沫层所在的位置；

S4、在每两个穿越孔处均安装一个吸水线束，每个吸水线束均穿过对应的两个穿越孔，使得每个吸水线束的两端均位于管体外，中部固定在管体内的吸水泡沫层中。

在一些实施例中，在步骤S4后，还包括：

S5、工作时，通过外部设备向管体内供水，并根据实际需要，在正常供水模式与反冲洗模式之间切换；

正常供水模式下，使管体内的两个腔体中的水压相同；

反冲洗模式下，使其中一个腔体中的水压小于另一个腔体中的水压，从而对水压较小的腔体对应的过滤层进行反冲洗。

在一些实施例中，在步骤S5中，开始工作前，先在管体的两端各装配一个阀门；

其中，每个阀门均包括阀体与安装在阀体内的阀芯与隔水板；

所述隔水板固定安装在所述阀体内朝向管体一端的中部，且所述隔水板与所述管体内的分隔层固定连接；

所述隔水板用于使该阀门靠近管体一端的过水口被分为两部分，且分别与管体内的两个腔体连通；

所述阀芯能够在阀体内的一定范围内转动，从而使阀门能够在开启、关闭及半开的状态之间切换；

其中，开启状态指阀门靠近管体一端的两部分过水口均开启，关闭状态指两部分过水口均关闭，半开状态指其中一个过水口开启同时另一个过水口关闭。

在一些实施例中，在步骤S5中，工作时，使其中一个阀门接进水端，另一个阀门接出水端，并具体根据如下方式，以实现正常供水模式与反冲洗模式之间的切换；

正常供水模式下，使进水端的阀门处于开启状态，出水端的阀门处于关闭状态，管体内的两个腔体同步进水；

反冲洗模式下，使进水端的阀门与出水端的阀门均处于半开状态，且两个阀门中开启的过水口的朝向相反，使管体内仅有一个腔体进水，另一个腔体出水，两个腔体间出现水压差，实现反冲洗。

在一些实施例中，在步骤S5中，所述阀芯为中部形成有通孔的圆柱形结构或球形结构，且所述阀芯的通孔为中间窄两端宽的双喇叭形，所述阀芯能够带动其通孔在所述阀体内转动，以实现不同状态的切换；

所述隔水板朝向管体一端的中部形成有槽口，且槽口的尺寸与所述分隔层的尺寸相对应；

在管体端部装配阀门时，使管体与阀门的端部连接处密封连接，并使管体中部分隔层的端部嵌入隔水板中部的槽口内，从而实现隔水板与分隔层的紧密连接。

在一些实施例中，步骤S1中，所述管体采用PE管道制成，所述过滤层采用微纳米孔隙材料制成，所述吸水线束采用亲水纤维材料制成，所述吸水泡沫层采用开孔泡沫制成。

在一些实施例中，步骤S1中，所述分隔层整体为两端厚，中间薄的结构。

在一些实施例中，步骤S1中，所述吸水线束的长度为10-50mm，直径为2-6mm；所述管体直径为16-20mm，管壁厚度为0.5-2mm；所述分隔层两端厚度为7-9mm，中间厚度为5-7mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的用于滴灌作业的反冲洗抗堵塞滴管构造方法，能够节约水资源，提高微灌系统的稳定性和操作便利性，且能够按照植物和土壤状况自适应调节供水量，并按照株间距需要即时制作，能更好地促进作物生长；并且，将管体的内部空间分为两个不同的腔体，使用时，只要使两个腔体内的水流存在水压差，即可对过滤层进行反冲洗，大大提高滴管的抗堵塞性能，提升使用效果，降低系统造价和维护成本；与此同时，工厂可以将管道生产和吸水线束植入分两个工艺阶段进行，管道制造阶段不必考虑株间距的吸水线束位置而成为通用规格，而吸水线束植入可根据用户具体订货另行完成或使用现场完成，大大降低工厂不同规格的库存，提高工厂效率。

附图说明

图1为本发明提供的用于滴灌作业的反冲洗抗堵塞滴管构造方法的流程示意图；

图2为管体的径向截面示意图；

图3为图2中C-C对应的轴向截面示意图；

图4为管体与一个阀门相配合的示意图；

图5a-图5c为不同工作模式下的原理示意图。

附图标记说明：

1、管体；2、过滤层；3、吸水线束；4、吸水泡沫层；5、阀门；51、阀体；52、阀芯；53、隔水板。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。

