專利名稱：一種水氣耦合滴灌系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及農業灌溉技術領域，具體地講是一種水氣耦合滴灌系統。
背景技術：
隨著全球性水資源危機的出現，作為水資源消耗大戶，如何提高農業灌溉的水分利用效率是目前世界農業灌溉領域的熱門話題。無論何種灌溉技術，濕潤土壤的過程均表現為水驅替土壤孔隙中的空氣，因而灌溉措施不可避免的導致作物根區土壤空氣的虧缺，對作物生長產生了不利影響。滴灌是目前世界上最先進的灌溉技術，由于其濕潤了作物根區土體的部分空間，與漫灌相比滴灌作物根區內空氣量稍多，但據有關研究表明，滴灌仍然會導致作物根系的氧氣脅迫。如何解決灌溉過程當中出現的空氣減少、氧氣脅迫現象，是制約進一步提高農田灌溉綜合效果的瓶頸。利用地下滴灌系統把摻氣水或者摻氣水肥混合流體輸送到植物根區，能有效改善植物根圍的水、肥、氣、熱環境，達到提高水肥利用效率、增加經濟產量和改善收獲品質的目的。如何把空氣以微小氣泡的形式均勻地摻入到滴灌管道系統的水當中，是事關該方法成敗的關鍵問題。目前國外多采用Mazzei Injector公司生產的Mazzei文丘里注射器來完成空氣的摻入，Mazzei文丘里注射器的工作原理與普通文丘里一樣，遵循伯努利定律當一定壓力的水流從文丘里進水端進入到喉道時，由于喉道半徑變小導致水流速度變大，水的壓力相應降低，當壓力低于外界大氣壓時，空氣就會通過進氣口被吸進來摻入到水流當中，當高速的水氣混合體從喉部流向文丘里出口端時，由于管道半徑變大導致水流流速降低，動能轉化為勢能使壓力增加，繼續以有壓流體的形式流入主管道，經過輸移后最后經滴頭入滲到土壤當中。Mazzei文丘里 注射器是一種專利產品，通過特定的構造導致空氣與水均勻混合于管道中，不會出現水氣分層的情形或產生大氣泡，保持管道內流體運動及壓力的平穩。Mazzei文丘里注射器摻氣的比率(管道內水氣的體積比)有限，維持在12%左右。
發明內容
本發明的目的是克服上述已有技術的不足，而提供一種水氣耦合滴灌系統，主要解決了現有的普通地下滴灌在灌溉時造成的植物根系暫時缺氧及采用Mazzei文丘里注射器來完成空氣的摻入設備造價高、摻氣比率有限等問題。本發明的技術方案是一種水氣耦合滴灌系統，其特殊之處在于由空氣壓縮機、儲氣罐、供水源、多相葉片式混輸泵、輸水干管、文丘里射流器、支路管道、地下滴灌支管和毛管組成；所述空氣壓縮機和儲氣罐相連通，所述儲氣罐帶有壓力調節器，儲氣罐通過帶有閥門的通氣軟管和文丘里射流器的進氣口相連通；所述文丘里射流器與多相葉片式混輸泵串聯于支路管道上，文丘里射流器位于多相葉片式混輸泵之前；所述支路管道并聯在輸水干管上，在輸水干管與支路管道并聯段的輸水干管上設第一開關，在支路管道上設有第二開關和第三開關，第二開關位于文丘里射流器之前，第三開關位于多相葉片式混輸泵之后；所述的輸水干管一端與供水源相通連接，另一端與地下滴灌支管相通連接，地下滴灌支管與毛管相通連接。