CN1386405A

CN1386405A - 灌溉阀

Info

Publication number: CN1386405A
Application number: CN02105666A
Authority: CN
Inventors: 谷川明男
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2002-12-25
Also published as: JP2002262679A; US20020124880A1

Abstract

本发明披露了一种不用电能而工作的灌溉阀,其降低了装置的制造成本,适用于大规模面积的灌溉,而且能长时间地自动供水。该灌溉阀的管道系统简单,能对位置变化的排水区及大面积农田或公园的各种植物的浇水进行控制。从而该灌溉阀能防止土壤、农作物和植物过度灌溉的有害效果,因此防止环境恶化并避免食物短缺,而防止环境恶化是全球的目标。本发明的灌溉阀由一个容器形成,其至少一部分是可透水的,而且一个可吸水物体被装在该容器中,其中由可吸水物体的体积膨胀所产生的压力被直接或间接用来自动打开或关闭供水管。

Description

灌溉阀

本发明的背景

1.本发明的领域

本发明涉及一种用于液体的阀，尤其是涉及一种用于给植物浇水的灌溉阀。

2.相关技术的描述

大多自动浇水装置通常形成为系统，所述系统中包括电湿度传感器和开-闭阀，如日本专利25073787中所述，因此需要更高的制造成本和电能。已经提出了不需要电能的供水装置，如日本未审专利公开(Kokai)H11-239424中所述，其中使用蓄气罐中的气体压力，或者使用毛细管作用。但是，对于大面积的灌溉上述两种都是不可能的，而且长时间的用于自动浇水也是不可能的。

因此，本发明的目的是解决包含在现有技术的系统中的问题，例如需要电能、高成本、难以小型化、不可能进行大规模的面积的灌溉，并很难长时间自动供水。另外，由于要对位置变化的排水区及大面积农田或公园的各种植物的浇水进行控制，使现有技术的灌溉系统非常复杂且规模很大。

因此，本发明的一个目的是提供灌溉阀，其不用电能而工作，降低了装置的制造成本，适用于大规模面积的灌溉，而且能长时间地自动供水。本发明的另一个目的是提供灌溉阀，通过所述阀的简单的管道系统实现对位置变化的排水区域或对准到大的农田或公园的各种植物的浇水进行控制。另外，本发明能在如混凝土壁面等难以耕种的地方上栽培植物。

本发明的最终目的是通过实现前述目的通过防止环境恶化及除去在土壤、农作物和植物上过度灌溉的有害效果而避免食物短缺，其中防止环境恶化是全球的目标。

本发明的简要描述

根据本发明的灌溉阀由一个容器形成，其至少一部分是可透水的，而且一个可吸水物体被装在该容器中，其中由可吸水物体的体积膨张所产生的压力被直接或间接用来自动打开或关闭供水管。

众所周知例如蛋白质和纤维素的可吸水天然物质或如可吸水聚合物的人工合成可吸水物质通过吸水可以使其体积增大到干燥状态时的十倍或更多倍。当水供给到一个其中密封有由这样一种可吸水材料形成的可吸水体的可透水容器时，该容器中的压力增加。当水通过如蒸发或渗透作用排到容器外部时，压力降低。

通过压缩一部分弹性供水管或致动气缸中的活塞而在容器中产生的前述压力可以打开和关闭一个阀。因此可以实现如权利要求1中所述的灌溉阀，其中直接使用由可吸水物体的体积膨胀产生的压力。

另外，阀可以由一个薄壁管制成，其从一个主供水管分出，导入一个特殊的传感器气缸和设置在薄壁管中部的前述直接阀。通过压缩一部分弹性供水管或致动气缸中的活塞而在容器中产生的前述压力使用主供水管道的液压可以打开和关闭设置在主供水管道中的阀。因此可以实现如权利要求2所述的灌溉阀，其中间接使用由可吸水物体的体积膨胀产生的压力。