参照图1-图3所示，本发明提供了一种用于滴灌作业的反冲洗抗堵塞滴管构造方法，包括如下步骤：

S1、分别或同时完成管体1、分隔层与多个吸水线束3的制造，其中分隔层包括一个吸水泡沫层4与两个过滤层2，且两个过滤层2分别覆盖在吸水泡沫层4相对的两个表面；

S2、通过共挤工艺，将管体1与分隔层固定为一体，并使分隔层沿轴向固定于管体1中部，并将管体1的内部空间分为两个不同的腔体；

S3、在管体1上每处需要供水的位置均对称地开设两个穿越孔，且每个穿越孔均开设在吸水泡沫层4所在的位置；

S4、在每两个穿越孔处均安装一个吸水线束3，每个吸水线束3均穿过对应的两个穿越孔，使得每个吸水线束3的两端均位于管体1外，中部固定在管体1内的吸水泡沫层4中。

可以理解的是，为了方便展示管体1的结构，图2和图3中，管体1内被分隔为了上、下两部分；实际使用时，管体1不一定要设置为图示的上、下两部分，也可为左右两部分，或倾斜设置，均不影响其正常使用。

进一步地，在步骤S4后，还包括：

S5、工作时，通过外部设备向管体1内供水，并根据实际需要，在正常供水模式与反冲洗模式之间切换；正常供水模式下，使管体1内的两个腔体中的水压相同；反冲洗模式下，使其中一个腔体中的水压小于另一个腔体中的水压，从而对水压较小的腔体对应的过滤层2进行反冲洗。

参照图3所示，若水流在上部分的压力F^A与下部分的压力F_B不同，即可形成压差，从而反冲洗过滤层2表面的杂质沉积，避免过滤层2堵塞。

优选地，参照图4所示，在步骤S5中，开始工作前，先在管体1的两端各装配一个阀门5；其中，每个阀门5均包括阀体51与安装在阀体51内的阀芯52与隔水板53；隔水板53固定安装在阀体51内朝向管体1一端的中部，且隔水板53与管体1内的分隔层固定连接；隔水板53用于使该阀门5靠近管体1一端的过水口被分为两部分，且分别与管体1内的两个腔体连通；阀芯52能够在阀体51内的一定范围内转动，从而使阀门5能够在开启、关闭及半开的状态之间切换；其中，开启状态指阀门5靠近管体1一端的两部分过水口均开启，关闭状态指两部分过水口均关闭，半开状态指其中一个过水口开启同时另一个过水口关闭。

进一步地，在步骤S5中，工作时，使其中一个阀门5接进水端，另一个阀门5接出水端，并具体根据如下方式，以实现正常供水模式与反冲洗模式之间的切换；

正常供水模式下，使进水端的阀门5处于开启状态，出水端的阀门5处于关闭状态，管体1内的两个腔体同步进水；

反冲洗模式下，使进水端的阀门5与出水端的阀门5均处于半开状态，且两个阀门5中开启的过水口的朝向相反，使管体1内仅有一个腔体进水，另一个腔体出水，两个腔体间出现水压差，实现反冲洗。

优选地，在步骤S5中，阀芯52为中部形成有通孔的圆柱形结构或球形结构，且阀芯52的通孔为中间窄两端宽的双喇叭形，阀芯52能够带动其通孔在阀体51内转动，以实现不同状态的切换；隔水板53朝向管体1一端的中部形成有槽口，且槽口的尺寸与分隔层的尺寸相对应；在管体1端部装配阀门5时，使管体1与阀门5的端部连接处密封连接，并使管体1中部分隔层的端部嵌入隔水板53中部的槽口内，从而实现隔水板53与分隔层的紧密连接。

在图4所示实施例中，阀芯52在图4所示的情况为开启状态；若阀芯52转动45°，则为半开状态，且朝不同方向转动45°对应于不同两部分的半开状态；若阀芯52转动90°，则为关闭状态。

本发明的工作原理如下：

一方面，灌溉用水或水肥合一液体介质通过管体1内时，由于微米/纳米级的过滤层2的阻挡作用，将颗粒物和微生物阻隔在过滤层2以外，避免下方出现堵塞；小分子液体介质则在下层吸水泡沫层4的毛细管力作用下主动吸入，从而在吸水泡沫层4中形成含水层，使水分在含水层处于受控状态，含水层内的水分或液体介质则通过吸水线束3受控缓慢释放到管体1以外，簇拥吸水线束3的土壤和植物根系通过毛细管力作用，吸收渗出的水分或液体营养介质。当外界水分充足时，管体1内外毛细管压差减小或消失，渗水过程暂时停止，直到下一个毛细管压差形成时，渗水和吸水过程重新开始。如此周而复始循环，达到管体1自适应控水的效果，最大限度适合植物水分和营养需要，有效和节约用水。

