CN209314513U - 一种重力驱动式自动灌溉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种重力驱动式自动灌溉装置，其包括储水容器、计量容器、溢水管、第一管道、第二管道、具有通道的开关座、开关芯、连接开关座的支架头、杠杆、平衡斗和吸水件，第一管道和第二管道具有高度差或压力差，第一管道和第二管道分别连通开关座的通道，开关芯在通道内移动分别产生与第一管道、第二管道相通的水流通道，杠杆的两端分别连接开关芯和平衡斗，溢水管连接至计量容器；储水容器中的水经第一管道进入计量容器，计量容器中的水经过第二管道流出；该装置能够利用杠杆和压差原理，产生进水蓄水和排水灌溉的不同状态，能够在储水后，自动地完成灌溉操作，在不使用电力的情况下提供一种利用内部结构原理往复地不断灌溉的装置。

Description

一种重力驱动式自动灌溉装置

技术领域

本实用新型涉及灌溉技术领域，具体而言，涉及一种重力驱动式自动灌溉装置。

背景技术

农业是用水大户，近年来农业用水量约占经济社会用水总量的62％，部分地区高达90％以上，大力发展农业节水用水，在农业用水量基本稳定的同时扩大灌溉面积、提高灌溉保证率，是促进水资源可持续利用、保障国家粮食安全、加快转变经济发展方式的重要举措，而灌溉是农业重要的环节。

农业采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。

灌溉在农业养殖和种植方面具有重要的意义，而灌溉自动化能够大大地减轻人员负担，提高效率，现有技术的自动灌溉装置，不考虑抽水蓄水环节，就自动灌溉而言，往往使用的是电力驱动，这大大增加了能耗，还没有很好的节能环保的自动灌溉装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种重力驱动式自动灌溉装置，其能够利用杠杆原理和压差原理，产生进水蓄水和排水灌溉的不同状态，能够在储水过后，自动地完成灌溉操作，在不使用电力的情况下提供一种利用内部结构原理来回反复地不断灌溉的装置。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种重力驱动式自动灌溉装置，其包括：储水容器、计量容器、连接计量容器顶部的溢水管、第一管道、第二管道、内部具有通道的开关座、设于通道内的开关芯、连接开关座的支架头、杠杆和平衡斗，第一管道和第二管道具有高度差或压力差，第一管道和第二管道分别连通开关座的通道，开关芯在通道内移动分别产生与第一管道、第二管道相通的水流通道，杠杆的两端分别连接开关芯和平衡斗，杠杆的支点设置于支架头，开关芯通过杠杆的平衡自动调节位置进行水流通道的开关，溢水管的出口端位于平衡斗的上方；当开关芯的配重足够时，开关芯产生的力矩和平衡斗产生的力矩平衡，当开关芯的配重不足时，在杠杆的一端增加配重。

在本实用新型较佳的实施例中，上述平衡斗通过溢水使得杠杆处于不稳定状态且具有两种端点状态，两种端点状态为开关芯产生的力矩大于平衡斗产生的力矩时的状态、开关芯产生的力矩小于平衡斗产生的力矩时的状态；杠杆处于两种端点状态，开关芯分别位于开关座的通道顶部或底部的状态。

在本实用新型较佳的实施例中，上述开关芯往复运动时，开关座的通道最多只能形成一个水流通道，即通道与第一管道形成水流通道，或通道与第二管道形成水流通道。

在本实用新型较佳的实施例中，上述杠杆往复运动带动开关芯在开关座的通道内沿直线方向往复运动。

在本实用新型较佳的实施例中，上述储水容器的容器最低点设为H₁，计量容器的容器最高点设为H₂，H₁＞H₂，该高度设置使得储水容器中的水只能通过第一管道流入至计量容器中，水流在高度产生的压差下进行流动。

在本实用新型较佳的实施例中，上述储水容器的容量设为V₁，计量容器的容量设为V₂，V₁＞V₂；或采用进水管道代替储水容器；该设置使得储水容器中有足够的水进入计量容器，从而使溢水管能够流出至平衡斗内，改变杠杆的平衡状态。

在本实用新型较佳的实施例中，上述重力驱动式自动灌溉装置还包括吸水件，吸水件设置于平衡斗内，平衡斗具有用于漏水的孔。

在本实用新型较佳的实施例中，上述重力驱动式自动灌溉装置还包括配重杆和配重块，配重杆连接至杠杆，配重块和平衡斗分别位于杠杆的两端，配重杆具有螺纹，配重块设置有螺纹孔，配重块与配重杆相互匹配。

