专利名称：负压管道式渗灌装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及农田浇水技术领域。
背景技术：
我国是一个土地资源和淡水资源都相当缺乏的国家，为了解决农业 灌溉节水问题，本申请人曾申请了 "负压渗控微灌装置"专利，公开号
为CN2870448Y。该装置是管道化的低压、微量渗灌设备，特点是利用 了自然存在地大气压、负压、水柱压和土壤吸水以及渗水器持水力五种 力的相互平衡，造成进气口就像一个"自动开关" 一样不断关闭和开启， 这种开关从原理上可以使灌水系统自动工作，可使土壤含水量稳定保持 在设定范围，有利于实现根据土壤湿度自动灌溉，但是在具体装置上仍 存在土壤含水量控制不准确、调压不准确、不方便(需在坑内调整)、正 常工作状态的建立时间慢及工作不稳定等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种负压管道式渗灌装置，可以使灌溉水保持 在植物根系最活跃的土层范围，从最大限度减少土表蒸发和深层渗漏， 节水、节能、减轻劳动强度，可根据植物需水规律确定灌水量及速度， 实现科学供水，其结构简单、操作使用方便，调压准确方便，原理独特， 工作较稳定，适用范围广，可产生较大得经济和社会效益。
本发明的主要技术方案是 一种负压管道式渗灌装置，包括储水容 器、储水容器的上部设有补水机构和调压装置，储水容器的下部和渗水 装置的进水端连通，渗水装置的出水端和储水容器的上部连通，渗水装 置上设有渗水器，其特征在于调压装置为外接式水柱调压器或调压阀门。
所述的外接式水柱调压器的较佳结构可以为具有密闭式竖管，密 闭式竖管的上部设有密封横隔板，将密闭式竖管分为上气室及下水室两 部分，上气室通过密封横隔板上的孔及内竖管和下水室连通，内竖管下端和密闭式竖管的底部间设有间隙；密闭式竖管的底部和顶部通过带阀 门的管分別和带密封加水塞的加水竖管的顶部和底部连通，密闭式竖管 的顶部的后连通管和大气连通，下水室的顶部连通的通气调压管，以上 结构构成了 1级式调压器；通气调压管插入到储水容器中或和储水容器 构成密封连通器结构。
所述的外接式水柱调压器的结构也可为在1级式调压器的后面顺 序串联加有l级、2级、3级或3级以上的调压式结构，密闭式竖管的顶 部的后连通管和下一级下水室的顶部连通，依次类推，从而构成多级调 压式结构。
所述的外接式水柱调压器的结构还可具有:2个或2个以上的调压式 结构相并联式结构。
所述的渗水器为陶质多孔渗水器，孔径〈5um，技术指标要求在 -30kPa压力下，渗水不漏气，为佳。
所述的储水容器可为储水罐式或管道式。
所述的渗水装置的进水端和出水端间并联有带循环水泵及阀门的水 循环管道为佳。
本发明的积极效果是克服了现有技术之不足，可以使灌溉水保持在
植物根系最活跃的土层范围，从最大限度减少土表蒸发和深层渗漏，节 水、节能、减轻劳动强度，可根据植物需水规律确定灌水量及速度，实 现科学供水，其结构简单、操作使用方便，调压准确方便，原理独特， 工作较稳定，适用范围广，可产生较大得经济和社会效益。
以下结合实施例及附图作详述，但不作为对本发明的限定。
图l是本发明的结构示意图。
图1中，各标号含义为l.储水容器，2.阀门，3.水循环管道，4.渗 水装置，41.渗水器，42.(渗水器)进水端，43.(渗水器)出水端， 44.阀门，5.循环水泵，6.外接式水柱调压器，61.密闭式竖管，62.阀门， 63.阀门，64.加水竖管，65.内竖管，66.密封加水塞，67.阀门，68.后 连通管，69.阀门，610.上气室，611.密封横隔板，612.下水室，613.通气调压管，7.补水机构。