另一方面，该滴管敷设于田间，管体1首尾两端为两个阀门5，其中一个阀门5接进水端，另一个阀门5接出水端；结合图5a-图5c所示，图中箭头表示水流方向，图中左边阀门5接进水端，右边阀门5接出水端。

图5a中，左边阀门5开启，右边阀门5关闭，此时为正常供水模式。管体1内部形成有压水流，且上下腔体压力相同，水流透过过滤层2到达吸水泡沫层4，通过吸水线束3的毛细管效应，将管内水流缓慢释放到管外土壤和根系，形成内外一体的供水和吸水体系，实现植物按需吸水。

图5b中，左边阀门5半开，右边阀门5朝向另一侧半开，对应为其中一侧(图中为上侧)的反冲洗模式。滴管运行一段时间后，过滤层2表面集聚污垢影响出水量，这时可以按照图5b所示分别调整两个阀门5，关闭图中管道下侧腔体的出水，放开上侧腔体的入水，形成流水压差，这样可以反冲掉上部过滤层2的污垢，恢复上部透水能力。

图5c中，对应为另一侧(图中为下侧)的反冲洗模式，其原理图5b中的情况相同，在此不再赘述。

因此，步骤S5中，可通过定期采用图5b与图5c中的反冲洗模式，清洗管体1内部，以带出过滤层2上附着的固体颗粒，避免过滤层2堵塞，使过滤层2能够长期保持滤水性能，提高使用寿命。

在一个具体实施例中，步骤S1中，管体1采用PE管道制成，过滤层2采用微纳米孔隙材料制成，吸水线束3采用亲水纤维材料制成，吸水泡沫层4采用开孔泡沫制成。

可以理解的是，管体1、过滤层2与吸水泡沫层4可通过现有的共挤工艺来生产，实现管道的复合结构；这种共挤管道连续挤出成型，长度不受限制，随田间敷设需要确定，并且能大大降低生产成本，提高生产效率。分隔层制造时，可结合现有的开孔发泡工艺和湿法挤出工艺，在分隔层表面形成微米级透水孔隙，在分隔层中间形成开孔泡沫结构，从而形成两层过滤层2与中间的吸水泡沫层4。吸水线束3可采用常规的植线机械植入或手工工具植入，安装在管体1的合适位置；吸水线束3可采用抗老化，抗拉扯和亲水性良好的亲水性尼龙或涤纶纤维材料，其寿命长，控水效果好。

优选地，步骤S1中，分隔层整体为两端厚，中间薄的结构。

在一个具体实施例中，步骤S1中，吸水线束3的长度为10-50mm，直径d为2-6mm，吸水线束3的长度和直径d可由应用环境下的水量要求而定；管体1直径D为16-20mm，管壁厚度δ为0.5-2mm；分隔层两端厚度W为7-9mm，中间厚度w1为5-7mm；此外，相邻两个吸水线束3之间的距离L可由实际所需应用场景的株间距来决定。

传统滴灌管或内镶贴片滴灌带必须根据株间距，单独生产和供货，需要大量备货。但本发明提供的用于滴灌作业的反冲洗抗堵塞滴管构造方法制得的滴管，其前期生产不依赖于株间距的定义，可以大批量预制生产，在使用时根据客户的株间距的需要，在需要供水的位置，用另外的专门植线机械植入或手工工具将吸水线束3安装到管体1上，此工艺可以在车间或使用现场灵活进行，从而提高生产组织效率，节约产品成本。

综上，本发明提供的用于滴灌作业的反冲洗抗堵塞滴管构造方法，能够节约水资源，提高微灌系统的稳定性和操作便利性，且能够按照植物和土壤状况自适应调节供水量，并按照株间距需要即时制作，能更好地促进作物生长；并且，将管体的内部空间分为两个不同的腔体，使用时，只要使两个腔体内的水流存在水压差，即可对过滤层进行反冲洗，大大提高滴管的抗堵塞性能，提升使用效果，降低系统造价和维护成本。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (8)

1.一种用于滴灌作业的反冲洗抗堵塞滴管构造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、分别或同时完成管体(1)、分隔层与多个吸水线束(3)的制造，其中分隔层包括一个吸水泡沫层(4)与两个过滤层(2)，且两个过滤层(2)分别覆盖在吸水泡沫层(4)相对的两个表面；

