CN206879676U - 基于吸水材料控制水管通断的自动灌溉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于吸水材料控制水管通断的自动灌溉装置，包括外盒、吸水膨胀材料填充物和弹性橡胶膜，外盒上开设有进水口和出水口，吸水膨胀材料填充物和弹性橡胶膜均设于外盒内，弹性橡胶膜处于吸水膨胀材料填充物上方，进水口处于弹性橡胶膜的正上方，进水口与弹性橡胶膜之间具有过水间距，出水口处于过水间距范围内，外盒内设有供土壤的水分与吸水膨胀材料填充物的水分相互传导的湿度传导结构。与现有技术相比，其整个装置无需设置任何电器件，使用场合广泛，使用方便，整体制作成本廉，实用性强，并实时感知土壤湿度来实现对植物进行自动浇灌。

Description

基于吸水材料控制水管通断的自动灌溉装置

技术领域

本实用新型涉及灌溉装置，特别涉及一种自动控制水管导通或截止的自动灌溉装置。

背景技术

日前，国内自动浇花装置大多采取单片机、传感器以及电路控制的方式实现自动灌溉；其虽然可以根据土壤湿度实现自动浇灌，但是不但价格较高而且需要连接电源。此外，由于户外干扰因素较多，传感器型自动浇灌装置不太适用于草坪、花坛等户外的自动浇灌。

在中国，2011年杨守建等人，研究了利用自制的简易土壤温度检测装置对土壤湿度进行定时检测，根据土壤湿度状况和植物生长所需的湿度的不同，从而决定是否该对植物浇水和浇水量的多少。王薇等人也进行了简易自动浇花机的设计，该自动浇花机由湿度传感器，比较电路，驱动电路，继电器，电磁阀组成简易自动浇花机，它可以自动检测土壤湿度，然后对电磁阀与继电器控制，进行浇花。罗维进行了基于TRIZ理论的可控自动浇花装置的研究，利用TRIZ理论对自动浇花装置进行具体的研究和创新，提出了可控自动浇花的整体方案设计，这个新型方案具有自动浇花装置，并解决了水流量可控问题。2015年，张玉妹，金力做了基于STC89C52单片机的花卉自动浇灌系统总体设计，以单片机为测控核心，利用湿度传感器采集花卉生长因子数据，以输出信号形式对执行机构水泵进行控制，测控土壤温湿度；同时还进行了软件开发。熊亮、祝爱萍采用多功能集成电路设计了一种家用自动浇花机，实现水泵及电磁阀的开启与关闭自动控制。马靖凯研制了简易虹吸式自动浇花装置，该装置利用虹吸原理，对不同花卉和不同植物，能够根据需要的水分不同以及环境因素实现定时定量浇灌。徐文媛、庞永河设计了基于太阳能供电的智能雨水利用浇花装置，利用微控制器实现智能化管理，可实现对花卉的智能检测与智能浇水功能。

在国外，莫斯科水培植物研究人员斯列普措夫研制出一种自动浇灌装置，该装置只能通过水培的方式实现自动浇灌。另外，目前国外研制的相类似产品主要为智能花盆。英国瑞贝皮特森实用新型了一种智能花盆，具有可以监控植物湿度和温度的传感装置。英国大学生娜塔莉·金也实用新型了一种智能花盆，通过水分和温度传感器以及光照传感器时刻监测植物生长环境的变化。国外在盆栽自动浇灌方面的研究大多集中于智能花盆的研究，但是智能花盆成本较高，对于偶尔出差的人实用性不够强。

鉴于上述内容可知，无论在国内还是在国外，市面上的自动灌溉装置虽品种繁多，但整体仍存在价格昂贵，结构复杂，使用不便的缺陷，因此目前市面上还未有价格低廉、结构简易，使用方便，又能根据土壤湿度和植物需水量实行自动浇灌的装置。

实用新型内容

本实用新型提供一种价格低廉、结构简易，使用方便，又能根据土壤湿度和植物需水量实行自动浇灌，实用性强的基于吸水材料控制水管通断的自动灌溉装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

