專利名稱:分離式蓄流灌水器的制作方法
技術領域:
本發明目的是為農業節水灌溉提供一種新的灌水器——分離式蓄流灌水器, 以克服和解決目前農業節水灌溉設施中的灌溉水出流關鍵技術設備——灌水器所存在的耗能較高、供水時間長、灌溉水溫較低、用水定額自控性差等技術問題,從而實現分離式蓄流灌水器縮減供水時間、節水節能、提升灌溉水溫、增加灌溉水均勻性和增強用水定額可控 性的綜合功效。
背景技術:
公知技術中,國內外在高效節水灌溉技術領域內研究應用的灌溉技術和方 法,主要有噴(微噴)灌、滴灌、膜下滴灌、''地下滲灌等,這些節水灌溉系統中灌溉水出 流的關鍵技術設備是——灌水器,如噴灌的噴頭;微噴灌的微噴頭;滴灌或膜下滴灌的滴頭 或小孔出流等灌水器。M_iiiM_LMM ,即噴灑水器具,按噴頭結構可分為旋轉式噴頭、固定式噴頭和噴灑孔管三種,其中旋轉式噴頭(射流式噴頭),是我國目甜應用最普遍的一種,其中水平旋轉 式、垂直搖壁式和全射流式噴頭各地都有使用。全射流式噴頭我國在80年代研制成功,其優 點是無撞擊部件,結構簡單,噴灑性能好;固定式即散水式噴頭,特點是水流向全圓或扇形 噴灑,射程短,濕潤半徑3 9m,霧化度較高;噴灑孔管,結構簡單;微噴灌水器是噴頭的延 伸和細化,按結構和工作原理分為射流旋轉式、折射式和離心式微噴頭,目前我國以工程塑 質為主要材料的不同系列多種型號微噴灌已廣泛應用于城市園林綠化、經濟作物灌溉等。噴 灌、微噴灌灌水器技術上存在明顯的問題是噴灌自始至終是持續能源消耗、噴灌強度較高、 灌溉噴灑時水分在空氣中的飄移損失較多、噴灌均勻度受風影響較大、春季噴灌水溫較低影 響作物正常生長、噴灌噴頭本身不具有灌水定額自控能力等。fiMteH,它是將滴灌系統中的有壓供水,通過滴灌灌水器,如滴頭或小孔出流,將 有壓供水以水滴或滲水的形式對作物根部進行灌溉。滴灌是應用和發展較快的一項高效節灌 技術,滴灌灌水器目前有孔口消能、長流道管式、渦流消能和壓力補償式滴頭;將滴頭與 毛管組裝成一體具有兼顧配水和滴水功能的滴灌帶(管),如薄壁軟管孔口出流、內鑲式滴灌 帶、在滴灌帶的一側或管壁上熱合出不同形狀的迷宮式滴灌帶技術在我國已廣泛使用;此外, 將灌區末級毛管中壓力水流以涌泉方式出流灌溉、小管出流灌溉,具有工作水頭低、孔口大、 抗堵塞性能較強等優點。滴灌灌水器技術上存在明顯問題是滴灌自始至終持續能源消耗, 春季灌溉時,由于滴灌系統水溫較低影響作物正常生長,滴頭本身不具有灌水定額自控能力, 滴灌灌水器水出流流道斷面很小堵塞問題較多(若增加出流斷面雖然提高了抗堵塞性,但灌沐j[均勻度下降)等°地下滲灌(也稱地下滴灌)灌水器,它是將灌水器(滲灌管)埋入地下的一種先進的微 灌水技術方法,與滴灌、微噴灌相比節水效果更好,因為滲灌將水直接送到作物根區,地表 基本干燥,作物的棵間蒸發很少,耕作層士壤結構保持較好。地下滲灌灌水器技術上存在明顯問題是滲灌自始至終是持續能源消耗、春季灌溉由于滲灌系統的水溫較低影響作物TH常生長、滲灌本身不具有灌水定額自控能力、地下輸水滲灌管與土壤環境關系而發生固體微粒 和生物堵塞灌溉水淤堵現象、投入較大管理運行維護等。公知技術中,現有各種灌水器在工作運行時,都有一個明顯共性特征各種類型的灌水 器在工作時,是在管網供水系統恒定的、持續有壓條件下實施灌溉的,它將灌溉系統的供水 與田間灌水器的灌水作業形成了一個連續的、不間斷的、同歩的灌溉運行體,灌水器工作時, 是一個自始至終拌隨著連續有壓供水、能源消耗的過程,如果灌溉系統中管網系統首部或者 輪灌區的水源供水處一旦停止或終斷,那么整個灌溉系統的灌水器灌溉作業就會全部停止, 即是目前國內外已生產應用的再好的灌水器也將無法工作。山此所導致的技術問題是目前 的灌水器技術,是以灌溉供水系統持續的高消耗水能、能源為代價而獲取的節水灌溉目標, 不利于縮減供水時間、不利于灌溉節能、不利于提升灌溉水溫、不利于灌溉用水定額的控制。
