文档介绍：该【低压灌溉系统的制作方法 】是由【开心果】上传分享，文档一共【26】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【低压灌溉系统的制作方法 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。低压灌溉系统的制作方法
专利名称:低压灌溉系统的制作方法
技术领域:
本发明涉及滴灌系统,更具体地涉及低压灌溉系统。
背景技术:
已知类型的滴灌系统利用约为2个或更多绝对大气压的加压水源。这种系统中的分配管、配件和阀门都由坚固且相对较厚的塑性材料制成。这些系统基本上不依赖于田间地形。然而,沿其具有滴灌喷洒器的支管的压力损失很大。为实现均匀滴灌,就要使用专用的压力补偿喷洒器。这些系统涉及巨额投资成本且运作中电力耗费巨大。
另一方面,大面积灌溉一般使用漫灌沟灌系统。这些系统包括在田间形成的开放式分配渠道和支沟。由于在这种系统中水仅由于重力而流动,因而所有的渠道和垄沟都保持成适当地稍微倾斜。漫灌需要的投资成本较少,但水的消耗巨大。而且,自由流动的水会造成土壤的表面侵蚀和盐化。近来,用大直径的软分配管代替了分配渠道,这些软分配管具有有助于将灌溉水无损失地输送到垄沟中的多个开口,通过分配管中的这些开口将水灌注到垄沟的起始处。这些管十分廉价且易于配置,可使用一个季节然后去掉。然而,水的耗费还是很高。
发明内容
根据本发明,提供一种低压滴灌系统,其包括分配管,其由在空的时候可塌瘪的薄壁套管制成,且设计成在高达3米水柱的压力水头下操作,该分配管在其壁中具有多个孔,并具有可连接到水源上的上游端;多个支管,它们配备有低压滴灌喷洒器;以及多个连接件,它们将支管连接到分配管的孔。
该灌溉系统还包括可连接到水源的重力过滤池,该过滤池连接到分配管的上游端。
优选地,该灌溉系统由调节重力过滤池中的灌溉水的压力水头的自动化系统来控制。该自动化系统包括布置在其中一个支管远端的压力传感器,并根据从该传感器得到的读数对所述压力水头进行调节。
用于组装上述灌溉系统的连接件具有用于连接到支管的接管部分以及用于连接到分配管中的孔的基部。该基部具有第一和第二突出套环以及在这些套环之间的窄颈部,分配管中的孔具有比相应颈部的直径小的直径。连接件各自安装在其中一个孔内,且第一套环在分配管的内部,使孔的边缘紧密地包围连接件的颈部,从而将连接件固定到分配管上。
作为可选实施例,所述连接件的颈部可包括螺纹部分,而第二套环形成为单独的构件,具有与该螺纹部分匹配的内螺纹,从而该第二套环可通过旋紧而相对于第一套环密封孔的边缘。
作为第三可选实施例,所述连接件可包括刚性管状主体以及包围该管状主体的柔韧套管。该套管的外径大于分配管中的孔的直径,使得连接件可通过孔边缘和套管的弹性变形而插入到孔内,从而在连接件和分配管之间实现水密连接。
所述刚性管状主体可具有环状套环,该环状套环在连接件插入分配管时轴向支撑所述柔韧套管。而且,该刚性管状主体在设计成插入到所述孔中的一端处具有环状套环,从而该环状套环使孔的边缘扩展,以便于柔韧套管进入到孔内。该柔韧套管在设计成用于插入到所述孔中的管状主体的一端上具有悬置部分。该悬置部分具有锥度,以便于该端部和该柔韧套管的插入。
所述柔韧套管优选为由具有闭孔的泡沫聚合体制成,这些聚合体如PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、聚苯乙烯、PVC(聚***乙烯)、塑性体、交联塑性体、聚亚安酯、天然或合成聚异戊二烯、CR(***丁二烯橡胶)、EPM(乙丙橡胶)或EPDM(三元乙丙橡胶)、SBR(丁苯橡胶)、BR(丁二烯树脂/聚丁二烯橡胶)、丁基橡胶、硅橡胶、TPE(热塑性弹性体)、TPV(热塑性硫化胶)、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、NBR(***或PVC或***/PVC橡胶)、聚化***乙烯、***磺化聚乙烯。