在本实用新型较佳的实施例中，上述重力驱动式自动灌溉装置还包括漏斗，杠杆设置有连通漏斗底部的进水通道，漏斗连接至杠杆，进水通道从漏斗底部至平衡斗延伸且连通平衡斗。

在本实用新型较佳的实施例中，上述开关座的侧面设置有通槽，开关芯的侧面凸设有连接凸起且连接凸起位于通槽内，开关芯通过连接凸起与杠杆连接，支架头向外凸设有连接杠杆的凸起，杠杆的支点处设有连接支架头的凸起的连接孔。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过开关芯或配重块产生的力矩和平衡斗产生的力矩进行平衡，利用杠杆原理使得杠杆在不同状态下摆动，使得开关芯在开关座内移动从而产生两种开关状态，通过第一管道形成储水容器至计量容器的进水通道，通过第二管道形成计量容器向外排出水的灌溉通道；能够利用杠杆原理和压差原理，产生进水蓄水和排水灌溉的不同状态，能够在储水过后，自动地完成灌溉操作，在不使用电力的情况下提供一种利用内部结构原理来回反复地不断灌溉的装置，绿色环保，解决了能耗问题，实现自动灌溉。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。

图1为本实用新型重力驱动式自动灌溉装置的主视图；

图2为本实用新型重力驱动式自动灌溉装置的第一实施例侧视图；

图3为本实用新型灌溉开关的截面图；

图4为本实用新型重力驱动式自动灌溉装置的第二实施例侧视图；

图5为本实用新型重力驱动式自动灌溉装置的第三实施例侧视图；

图标：100-重力驱动式自动灌溉装置；111-储水容器；112-计量容器；113-溢水管；114-第一管道；115-第二管道；120-灌溉开关；121-开关座；122-支架头；123-开关芯；124-杠杆；125-平衡斗；126-吸水件；127-配重杆；128-配重块；129-漏斗。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种重力驱动式自动灌溉装置100，其包括进水管道、计量容器112、溢水管113、第一管道114、第二管道115和灌溉开关120，灌溉开关120包括开关座121、支架头122、开关芯123、杠杆124、平衡斗125和吸水件126，进水管道和计量容器112通过第一管道114和灌溉开关120连接，第一管道114与计量容器112连通，第一管道114和第二管道115分别与灌溉开关120连接，溢水管113连接至计量容器112，支架头122连接至开关座121，开关芯123设置于开关座121内，平衡斗125连接至杠杆124，杠杆124连接平衡斗125和开关芯123；进水管道中的水经过第一管道114流经灌溉开关120，最后进入计量容器112，计量容器112中的水经过第二管道115流经灌溉开关120，最后流出第二管道115。

进水管道的水压力大于计量容器112中的水压力，进水管道中的水在连通至计量容器112的情况下，在压差的作用下只能从进水管道流入计量容器112；第一管道114和第二管道115分别与灌溉开关120连通，第一管道114包括水平段和与水平段连接的连接段，灌溉开关120设置于第一管道114的水平段中部，第一管道114的水平段与灌溉开关120连通，第一管道114的连接段连接至进水管道，灌溉开关120的内部通过第一管道114与进水管道连通；第二管道115分别包括水平段、连接入口段和连接出口段，灌溉开关120设置于第二管道115的中部，第二管道115的连接入口段分别连接计量容器112和第二管道115的水平段，第二管道115的连接出口段连接第二管道115的水平段，计量容器112中的水通过第二管道115的连接入口段进入第二管道115，灌溉开关120内部通过第二管道115与计量容器112连通；第一管道114的水平段的一端连接至第二管道115的入口段并在该处形成三通结构，流经第一管道114的水平段的水通过第二管道115的连接入口段流至计量容器112中；溢水管113连接至计量容器112的顶部，溢水管113的另一端连接至平衡斗125的上方，溢水管113将计量容器112顶部的水排出至平衡斗125，该设置使得计量容器112中的水量始终保持在固定的阀值内，进水管道中的水流入计量容器112到计量容器112的阀值后，水从溢水管113中排出。