附图的简要描述

图1(a)和1(b)是表示本发明第一实施例的示意剖面图，其中图1(a)表示开启状态的阀，图1(b)表示关闭状态的阀；

图2(a)和2(b)是表示本发明第二实施例的示意剖面图，其中图2(a)表示开启状态的阀，图2(b)表示关闭状态的阀；

图3(a)和3(b)是表示本发明第二实施例的示意剖面图，其中图3(a)表示开启状态的阀，图3(b)表示关闭状态的阀；

图4是一个示意图，表示本发明的第一应用实施例；

图5是一个示意图，表示本发明的第二应用实施例；

图6是一个示意图，表示本发明的第三应用实施例。

本发明的详细描述

下面将参照附图对本发明的各实施例进行描述。

参照图1(a)，本发明的第一实施例如此构造，即将一个可吸水物体103插在一个弹性管101和一个完全覆盖弹性管101的可透水罩102之间。使用管箍104将弹性管101的两端以及可透水罩102的两端与管联接端口105紧密相连并固定到其上。为了防止可吸水物体103泄露在可透水罩102的外部，应该适当地选择用于可吸水物体103的材料。应该用粘结剂等将可透水罩102固定到管联接端口105以防止在可透水罩102中造成任何泄露点。

根据该第一实施例，弹性管101及可透水罩102总的来说由一种材料制成。但是，它们可以以这种条件构造以便外面的水可以被供给可吸水物体103，而且至少内部管道的一个端口可以被所述外部水的供给所产生的压力压缩。例如，可以只将内部管的圆柱体一个端口制成弹性的，而且只将外罩的圆柱体的一个端口用可透水材料制成。另外，可以在弹性管101中设置一个管状平盘，以便于弹性管101的压缩。

下面，参照图2(a)，本发明第二实施例的特征在于一个活塞205设置在一个气缸201内部，该气缸与一个阀体208螺纹配合，该阀体具有一个入水口210、一个出水口211和一个阀孔213。在这种情况中，一个可吸水物体203被装在位于衬垫A204和可透水罩202之间的空间中，其中衬垫连接到活塞205的顶部，罩202连接到气缸201的一个上部孔。尽管被一个衬垫B 207支承的该活塞205可以在气缸201中平滑地上下移动，但是当可吸水物体203未膨胀时，该活塞205被一个弹簧206压到上部位置。衬垫C 209也连接到活塞205的底部，因此当活塞205位于气缸201的底部时，衬垫C 209能完全封闭气缸201的阀孔213。

根据该第二实施例，气缸201的上部孔的内径做得比其下部孔的内径大。尽管对于气缸201以这种方式构造不是绝对必需的，但这种结构使得可以用较大的力向下推活塞205。至于用更大的力向下推活塞205的另一种方法，采用下面的一种方法也是有效的，在该方法中可吸水物体203所产生的压力通过如杠杆的一个力放大装置被传递给活塞205。

参照图3(a)，本发明第三实施例的特征在于类似于前述第一或第二实施例，水被从设置在水入口处的一个分支口316引入一个阀301，其中供水管的液压保持恒定。管道被设置在阀301的一个出水口和一个传感器气缸302之间，因此当阀301打开时水被引入传感器气缸302。一个传感器活塞303插入传感器气缸302中，而且传感器气缸302设置在一位置处，在该位置处传感器活塞303能向上推杠杆306的力点308。传感器气缸302设有一个小孔305，传感器气缸302中的液压可以从该孔减小。设置一个弹簧A 304以便当在传感器气缸302中没有液压存在时，杠杆306的力点308被弹簧A 304向下推。

另外，一个气缸阀体317和导入气缸阀体317的活塞以这样一种方式设置以便活塞310的顶端能与杠杆306的作用点309接触。活塞310被一个衬垫A312支承以在气缸阀体317内部上下移动。另外，活塞310由压缩弹簧B 311压向杠杆306的作用点309。一个衬垫B 313设置在活塞310的下端以便当活塞310被杠杆306完全向下推时气缸阀体317的阀孔被衬垫B 313完全封闭。

对于作为构造阀的必要元件的可吸水物体的材料，可以使用各种材料。例如可以使用一种天然材料，如从植物根部提取的mannan、海洋植物的纤维等，或者一种合成材料，例如包括淀粉的各种塑料材料，一种羧甲基纤维素，聚丙烯酸，聚乙烯醇等。当考虑膨胀系数或者吸水时产生的压力时可以适当地选择这些材料。