發明內容
為盡可能最大限度地提高節水節能和降低能耗,實現經濟的節能灌溉目標, 解決目前的灌水器工作中所存在的耗能較高、供水時間長、灌溉水溫較低、用水定額自控性 差等技術問題,本發明提出了一種"蓄流分離灌溉"技術理論,基于此理論原理從技術上研 制一種新的分離式蓄流灌水器。這種灌水器,能夠實現縮減供水時間,具有節水節能、提升 灌溉水溫、增加灌溉水均勻性和增強用水定額可控性的綜合功效。本發明提出"蓄流分離灌溉"技術理論原理是灌區供水與m間灌溉,是一個不同歩、相互獨立、不連續、各自運行的兩個不同單元,即通過灌溉供水管網將作物所需灌水額定, 一次性輸送到ffl間作物用水處的具有定額定量的分離式蓄流灌水器容積之中,渠道或管道供 水在很短時間內相對獨立的完成供水任務,而作物灌溉耗時是一個與供水無關,在ffl間相對 獨立的自行釋放過程,這就是將供蓄水與作物ffl間灌溉實施分離的灌溉技術理論。從而改變 了我國在供水與灌溉過程中那種傳統的"供水、需水、灌溉、完成"連續、同歩的灌溉模式。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是基于"蓄流分離灌溉"技術理論原理設計 的一種分離式蓄流灌水器,其主要結構有進水口管徑較大的塑質軟管;在分離式蓄流灌水 器的進水管處設置有"進水啟閉自控閥";進水(充水)時在灌水器裝置內上部設有排氣微孔 及內置排氣軟管;蓄流過程中的水流排氣通道;存貯灌溉用水定額的蓄水有壓容積袋;水流 排氣出口與灌溉水出流導管相連;管徑很小的軟質塑材灌溉水出流導管;多孔出流承插連接 器,上端與出流導管承插連接,下端與多個出流微灌管承插連接;出流微灌管出流口管徑微 小以滿足細流微灌,分離式蓄流灌水器的進水(充水)流量遠大于灌溉水的出流流量,以此 加速灌水器容積充水在短時間內完成。在輪灌區供水管網系統的末級毛管上連接分離式蓄流灌水器,在供水過程中當輪灌區內 的分離式蓄流灌水器充滿水后,即可將該輪灌區的首部水源供水丌關關閉,即表明該輪灌區供水作業完成,至于m間作物灌溉與供水和能源供給無關,而是分離式蓄流灌水器容積中的水量在自重作用下,在田間相對獨立的自動釋放的灌水過程,由此,供水時間、能源消耗、 灌水定額及運行管理成本等將顯著的減少。本發明的有益效果是,作物灌溉需水量即灌水額定, 一次性輸送到ffl間作物用水處的定 額定量的灌水器設施——分離式蓄流灌水器容積之中。ffl間作物灌溉用水是一個自行釋放的 過程,灌溉耗時和作業均自動相對獨立在ffl間完成,渠道或管道供水在很短時間內相對獨立 的完成供水任務,從而完成常規灌溉"供水、需水、灌溉、完成"連續同歩性的全過程。這 種灌溉技術,能有效地縮短灌水時間和輪灌周期,有效緩解用水緊張期的用水矛盾,省工、 省力減少ffl間灌水作業層次和工作量,由于將供水與灌溉分離,從而減少了供水歷時,具有 顯著的省時節能低耗和減少運行管理成本的功效,由于分離式蓄流灌水器容積中灌溉水出流量很小,使得灌水器容積水量貯存滯留時間較長,利于灌溉水吸收太陽能和灌溉水溫的提升。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一歩說明 圖1是蓄流分離灌溉原理流程圖; 圖2是分離式蓄流灌水器結構圖。