水流能水泵微灌系統的製作方法

2023-05-07 09:25:21 1

專利名稱：水流能水泵微灌系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種微灌系統，特別是是一種將水流中所收集到的能量利用起來進行 灌溉的方法和系統。
背景技術：
微灌是利用微灌設備組裝成微灌系統，將有壓水輸送分配到田間，通過灌水器以 微小的流量溼潤作物根部附近土壤的一種局部灌水技術，微灌是以少量的水溼潤作物根區 附近的部分土壤，比地面灌溉節水50 % 70 %，比噴灌省水15 % 20 %，灌水均勻，均勻度 達0. 8 0. 9，適用於所有的地形和土壤，特別適用於乾旱缺水地區，其特點為適應性強， 兼有施化肥、噴農藥等功能，省水，在乾旱缺水地區，高揚程灌區和井灌區，省水就意味著節 省能耗或擴大灌溉面積，採用噴、微灌，糧食作物一般增產10 — 30%，經濟作物一般增產20 -50%,蔬菜一般增產30 — 50%。儘管微灌系統有很多的優點，也有不足，如這種技術都需要一個水源，可以使用自 流水源，但更多的需要提水進行供水，這樣的話，就需要電力水泵或柴油動力水泵，特別是 電力水泵需要拉設供電線路，前期投入十分巨大。

發明內容
本發明目的就是提供一種結構簡單、成本低廉並且具有較高效率的水流能水泵及 微灌系統，可以不用電不用柴油就可以把河流的水抽上來供微灌使用。本發明的實現方案為該系統包括水流能水泵、水箱、幹管、支管及滴灌器組成；進一步的，水箱還包括閥門和過濾器；進一步的，水流能水泵是由水流能氣壓產生裝置和水流能泵水裝置組成；進一步的，上述的水流能氣壓產生裝置是由倒U形管構成；進一步的，水流能氣壓產生裝置是在倒U型管的橫管頂端設置進氣處，進氣處位 於倒U型管的橫管接近低水位的一端，在此進氣外並有負壓氣流產生，可得到負壓差，並在 在倒U型管的出水處設置出氣處；進一步的，水流能泵水裝置由殼體、進水管、出水管、吸氣管、進氣管組成；水流能 泵水裝置的進水管、吸氣管、進氣管設置的殼體的上部，出水管設置在殼體的底部，進水管 連通水流高水位，出水管的垂直長度大於進水管的垂直長度，並且出水管的埠高度不高 於殼體的底部。水流能泵水裝置的出水管、吸氣管、進氣管都各具有一個截止閥；進一步的，水流能泵水裝置的吸水管連通看水流能氣壓產生裝置的倒U形管的負 壓接口，進氣管連通大氣；出水管連通所需要泵水的高度。水流能泵水裝置的工作流程為(1)、關閉出水管截止閥、進氣管截止閥，開啟吸氣管截止閥，接通於倒U形管的負 壓處的吸氣管開始吸氣，將水流自上遊水面吸至殼體內；O)、待殼體內吸水到預定容量時，打開出水管截止閥和進氣管截止閥，這時殼體內的水流向出水管，並將出水管注滿及溢出；(3)、待殼體內的水放完後，關閉進氣管截止閥，不斷地從進水管中提水至殼體 內；(4)、重複上述過程，在除首次以外的重複過程不需要再關閉出水管截止閥和開啟 吸氣管截止閥，只需要關閉進氣管截止閥，這樣就可以不斷地將水流自原水面提高到出水