对于可透水罩，可以使用各种材料。可以使用例如天然皮革、天然纤维、盘状木炭，或者由聚乙烯醇制成的合成皮革或纤维。可透水材料可以被覆盖以一个不绣钢网或一个塑料网以便加强其物理结构。也可以使用包含可透水材料和高强度材料的合成材料。

只要能确保密封性能和线性移动，就可以对用于前述实施例中的气缸和活塞结构进行改变。例如，结构可以被改进为一种风箱式结构。另外，可以将前述使用杠杆的结构改进为一种液压系统。

根据这三个实施例的结构也可以用于作控制如油或有机溶剂的普通液体的一种阀。在这种情况下，在构造这些阀时，应该选择具有能阻碍要控制的特殊液体的材料。这些阀操作的解释

首先，将参照图1(a)和1(b)对根据本发明前述第一实施例的阀的操作进行解释说明。在外部水没有供给阀且因此可吸水物体103是干燥的条件下，可吸水物体103的体积小，从而容许水106如图1(a)所示在弹性管101内部流动。当水从系统外部被供给到可吸水物体103时，如图1(b)所示，弹性管107被可吸水物体108的膨胀所产生的压力压缩，从而阻止了水106的流动。

其次，当中止水从系统外部的供给时，水逐渐从此膨胀的可吸水物体108流失，从而容许阀从图1(b)所示的状态回到图1(a)所示的状态。可吸水物体103的量变或型变能控制前述转变的速度。

下面，将参照图2(a)和2(b)对根据本发明前述第三实施例的阀的操作进行解释说明。在外部水没有供给阀且因此可吸水物体203是干燥的条件下，可吸水物体203的体积小。因此，活塞205被弹簧206的作用向上推，从而容许水212如图2(a)所示通过阀孔213流动。当水从系统外部被供给可吸水物体203时，如图2(b)所示，活塞205被可吸水物体214的膨胀所产生的压力压缩，从而关闭阀孔213且因此阻止水212的流动。

其次，当中止水从系统外部的供给时，水逐渐从此膨胀的可吸水物体214流失，从而容许阀从图2(b)所示的状态回到图2(a)所示的状态。可吸水物体203的量变或型变或者通过抵靠阀体208拧气缸201的螺钉可以控制前述转变的速度。

下面，将参照图3(a)和3(b)对根据本发明前述第三实施例的阀的操作进行解释说明。在水富足地存在于系统外部的条件下，如图3(a)所示，阀301被关闭而且水不被供给传感器气缸302且因此传感器活塞303保持被降低。同时，杠杆的力点308、杠杆的作用点309和活塞310全被向下推以便关闭阀孔319，从而防止水315的流动。

当水不在存在于系统外部时，如图3(b)所示，阀301变成一种开启状态，从而将水喷入传感器气缸302且因此向上推传感器活塞303。同时，杠杆的力点308、杠杆的作用点309和活塞310全被向上推以便打开阀孔319，从而防止水315的流动。

当外部水变得足够时，阀301关闭。接着传感器气缸302中的水从小孔305排出以泄掉液压。因此阀从图3(b)所示的状态回到图3(a)所示的状态。

第三实施例的操作特点是从关闭状态(图3(a))到开启状态(图3(b))的转变，或者从开启状态(图3(b))到关闭状态(图3(a))的转变出现的快，因此可以使半开状态的时间最小。当阀处于开启状态时当需要使每单位时间的供水量保持恒定时，该特点是有利的，这和用喷洒装置进行的灌溉情况相同。示例

