專利名稱：一種控水閥管、控水頭和微灌器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種微灌裝置，具體地講是一種控水閥管、控水頭和微灌器。
背景技術(shù)：
當今農(nóng)業(yè)灌溉最為節(jié)水的是微灌，如滴灌和滲灌，其供水速度可以低至每小時3-5升水。但通過大量試驗發(fā)現(xiàn)，很多植物苗大日需水量不過幾百毫升甚至幾十毫升，顯然滴灌和滲灌也存在著驚人的浪費。其原因在于滴滲頭的出水孔徑一般都在1-0.5毫米以上，在這種孔徑情況下，毛細管發(fā)揮其控制水流的作用十分有限，所以，滴滲頭出水速度依然太快。
為了解決這一問題，本申請人設計出一種定量控水閥管，其包括外包層和設置于外包層內(nèi)的內(nèi)芯，所述的內(nèi)芯由起毛細作用的多孔介質(zhì)或毛細管束構(gòu)成。通過大量實驗證明，該多孔控水頭出水端孔徑，具備一定的控水能力，即控水頭內(nèi)的毛細管可承受一定范圍的正壓力或負壓力而不使水流出或水體倒流，只有當其接觸土壤后，土壤的毛細力才會將控水頭內(nèi)的水引出。因此，本實用新型在節(jié)水農(nóng)業(yè)灌溉中的應用前景是非常廣大的，其不僅實現(xiàn)了獨立小水源的全自動供水和長時間灌溉的零能耗，而且為野外貯水、搬運、施工和種植提供了極為便利的條件，使獨立小水源灌溉這一新的灌溉方式得以低成本廣泛應用。另一方面，即使在無須能源的情況下，也能實現(xiàn)水體由低處到高處的自動擴散，完全相當于微型水泵的作用，而且是無耗能的。這也是人類社會第一次實現(xiàn)無耗能定量自動灌溉。
但是，上述實用新型在實際應用上還存在問題，當孔徑變小后，對水質(zhì)要求就變高，而且是孔徑越小這種趨勢越明顯。如果水質(zhì)不好，長時間使用微孔就容易堵塞。本申請人發(fā)現(xiàn)對微孔造成堵塞的原因是兩方面一是水體中原有的微小顆粒堵塞，另一是水體長時間放置后，水中微生物繁殖造成的。一旦有較大雜質(zhì)通過微孔，就會被卡在微孔上；或由于搭橋的作用，幾個較大雜質(zhì)一同留在微孔上，而且隨著時間推移，更多的雜質(zhì)會逐漸堆積在上面，孔隙變得更小，許多原本可以通過的雜質(zhì)也不能通過了，形成“多余堵塞”，使水流量銳減。如果預先做深度水處理，則意味著該系統(tǒng)正常運行需要較高資金投入，會阻礙這一技術(shù)在農(nóng)林業(yè)的廣泛使用。
本申請人在實驗中發(fā)現(xiàn)，水中雜質(zhì)(包括微生物)顆粒大小和形狀各異、千差萬別，沒有大小和形狀完全相同的顆粒，即使有相近的顆粒，顆粒自身的長寬高也各不相同，其在水流中沿水流方向的傾角也是千差萬別，所以其在水流方向的投影也不相同，如果能利用顆粒形狀大小角度的微小變化，將其分別固定在相互空間距離較大的不同位置上，而這個空間又是足以使水和其中雜質(zhì)順利通過，那么這種結(jié)構(gòu)就可以在一定水量下(雜質(zhì)量一定，顆粒大小分布一定)起到防堵作用，同時，也可節(jié)省因處理水質(zhì)而進行的高投入
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種控水閥管、控水頭和微灌器，可防止或減少水中雜質(zhì)堵塞控水閥管、控水頭和微灌器。
