一种陶瓷贴片式地下滴灌带的制作方法

本发明属于旱区农业节水灌溉技术领域，特别涉及一种基于陶瓷材料的贴片式地下滴灌带。

背景技术：

地下滴灌是一种节水效果较为显著的灌溉方式，可以将灌溉水流直接输送到作物根系区，具有较高的水分利用效率；同时，地下滴灌带埋置于地下，避免了人为破坏和紫外线辐射及昼夜温差变化导致的设施老化问题，延长了使用寿命，也便于田间管理。但是，地下滴灌也存在容易堵塞和维护困难的缺点。引起地下滴灌堵塞的原因较为复杂，除了地表滴灌中常见的物理、化学和生物堵塞外，当灌水停止后，毛管内产生的负压会使土壤颗粒进入灌水器流道内，造成堵塞；另一方面，植物根系的向水性生长使得植物的根系极易侵入灌水器流道，引起堵塞。由于地下滴灌设施埋入地下，使得地下滴灌堵塞故障排查困难，维修费用较高。为解决负压吸泥和根系入渗造成的堵塞问题，专利“一种防堵塞的地下灌水器”(申请号：201420248391.4)，公开了一种先进的地下抗堵灌水器。该灌水器通过在出口设置防堵芯，来阻止泥沙和根系进入出水口，从而实现灌水器抗堵目的。但该灌水器结构较为复杂，在注塑成型时，受原料和注塑工艺等因素的影响，制造难度较大，严重影响灌水器制造精度。专利“一种抗堵塞地下灌水器”(申请号：201120369924.0)、“自适应地下滴灌灌水器”(申请号：200710189693.3)，公开了两种以陶瓷材料为渗水介质的地下灌水器，具有较好的抗堵塞性能，但灌水器结构较为复杂，安装步骤较为繁琐，使得安装过程中的人力成本大大增加。同时传统地下滴灌灌水器工作压力较高，一般为10m，能耗较大，系统运行费用较高，进而对其推广应用产生一定不利影响。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于陶瓷材料的贴片式地下滴灌带。该陶瓷贴片式地下滴灌带以多孔陶瓷渗水片为核心出流部件，解决现有滴灌系统抗堵塞性能差、结构复杂、能耗高的问题。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术方案：

一种陶瓷贴片式地下滴灌带，包括管道、贴片和多孔陶瓷渗水片，多孔陶瓷渗水片和贴片均位于管道内部；

所述贴片的内部为空的腔体结构，所述贴片包括弧形板和下端部，所述下端部为空心矩形槽，下端部的底面加工有进水口，所述弧形板为竖向圆柱沿轴线切割形成的任意部分，弧形板有弧度的一侧与管道内壁配合组装，弧形板呈平面的一侧与下端部的上表面连接；弧形板和下端部加工成一体形成空腔结构；

所述多孔陶瓷渗水片位于贴片内部，与贴片密封结合；

沿所述管道轴线方向加工有第一槽，所述弧形板有弧度的一侧加工有第二槽，所述第一槽和第二槽相契合；

管道内的水通过进水口进入贴片，经多孔陶瓷渗水片渗透先后经第二槽和第一槽流出管道。

所述多孔陶瓷渗水片，以质量百分数计，制备原料包括，石英砂50％～70％、膨润土5％～15％，糊精3％～5％，滑石粉5％～15％，氧化铝5％～15％，原料的质量百分数之和为100％。

所述多孔陶瓷渗水片制备步骤包括，将所有原料混合得到混合粉体，再加入去离子水进行球磨得到粉料，粉料经挤压成型、干燥、烧结得到所述多孔陶瓷渗水片。

所述球磨包括在变频行星球磨机中250r/min低速球磨10h。

所述烧结的温度为1000～1300℃，烧结时间为1h。

所述石英砂的粒径为200～400目。

贴片管道通过热熔粘接成型，多孔陶瓷渗水片通过密封圈与贴片结合。

所述贴片的柄底部设有多个拦污栅，拦污栅宽度和厚度均相同。

所述贴片为聚乙烯材质，采用注塑成型。

所述下端部的空心矩形槽，侧面与底面的连接处采用圆弧过渡。

所述多孔陶瓷渗水片的孔隙率为30～50％，地下滴灌带流量为0.5～6L/h。

本发明的有益效果为：

1.本发明的陶瓷贴片式地下滴灌带，与传统塑料滴灌带有较大区别，该滴灌带是利用陶瓷微孔进行渗流灌溉，不仅可以有效过滤灌溉水中的物理杂质，而且还可以有效防止负压吸泥和根系入侵现象，具有较好的抗堵能力。

2.本发明的陶瓷贴片式地下滴灌带借助土壤基质势进行无压渗流灌溉，可根据土壤水分状况自动调节出流量，达到自适应灌溉的目的。由于该滴灌带工作压力为0.2m，接近于无压，较传统地下滴灌带10m的工作压力，能耗大幅度降低，节能效果明显，借助土壤基质势进行无压渗流灌溉，可根据土壤水分状况自动调节出流量，达到自适应灌溉的目的。

3.本发明陶瓷贴片式地下滴灌带结构简单，制备方便，造价低廉，便于大规模生产。滴灌带可直接埋入地下，根据作物需求自动调控土壤水分，进行连续自适应灌溉，且抗堵塞能力较好，特别适用于浅根系作物灌溉。