请参照图2，灌溉开关120包括开关座121、支架头122、开关芯123、杠杆124、平衡斗125和吸水件126，开关芯123设置与开关座121内，开关座121沿竖直方向设置，开关座121内部具有开关芯123滑动的通道，开关座121的侧面设置有通槽，开关芯123的侧面向外凸设有连接凸起，该连接凸起位于通槽内，连接凸起在通槽内沿开关座121的通道方向上下移动，通道位于竖直方向，支架头122连接至开关座121的侧面，支架头122与开关座121相互垂直，杠杆124分别与开关芯123和支架头122连接，支架头122的一端设置有向外凸出的连接凸起，开关座121的侧面设置有通槽，开关芯123的中部设置有向外凸出的连接凸起，杠杆124具有与连接凸起相匹配的连接孔，杠杆124的一端分别与连接凸起连接，杠杆124的另一端连接至平衡斗125，杠杆124的支点为杠杆124与支架头122连接的点，杠杆124的两端分别为开关芯123和平衡斗125，平衡斗125具有蓄水的空间和漏水的底孔，吸水件126放置于平衡斗125的内部，该吸水件126为具有吸水功能的湿棉布。

请参照图3，灌溉开关120内部设置有开关芯123，开关芯123具有两种状态，包括储水状态和灌溉状态；开关芯123向上运动至开关座121的通道顶部，水流经过第二管道115的水平段，此时为灌溉状态，计量容器112的水通过第二管道115流经灌溉开关120后从第二管道115的连接出口段流出；开关芯123向下运动至开关座121的通道底部，水流经过第一管道114的水平段，此时为储水状态，进水管道中的水通过第一管道114流经灌溉开关120后进入计量容器112中。

开关芯123的配重使得开关芯123和平衡斗125在湿棉布未湿润的状态时，开关芯123在重力的作用下向下运动，根据杠杆124原理，平衡斗125向上运动，此时第一管道114和开关座121内部连通且形成水流动的路径，且第二管道115与开关座121内部的连通通道关闭，进水管道中的水通过第一管道114进入计量容器112；开关芯123的配重使得开关芯123和平衡斗125在湿棉布浸水且平衡斗125内部具有沾湿内壁的水时，平衡斗125在自身和水的重力下向下运动，根据杠杆124原理，开关芯123向上运动，此时计量容器112中的水满溢，水通过溢水管113排出至平衡斗125，平衡斗125内部和湿棉布浸水，第二管道115和开关座121内部连通且形成水流动的路径，第一管道114与开关座121内部的连通通道关闭，计量容器112中的水通过第二管道115排出至外部。

开关座121内部具有竖直方向的用于开关芯123移动的通道，该通道的径向大小和开关芯123的大小相同，通道的长度大于开关芯123的长度，开关芯123的长度设为L，第一管道114的水平段的径向直径为D₁，第二管道115的水平段的径向直径为D₂，第一管道114的水平段至第二管道115的水平段之间的距离为D₀，开关芯123的长度与第一管道114、第二管道115的关系为：

L≥D₀+D₁+D₂

开关座121的通道长度设为S，开关座121的通道的长度与开关芯123、第一管道114和第二管道115之间的关系为：

2L-(D₀+D₁+D₂)≤S≤2L+D₀

开关芯123的长度设置使得，开关芯123位于开关座121内始终保持最多有一个水流的通道，即水流从第一管道114的水平段通过或水流从第二管道115的水平段通过，开关座121内部的通道长度设置使得，开关芯123在通道内的顶部或底部时，始终保持开关座121与第一管道114连通或开关座121与第二管道115连通，即仅有一个水流动的路径。

本实用新型实例的工作原理为：

初始状态时，平衡斗125内没有水，开关芯123的配重使得开关芯123在重力作用下停靠在开关座121的通道底部，杠杆124另一端的平衡斗125抬起，此时开关座121是上部开通，下部关断；进水状态时，进水管道开始加水至水满，由于此时开关座121是上部开通，下部关断，这期间进水管道通入水，水流通过第一管道114经开关座121向计量容器112注水，由于下部开关是关断的，水流不能从出水口流出；溢流过程时，继续向计量容器112注水，当水位到达溢水管113高度时，水流开始从溢水管113流出，通过溢水管113向平衡斗125内加水，平衡斗125的杠杆124这一端由于水的重量逐渐增加重量，直到该重量产生的力矩大于开关芯123产生的力矩；翻转时，当平衡斗125这端的力矩大于开关芯123的力矩时，由于杠杆124作用，平衡斗125这端向下运动，开关芯123的一端抬起，这时开关芯123移到开关座121的通道顶部，进水通道关闭，开关座121的下部打开，水通过第二管道115与开关座121将计量容器112中的水放出，用于浇灌；当计量容器112中的水放完，溢流水也没有，进水路径关断，浇灌过程完毕，然后，平衡斗125中的湿棉等待自然蒸发干燥；反向翻转时，平衡斗125水分蒸发干，湿棉布干燥，平衡斗125的重量减轻至不能平衡杠杆124，开关座121的力矩大于平衡斗125一端的力矩，开关芯123这端比杠杆124另一端平衡斗125重，使开关芯123这端高度下降，另一端平衡斗125抬起，回到初始状态的状态；这样周而复始的下去实现自动进出水，达到自动按量浇灌的目的。