通過實驗發(fā)現(xiàn)，將親水線束成的控水閥管結(jié)構(gòu)最有利于實現(xiàn)本實用新型目標。這種親水線束成的控水閥管結(jié)構(gòu)中，親水線走向與水流走向一致，親水線之間的空間形成孔隙，其進水端的孔隙較大，以使大多數(shù)雜質(zhì)順利進入控水閥管；出水端孔隙應最小，以保證控水閥管的控水能力?？厮y管中的親水線之間的平均間隙沿水流方向逐漸變小，即任意相鄰兩條親水線間的距離都是呈進水端向出水端逐漸縮小的趨勢，比如，可以將親水線束成圓錐體結(jié)構(gòu)，使其中的任意相鄰兩條親水線相互之間形成一個夾角，當夾角足夠小時，在水流切線方向相鄰親水線距離微小變化，就會在流水方向產(chǎn)生很大位移。如當夾角為1度時，從親水線間距離10UM變化到距離8UM，中間會有約115UM長的空間，而這個空間與橫向相鄰的其它親水線間形成的空間是相通的，這個空間足以通過水流及若干更小雜質(zhì)到橫向其它空間。也就是說在兩條親水線間距離為10UM和距離為8UM處分別被雜質(zhì)卡住，也并不意味著此處形成的毛細孔被堵塞，水流和其中的雜質(zhì)可以繞過這兩卡點之間115UM的空隙流到相鄰親水線形成的空隙，并繼續(xù)前行。這樣原本被堵在一個平面上的雜質(zhì)便依據(jù)其大小、水中角度被錯開固定在不同截面，較小的雜質(zhì)也會從其錯開的空隙間順利流過，不會形成“多余堵塞”。另外，即使若干束親水線任意平行放置在一起，其中也會有一些親水線自然形成由一端向另一端逐漸變小的現(xiàn)象，若水流也沿這個方向運動，這些親水線也會起到錯開固定雜質(zhì)的作用，只是總體程度會弱一些。
基于上述原理，本實用新型可以采用如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)本實用新型的目的。
一種控水閥管，包括外殼和貫穿于外殼的內(nèi)芯，所述的外殼設有進水端和出水端，所述內(nèi)芯由一束親水線構(gòu)成，親水線至少由進水端延伸到出水端，至少部分內(nèi)芯中親水線之間的平均間隙沿水流方向逐漸變小。
外殼上各橫截面的口徑由進水端向出水端逐漸呈線性變小，外殼內(nèi)的親水線之間的平均間隙沿水流方向逐漸變小。
本實用新型中控水閥管的外殼可為錐形結(jié)構(gòu)，較佳為圓錐形結(jié)構(gòu)；所述錐形外殼的錐形角為大于0度至30度?？厮y管的外殼還可為螺旋形結(jié)構(gòu)；無論外殼的結(jié)構(gòu)如何，只要所述外殼上各橫截面的口徑由進水端向出水端逐漸呈線性變小即可。角度的變化對出水速度產(chǎn)生影響，在其它條件不變的情況下，角度越小出水速度越慢。
本實用新型中，所述任意兩條相鄰親水線間的距離由進水端向出水端逐漸減小，到出水端部時其距離達到最小，形成的孔隙也是控水孔隙，它決定了該控水閥管的控水能力，并且是決定出水量的關(guān)鍵因素。本實用新型中該出水端處各條親水線形成的控水孔隙的最大孔徑范圍為1-50微米。
本實用新型中所述親水線可延伸到出水端外，該其延伸到控水閥管出水端外的親水線，由于其親水性，使控水閥管內(nèi)的水會在其表面輔開，當其與土壤接觸后，由于土壤也是親水物質(zhì)，水就會在土壤中擴散出去，達到供水的目的。
本實用新型還提供一種控水頭，包括有過濾腔體，過濾腔體上設有進水口和至少一個出水口，所述進水口設有過濾膜，所述出水口上連接有至少一個控水閥管，所述控水閥管包括外殼和貫穿于外殼的內(nèi)芯，所述的外殼設有進水端和出水端，所述內(nèi)芯由一束親水線構(gòu)成，親水線至少由進水端延伸到出水端，至少部分內(nèi)芯中親水線之間的平均間隙沿水流方向逐漸變小。
所述出水口上連接有二個或兩個以上控水閥管。
所述過濾膜的過濾精度數(shù)值小于控水閥管控水孔隙，也就是出水端的最大孔隙。
所述過濾膜可設置多層。
本實用新型還提供一種微灌器，包括有貯水容器知連接于貯水容器并與貯水容器的內(nèi)腔連通的控水閥管，所述控水閥管包括外殼和貫穿于外殼的內(nèi)芯，所述的外殼設有進水端和出水端，所述內(nèi)芯由一束親水線構(gòu)成，親水線至少由進水端延伸到出水端，至少部分內(nèi)芯中親水線之間的平均間隙沿水流方向逐漸變小。