具体实施例方式
见图1，该负压管道式渗灌装置，包括储水容器1、储水容器1的上 部设有补水机构7 (可为密封塞或其他形式的加水器)和调压装置，储水 容器1的下部和渗水装置4的进水端42连通，渗水装置4的出水端43 和储水容器l的上部连通，渗水装置4 (可多根并联或串联)上设有渗水 器41，调压装置为外接式水柱调压器6或调压阀门(其结构为调压阀 门由阀体和装有螺杆、弹簧和调节螺母的密封阀垫等部件组成，调节螺 母即可改变弹簧对密封阀垫的压力，当装置内负压力大于弹簧压力时密 封阀垫打开大气压即进气式结构，装于储水容器l的上部，图略)。有一 气压弹簧阀门，当里面的气压小于规定值时，即打开进气的结构等)。外 接式水柱调压器6的结构为具有密闭式竖管61，密闭式竖管61的上部 设有密封横隔板611，将密闭式竖管61分为上气室610及下水室612两 部分，上气室610通过密封横隔板611上的孔及内竖管65和下水室612 连通，内竖管65下端和密闭式竖管61的底部间设有间隙；密闭式竖管 61的底部和顶部通过带阀门62、 67的管分別和带密封加水塞66的加水 竖管65的顶部和底部连通，密闭式竖管61的顶部的后连通管68 (或通 过阀门)和大气连通，下水室612的顶部连通的通气调压管613，以上结 构构成了 1级式调压器；通气调压管613插入到储水容器1中(和底部 间设有间隙)或和储水容器1构成密封连通器结构。在1级式调压器的 后面顺序加有2级式调压器，密闭式竖管61的顶部的后连通管68和下 一级下水室的顶部连通，依次类推，从而构3级式调压器(也可呈并联 或，以加大渗水量需求，图中未示)。渗水器41为陶质多孔渗水器，孔 径〈5um，技术指标要求在-30kPa压力下，渗水不漏气。储水容器1为储 水罐式或管道式。渗水装置4的进水端42和出水端43间并联有带循环 水泵5及阀门2的水循环管道3。
即整个灌水系统由密闭、开放和循环三部分构成。开放部分的功能 是调控灌溉系统的负压，用来控制土壤含水量。循环部分的主要部件是 专用循环水泵，与密闭管道系统连通。循环泵除了解决快速排气问题外，另一个作用就是将来在将肥料加入水箱中后，用来快速混匀肥料，使肥 料快速供应到每个植株根部。
本装置使用工作过程及注意事项如下-
(1) 、自动供水。分加水、密闭、负压形成和工作状态四步
① 、阀门2、 63、 69保持关闭状态，阀门44、 62、 68保持打开状态， 打开加水口7，将储水器l加满水。此时，灌水系统的密闭部分是对外开 放的，水通过输水管4，渗水器41流进竖通气管43。储水器l与通气竖 管16的水位都处在相同的水平面，由于竖通气管的上端高于储水器的顶 端，水不会流回储水器l。
② 、将灌水口 7封闭，系统的密闭部分与外界大气隔离，这时只有 调压器进气管68与大气连通。
◎、渗水器41开始持续向外渗水，储水器(1)内水位下降，产生 负压并逐渐增大。储水器1和通气竖管43是密闭的，都处于相同的负压 条件下，水位仍然保持在同一水平。调压器的进气管65处在开放状态， 在内外压差作用下进气管65的水位不断下降。图1中串联着三个调压器， 属于三级调压，有累加调压作用，因此系统内负压等于进气管613、 65 下端口与储水器1及各调压器水位高差的累加值。