第二实施例

请参照图4，本实施例提供一种重力驱动式自动灌溉装置100，其包括储水容器111、计量容器112、溢水管113、第一管道114、第二管道115和灌溉开关120，灌溉开关120包括开关座121、支架头122、开关芯123、杠杆124、平衡斗125、吸水件126、配重杆127和配重块128，储水容器111和计量容器112通过第一管道114和灌溉开关120连接，第一管道114与计量容器112连通，第一管道114和第二管道115分别与灌溉开关120连接，溢水管113连接至计量容器112，支架头122连接至开关座121，开关芯123设置于开关座121内，平衡斗125连接至杠杆124，杠杆124连接平衡斗125和开关芯123；储水容器111中的水经过第一管道114流经灌溉开关120，最后进入计量容器112，计量容器112中的水经过第二管道115流经灌溉开关120，最后流出第二管道115。

第二实施例和第一实施例大部分相同，不同之处在于杠杆124的连接处增加配重杆127和配重块128，吸水件126选择为湿纸巾。

储水容器111的容量设为V₁，计量容器112的容量设为V₂，V₁＞V₂，即储水容器111的容量大于计量容器112的容量，储水容器111的容器最低点距地面之间的高度为H₁，计量容器112的容器最高点距地面之间的高度为H₂，H₁大于或等于H₂，H₁和H₂的高度设置使得储水容器111中的水在连通至计量容器112的情况下，在压差的作用下只能从储水容器111流入计量容器112；第一管道114和第二管道115分别与灌溉开关120连通，第一管道114包括水平段和与水平段连接的连接段，灌溉开关120设置于第一管道114的水平段中部，第一管道114的水平段与灌溉开关120连通，第一管道114的连接段连接至储水容器111，灌溉开关120的内部通过第一管道114与储水容器111连通；第二管道115分别包括水平段、连接入口段和连接出口段，灌溉开关120设置于第二管道115的中部，第二管道115的连接入口段分别连接计量容器112和第二管道115的水平段，第二管道115的连接出口段连接第二管道115的水平段，计量容器112中的水通过第二管道115的连接入口段进入第二管道115，灌溉开关120内部通过第二管道115与计量容器112连通；第一管道114的水平段的一端连接至第二管道115的入口段并在该处形成三通结构，流经第一管道114的水平段的水通过第二管道115的连接入口段流至计量容器112中；溢水管113连接至计量容器112的顶部，溢水管113的另一端连接至平衡斗125的上方，溢水管113将计量容器112顶部的水排出至平衡斗125，该设置使得计量容器112中的水量始终保持在固定的阀值内，储水容器111中的水流入计量容器112到计量容器112的阀值后，水从溢水管113中排出。

灌溉开关120包括开关座121、支架头122、开关芯123、杠杆124、平衡斗125、吸水件126、配重杆127和配重块128，开关芯123设置与开关座121内，开关座121沿竖直方向设置，开关座121内部具有开关芯123滑动的通道，开关座121的侧面设置有通槽，开关芯123的侧面向外凸设有连接凸起，该连接凸起位于通槽内，连接凸起在通槽内沿开关座121的通道方向上下移动，通道位于竖直方向，支架头122连接至开关座121的侧面，支架头122与开关座121相互垂直，杠杆124分别与开关芯123和支架头122连接，支架头122的一端设置有向外凸出的连接凸起，开关座121的侧面设置有通槽，开关芯123的中部设置有向外凸出的连接凸起，杠杆124具有与连接凸起相匹配的连接孔，杠杆124的中部分别与连接凸起连接，杠杆124的一端连接配重杆127和配重块128，配重杆127连接杠杆124，配重块128具有安装至配重杆127的通孔，配重块128通过通孔与配重杆127连接，配重杆127具有螺纹，通孔设置为螺纹状，配重块128与配重杆127相互匹配，配重块128通过旋转的方式沿配重杆127方向移动，配重块128移动时，对配重块128的力矩进行调节，杠杆124的另一端连接至平衡斗125，杠杆124的支点为杠杆124与支架头122连接的点，杠杆124的两端分别为配重块128和平衡斗125，平衡斗125具有蓄水的空间和漏水的底孔，吸水件126放置于平衡斗125的内部，该吸水件126为具有吸水功能的湿纸巾。