在所述貯水容器和控水閥管之間，還可設有過濾腔體，過濾腔體設有進水口和出水口，所述進水口與貯水容器連通，進水口端設有過濾膜，所述出水口與控水閥管連通。
根據(jù)上述方案，本實用新型的效果是顯著的，具有以下有益的技術(shù)效果1.本實用新型的控水閥管可以大幅度提高容納雜質(zhì)的能力，在相同水質(zhì)下使用壽命更長。
2.在控水頭這一結(jié)構(gòu)中，控水閥管中的毛細管受到了更進一步的保護，能夠堵塞毛細管的絕大多數(shù)雜質(zhì)都被過水面積更大的過濾膜分擔了，從而使整個控水頭的使用壽命較之單獨使用控水閥管又能延長數(shù)倍乃至數(shù)十倍。
3.本實用新型的微灌器可以成為真正意義上的獨立小水源灌溉裝置，只要將微灌器中加足水，無需人工管理就可以保證控水閥管在幾十天乃至幾百天的時間里自動釋放水分而不會被水中的雜質(zhì)堵塞，真正解決沙漠荒山造林中植物的供水問題。


圖1本實用新型控水閥管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本實用新型控水閥管出水端部分放大示意圖；圖3本實用新型控水閥管內(nèi)親水線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4本實用新型控水閥管內(nèi)親水線的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖5本實用新型控水閥管內(nèi)親水線的再一結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6本實用新型控水閥管的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖7本實用新型控水頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8本實用新型控水頭的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖9本實用新型控水頭的再一結(jié)構(gòu)示意圖；圖10本實用新型微灌器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11本實用新型微灌器的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖12本實用新型微灌器的再一結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例1如圖1、2所示，本實用新型提供了一種控水閥管1，包括外殼12和設置于外殼12內(nèi)的內(nèi)芯11，所述的外殼12設有進水端121和出水端122，所述內(nèi)芯11由一束親水線構(gòu)成，親水線至少由進水端121延伸到出水端122，至少部分內(nèi)芯11中親水線之間的平均間隙沿水流方向逐漸變小。
本實用新型的控水閥管可以連接于貯水容器構(gòu)成微灌器。這樣一來，只需將該帶控水閥管的微灌器埋入土壤，而不必鋪設供水管道就可向植物根系均勻送水，然后定期更換貯水容器或定期向貯水容器補充水份即可。
且外殼12上各橫截面的口徑由進水端121向出水端122逐漸呈線性變小，以使外殼12內(nèi)的親水線之間的平均間隙沿水流方向逐漸變小。