S2、通过共挤工艺，将管体(1)与分隔层固定为一体，并使分隔层沿轴向固定于管体(1)中部，并将管体(1)的内部空间分为两个不同的腔体；

S3、在管体(1)上每处需要供水的位置均对称地开设两个穿越孔，且每个穿越孔均开设在吸水泡沫层(4)所在的位置；

S4、在每两个穿越孔处均安装一个吸水线束(3)，每个吸水线束(3)均穿过对应的两个穿越孔，使得每个吸水线束(3)的两端均位于管体(1)外，中部固定在管体(1)内的吸水泡沫层(4)中。

2.根据权利要求1所述的用于滴灌作业的反冲洗抗堵塞滴管构造方法，其特征在于，在步骤S4后，还包括：

S5、工作时，通过外部设备向管体(1)内供水，并根据实际需要，在正常供水模式与反冲洗模式之间切换；

正常供水模式下，使管体(1)内的两个腔体中的水压相同；

反冲洗模式下，使其中一个腔体中的水压小于另一个腔体中的水压，从而对水压较小的腔体对应的过滤层(2)进行反冲洗。

3.根据权利要求2所述的用于滴灌作业的反冲洗抗堵塞滴管构造方法，其特征在于，在步骤S5中，开始工作前，先在管体(1)的两端各装配一个阀门(5)；

其中，每个阀门(5)均包括阀体(51)与安装在阀体(51)内的阀芯(52)与隔水板(53)；

所述隔水板(53)固定安装在所述阀体(51)内朝向管体(1)一端的中部，且所述隔水板(53)与所述管体(1)内的分隔层固定连接；

所述隔水板(53)用于使该阀门(5)靠近管体(1)一端的过水口被分为两部分，且分别与管体(1)内的两个腔体连通；

所述阀芯(52)能够在阀体(51)内的一定范围内转动，从而使阀门(5)能够在开启、关闭及半开的状态之间切换；

其中，开启状态指阀门(5)靠近管体(1)一端的两部分过水口均开启，关闭状态指两部分过水口均关闭，半开状态指其中一个过水口开启同时另一个过水口关闭。

4.根据权利要求3所述的用于滴灌作业的反冲洗抗堵塞滴管构造方法，其特征在于，在步骤S5中，工作时，使其中一个阀门(5)接进水端，另一个阀门(5)接出水端，并具体根据如下方式，以实现正常供水模式与反冲洗模式之间的切换；

正常供水模式下，使进水端的阀门(5)处于开启状态，出水端的阀门(5)处于关闭状态，管体(1)内的两个腔体同步进水；

反冲洗模式下，使进水端的阀门(5)与出水端的阀门(5)均处于半开状态，且两个阀门(5)中开启的过水口的朝向相反，使管体(1)内仅有一个腔体进水，另一个腔体出水，两个腔体间出现水压差，实现反冲洗。

5.根据权利要求3所述的用于滴灌作业的反冲洗抗堵塞滴管构造方法，其特征在于，在步骤S5中，所述阀芯(52)为中部形成有通孔的圆柱形结构或球形结构，且所述阀芯(52)的通孔为中间窄两端宽的双喇叭形，所述阀芯(52)能够带动其通孔在所述阀体(51)内转动，以实现不同状态的切换；

所述隔水板(53)朝向管体(1)一端的中部形成有槽口，且槽口的尺寸与所述分隔层的尺寸相对应；

在管体(1)端部装配阀门(5)时，使管体(1)与阀门(5)的端部连接处密封连接，并使管体(1)中部分隔层的端部嵌入隔水板(53)中部的槽口内，从而实现隔水板(53)与分隔层的紧密连接。

6.根据权利要求1所述的用于滴灌作业的反冲洗抗堵塞滴管构造方法，其特征在于，步骤S1中，所述管体(1)采用PE管道制成，所述过滤层(2)采用微纳米孔隙材料制成，所述吸水线束(3)采用亲水纤维材料制成，所述吸水泡沫层(4)采用开孔泡沫制成。

7.根据权利要求1所述的用于滴灌作业的反冲洗抗堵塞滴管构造方法，其特征在于，步骤S1中，所述分隔层整体为两端厚，中间薄的结构。

8.根据权利要求7所述的用于滴灌作业的反冲洗抗堵塞滴管构造方法，其特征在于，步骤S1中，所述吸水线束(3)的长度为10-50mm，直径为2-6mm；所述管体(1)直径为16-20mm，管壁厚度为0.5-2mm；所述分隔层两端厚度为7-9mm，中间厚度为5-7mm。