请参照图3，灌溉开关120内部设置有开关芯123，开关芯123具有两种状态，包括储水状态和灌溉状态；开关芯123向上运动至开关座121的通道顶部，水流经过第二管道115的水平段，此时为灌溉状态，计量容器112的水通过第二管道115流经灌溉开关120后从第二管道115的连接出口段流出；开关芯123向下运动至开关座121的通道底部，水流经过第一管道114的水平段，此时为储水状态，储水容器111中的水通过第一管道114流经灌溉开关120后进入计量容器112中。

开关芯123的配重使得开关芯123和平衡斗125在湿纸巾未湿润的状态时，开关芯123在重力的作用下向下运动，根据杠杆124原理，平衡斗125向上运动，此时第一管道114和开关座121内部连通且形成水流动的路径，且第二管道115与开关座121内部的连通通道关闭，储水容器111中的水通过第一管道114进入计量容器112；开关芯123的配重使得开关芯123和平衡斗125在湿纸巾浸水且平衡斗125内部具有沾湿内壁的水时，平衡斗125在自身和水的重力下向下运动，根据杠杆124原理，开关芯123向上运动，此时计量容器112中的水满溢，水通过溢水管113排出至平衡斗125，平衡斗125内部和湿纸巾浸水，第二管道115和开关座121内部连通且形成水流动的路径，第一管道114与开关座121内部的连通通道关闭，计量容器112中的水通过第二管道115排出至外部。

开关座121内部具有竖直方向的用于开关芯123移动的通道，该通道的径向大小和开关芯123的大小相同，通道的长度大于开关芯123的长度，开关芯123的长度设为L，第一管道114的水平段的径向直径为D₁，第二管道115的水平段的径向直径为D₂，第一管道114的水平段至第二管道115的水平段之间的距离为D₀，开关芯123的长度与第一管道114、第二管道115的关系为：

L≥D₀+D₁+D₂

开关座121的通道的长度设为S，开关座121的通道长度与开关芯123、第一管道114和第二管道115之间的关系为：

2L-(D₀+D₁+D₂)≤S≤2L+D₀

开关芯123的长度设置使得，开关芯123位于开关座121内始终保持最多有一个水流的通道，即水流从第一管道114的水平段通过或水流从第二管道115的水平段通过，开关座121内部的通道长度设置使得，开关芯123在通道内的顶部或底部时，始终保持开关座121与第一管道114连通或开关座121与第二管道115连通，即仅有一个水流动的路径。

本实用新型实例的工作原理为：

初始状态时，储水容器111没有水，平衡斗125内没有水，调节配重块128在配重杆127的位置，配重块128的配重使得配重块128在重力作用下向下运动，使得开关芯123停靠在开关座121的通道底部，杠杆124另一端的平衡斗125抬起，此时开关座121是上部开通，下部关断；进水状态时，储水容器111开始加水至水满，由于此时开关座121是上部开通，下部关断，这期间水流通过第一管道114经开关座121向计量容器112注水，由于下部开关是关断的，水流不能从出水口流出；溢流过程时，继续向计量容器112注水，当水位到达溢水管113高度时，水流开始从溢水管113流出，通过溢水管113向平衡斗125内加水，平衡斗125的杠杆124这一端由于水的重量逐渐增加重量，直到该重量产生的力矩大于配重块128的力矩；翻转时，当平衡斗125这端的力矩大于配重块128的力矩时，由于杠杆124作用，平衡斗125这端向下运动，配重块128的一端抬起，这时开关芯123移到开关座121的通道顶部，进水通道关闭，开关座121的下部打开，水通过第二管道115与开关座121将计量容器112中的水放出，用于浇灌；当计量容器112中的水放完，溢流水也没有，进水路径关断，浇灌过程完毕，然后，平衡斗125中的湿棉等待自然蒸发干燥；反向翻转时，平衡斗125水分蒸发干，湿纸巾干燥，平衡斗125的重量减轻至不能平衡杠杆124，开关座121的力矩大于平衡斗125一端的力矩，配重块128这端比杠杆124另一端平衡斗125重，使配重块128这端高度下降，另一端平衡斗125抬起，回到初始状态的状态；这样周而复始的下去实现自动进出水，达到自动按量浇灌的目的。