管管口的高度。另外，水流能氣壓產生方法為設置一管路使水流通過，並設有一與大氣相通的進 氣處，當水流通過時，管路中的過流水可混入氣體並分離氣體成為小氣泡，設定重力加速度 方向為速度的正方向，那麼水流速度則為在重力加速度垂直方向的分量和水平方向的分量 的合速度，當水流在重力加速度垂直方向的分量大於零，氣泡被逐漸分離為一定體積的較 小氣泡時，氣泡將隨水流運動；當水流在重力加速度垂直方向的分量不大於零時，氣泡向上 運動浮出水面，在氣泡溢出水面處收集溢出氣體，以形成有壓氣體，在管路的進氣處也可以 產生負壓。本發明效果和特點是這種將水流蘊藏的能量收集並轉換為氣壓差能，再利用氣 壓差來驅動泵水裝置，來為微灌系統提供水源，前期所需設備投資少，能量轉換率高，不需 要電力抽水或柴油動力泵水，大大節約成本，無需維護。


圖1是本發明所涉及的水流能水泵微灌系統結構示意圖。圖2是本發明所涉及的水流能水泵微灌系統的水流能氣壓產生裝置及泵水裝置 示意圖。圖中說明1為倒U形管進水處，2為倒U形管出水處，3為倒U形管橫管，4為倒U 形管進氣處，5為倒U形管出氣外，6為泵水裝置殼體，7為泵水裝置進水管，8為泵水裝置出 水管，9為泵水裝置出水管閥門，10為泵水裝置吸氣管，11為泵水裝置吸氣管，12為泵水裝 置進氣管，13為泵水裝置進氣管閥門，20為微灌系統水箱，21為微灌系統幹管，22為微灌系 統支管，23為微灌系統滴灌器。
具體實施例方式本發明的目的是提供一種結構簡單、成本低廉並且具有較高效率的水流能量收集 方法、裝置及微灌應用系統，該系統包括水流能水泵、水箱20、幹管21、支管22及滴灌器23 組成，如附圖1所示，水箱還包括閥門和過濾器(圖中未畫出)，並且根據實際情況的不同還 需要其它的一些設備或部件。水流能水泵將水泵入水箱20後水流順幹管21、支管22至各個滴灌器23，可以作 物進行灌溉，滴灌器23可以有微灌中的多種形式，如柱、管、片、圓環等多種規則和不規則 類型。而該系統中的水流能水泵是由水流能氣壓產生裝置和水流能泵水裝置組成。上述的水流能氣壓產生裝置是由倒U形管構成，其中水流能氣壓產生裝置呈倒U 形管狀，如圖2中右側部分所示，倒U形管的兩個管口具有一定高差，進水處1(也就是圖2 中A處)的高度高於出水處2 (也就是圖2中B處)的高度，進水處1位於高水位面，而出水處2位於低水位面。如實施例所示，如果管路為倒U形管，倒U形管具有一個進水處1和出水處倒U型 管的進水處1水源的液面水平高度高於出水處2洩水水道液面水平高度，在倒U型管的橫 管3頂端設置進氣處4，出水處2也為出氣處5，如圖2所示，進氣處4位於倒U型管的橫管 3接近低水位的一端。當進水口 1與出水口 2分別位於水面的上水位和下水位時，使進氣處4處於關閉 狀態，在倒U形管內加注滿水，上下遊水流之間由於虹吸作用通過進水處1和出水處2產生 流動，待水流穩定後，適當開啟進氣處4，在此時進氣處4與大氣相通，就有氣體進入到管內 的水流中去，當水流通過時，管路中的過流水可混入氣體並分離氣體成為小氣泡，設定重力 加速度方向為速度的正方向，那麼水流速度則為在重力加速度垂直方向的分量和水平方向 的分量的合速度，當水流在重力加速度垂直方向的分量大於零，氣泡被逐漸分離為一定體 積的較小氣泡時，氣泡將隨水流運動；當到達出水處2時，因為出水處2的直徑較大，即當水 流在重力加速度垂直方向的分量不大於零時，氣泡向上運動浮出水面，在氣泡溢出水面處 收集溢出氣體，以形成有壓氣體，氣泡將從水流中分離出來並向上運動，並通過出氣處5自 動排出，管內水流會並持續流動，此時就會在進氣處4就會產生連續的明顯的負壓氣流，得 到持續的負壓差，這個壓力差值就可以利用和做功，同時，在出氣處5有正壓現象。