基于吸水材料控制水管通断的自动灌溉装置，包括外盒、吸水膨胀材料填充物和弹性橡胶膜，上述外盒上开设有供外界的水流至外盒内的进水口和供外盒内的水流出外盒外的出水口，上述吸水膨胀材料填充物填充于上述外盒的腔室内，上述弹性橡胶膜安装于上述外盒的腔室内，并处于上述吸水膨胀材料填充物的上方，且上述弹性橡胶膜与上述外盒紧配合设置，上述进水口处于上述弹性橡胶膜的正上方，且上述进水口与上述弹性橡胶膜之间具有供水存储的过水间距，上述出水口处于上述过水间距范围内，上述外盒位于上述吸水膨胀材料填充物处设有供土壤的水分与外盒内的吸水膨胀材料填充物的水分相互传导的湿度传导结构。

上述外盒包括其上端呈敞开状的中空盒体和螺装在中空盒体上端端口处的盒盖，上述盒盖具有中空腔室，且上述盒盖的下端端口呈敞开结构，且上述盒盖的中空腔室与上述盒盖的下端开口相连通；上述吸水膨胀材料填充物和上述湿度传导结构均设置在上述中空盒体上，上述进水口和上述出水口均设置在上述盒盖上，上述弹性橡胶膜设置在上述盒盖的下端开口内或者设置在上述盒体上端端口内。

上述弹性橡胶膜安装在上述盒盖的下端端口内，且上述弹性橡胶膜的外侧壁周沿与上述盒盖的内侧壁相密贴配合。

上述进水口和上述出水口均设置在上述盒盖的顶面上。

上述吸水膨胀材料填充物为聚丙烯酸盐类高吸水性树脂填充物。

上述中空盒体的下端端口呈敞开状，上述中空盒体的下端端口内嵌装有硬质多孔板，上述硬质多孔板构成中空盒体的盒底，上述硬质多孔板上平铺有处于硬质多孔板与吸水膨胀材料填充物底面之间的透水过滤膜，上述透水过滤膜与上述硬质多孔板构成上述湿度传导结构。

上述中空盒体的下端端口呈敞开状，上述中空盒体的下端端口内嵌装有硬质多孔板，上述硬质多孔板构成中空盒体的盒底，上述中空盒体内套装有透水过滤膜袋，上述透水过滤膜袋的容积大于中空盒体的容积，上述吸水膨胀材料填充物填充于上述透水过滤膜袋内，上述透水过滤膜袋和上述硬质多孔板构成上述湿度传导结构。

上述吸水膨胀材料填充物的顶部全部或局部部位与上述弹性橡胶膜接触。

上述外盒外位于上述进水口处设有与进水口相连通的进水管和位于上述出水口处设有与出水口相连通的出水管。

采用上述技术方案，本实用新型的基于吸水材料控制水管通断的自动灌溉装置，使用时，将外盒位于通孔处的部位填于土壤内，之后，外界的水经进水口流至过水间距内，再由过水间距处的出水口流出对土壤里的植物进行浇灌，浇灌后一定时间后土壤所含有水分逐步增加，土壤的水分经湿度传导结构渗透至外盒内被吸水膨胀材料填充物吸收，吸水膨胀材料填充物吸水后体积膨胀变大，随着土壤的水分的增加而逐步膨胀，吸水膨胀材料填充物的膨胀会使吸水膨胀材料填充物的顶面与弹性橡胶膜的底面相接触，此时吸水膨胀材料填充物的再次膨胀会将弹性橡胶膜向上顶起变形，弹性橡胶膜的顶面会与处于弹性橡胶膜正上方的进水口相贴配合，进水口被弹性橡胶膜封堵，无水流进，出水口的水量减少直至断流，此时土壤的水分刚好充足；当土壤中的水分逐步降低时，吸水膨胀材料填充物也会放出所含水分，此分经湿度传导结构渗透至土壤内，吸水膨胀材料填充物体积减小，随着吸水膨胀材料填充物体积的减小使吸水膨胀材料填充物对弹性橡胶膜的顶力降低，弹性橡胶膜逐步弹性复位，弹性橡胶膜的逐步复位使弹性橡胶膜与进水口逐步分离，进水口逐步导通，则出水口的出水量逐步增大，实现对植物的自动灌溉。