第三实施例

请参照图5，本实施例提供一种重力驱动式自动灌溉装置100，其包括储水容器111、计量容器112、溢水管113、第一管道114、第二管道115和灌溉开关120，灌溉开关120包括开关座121、支架头122、开关芯123、杠杆124、平衡斗125、吸水件126、配重杆127、配重块128和漏斗129，储水容器111和计量容器112通过第一管道114和灌溉开关120连接，第一管道114与计量容器112连通，第一管道114和第二管道115分别与灌溉开关120连接，溢水管113连接至计量容器112，支架头122连接至开关座121，开关芯123设置于开关座121内，平衡斗125连接至杠杆124，杠杆124连接平衡斗125和开关芯123；储水容器111中的水经过第一管道114流经灌溉开关120，最后进入计量容器112，计量容器112中的水经过第二管道115流经灌溉开关120，最后流出第二管道115。

第三实施例和第二实施例大部分相同，不同之处在于漏斗129的设置、漏斗129底部的进水通道，吸水件126选择为具有吸水功能的湿泡沫。

储水容器111的容量设为V₁，计量容器112的容量设为V₂，V₁＞V₂，即储水容器111的容量大于计量容器112的容量，储水容器111的容器最低点距地面之间的高度为H₁，计量容器112的容器最高点距地面之间的高度为H₂，H₁大于或等于H₂，H₁和H₂的高度设置使得储水容器111中的水在连通至计量容器112的情况下，在压差的作用下只能从储水容器111流入计量容器112；第一管道114和第二管道115分别与灌溉开关120连通，第一管道114包括水平段和与水平段连接的连接段，灌溉开关120设置于第一管道114的水平段中部，第一管道114的水平段与灌溉开关120连通，第一管道114的连接段连接至储水容器111，灌溉开关120的内部通过第一管道114与储水容器111连通；第二管道115分别包括水平段、连接入口段和连接出口段，灌溉开关120设置于第二管道115的中部，第二管道115的连接入口段分别连接计量容器112和第二管道115的水平段，第二管道115的连接出口段连接第二管道115的水平段，计量容器112中的水通过第二管道115的连接入口段进入第二管道115，灌溉开关120内部通过第二管道115与计量容器112连通；第一管道114的水平段的一端连接至第二管道115的入口段并在该处形成三通结构，流经第一管道114的水平段的水通过第二管道115的连接入口段流至计量容器112中；溢水管113连接至计量容器112的顶部，溢水管113的另一端连接至漏斗129的上方，溢水管113将计量容器112顶部的水排出至漏斗129后，水通过漏斗129从漏斗129底部的进水通道进入至平衡斗125，该设置使得计量容器112中的水量始终保持在固定的阀值内，储水容器111中的水流入计量容器112到计量容器112的阀值后，水从溢水管113中排出。

灌溉开关120包括开关座121、支架头122、开关芯123、杠杆124、平衡斗125、吸水件126、配重杆127、配重块128和漏斗129，开关芯123设置与开关座121内，开关座121沿竖直方向设置，开关座121内部具有开关芯123滑动的通道，开关座121的侧面设置有通槽，开关芯123的侧面向外凸设有连接凸起，该连接凸起位于通槽内，连接凸起在通槽内沿开关座121的通道方向上下移动，通道位于竖直方向，支架头122连接至开关座121的侧面，支架头122与开关座121相互垂直，杠杆124分别与开关芯123和支架头122连接，支架头122的一端设置有向外凸出的连接凸起，开关座121的侧面设置有通槽，开关芯123的中部设置有向外凸出的连接凸起，杠杆124具有与连接凸起相匹配的连接孔，杠杆124的中部分别与连接凸起连接，杠杆124的一端连接配重杆127和配重块128，配重杆127连接杠杆124，配重块128具有安装至配重杆127的通孔，配重块128通过通孔与配重杆127连接，配重杆127具有螺纹，通孔设置为螺纹状，配重块128与配重杆127相互匹配，配重块128通过旋转的方式沿配重杆127方向移动，配重块128移动时，对配重块128的力矩进行调节，杠杆124的另一端连接至平衡斗125，杠杆124的支点为杠杆124与支架头122连接的点，杠杆124的两端分别为配重块128和平衡斗125，平衡斗125具有蓄水的空间和漏水的底孔，吸水件126放置于平衡斗125的内部，该吸水件126为具有吸水功能的湿泡沫；漏斗129连接至杠杆124的顶部，其靠近平衡斗125的一端，漏斗129的开口位于溢水管113的下方，漏斗129的底部出口处至平衡斗125设置有进水通道，该进水通道位于杠杆124内，进水通道的设置是杠杆124内部中空形成，进水通道的一端与漏斗129底部的出口处连接，进水通道的另一端与平衡斗125的内部连通，水进入漏斗129后沿杠杆124方向流至平衡斗125内。