圖1,是蓄流分離灌溉技術理論原理,分離式蓄流灌水器與噴灌、滴灌、滲灌等節水灌 溉工作原理不同。噴灌、滴灌、滲灌等灌溉運行過程中輪灌區供水系統,始終在持續有壓供 水和能源消耗狀態下灌溉,直至某次輪灌區灌水作業完成。對于蓄流分離灌溉運行,在管網 系統的有壓供水作用下,分離式蓄流灌水器快速充水,當灌水器容積充滿水后即表明灌水定 額已量化完成(灌水定額自控),這時關閉該輪灌區供水丌關終止供水,宣告本輪灌區供水作 業完畢,同時也終止了供水系統的能源消耗,此時該輪灌區供水過程全部完成。常規灌溉系統中的各種灌水方法,從系統供水到某次灌水的完成,灌溉系統是一個自始 至終連續性、同歩的、持續供水能源消耗過程。顯然,灌區作物灌水時間需要多長,則供水 和能源的供給就必須保持多長時間,因此,能源供給與作物灌溉歷時長度有著十分密切的關 系,所以要解決能源消耗過多的問題,務必從減少灌區ffl間作物灌水時間著手,把田間灌水 所消耗的時間及其耗費的能源供應盡可能地向非能源消耗方面轉化。蓄流分離灌溉系統的灌溉用水過程是以分離式蓄流灌水器容積中的定額水量,通過微小管出流導管向作物根系灌水, 且灌溉的過程中巳經脫離了水源的供水和能源消耗,它是依靠分離式蓄流灌水器容積中的水 量在自重作用下實施作物灌溉的,他消耗的是水的自然能。蓄流分離灌溉與常規灌溉有著本 質上的區別把作物灌溉運行過程分成以下四個不同階段① 灌區管網系統獨立供水階段。丌啟輪灌區供水丌關,向本輪灌區管網系統——干管、 分干管及ffl間輸水毛管三級管網供、輸水量。② 分離式蓄流灌水器充水和供水終止階段。當輪灌區管網系統加壓運行后,該輪灌區田 間輸水毛管上的分離式蓄流灌水器,在供水壓力作用于下灌水器容積水量很快充水并完成蓄 水任務,分離式蓄流灌水器中所蓄水量即為作物的灌水定額。此時,關閉本輪灌區的供水開 關,表明本輪灌區供水任務已經完成,意味著能源供應宣告結束。③ ffl間灌溉獨立完成階段。在切斷水源停止供水不消耗能源的情況下,輪灌區ffl間分離 式蓄流灌水器容積中的水量,在水量自重的作用于下,將自由水能轉化為出流動能,通過分 離式蓄流灌水器的微小出流導管,以細流方式逐歩浸潤作物根系局部土壤,實施細流滲水的 節水灌溉方式,這就是蓄灌分離灌溉技術理論"蓄"與"流","供水"與"灌溉"相互分離 關系的重要灌溉技術思想。④ 灌溉水溫提升階段。由于分離式蓄流灌水器容積水量出流量很小,因此,分離式蓄流 灌水器容積中的水量有一個相對較長的滯存時間和空間,為灌水器吸熱材料和灌溉水吸收太 陽能增溫提供了條件。圖2,分離式蓄流灌水器結構1、灌水器的進水管;2、灌水器充水時的排氣微孔;3、 水流排氣通道;4、灌溉用水定額容積袋;5、水流排氣出口; 6、灌溉水出流導管;7、多孔 出流承插連接器;8、出流微灌管;9、出流微灌管出流口; 10、灌水器設備固定桿;11、進 水啟閉自控閥。
具體實施例方式圖2中分離式蓄流灌水器的進水管(1),進水管與輪灌區管網系統的水級毛管相承接,管徑一般較大多設計^25 30mm的塑質軟管,以確保在較短時間內灌水器容積水量充滿;分 離式蓄流灌水器充水時的排氣微孔(2),進水(充水)時在灌水器內的上部,設有排氣微孔 及內置排氣軟管,以確保灌水器充水過程中空氣的排除;分離式蓄流灌水器水流排氣通道(3), 是蓄流過程中的水流排氣通道;灌溉用水定額容積袋(4),是存貯灌溉用水定額的有壓容積 袋,沒有充水甜近似橢圓形平面,充水完成后為橢圓或圓形狀態,由具有承受3 4kg/cn^水 壓力和抗拉伸強度防老化和吸熱能力較強的工程塑材制成;水流排氣出口 (5),排氣出口與 