与现有技术相比，本实用新型的基于吸水材料控制水管通断的自动灌溉装置，具有如下有益效果：

一、整个装置无需设置任何电器件，无电源控制，使用场合广泛，不受限，使用方便；

二、整体结构简易，易于制作，并无需电器件，整体制作成本廉，实用性强；

三、实时感知土壤湿度来实现对植物进行自动浇灌，无电操作，节能环保，非常适用于家庭和单位；

四、利用吸水膨胀材料填充物的整体吸水膨胀率的不同调节并结合土壤湿度可实现对不同植物的实际需水量自动浇灌，设计合理，避免传统自动灌溉装置无法根据不同植物的实际需水量进行不同浇灌的问题；

五、能方便地控制土壤含水量以适应植物不同生长期的需水量。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：

外盒 1 中空盒体 11

盒盖 12 硬质多孔板 13

吸水膨胀材料填充物 2

弹性橡胶膜 3 透水过滤膜 4

进水管 5 出水管 6

进水口 100 出水口 200

通孔 300 过水间距 400

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。

本实用新型的基于吸水材料控制水管通断的自动灌溉装置，如图1所示，包括外盒1、吸水膨胀材料填充物2和弹性橡胶膜3，外盒1上开设有供外界的水流至外盒内的进水口100和供外盒1内的水流出外盒外的出水口200，吸水膨胀材料填充物2填充于外盒1的腔室内，弹性橡胶膜3安装于外盒1的腔室内，并处于吸水膨胀材料填充物2的上方，且弹性橡胶膜3与外盒1紧配合设置，进水口100处于弹性橡胶膜3的正上方，且进水口100与弹性橡胶膜3之间具有供水存储的过水间距400，出水口200处于过水间距400范围内，外盒1位于吸水膨胀材料填充物2处设有供土壤的水分与外盒1内的吸水膨胀材料填充物2的水分相互传导的湿度传导结构。

本实用新型的基于吸水材料控制水管通断的自动灌溉装置，其原理是利用高吸水膨胀材料在吸水前后的体积变化控制具有弹性的橡胶膜，使橡胶膜在吸水膨胀材料吸水膨胀时受到挤压而封闭进水管，阻止灌溉过程；吸水膨胀材料脱水后橡胶膜回复原有位置，进水管恢复进水，重启灌溉过程。具体是：将外盒1位于通孔300处的部位填于种植植物的土壤内，之后，外界的水经进水口100流至过水间距400内，再由过水间距400处的出水口200流出对土壤里的植物进行浇灌，浇灌后一定时间后土壤含有水分，且土壤的水分经湿度传导结构渗流至外盒1内，被吸水膨胀材料填充物2吸收，吸水膨胀材料填充物2吸水后体积膨胀变大，随着土壤的水分的增加而逐步膨胀，吸水膨胀材料填充物2的膨胀会使吸水膨胀材料填充物2的顶面向上膨胀与弹性橡胶膜3的底面相接触，此时，利用弹性橡胶膜3的弹性，使吸水膨胀材料填充物2的逐步向上膨胀会将弹性橡胶膜3向上顶起变形，弹性橡胶膜3的顶面会上凸起，并与处于弹性橡胶膜3正上方的进水口100相贴配合，进水口100被弹性橡胶膜3封堵，无水流进，出水口200的水量减少直至断流，此时土壤的水分刚好充足；当土壤中的水分逐步降低时，吸水膨胀材料填充物2也会释放出所含水分，释放的水分经湿度传导结构渗透至土壤内，吸水膨胀材料填充物2体积减小，随着吸水膨胀材料填充物2体积的减小使吸水膨胀材料填充物2对弹性橡胶膜3的顶力降低，弹性橡胶膜3逐步弹性复位，弹性橡胶膜3的逐步复位使弹性橡胶膜3与进水口100逐步分离，进水口100逐步导通，则出水口200的出水量逐步增大，实现对植物的自动灌溉。