请参照图3，灌溉开关120内部设置有开关芯123，开关芯123具有两种状态，包括储水状态和灌溉状态；开关芯123向上运动至开关座121的通道顶部，水流经过第二管道115的水平段，此时为灌溉状态，计量容器112的水通过第二管道115流经灌溉开关120后从第二管道115的连接出口段流出；开关芯123向下运动至开关座121的通道底部，水流经过第一管道114的水平段，此时为储水状态，储水容器111中的水通过第一管道114流经灌溉开关120后进入计量容器112中。

开关芯123的配重使得开关芯123和平衡斗125在湿泡沫未湿润的状态时，开关芯123在重力的作用下向下运动，根据杠杆124原理，平衡斗125向上运动，此时第一管道114和开关座121内部连通且形成水流动的路径，且第二管道115与开关座121内部的连通通道关闭，储水容器111中的水通过第一管道114进入计量容器112；开关芯123的配重使得开关芯123和平衡斗125在湿泡沫浸水且平衡斗125内部具有沾湿内壁的水时，平衡斗125在自身和水的重力下向下运动，根据杠杆124原理，开关芯123向上运动，此时计量容器112中的水满溢，水通过溢水管113和漏斗129排出至平衡斗125，平衡斗125内部和湿泡沫浸水，第二管道115和开关座121内部连通且形成水流动的路径，第一管道114与开关座121内部的连通通道关闭，计量容器112中的水通过第二管道115排出至外部。

开关座121内部具有竖直方向的用于开关芯123移动的通道，该通道的径向大小和开关芯123的大小相同，通道的长度大于开关芯123的长度，开关芯123的长度设为L，第一管道114的水平段的径向直径为D₁，第二管道115的水平段的径向直径为D₂，第一管道114的水平段至第二管道115的水平段之间的距离为D₀，开关芯123的长度与第一管道114、第二管道115的关系为：

L≥D₀+D₁+D₂

开关座121的通道的长度设为S，开关座121的通道长度与开关芯123、第一管道114和第二管道115之间的关系为：

2L-(D₀+D₁+D₂)≤S≤2L+D₀

开关芯123的长度设置使得，开关芯123位于开关座121内始终保持最多有一个水流的通道，即水流从第一管道114的水平段通过或水流从第二管道115的水平段通过，开关座121内部的通道长度设置使得，开关芯123在通道内的顶部或底部时，始终保持开关座121与第一管道114连通或开关座121与第二管道115连通，即仅有一个水流动的路径。

本实用新型实例的工作原理为：

初始状态时，储水容器111没有水，平衡斗125内没有水，调节配重块128在配重杆127的位置，配重块128的配重使得配重块128在重力作用下向下运动，使得开关芯123停靠在开关座121的通道底部，杠杆124另一端的平衡斗125抬起，此时开关座121是上部开通，下部关断；进水状态时，储水容器111开始加水至水满，由于此时开关座121是上部开通，下部关断，这期间水流通过第一管道114经开关座121向计量容器112注水，由于下部开关是关断的，水流不能从出水口流出；溢流过程时，继续向计量容器112注水，当水位到达溢水管113高度时，水流开始从溢水管113流出，通过溢水管113向漏斗129中加水，流入漏斗129中的水经过进水通道进入平衡斗125内，平衡斗125的杠杆124这一端由于水的重量逐渐增加重量，直到该重量产生的力矩大于配重块128的力矩；翻转时，当平衡斗125这端的力矩大于配重块128的力矩时，由于杠杆124作用，平衡斗125这端向下运动，配重块128的一端抬起，这时开关芯123移到开关座121的通道顶部，进水通道关闭，开关座121的下部打开，水通过第二管道115与开关座121将计量容器112中的水放出，用于浇灌；当计量容器112中的水放完，溢流水也没有，进水路径关断，浇灌过程完毕，然后，平衡斗125中的湿棉等待自然蒸发干燥；反向翻转时，平衡斗125水分蒸发干，湿泡沫干燥，平衡斗125的重量减轻至不能平衡杠杆124，开关座121的力矩大于平衡斗125一端的力矩，配重块128这端比杠杆124另一端平衡斗125重，使配重块128这端高度下降，另一端平衡斗125抬起，回到初始状态的状态；这样周而复始的下去实现自动进出水，达到自动按量浇灌的目的。