附图说明

图1(a)为(b)的A-A剖面图，(b)为本发明的陶瓷贴片式地下滴灌带(不含管道)；

图2为本发明贴片示意图；

图3为本发明贴片三视图，(a)主视图(b)侧视图(c)仰视图；

图4为本发明的陶瓷贴片式地下滴灌带示意图，(a)含管道(b)从管壁外侧视角看第一槽的位置；

图5为多孔陶瓷渗水片内部微观结构图；

图6为本发明的陶瓷贴片式地下滴灌带流量与孔隙率关系图。

图中各标号的含义为：1-管道，2-贴片，3-多孔陶瓷渗水片，4-第一槽，5-进水口，6-拦污栅，7-密封圈，8-第二槽，2-1-弧形板，2-2-下端部。

以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

本发明的多孔陶瓷渗水片与贴片紧密结合，贴片的下端部位为矩形槽时，则多孔陶瓷渗水片也为矩形，其长宽高略小于贴片的下端部位矩形槽的长宽高，多孔陶瓷渗水片与贴片的空隙部分通过密封圈或者弹性垫圈密封，这样设计的目的之一在于保证从进水口流进来的水能全部通过多孔陶瓷渗水片的过滤渗透后再依次通过第二槽和第一槽流出管道。

实施例1

如图1至图6所示，本实施例提供一种陶瓷贴片式地下滴灌带，该滴灌带为组合式结构，包括管道1、贴片2和多孔陶瓷渗水片3，多孔陶瓷渗水片3和贴片2均位于管道1内部；

所述贴片2的内部为空的腔体结构，所述贴片包括弧形板2-1和下端部2-2，所述下端部2-2为空心矩形槽，下端部2-2的底面加工有进水口5，所述弧形板2-1为竖向圆柱沿轴线切割形成的任意部分，弧形板2-1有弧度的一侧与管道1内壁配合组装，弧形板2-1呈平面的一侧与下端部2-2的上表面连接；弧形板2-1和下端部2-2加工成一体形成空腔结构；

所述多孔陶瓷渗水片3位于贴片2内部，与贴片2密封结合；

沿所述管道1轴线方向加工有第一槽4，所述弧形板2-1有弧度的一侧加工有第二槽8，所述第一槽4和第二槽8相契合，管道1内的水通过进水口5进入贴片2，经多孔陶瓷渗水片3渗透后先后经第二槽8和第一槽4流出管道1。

贴片2为聚乙烯材质，采用注塑成型，下端部2-2底面加工有进水口5和拦污栅6，进水口5宽度为1mm，长度为6mm，共13个拦污栅6宽度和厚度均为1mm，长度为6mm，可过滤灌溉水流中的杂质，减小滴灌带被堵塞几率。拦污栅6主要用于对灌溉水进行初次过滤，去除较大杂质。

多孔陶瓷渗水片3安装于贴片2内腔内，通过密封圈7进行密封。其结构为长方体，尺寸略小于塑料贴片内腔的尺寸，以便于安装。贴片2与管道1通过热熔进行装配，可以进行大规模流水线化生产。

管道1中的水经贴片2进水口5进入、多孔陶瓷渗水片3过滤渗透后从第一槽4中流出管道1用于灌溉作物。

本发明的多孔陶瓷渗水片，以质量百分数计，制备原料包括，石英砂50％～70％、膨润土5％～15％，糊精3％～5％，滑石粉5％～15％，氧化铝5％～15％，原料的质量百分数之和为100％。具体包括下列步骤：

(1)混料

为避免石英砂颗粒中有其他可溶性物质干扰，对石英砂颗粒进行筛选，选取200～400目之间的石英砂颗粒置入烘箱中，在105℃下烘干12h后备用。

将石英砂、膨润土、糊精、氧化铝和滑石粉按照一定的质量比例混合，其中石英砂占50％～70％、膨润土占5％～15％、糊精占3％～5％、滑石粉占5％～15％、氧化铝5％～15％，混料过程中先将石英砂、膨润土、糊精、氧化铝和滑石粉按照上述比例混合后，再加入一定量的去离子水，置入变频行星球磨机中在250r/min低速球磨10h，得到粉料。

(2)挤压成型

将步骤(1)中混合均匀的粉料分层填入液压挤出机中，各层之间打毛，使原料之间接触良好，防止出现分层现象。填料完成后置于液压机中在12MPa压力下挤压成型制成湿坯。

(3)干燥

将湿坯置于阴凉通风处干燥14d，得到干坯。

(4)烧结

将干坯置于箱式炉中，在1000～1300℃的温度下烧结1h，即得到多孔陶瓷(附图4，多孔陶瓷微观结构图)。

具体在使用时，将烧结所得多孔陶瓷采用金刚石贴片机进行切分，达到安装标准长度为27mm时即可用到地下滴灌带中。

本实施例多孔陶瓷渗水片长度为27mm，宽度为8mm，厚度为4mm，公差范围为-0.1～-0.2mm，以保证滴灌带在工作时贴片内壁对多孔陶瓷渗水片有一定的限位，防止自由移动。本实施例中，微孔陶瓷渗水片的孔隙率为37％，设计流量为1.9L/h。

本发明的陶瓷贴片式地下滴灌带，通过调节所述的多孔陶瓷渗水片的孔隙率，可以获得滴灌带不同的设计流量。根据滴灌带设计流量的要求，微孔陶瓷的孔隙率为30～50％，滴灌带流量变化范围为0.5～6L/h(工作压力为0.2m，附图5)。

效果说明：

本发明的陶瓷贴片式地下滴灌带，采用的多孔陶瓷渗水片，结构均匀，各微孔间连通性较好，平均孔径为5～10um，不仅为灌溉水流提供充足的渗水通道，而且还可以对灌溉水中的固体杂质进行充分过滤，显著提高其抗堵性能。通过测试，微孔陶瓷渗水片的抗弯强度为25～45MPa，保证了滴灌带使用的可靠性和具有较长的寿命。

本发明的陶瓷贴片式地下滴灌带在使用时，视作物的根系分布，可合理安排地下滴灌带的间距与埋深。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，利用陶瓷材料作为贴片式滴灌带渗水介质，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。