本实用新型的基于吸水材料控制水管通断的自动灌溉装置，具有如下有益效果：

一、整个装置无需设置任何电器件，无电源控制，使用场合广泛，不受限，使用方便；

二、整体结构简易，易于制作，并无需电器件，整体制作成本廉，实用性强；

三、实时感知土壤湿度来实现对植物进行自动浇灌，无电操作，无需通电无需电池，节能环保，非常适用于家庭和单位；

四、利用吸水膨胀材料填充物的整体吸水膨胀率的不同调节并结合土壤湿度可实现对不同植物的实际需水量自动浇灌，设计合理，避免传统自动灌溉装置无法根据不同植物的实际需水量进行不同浇灌的问题；

五、能方便地控制土壤含水量以适应植物不同生长期的需水量；

六、通过透水过滤膜可防止土壤渗入吸水膨胀材料填充物中，以免吸水膨胀材料填充物的吸水特性受影响。

本实用新型的基于吸水材料控制水管通断的自动灌溉装置，优选方案是：该外盒1包括其上端呈敞开状的中空盒体11和螺装在中空盒体11上端端口处的盒盖12，盒盖12具有中空腔室，且盒盖12的下端端口呈敞开结构，盒盖12的中空腔室与盒盖12的下端开口相连通，即盒盖12由顶面和闭环形侧围构成，该吸水膨胀材料填充物2和湿度传导结构均设置在中空盒体11上，进水口100和出水口200均设置在盒盖12上，最佳的的是进水口和出水口均设置盒盖12的顶面上，弹性橡胶膜3设置在盒盖12的下端开口内或者设置在盒体11上端端口内；这样，利用盒体与盒盖的方式可方便吸水膨胀材料填充物2填充量的调节，则，可根据不同种植植物的需水量进行适当的调节吸水膨胀材料填充物2的填充量，以使种植植物的生长条件良好，并能根据种植植物的不同生长时期调节吸水膨胀材料填充物2的填充量，以满足种植植物不同生长时期的需水量，设计合理。

再一优选的是：弹性橡胶膜3安装在盒盖12的下端端口内，且弹性橡胶膜3的外侧壁周沿与盒盖12的内侧壁相密贴配合，这样，盒盖打开时可直接对吸水膨胀材料填充物2的填充量进行调节，使弹性橡胶膜3不会受吸水膨胀材料填充物2填充量调节的影响，从而弹性橡胶膜3的使用寿命较长。

再二优选的是：该吸水膨胀材料填充物2为聚丙烯酸盐类高吸水性树脂填充物，该吸水膨胀材料填充物2与盒体1的内腔壁密贴配合，吸水膨胀材料填充物2的顶部全部或局部部位与弹性橡胶膜3接触。另，使用时，吸水膨胀材料填充物2的顶部也可不与弹性橡胶膜3相接触。

本实用新型中，该中空盒体11的下端端口呈敞开状，且该中空盒体11的下端端口内嵌装有封闭该端口的硬质多孔板13，此硬质多孔板13构成所述的中空盒体11的盒底，该硬质多孔板13上平铺有处于硬质多孔板13和吸水膨胀填充物2底部之间的透水过滤膜4，此透水过滤膜4与硬质多孔板13构成所述的湿度传导结构。使用时，土壤内的水分经硬质多孔板13上的各通孔300渗透至透水过滤膜4外，经透水过滤膜4渗透至吸水膨胀材料填充物2内。

本实用新型中，该透水过滤膜3为过滤布。另，该透水过滤膜3也可为袋体结构，此袋体套装于中空盒体内，吸水膨胀材料填充物填充于此袋体内，透水过滤膜3的内侧壁与吸水膨胀材料填充物2无间隙；这样，该透水过滤膜3的袋体结构可方便吸水膨胀材料填充物2的填充和更换，并使湿度传导结构的通孔位置不受限制。

本实用新型中，上述的湿度传导结构也可采用以下方式替换，即该中空盒体的下端端口呈敞开状，中空盒体的下端端口内嵌装有硬质多孔板，硬质多孔板构成中空盒体的盒底，中空盒体的下部外侧壁上开设有若干个通孔，各通孔沿中空盒体的周向方向环绕分布，各通孔构成渗透区域，中空盒体内套装有透水过滤膜袋，透水过滤膜袋的容积大于中空盒体的容积，吸水膨胀材料填充物填充于透水过滤膜袋内，透水过滤膜袋、各通孔及硬质多孔板构成所述的湿度传导结构。