、灌水装置进入正常工作状态。当三级调压器进气管65的水位降 至下端口，装置的密闭部分与大气连通。外界空气以气泡形式进入储水 器1上部，致使负压值减小，水将储水器1的进气管下端口封闭，密闭 部分的封闭状态再次建立。渗水器41继续外渗，因而造成密闭部分的负 压值再次增大，装置与大气再次连通并进气，如此循环，储水器1的负 压就稳定在一定水平，不会无限增加。可以看出，装置的进气管65、 613 下端口就如同不断地开启和关闭的自动阀门，稳定地维持储水器中负压。 末端调压器的进气管65下端口是装置的零水位基准点。调压器的作用就 是将零水位基准点虚拟提升到了地面以上，这就为负压精准渗灌技术的 实际应用提供了很大的方便。
(2) 、控制土壤水分含量
末端调压器的进气管65下端口是整个装置的零水位基准点，无论储
7水器1水位如何变化，这个位置承受水压为零。装置到达正常工作状态
后，渗水器41承受的水压与零水位基准点相关，而与储水器l内水位高 低无关。通过调压器6可以实现零水位与渗水器相互高低位置的调节。 我们设定各调压器中水位到进气管下端口的水柱高度为A1、 A2和A3， 储水器1水位到进气管下端口的水柱高度为B，储水器1到渗水器41的 高度为C，零水位到渗水器41的水柱高度为D。下面以零水位等于、低 于和高于渗水器三种情况来说明负压精准灌溉装置如何实现对土壤含水 量调控。
① 、土壤饱和含水量控制
调节调压器6的水位，使A1，A2，A3累加值加上B等于C，就等于将 零水位设置到与渗水器41等高(D=0)，渗水器41工作在零水压状态， 周围土壤获得水分的土壤吸水力近似为零，所有吸水力大于零的土壤空 隙均可以被水充满，土壤含水量稳定地保持在饱和状态，这时土壤含水 量相当田间持水量，没有可自由流动的重力水。
② 、土壤不饱和含水量控制
升高调压器6中的水位，使A1，A2,A3累加值加上B大于C。这就相 当于将零水位基准点设置在了比渗水器41低的位置，这时，D<0，渗水 器41工作在负水压状态，周围土壤必须靠自身的吸水力从自由水面将水 拉上来。调压器6水位越高零水位越低，土壤不饱和程度越大，土壤含 水量就越低。若干控压器串连使用，控压作用为累加效果，可以加大土 壤含水量的控制范围。
◎、 土壤过饱和含水量控制
将调压器6中的水全部排空或者将调压器阀门69打开，使各级调压 器失效，只有在储水器1中的进气管613起调压作用，Al、 A2和A3均等 于零，零水位的位置就在进气管613下端口处，这时零水位高于渗水器 41， D>0，渗水器41工作在正水压状态，渗水器41上承受高度等于D水 柱压，水从渗水器41中自然流出，在周围土壤中产生可自由流动的重力 水下渗和水平径流，这种情况就相当于普通滴灌。 (3)、装置循环排气在常压下，水中溶解有空气，负压状态下这些空气会析出，会在渗
灌管道中形成空气泡。空气泡的存在阻断了储水器1到渗水器41之间的 连续水张力，直接影响负压精准渗灌装置的工作状态，因此在实际应用 中必须解决排气问题。循环装置的设计就是为解决这个问题的，工作过 程如下。关闭阀门44，打开阀门2，储水器1，输水管4和循环泵5组成 一个循环回路，打开水泵电源即可进行管道的排气工作。循环装置还有 另外的重要作用，可将肥料或者农药加入储水器中，打开循环装置，可 以迅速将肥料或农药均匀供应给系统控制范围内的植物利用。
(4)、本负压精准灌溉系统是由供水装置、灌水装置，负压调节装置， 循环装置四部分组成的管道化的低压、微量渗灌设备。负压渗控微灌技 术的特点是①自动灌溉。利用了自然存在地大气压、负压、水柱压和 土壤吸水以及渗水器持水力五种力的相互平衡，造成进气口就像一个"自 动开关" 一样不断关闭和开启，这种开关作用可以保证灌水系统自动工 作，灌水过程和灌水量主要受植物的需水量控制，并且使土壤含水量稳 定保持在设定范围，实现了根据土壤湿度自动灌溉。②通过调整零水位 基准点，可以调节渗水器承受的水压，进而控制土壤的含水量，保证按 照植物需水规律进行最佳水分供应。③本灌溉装置结构简单，无需动力， 经济实用，真正实现了节水节能。