灌溉水出流導管相連;灌溉水出流導管(6),山管徑很小的軟質塑材制成導管;多孔出流承 插連接器(7),上端與出流導管承插連接,下端與多個出流微灌管承插連接;出流微灌管(8), 灌溉水出流的微細小的軟質塑材管;出流微灌管出流口 (9),管徑微小一般為0O.8~l.2mm 的塑質軟管,以滿足作物對灌溉水出流較為緩慢而形成細流微灌的要求,同時為水量在灌水 器容積中貯存較長時間充分吸收太陽能提高灌溉水溫創造條件;固定桿件(IO),防止風吹影 響而穩定分離式蓄流灌水器的固定桿件;進水啟閉自控閥(ll),當分離式蓄流灌水器容積水 量充滿后達到一定水壓時,該自控閥自動關閉,灌溉水流不再流入分離式蓄流灌水器容積中, 此時,灌水器中的灌溉水在自重力作用下緩慢出流直至放空;當下一次供水時,在水壓作用 下,該自控閥自動開啟。
權利要求
1. 分離式蓄流灌水器,其特征是分離式蓄流灌水器進水管與農田的輪灌區供水管網系統的末級毛管相承接,進水管徑為塑質軟管且管徑較大,可確保短時間內灌水器容積很快充滿灌溉水量。
2. 分離式蓄流灌水器,其特征是在分離式蓄流灌水器的進水管處,設置有"進水啟閉 自控閥",即當分離式蓄流灌水器容積水量充滿后達到一定水壓時,該自控閥自動關閉,灌溉 水流不再流入分離式蓄流灌水器容積中,灌水器中的灌溉水在自重力作用下緩慢出流直至放 空;當下一次供水時,在水壓作用下,該自控閥自動丌啟。
3. 分離式蓄流灌水器,其特征是分離式蓄流灌水器內的上部,設有排氣微孔及排氣軟 管,以及水流排氣通道和出口,以確保灌水器充水過程中空氣的排除。
4. 分離式蓄流灌水器,其特征是存貯灌溉用水定額的分離式蓄流灌水器容積,近似圓 形或橢圓形兩種結構形狀。
5. 分離式蓄流灌水器,其特征是充水時的排氣出口與灌溉水出流導管相連,即灌溉水 出流與排氣出口為同一出口通道。
6. 分離式蓄流灌水器,其特征是有多孔出流承插連接器,其上端與出流導管承插連接, 下端與多個出流微灌管承插連接。
7. 分離式蓄流灌水器,其特征是灌溉水出流口是一種微細的塑質軟管,該出流口徑明 顯地比分離式蓄流灌水器的進水管徑小,以滿足作物對灌溉水出流較為緩慢而形成細流微灌 的要求,同時為水量在灌水器容積中貯存較長時間充分吸收太陽能提高灌溉水溫創造條件。
8. 分離式蓄流灌水器,其特征是為防止風吹錯位等影響,分離式蓄流灌水器設有固定 桿件,以穩定分離式蓄流灌水器設備。
全文摘要
一種新的“蓄流分離灌溉”技術理論,即灌區供水與田間灌溉,是一個不同步、相對獨立、不連續、各自運行的兩個不同單元,即通過灌溉供水管網將作物所需灌水額定,一次性輸送到田間作物用水處的定額的分離式蓄流灌水器之中,渠道或管道供水在很短時間內相對獨立的完成供水任務,而作物灌溉耗時是一個與供水無關,在田間相對獨立的自行釋放的過程,從而改變了我國在供水與灌溉過程中那種傳統的“供水、需水、灌溉、完成”連續、同步的灌溉模式;基于“蓄流分離灌溉”技術原理設計的一種分離式蓄流灌水器,能夠有效縮減供水時間,具有節水節能、提升灌溉水溫、增加灌溉水均勻性和增強用水定額可控性的綜合功效;分離式蓄流灌水器由進水管、充水排氣微孔、水流排氣通道、灌溉用水定額容積袋、水流排氣出口、灌溉水出流導管、多孔出流承插連接器、出流微灌管、出流微灌管出流口、灌水器設備固定桿、進水啟閉自控閥組成;分離式蓄流灌水器容積形狀有圓形、橢圓形兩種。
文檔編號A01G25/00GK101273702SQ200710095938
公開日2008年10月1日 申請日期2007年3月31日 優先權日2007年3月31日
發明者周和平 申請人:周和平