本實用新型中，由于所述外殼12上各橫截面的口徑由進水端121向出水端122逐漸呈線性變小，且所述內(nèi)芯11由一束親水線構(gòu)成，因此，控水閥管內(nèi)任意相鄰兩條親水線間的距離都是呈進水端121向出水端122逐漸縮小的趨勢，相互之間形成一個夾角，當夾角足夠小時，如夾角在大于0度至30度范圍內(nèi)(本實施例可選擇在1度左右)，在水流切線方向相鄰親水線距離微小變化，就會在流水方向產(chǎn)生很大位移。這樣，當含有雜質(zhì)的水流過該控水閥管時，原本可能被堵在一個平面上的雜質(zhì)便依據(jù)其大小和其在水中角度而被錯開，并固定在不同截面，較小的雜質(zhì)也會從其錯開的空隙間順利流過，不會形成“多余堵塞”。
進一步，如圖1所示，本實用新型中控水閥管1的外殼12可為錐形結(jié)構(gòu)，較佳為圓錐形結(jié)構(gòu)；作為本實用新型的另一種實施方式，外殼12還可為螺旋形結(jié)構(gòu)等；無論外殼12的結(jié)構(gòu)如何，只要所述外殼12上各橫截面的口徑由進水端121向出水端122逐漸呈線性變小，即不出現(xiàn)截面口徑突然變小的情況即可。
下面以在圓錐形外殼中設置的一束親水線為例進行說明。
如圖3所示，圖中A-G代表親水線a-g代表雜質(zhì)。
水流從寬端(進水端)流向窄端(出水端)。
雜質(zhì)a最先被卡在親水線C、D、G之間。
雜質(zhì)b被卡在親水線A、B、C之間。
雜質(zhì)f被卡在兩根親水線D、E之間，其不穩(wěn)定，在一定條件下還有可能下移；也有可能固定住，其它雜質(zhì)逐步堆積其上，產(chǎn)生搭橋。
雜質(zhì)d從親水線A、B、C之間流入被雜質(zhì)b阻擋，雜質(zhì)d則順流從親水線B、C之間流入到親水線B、C、G之間，由于水流的變化又從親水線B、C之間流入雜質(zhì)b的下方的親水線A、B、C之間，并被卡在雜質(zhì)b下方的位置。
雜質(zhì)e從親水線D、F之間流入并被卡在親水線D、E、F之間。
雜質(zhì)c從親水線D、E之間流入親水線D、E、G之間，被雜質(zhì)f阻擋，又通過親水線C、G之間流入到親水線B、C、G之間并被卡住。
雜質(zhì)g附著在親水線A上，隨著其它雜質(zhì)在雜質(zhì)g上產(chǎn)生搭橋，有可能逐漸堵塞ABC之間在g點位置上的通道，但其與雜質(zhì)b之間還有空間。
可以看出這七顆雜質(zhì)如果鋪積在一個平面上，就有可能將其下方通路阻塞。而在這種防堵結(jié)構(gòu)中，它們因自身特有的大小和形狀被自動的、立體的分散開，使得相互之間有很多空隙，水和較小雜質(zhì)均可自由通過。以雜質(zhì)c處為例，水流從其上流過來并不能被其阻斷，在其旁邊可以有親水線B、C之間、親水線C、G之間、親水線B、G之間都可通過。
本實用新型中，所述任意兩條相鄰親水線間的距離由進水端21向出水端22逐漸減小，到出水端部22時其距離達到最小，形成的孔隙也是控水孔，它決定了該控水閥管的控水能力，并且是決定出水量的關(guān)鍵因素。本實用新型中，該出水端22處各條親水線形成的孔隙的最大孔徑范圍為1-50微米，所述出水端22處各條親水線形成的孔隙的最大孔徑范圍優(yōu)選為5-30微米。這樣，該控水閥管不僅可以提供植物可吸取的水份，也可以更為有效地減少壓力變化對水流量的影響。
在本實用新型中最大孔徑的測定可以參照國家標準。以親水線束為內(nèi)芯的控水閥管的最大孔徑等于該親水線束在出水端各條親水線之間形成的最大孔隙；而該控水閥管在土壤中釋水時，其它較小孔徑也發(fā)揮一定作用。
進一步，本實用新型中所述親水線可延伸到出水端122外部，使控水閥管內(nèi)的水會在其表面鋪開，由于其親水性，當其與土壤接觸后，水就會在土壤中擴散出去，達到更好的供水目的。