下面参照附图对本发明的特殊例子进行详细描述。

图4表示一个例子，其中使用代表本发明的阀将水自动地供给花盆。土壤A405和土壤B 406被分别放置到花盆A 403和花盆B 404中，以分别栽培植物A 412和B 413。在这种情况中，根据本发明的阀A 401和B 402，各连接到输水管407的一段上，被安装在这些土壤内部。阀A 401和B 402具有适合于各植物的不同特征，并被分别连接到供水管A 408和供水管B 409。然后，输水管407中的液压力总是保持恒定。例如，如果一种干燥的环境适于植物A 412，那么用少量水可关闭的阀可用到阀A 401。另一方面，如果，例如一种潮湿的环境适于植物B 413，那么除非用大量水才可关闭的阀可用到阀B 402。根据上述，仅当土壤A 405变得相当干时，水410才被自动地从供水管408供给植物A 412。另一方面，只要土壤B 406稍变得干一些，水411就会被自动地从供水管409供给植物B 413。当土壤A 405或土壤B406中水的含量最佳时，分别通过阀A 401或阀B 402自动地停止浇水。

尽管前述例中仅示出了两个花盆，但本发明的阀同样可以用于更多数量的花盆，对于各花盆分别优化地自动浇水。

图5表示另一个例子，其中使用代表本发明的阀将水自动地供给大面积的农地。当一种作物被种植在可耕地A 501，而另一种作物被种植在可耕地B 502时，大量的阀A 505和阀B 506被连接到一列输水管504上，各阀具有适合于各作物的特征。这些阀A 505和B 506被埋置在可耕地A 501和可耕地B 502中，而且喷洒装置503被连接到这些阀A 505和B 506中的各个上。然后，输水管504中的液压被长期保持合适。

根据上述，不同种类的浇水可以被自动供给可耕地A 501和可耕地B 502，同时相同可耕地内的含水量被均匀化。尽管是在假定普通领域的情况下来描述此例，但此结构也能被用于在富稻区域或池塘中保持水位恒定。在这种情况中，在各区域或池塘中，在适当的水位处可以将本发明的阀设置在各富稻区域或池塘中。

图6表示另一例子，其中使用代表本发明的阀自动地将水供给一个公园。适合于一个花床601和草坪602的大量阀A 604和B 605连接到一列输水管603，并被埋置在花床601和草坪602下方。在这种情况中，这些阀的出口是打开的。然后，输水管603中的液压被长期保持在适宜的温度。

根据上述，适合于各位置的供水可以被自动地进行，即使是在大的公园中。而且，由于供水设施可以被完全埋置在地下，所以将不会破坏公园的美丽外表。另外，根据本发明的阀也可以被用于覆盖有草的棒球场、足球场、网球场、高尔夫球场等，在其中可以进行各种运动。

本发明的效果

本发明的第一效果是节约了灌溉水。给植物的供水通常是过度的以便避免植物的水短缺。但是，当使用本发明的阀时，可以使供给植物的水量最佳，从而可以浇水灌溉水的量。

本发明的第二效果是促进了作物或植物的生长。尽管大面积的农地看起来是均匀的，但其排水区域依赖于农地中的位置而变化。因此，当使用本发明的阀时，被供给农地的水量可以使各位置的湿度最佳，从而可以促进作物或植物的生长。

本发明的第三效果是灌溉工作中劳动力的减少。即，一旦安装了本发明的阀，就可以长期进行无人灌溉，只要系统中的液压比较低限度的大。而且，不需要任何其它能量例如电能来操作阀。因此，即使在不能确保稳定的电能供给的地区或郊区中，也可以进行稳定的自动灌溉。

本发明的第四效果是可以在原来认为难以耕种的地方进行种植。使用本发明的阀可以使一个垂直的混凝墙壁保持潮湿的状态。因此，植物可以生长在潮湿的壁面上，因此实现了在建筑物或桥外表面上的植物栽培。

Claims

1.一种灌溉阀由下述元件形成：

一个容器，其至少一部分是可透水的；

一个被装在该容器中的可吸水物体；

其特征在于由可吸水物体的体积膨胀所产生的压力被直接或间接用来自动打开或关闭供水管。

2.一种灌溉阀由下述元件形成：

一个薄壁管，其从一个主供水管分出；

其特征在于通过权利要求1中所述的灌溉阀自动地实现所述薄壁管的打开和关闭；而且通过从所述主供水管中分出的所述薄壁管中的液压可以实现所述主供水管的打开和关闭。