综上所述，本实用新型实例通过开关芯或配重块产生的力矩和平衡斗产生的力矩进行平衡，利用杠杆原理使得杠杆在不同状态下摆动，使得开关芯在开关座内移动从而产生两种开关状态，通过第一管道形成储水容器至计量容器的进水通道，通过第二管道形成计量容器向外排出水的灌溉通道；能够利用杠杆原理和压差原理，产生进水蓄水和排水灌溉的不同状态，能够在储水过后，自动地完成灌溉操作，在不使用电力的情况下提供一种利用内部结构原理来回反复地不断灌溉的装置，绿色环保，解决了能耗问题，实现自动灌溉。

本说明书描述了本实用新型的实施例的示例，并不意味着这些实施例说明并描述了本实用新型的所有可能形式。本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种重力驱动式自动灌溉装置，其特征在于，包括：储水容器、计量容器、连接计量容器的溢水管、第一管道、第二管道、内部具有通道的开关座、设于通道内的开关芯、连接开关座的支架头、杠杆和平衡斗，所述第一管道和所述第二管道具有高度差或压力差，所述第一管道和所述第二管道分别连通所述开关座的通道，所述开关芯在通道内移动分别产生与所述第一管道、所述第二管道相通的水流通道，所述杠杆的两端分别连接所述开关芯和所述平衡斗，所述杠杆的支点设置于所述支架头，所述开关芯通过所述杠杆的平衡自动调节位置进行水流通道的开关，所述溢水管的出口端位于所述平衡斗的上方。

2.根据权利要求1所述的一种重力驱动式自动灌溉装置，其特征在于，所述平衡斗通过溢水使得所述杠杆处于不稳定状态且具有两种端点状态，两种端点状态为所述开关芯产生的力矩大于所述平衡斗产生的力矩时的状态、所述开关芯产生的力矩小于所述平衡斗产生的力矩时的状态。

3.根据权利要求2所述的一种重力驱动式自动灌溉装置，其特征在于，所述开关芯往复运动时，所述开关座的通道最多只能形成一个水流通道，即通道与所述第一管道形成水流通道，或通道与所述第二管道形成水流通道。

4.根据权利要求3所述的一种重力驱动式自动灌溉装置，其特征在于，所述杠杆往复运动带动所述开关芯在所述开关座的通道内沿直线方向往复运动。

5.根据权利要求1所述的一种重力驱动式自动灌溉装置，其特征在于，所述储水容器的容器最低点设为H₁，所述计量容器的容器最高点设为H₂，H1＞H2。

6.根据权利要求1所述的一种重力驱动式自动灌溉装置，其特征在于，所述储水容器的容量设为V₁，所述计量容器的容量设为V₂，V₁＞V₂；或采用进水管道代替所述储水容器。

7.根据权利要求4所述的一种重力驱动式自动灌溉装置，其特征在于，所述重力驱动式自动灌溉装置还包括吸水件，所述吸水件设置于所述平衡斗内，所述平衡斗具有用于漏水的孔。

8.根据权利要求7所述的一种重力驱动式自动灌溉装置，其特征在于，所述重力驱动式自动灌溉装置还包括配重杆和配重块，所述配重杆连接至所述杠杆，所述配重块和所述平衡斗分别位于所述杠杆的两端，所述配重杆具有螺纹，所述配重块设置有螺纹孔，所述配重块与所述配重杆相互匹配。

9.根据权利要求8所述的一种重力驱动式自动灌溉装置，其特征在于，所述重力驱动式自动灌溉装置还包括漏斗，所述杠杆设置有连通漏斗底部的进水通道，所述漏斗连接至所述杠杆，所述进水通道从所述漏斗底部至所述平衡斗延伸且连通所述平衡斗。

10.根据权利要求1所述的一种重力驱动式自动灌溉装置，其特征在于，所述开关座的侧面设置有通槽，所述开关芯的侧面凸设有连接凸起且连接凸起位于通槽内，所述开关芯通过连接凸起与所述杠杆连接，所述支架头向外凸设有连接所述杠杆的凸起，所述杠杆的支点处设有连接所述支架头的凸起的连接孔。