為了使上述的倒U形管或正U形管內的水流穩定，在倒U形管進氣處4和正U形 管進氣處9的埠，設置有進氣量控制裝置，可以控制管路的進氣量。上述的方法和裝置可以產生負壓氣體，還要通過以下的裝置來利用，這種泵水裝 置由殼體6、進水管7、出水管8、吸氣管10、進氣管12組成，如圖2所示，泵水裝置的進水管 7、吸氣管10、進氣管12設置的殼體6的上部，出水管8設置在殼體6的底部，進水管7連通 水流高水位，吸氣管10連通由倒U形管進氣處4，可以得到所產生的負壓差，進氣管12連通 大氣；出水管8連通所要泵水的高度以便於出水，如圖2中所示的C處，也就是所要泵水水 箱20的高度，並呈U形狀。出水管8的垂直長度大於進水管7的垂直長度，並且出水管8 的埠高度不高於殼體6的底部。泵水裝置的出水管8具有出水管截止閥9、吸氣管10具 有吸氣管截止閥11、進氣管12具有進氣管截止閥13，便於對進氣、進水的控制和調節；結合上述的結構，泵水裝置的工作過程為(1)、關閉出水管截止閥9、進氣管截止閥13，吸氣管截止閥11打開，接通於倒U形 管的負壓處4的吸氣管10開始吸氣，將水流自上遊水面吸至殼體6內；O)、待殼體6內吸水到預定容量時，打開出水管截止閥9和進氣管截止閥13，這時 殼體6內的水流向出水管8，並將出水管注滿及溢出；(3)待殼體6內的水放完後，關閉進氣管截止閥13，此時負壓氣體將進水管7和出 水管8內的水流同時吸入，而由於出水管8較進水管7的垂直長度要較長，就只能夠先吸入 進水管7內的水流，而進水管7內的水流是來自上遊水位並保持恆定，所以不會將出水管8 中的水流全部提起，但能夠不斷地從進水管7中提水至殼體6內；(4)重複上述過程，在除首次以外的重複過程不需要再關閉出水管截止閥和開啟 吸氣管截止閥，只需要關閉進氣管截止閥，不斷地將水流自原水面提高到出水管8管口的 高度，相當於將水自原上遊水位提高至出水管管口和水箱20的高度，即圖2中C處的高度。這樣就完成了利用倒U形管產生的水流能氣壓實現泵水及微灌的實際應用。
綜上，水流能氣壓產生方法為設置一管路使水流通過，並設有一與大氣相通的進 氣處，當水流通過時，管路中的過流水可混入氣體並分離氣體成為小氣泡，設定重力加速度 方向為速度的正方向，那麼水流速度則為在重力加速度垂直方向的分量和水平方向的分量 的合速度，當水流在重力加速度垂直方向的分量大於零，氣泡被逐漸分離為一定體積的較 小氣泡時，氣泡將隨水流運動；當水流在重力加速度垂直方向的分量不大於零時，氣泡向上 運動浮出水面，在氣泡溢出水面處收集溢出氣體以形成有壓氣體，在管路的進氣處也可以 產生負壓。本發明效果和特點是這種將水流能來驅動泵水裝置，來為微灌系統提供水源，前 期所需設備投資少，能量轉換率高，不需要電力抽水或柴油動力泵水，大大節約成本，無需 維護。雖然這裡只說明了本發明的一個優選實施例，但其意並非限制本發明的範圍、適 用性和配置。相反，對實施例的詳細說明可使本領域技術人員得以實施。應能理解，在不偏 離所附權利要求書確定的本發明精神和範圍情況下，可對一些細節做適當變更和修改。
權利要求
1.一種水流能水泵微灌系統，其特徵在於包括水流能水泵、水箱、幹管、支管及滴灌 器組成。