根据本发明的第二方面,提供一种用作如在上述灌溉系统中的分配管的薄壁套管。在压力相对较低且通过滴灌喷洒器的排水受到限制的情况下,经过分配管的流动相当缓慢,。在这种情况下,对在漫灌沟灌中使用的传统分配管而言,田间的太阳辐射会穿过管壁,这会促使灌溉水中自然存在的微生物和藻类强烈生长。这样的生长将很快导致通常具有较窄的通水迷径和小排水口的滴灌喷洒器堵塞。然而,本发明的分配管由防止光线进入管内的不透明材料制成,从而抑制了藻类的生长。通过可有效阻止可见光和紫外线的辐射且传播的红外线辐射少于
5%的材料,已经取得了良好的效果。
与分配管内低速水流有关的另一问题是太阳辐射的加热作用。管内的水的高温降低了套管材料的强度并加速了老化。为此,本发明的套管材料不仅是不透明的,而且还设计成反射大部分的太阳辐射(约20%或更多)。因此,即使是在上述的低流速的情况下,该分配管也不会被加热到超过周围环境大气温度30℃至35℃以上。值得注意的是,对压力较高的管以及流速高得多从而流水会使管冷却的沟灌管而言,这一问题并不存在。
,但为了在高达至少是操作压力两倍的内压下都能保持连接件,该材料不应当是可过度延展的。管的材料还是足够坚固和可变形的,从而当在非石质土壤上被排空塌瘪(collapsed)时,可经受具有橡胶轮胎的轮式车辆的碾压。因此,(弹性及塑性)延伸的材料可使用不只一个灌溉季节。该材料的另一特征在于,在被切割以形成孔时,形成准确光滑的孔边缘。
(例如,包括聚丙烯或聚乙烯的聚烯烃混合物)。该材料进行稳定化处理,以防护长期的太阳能加热和紫外线。通过如散布的银微粒的适当添加剂来实现对可见光、紫外光和红外区的光的反射和遮挡。该塑性管壁可包括外反射层和内不透明层。
分配管可加工成具有表示将要形成孔的位置的标记。这些标记可包括为用来制孔的切割工具提供稳定定位的凹坑。
在一个可选实施例中,分配管可加工成具有用于连接支管的预制孔。在这种情况下,这些孔可配备有由刚性材料制成的环状轮缘(rim),该环状轮缘具有螺纹或卡销,用于在田间组装到连接件上。该环状轮缘可具有适于在田间容易拆除的整体的盖(例如,围绕轮缘的槽口)。
在又一实施例中,分配管还包括内过滤膜,其沿管的整个长度延伸的并将管的横截面分成两个腔室。该内膜对通过两个腔室之间的灌溉水进行过滤。
根据本发明的第三方面,提供一种用于在田间组装灌溉系统的成套件(knit),其包括分配管,其由具有孔或适于在充有水时在其中切割孔的可塌瘪的薄壁套管制成,多个连接件,适于将支管连接到所述分配管中切割形成的孔上;以及可选地,多个支管,配备有低压滴灌喷洒器。
根据本发明的下一个方面,提供一种用于在上述灌溉系统的分配管中切割孔的手持工具,该手持工具包括管状***,其具有形成有多个齿的薄环状切削刃;以及手柄。该工具通过将***推向充有水的分配管,并使该工具旋转而切割孔。该工具可由具有蓄电池的电动驱动装置提供动力。
根据本发明的再一方面,提供一种用于用上述成套件的部件在灌溉田间组装低压滴灌系统的方法,该方法包括提供确保相对田间地面约2米水柱压力水头的水源;在田间展开分配管,并将其连接到所述水源上;给分配管充水;将一个支管与一个连接件组装在一起;如有需要,利用所述手持工具在分配管中切割孔;将连接件插入到分配管的孔中,从而将支管连接到分配管上;以及对接下来的支管重复最后三个步骤。
因此,本发明提出了一种灌溉系统,这种灌溉系统融合了在较高压力下工作的已知滴灌系统的经济性、可控性和对环境的友好性,以及沟灌系统的低投资成本。由于本发明的系统组装方法简单,且可使用在漫灌中使用的现有水源(例如,自流井、地表径流及其它水源),因而特别具有吸引力。此外,本发明的灌溉系统可在现有田地中直接组装来替代漫灌和沟灌,而无需运土劳作。
通过该新系统,由于在新系统中将灌溉均匀性从约60%提高到超过80%(20-30%的差别表明节约了水和能量),因而任何漫灌沟灌田地都可得到改良,从而可从潜在较高且较好的产量中获利。
为了理解本发明并明白其可如何付诸实施,现在将参考附图并仅以非限定性示例的方式对优选实施例进行描述,在这些附图中图1为本发明的低压滴灌系统的示意平面图;图2为图1的滴灌系统的示意侧视图;图3A为带有配合的连接件和支管且充有水的分配管的截面图;图3B为带有内过滤膜的可选分配管的截面图;图4为用在图1的灌溉系统中使用的连接件的立体图;图5为用在图1的灌溉系统使用中的过滤池的截面正视图;图6为用于在图3A的分配管中切割孔的手持穿孔器的组装和分解立体图;图7为本发明的分配管的系列剖面图,示出切割孔和组装连接件的过程;图8为具有螺纹套环的可选连接件的剖面正视图;图9A和图9B为具有可塌瘪的泡沫套管的另一可选连接件的剖面正视图;图10表示图9中的连接件的简化型式;图11表示由可塌瘪的泡沫材料制成的、用于分配管中的孔的挡件;