本实用新型中，该盒盖12上方位于进水口100处设有与进水口100相连通的进水管5和位于出水口200处设有与出水口200相连通的出水管6，该进、出水管5、6的设置可方便灌溉装置的使用。

上面结合附图对本实用新型做了详细的说明，但是本实用新型的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本实用新型做出各种变形，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.基于吸水材料控制水管通断的自动灌溉装置，其特征在于：包括外盒、吸水膨胀材料填充物和弹性橡胶膜，上述外盒上开设有供外界的水流至外盒内的进水口和供外盒内的水流出外盒外的出水口，上述吸水膨胀材料填充物填充于上述外盒的腔室内，上述弹性橡胶膜安装于上述外盒的腔室内，并处于上述吸水膨胀材料填充物的上方，且上述弹性橡胶膜与上述外盒紧配合设置，上述进水口处于上述弹性橡胶膜的正上方，且上述进水口与上述弹性橡胶膜之间具有供水存储的过水间距，上述出水口处于上述过水间距范围内，上述外盒位于上述吸水膨胀材料填充物处设有供土壤的水分与外盒内的吸水膨胀材料填充物的水分相互传导的湿度传导结构。

2.根据权利要求1所述的基于吸水材料控制水管通断的自动灌溉装置，其特征在于：上述外盒包括其上端呈敞开状的中空盒体和螺装在中空盒体上端端口处的盒盖，上述盒盖具有中空腔室，且上述盒盖的下端端口呈敞开结构，且上述盒盖的中空腔室与上述盒盖的下端开口相连通；上述吸水膨胀材料填充物和上述湿度传导结构均设置在上述中空盒体上，上述进水口和上述出水口均设置在上述盒盖上，上述弹性橡胶膜设置在上述盒盖的下端开口内或者设置在上述盒体上端端口内。

3.根据权利要求2所述的基于吸水材料控制水管通断的自动灌溉装置，其特征在于：上述弹性橡胶膜安装在上述盒盖的下端端口内，且上述弹性橡胶膜的外侧壁周沿与上述盒盖的内侧壁相密贴配合。

4.根据权利要求2或3所述的基于吸水材料控制水管通断的自动灌溉装置，其特征在于：上述进水口和上述出水口均设置在上述盒盖的顶面上。

5.根据权利要求1或2所述的基于吸水材料控制水管通断的自动灌溉装置，其特征在于：上述吸水膨胀材料填充物为聚丙烯酸盐类高吸水性树脂填充物。

6.根据权利要求2所述的基于吸水材料控制水管通断的自动灌溉装置，其特征在于：上述中空盒体的下端端口呈敞开状，上述中空盒体的下端端口内嵌装有硬质多孔板，上述硬质多孔板构成中空盒体的盒底，上述硬质多孔板上平铺有处于硬质多孔板与吸水膨胀材料填充物底面之间的透水过滤膜，上述透水过滤膜与上述硬质多孔板构成上述湿度传导结构。

7.根据权利要求2所述的基于吸水材料控制水管通断的自动灌溉装置，其特征在于：上述中空盒体的下端端口呈敞开状，上述中空盒体的下端端口内嵌装有硬质多孔板，上述硬质多孔板构成中空盒体的盒底，上述中空盒体内套装有透水过滤膜袋，上述透水过滤膜袋的容积大于中空盒体的容积，上述吸水膨胀材料填充物填充于上述透水过滤膜袋内，上述透水过滤膜袋和上述硬质多孔板构成上述湿度传导结构。

8.根据权利要求1所述的基于吸水材料控制水管通断的自动灌溉装置，其特征在于：上述吸水膨胀材料填充物的顶部全部或局部部位与上述弹性橡胶膜接触。

9.根据权利要求1所述的基于吸水材料控制水管通断的自动灌溉装置，其特征在于：上述外盒外位于上述进水口处设有与进水口相连通的进水管和位于上述出水口处设有与出水口相连通的出水管。