2.根據權利要求1所述的水流能水泵微灌系統，其特徵在於上述的水箱還包括閥門 和過濾器。
3.根據權利要求1所述的水流能水泵微灌系統，其特徵在於水流能水泵是由水流能 氣壓產生裝置和水流能泵水裝置組成。
4.根據權利要求1所述的水流能水泵微灌系統，其特徵在於水流能氣壓產生裝置是 由倒U形管構成。
5.根據權利要求4所述的水流能水泵微灌系統，其特徵在於水流能氣壓產生裝置是 在倒U型管的橫管頂端設置進氣處，進氣處位於倒U型管的橫管接近低水位的一端，在此進 氣外並有負壓氣流產生，可得到負壓差，並在在倒U型管的出水處設置出氣處。
6.根據權利要求3所述的水流能水泵微灌系統，其特徵在於水流能泵水裝置由殼體、 進水管、出水管、吸氣管、進氣管組成。
7.根據權利要求6所述的水流能水泵微灌系統，其特徵在於水流能泵水裝置的進水 管、吸氣管、進氣管設置的殼體的上部，出水管設置在殼體的底部，進水管連通水流高水位， 出水管的垂直長度大於進水管的垂直長度，並且出水管的埠高度不高於殼體的底部。水 流能泵水裝置的出水管、吸氣管、進氣管都各具有一個截止閥。
8.根據權利要求6所述的水流能水泵微灌系統，其特徵在於吸水管連通看水流能氣 壓產生裝置的倒U形管的負壓接口，進氣管連通大氣；出水管連通所需要泵水的高度，並呈 U形狀。
9.一種水流能泵水裝置，其工作流程為(1)、關閉出水管截止閥、進氣管截止閥，開啟吸氣管截止閥，接通於倒U形管的負壓處 的吸氣管開始吸氣，將水流自上遊水面吸至殼體內；O)、待殼體內吸水到預定容量時，打開出水管截止閥和進氣管截止閥，這時殼體內的 水流向出水管，並將出水管注滿及溢出；(3)、待殼體內的水放完後，關閉進氣管截止閥，不斷地從進水管中提水至殼體內；G)、重複上述過程，在除首次以外的重複過程不需要再關閉出水管截止閥和開啟吸氣 管截止閥，只需要關閉進氣管截止閥，這樣就可以不斷地將水流自原水面提高到出水管管 口的高度。
10.一種水流能氣壓產生方法為設置一管路使水流通過，並設有一與大氣相通的進 氣處，當水流通過時，管路中的過流水可混入氣體並分離氣體成為小氣泡，設定重力加速度 方向為速度的正方向，那麼水流速度則為在重力加速度垂直方向的分量和水平方向的分量 的合速度，當水流在重力加速度垂直方向的分量大於零，氣泡被逐漸分離為一定體積的較 小氣泡時，氣泡將隨水流運動；當水流在重力加速度垂直方向的分量不大於零時，氣泡向上 運動浮出水面，在氣泡溢出水面處收集溢出氣體，以形成有壓氣體，在管路的進氣處也可以 產生負壓。
全文摘要
本發明涉及一種微灌系統，特別是一種將水流中所收集到的能量利用起來進行灌溉的方法和系統。該系統包括水流能水泵、水箱、幹管、支管及滴灌器組成，水流能水泵是由水流能氣壓產生裝置和水流能泵水裝置組成，水流能氣壓產生裝置是由倒U形管構成；其效果和特點是將水流蘊藏的能量收集並轉換為氣壓差能，再利用氣壓差來驅動泵水裝置，為微灌系統提供水源，前期所需設備投資少，能量轉換率高，不需要電力抽水或柴油動力泵水，大大節約成本，無需維護。
文檔編號A01G25/02GK102124931SQ20101003413
公開日2011年7月20日 申請日期2010年1月18日 優先權日2010年1月18日
發明者劉克明 申請人:劉克明