以及图12为备有刚性环状轮缘的、分配管中的孔的轴向截面图。
具体实施例方式
参考图1和图2,示出了一种低压滴灌系统10,其包括灌溉水源12、重力过滤池14、出口管16、分配管20、连接件21、支管22,以及控制系统24。
图1中的灌溉水源12为具有泵28和电动驱动装置30的自流井
26,但也可以是任何其它合适的水源。它连接到以下将详细描述的过滤池14。该过滤池14通过出口管16连接到管20。
也参考图3A,分配管20具有多个带有边缘41的孔40,这些边缘41紧密固定在连接件21的基部42上。管20在基本水平的状态下使用,而支管22则可稍微倾斜,从而使所有滴灌喷洒器都维持基本一致的水头。
参考图3B,分配管20A可设有沿该管的整个长度延伸的内过滤膜32。因此,该管的横截面分成供应腔34和出口腔36。内膜32由微孔聚乙烯片或由无纺布材料制成。整根管通过用堆焊或热焊沿缝33进行焊接来组装。在操作中,浑浊的灌溉水被输送到供应腔34内,接着逐渐穿过沿管20A整个长度的内膜32,进入出口腔36,然后进入连接件21。泥土颗粒被所述膜留住,且由于低流速,可在管的下部沉降成淤泥38。由于分配管有几百米长,所以过滤区域很大,通常在整个灌溉季节内都不需要冲洗该管。在灌溉季节结束时,可通过反向输送水(进入出口腔36内)并打开供应腔34的远端来冲洗管20A。
分配管20由塑性可塌瘪的薄壁套管制成,该套管设计成在压力水头H不超过3米水柱(H2O)的情况下正常操作,并可承受高达约6米水柱的偶然压力。通常,分配管20在充满水时直径在75至500毫米之间,而该可塌瘪的套管的壁厚在
。
用于制造分配管套管的塑性材料为聚烯烃混合物,为了防护长期的太阳热和紫外线而对其进行稳定化处理,该混合物包括例如聚丙烯或聚乙烯。该塑性材料可大大遮挡大部分可见光、紫外光和红外区的光,并具有良好的反射性。该反射性是通过使用如散布的银微粒的有色添加剂而提供的。而且,该套管材料可包括外部浅色反射层和内部的暗不透明层。
制成分配管20的薄壁套管的材料还能弹性扩展,从而当连接件21被手动推入到孔40中时,允许该连接件穿入。,该弹性扩展是由弹性(杨氏)-。然而,为了在内压出现偶然偏差时仍可保持连接件,该材料不应是可过度延展的。例如,直径为10英寸、。
当所述套管材料在沙子、粘土、泥土或其它非石质土壤上排空塌瘪时,其可经受具有橡胶轮胎的轮式车辆的碾压。发现在断裂前允许约250%的弹性延伸和500%的塑性延伸的合适套管材料可使用不止一个灌溉季节。此外,该套管的材料允许机械切割孔40,且可得到准确光滑的边缘41,特别是在田间切割,且管20的壁仅由该管中的水支撑。
参考图4,连接件21具有轴向膛孔43、基部42、接管部分44、以及锁环
46。基部42包括平截头部分48,其从轴向膛孔43前端处的环形边缘49开始,接着光滑扩口成第一套环50,第一套环50后的颈部52,以及颈部52后的第二套环部分54。
平截头部分48形成为当用手将连接件21推入至孔中(还参见图7e至图7h)时,可逐渐使孔40的边缘41扩展。颈部52比第一套环50窄,从而可在平截头部分48位于分配管内时容纳边缘41。然而,颈部52比非扩展状态下的孔40宽,从而形成与边缘41的紧密配合。第二套环54比第一套环50宽,从而防止连接件21进一步穿入到分配管20中。
膛孔43的直径D通常在10至45毫米之间。于是,;;;。
接管部分44形成有一些台阶56并稍微朝膛孔43的后端扩口,从而在迫使支管22套在接管部分上时紧密保持该支管22的入口端。
锁环46直径为D2,允许从接管部分44的最宽台阶上通过,但在管22套在接管上的情况下不能通过。在将管22组装到连接件21上之前,环46放置在接管部分44上,靠近第二套环54。在将管22推到接管部分44上之后,将锁环46向后移动至所述膛孔的后端,在该处,由于接管的扩口作用,锁环46锁住管22而将其固定在接管上。