實施例2本實施例與實施例1的原理和結(jié)構(gòu)基本相同，其區(qū)別在于如圖6所示，控水閥管1的外殼12可為圓柱形結(jié)構(gòu)，親水線延伸出進水端121之外(圖中未示出)，所述該進水端121之外的親水線間的平均間隙沿水流方向逐漸變小。在本實施例中，由于延伸出進水端121之外的親水線，沿水流方向的平均間隙逐漸變小，因此，當水流過時同樣可以達到如實施例相同的效果。
實施例3如圖7所示，本實用新型還提供一種控水頭，包括有過濾腔體2，過濾腔體2上設有進水口21和至少一個出水口22，進水口21的口徑大于出水口22的口徑，所述進水口21設有過濾元件23，所述出水口22上連接有至少一個前述的控水閥管1，所述控水閥管1包括外殼12和貫穿于外殼12的內(nèi)芯11，所述的外殼12設有進水端121和出水端122，所述內(nèi)芯11由一束親水線構(gòu)成，親水線至少由進水端121延伸到出水端122，至少部分內(nèi)芯11中親水線之間的平均間隙沿水流方向逐漸變小。
在實際應用中，為了防止水質(zhì)的原因而使控水閥管1被堵塞，因此，在控水閥管1的前端，再設置一過濾裝置，以便更好地達到本實用新型的目的。
進一步，如圖8所示，所述過濾腔體2的出水口22為兩個或兩個以(圖中設有三個)，以連接多個控水閥管1。
作為本實施例的另一種實施方式，如圖9所示，過濾腔體2的出水口22與控水閥管1之間還連接有水管3；所述水管3上連接有二個或兩個以上控水閥管1。
本實施例中，如圖所示，所述過濾元件23為過濾膜；且所述過濾膜可設置多層，以提高過濾效果。
本實用新型中，所述過濾膜的過濾精度數(shù)值可小于控水閥管1出水端122的親水線之間的平均間隙或控水閥管出水端的控水孔隙。按照人們通常的想法過濾膜的過濾孔隙太小很難使水通過；尤其是過濾膜孔隙小于控水閥管的最大孔徑，那么過濾膜的毛細力就會大于控水閥管的毛細力，因此控水閥管也就無法自動將水由進水口通過過濾膜吸引到出水口，靠毛細力自動灌溉也就無法實現(xiàn)。但是，本實施例中，過濾精度數(shù)值是指過濾膜能夠通過的最大雜質(zhì)尺寸，而通過深度過濾就可以實現(xiàn)在較大孔隙的過濾膜中通過層層過濾獲得較小的過濾精度數(shù)值，如毛氈等過濾材料，其過濾孔隙遠遠大于其過濾精度數(shù)值；即使用表面過濾膜材料，過濾膜孔隙小于控水閥管的控水孔隙，由于過濾膜是完全浸泡在水中，其上沒有氣液交界面形成的表面張力，也就不存在毛細力，因此雖然孔隙很小，只要過濾膜兩側(cè)的壓強不同，水就會流動?？厮y管1出水端122的親水線延伸出該出水端122之外并于土壤接觸，由于土壤及親水線的吸水作用，使過濾膜出水側(cè)的壓強小于其進水側(cè)的壓強，因此，也可以使水較容易地流過過濾膜。再者，控水閥管出水量是很少的，因此雖然過濾膜面積很小，過水量很低，卻也能滿足控水閥管的需要。經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，控水閥管與過濾膜的最佳孔隙配合為控水閥管孔隙在5微米-30微米之間；過濾膜的孔隙在0.1微米-5微米之間或過濾精度在5微米以下。
實施例4如圖10、11所示，一種微灌器，包括有貯水容器4和連接于貯水容器4并與貯水容器4的內(nèi)腔連通的前述控水閥管1，所述控水閥管1包括外殼12和貫穿于外殼12的內(nèi)芯11，所述的外殼12設有進水端121和出水端122，所述內(nèi)芯11由一束親水線構(gòu)成，親水線至少由進水端121延伸到出水端122，至少部分內(nèi)芯11中親水線之間的平均間隙沿水流方向逐漸變小。
本實施例中，如圖10所示，為貯水容器4與一圓錐形控水閥管結(jié)合的使用情況；圖11則為貯水容器4與一圓柱形控水閥管結(jié)合使用的情況。
如圖所示，所述微灌器上還設有注水口41，注水后將注水口41封閉。該微灌器可以埋設在植物的根部進行滲灌。由于該微灌器中采用前述的控水閥管1，因此可以防止控水閥管1在使用過程中發(fā)生堵塞。