权利要求
1、一种负压管道式渗灌装置，包括储水容器(1)、储水容器(1)的上部设有补水机构(7)和调压装置，储水容器(1)的下部和渗水装置(4)的进水端(42)连通，渗水装置(2)的出水端(43)和储水容器(1)的上部连通，渗水装置(4)上设有渗水器(41)，其特征在于调压装置为外接式水柱调压器(6)或调压阀门。
2、 根据权利要求1所述的负压管道式渗灌装置，其特征在于所述的 外接式水柱调压器(6)的结构为具有密闭式竖管(61),密闭式竖管(61)的上部设有密封横隔板(611)，将密闭式竖管(61)分为上气室 (610)及下水室(612)两部分，上气室(610)通过密封横隔板(611) 上的孔及内竖管(65)和下水室(612)连通，内竖管(65)下端和密闭 式竖管(61)的底部间设有间隙；密闭式竖管(61)的底部和顶部通过 带阀门(62、 67)的管分別和带密封加水塞(66)的加水竖管(64)的 顶部和底部连通，密闭式竖管(61)的顶部的后连通管(68)和大气连 通，下水室(612)的顶部连通通气调压管(613)，以上结构构成了l级 调压式结构；通气调压管(613)插入到储水容器(1)中或和储水容器 (1)构成密封连通器结构。
3、 根据权利要求2所述的负压管道式渗灌装置，其特征在于所述的 外接式水柱调压器(6)的结构为在1级式调压器的后面顺序串联加有 l级、2级、3级或3级以上的调压式结构，密闭式竖管(61)的顶部的 后连通管(68)和下一级下水室的顶部连通，依次类推，从而构成多级 调压式结构。
4、 根据权利要求3所述的负压管道式渗灌装置，其特征在于所述的 外接式水柱调压器(6)的结构具有2个或2个以上的调压式结构相并 联式结构。
5、 根据权利要求1所述的负压管道式渗灌装置，其特征在于所述的 渗水器(41)为陶质多孔渗水器，孔径〈5um,技术指标要求在-30kPa压 力下，渗水不漏气。
6、 根据权利要求1所述的负压管道式渗灌装置，其特征在于所述的 储水容器(1)为储水罐式或管道式。
7、 根据权利要求l、 2、 3、 4、 5或6所述的负压管道式渗灌装置， 其特征在于所述的渗水装置(4)的进水端(42)和出水端(43)间并联 有带循环水泵(5)及阀门(2)的水循环管道(3)。
全文摘要
本发明提供了一种负压管道式渗灌装置，涉及农田浇水技术领域。包括储水容器、储水容器的上部设有补水机构和调压装置，储水容器的下部和渗水装置的进水端连通，渗水装置的出水端和储水容器的上部连通，渗水装置上设有渗水器，调压装置为外接式水柱调压器或调压阀门。本发明的积极效果是克服了现有技术之不足，可以使灌溉水保持在植物根系最活跃的土层范围，从最大限度减少土表蒸发和深层渗漏，节水、节能、减轻劳动强度，可根据植物需水规律确定灌水量及速度，实现科学供水，其结构简单、操作使用方便，原理独特，工作较稳定，适用范围广，可产生较大得经济和社会效益。
文档编号F16K17/04GK101563999SQ200910074650
公开日2009年10月28日 申请日期2009年6月5日 优先权日2009年6月5日
发明者崔四平, 崔跃辉, 李运朝, 贾银锁, 马春红 申请人:河北省农林科学院遗传生理研究所