進一步，如圖12所示，在所述貯水容器4和控水閥管1之間，還可設有前述的過濾腔體2，以提高其過濾效果，過濾腔體2設有進水口21和出水口22，進水口21的口徑大于出水口22的口徑，所述進水口21與貯水容器4連通，進水口21端設有過濾元件23，所述出水口22與控水閥管1連通。
本實施例的其它效果與實施例1相同，在此不再贅述。
權(quán)利要求1.一種控水閥管，包括外殼和貫穿于外殼的內(nèi)芯，其特征在于，所述的外殼設有進水端和出水端，外殼上各橫截面的口徑由進水端向出水端逐漸變小，所述內(nèi)芯由一束親水線構(gòu)成，親水線至少由進水端延伸到出水端，至少部分內(nèi)芯中親水線之間的平均間隙沿水流方向逐漸變小。
2.如權(quán)利要求1所述的控水閥管，其特征在于，該出水端處各條親水線形成的控水孔隙的最大孔徑范圍為1-100微米。
3.一種控水頭，其特征在于，包括有過濾腔體，過濾腔體上設有進水口和至少一個出水口，所述進水口設有過濾膜，所述出水口上連接有至少一個控水閥管，所述控水閥管包括外殼和貫穿于外殼的內(nèi)芯，所述的外殼設有進水端和出水端，外殼上各橫截面的口徑由進水端向出水端逐漸變小，所述內(nèi)芯由一束親水線構(gòu)成，親水線至少由進水端延伸到出水端，至少部分內(nèi)芯中親水線之間的平均間隙沿水流方向逐漸變小。
4.如權(quán)利要求3所述的控水頭，其特征在于，所述過濾膜的過濾精度數(shù)值小于控水閥管出水端最大控水孔隙數(shù)值。
5.如權(quán)利要求3所述的控水頭，其特征在于，當出水端處各條親水線形成的控水孔隙的最大孔徑范圍在1-50微米時，過濾膜的孔隙在0.1微米-5微米之間。
6.一種微灌器，包括有貯水容器和連接于貯水容器并與貯水容器的內(nèi)腔連通的控水閥管，所述控水閥管包括外殼和貫穿于外殼的內(nèi)芯，其特征在于所述的外殼設有進水端和出水端，外殼上各橫截面的口徑由進水端向出水端逐漸變小，所述內(nèi)芯由一束親水線構(gòu)成，親水線至少由進水端延伸到出水端，至少部分內(nèi)芯中親水線之間的平均間隙沿水流方向逐漸變小。
7.如權(quán)利要求6所述的微灌器，其特征在于，在所述貯水容器和控水閥管之間，還可設有過濾腔體，過濾腔體設有進水口和出水口，所述進水口與貯水容器連通，進水口端設有過濾膜，所述出水口與控水閥管連通。
8.如權(quán)利要求7所述的微灌器，其特征在于，所述過濾膜的過濾精度數(shù)值小于控水閥管出水端最大控水孔隙數(shù)值。
9.如權(quán)利要求7所述的微灌器，其特征在于，當出水端處各條親水線形成的控水孔隙的最大孔徑范圍在1-50微米時，過濾膜的孔隙在0.1微米-5微米之間。
專利摘要本實用新型為一種控水閥管、控水頭和微灌器?？厮y管包括外殼和設置于外殼內(nèi)的內(nèi)芯，外殼設有進水端和出水端，內(nèi)芯由一束親水線構(gòu)成，親水線至少由進水端延伸到出水端，至少部分內(nèi)芯中親水線間的平均間隙沿水流方向逐漸變小。控水頭包括有過濾腔體，過濾腔體上設有進水口和至少一個出水口，所述進水口設有過濾膜，所述出水口上連接有至少一個控水閥管。微灌器包括有貯水容器和連接于貯水容器并與貯水容器的內(nèi)腔連通的控水閥管，在所述貯水容器和控水閥管之間，還可設有過濾腔體。本實用新型能夠有效的延長控水閥管的使用壽命，使無耗能的自動灌溉技術(shù)具有真正的實用價值。
文檔編號A01G25/02GK2812559SQ2005200189
公開日2006年9月6日 申請日期2005年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月18日
發(fā)明者諸鈞 申請人:諸鈞