本發明所述的一種水氣耦合滴灌系統與已有技術相比具有突出的實質性特點和顯著進步，1、空氣的摻入在并聯支路管道內完成，利用后面的多相葉片式混輸泵葉輪旋轉對輸送流體做功，進行能量轉化和傳遞，達到泵送氣液兩相流的目的，同時通過泵內加壓使氣液混合，葉輪轉動將大氣泡破碎成為微氣泡，保證空氣以微小氣泡的形式均勻地摻入到滴灌管道系統的水當中，隨著水流均勻地輸送到植物根區土壤內；2、文丘里進氣口與壓力可調的儲氣罐相連通，可通過儲氣罐壓力的變化來調節空氣摻入量，與直接吸入外界空氣的方式相比，本系統空氣摻入比例更高且調節靈活方便，可根據作物在不同生長季節對氧氣的需求情況來調節，以滿足作物的氧氣需求；3、該系統結構簡單，使用和管理維修方便，節約勞力，同時可將肥料溶于水，進行肥水灌溉，提高肥料的利用效率，減少對土壤和地下水的污染；4、該系統把摻氣水或者摻氣水肥混合流體輸送到植物根區，能有效改善植物根圍的水、肥、氣、熱環境，維持根系正常的新陳代謝和呼吸功能，促進和協調植物地上和地下部分的生長發育，是一種節水、省肥、高效的新型灌溉技術。
圖1是本發明的結構示意圖。
具體實施例方式為了更好地理解與實施，下面結合附圖給出具體實施例詳細說明本發明。實施例1，參見圖1，以水氣耦合地下滴灌為例，將空氣壓縮機I和帶有壓力調節器9儲氣罐2相連通，再將儲氣罐2通過帶有閥門6的通氣軟管7和文丘里射流器10的進氣口 15相連通，將文丘里射流器10與多相葉片式混輸泵4串聯于支路管道8上，文丘里射流器10位于多相葉片式混輸泵4之前，將支路管道8并聯在輸水干管5上，在輸水干管5與支路管道8并聯段的輸水干管5上安裝第一開關12，支路管道8上安裝第二開關11和第三開關16，第二開關11位于文丘里射流器10之前，第三開關16位于多相葉片式混輸泵4之后，再將輸水干管5 —端與供水源3相通連接，另一端與地下滴灌支管13相通連接，最后將地下滴灌支管13與毛管14相通連接；
灌溉之前先關閉第一開關12和閥門6，將第二開關11和第三開關16打開，根據實際需要設置壓力調節器9的工作壓力范圍，打開氣壓縮機1，等儲氣罐2的壓力到達設定范圍后，開始利用供水源3供水，等管道內水流穩定后啟動多相葉片式混輸泵4，并打開閥門6，水氣耦合地下滴灌開始進行。實施例2，參見圖1，以普通地下滴灌為例，系統同實施例1的連接關系，灌溉之前先關閉第二開關11和第三開關16，將第一開關12打開，利用供水源3供水即可實現普通地下滴灌。
權利要求
1.一種水氣耦合滴灌系統，其特征在于由空氣壓縮機(I)、儲氣罐(2)、供水源(3)、多相葉片式混輸泵(4)、輸水干管(5)、文丘里射流器(10)、支路管道(8)、地下滴灌支管(13)和毛管(14)組成；所述空氣壓縮機(I)和儲氣罐(2)相連通，所述儲氣罐(2)帶有壓力調節器(9)，儲氣罐(2)通過帶有閥門(6)的通氣軟管(7)和文丘里射流器(10)的進氣口(15)相連通；所述文丘里射流器(10)與多相葉片式混輸泵(4)串聯于支路管道(8)上，文丘里射流器(10)位于多相葉片式混輸泵(4)之前；所述支路管道(8)并聯在輸水干管(5)上，在輸水干管(5 )與支路管道(8 )并聯段的輸水干管(5 )上設第一開關(12 )，在支路管道(8 )上設有第二開關(11)和第三開關(16)，第二開關(11)位于文丘里射流器(10)之前，第三開關(16)位于多相葉片式混輸泵(4)之后；所述的輸水干管(5)—端與供水源(3)相通連接，另一端與地下滴灌支管(13)相通連接，地下滴灌支管(13)與毛管(14)相通連接。
全文摘要
本發明公開了一種水氣耦合滴灌系統，該系統由空氣壓縮機、儲氣罐、多相葉片式混輸泵和文丘里射流器及滴灌管道系統構成，空氣的摻入在并聯支路管道內完成，利用多相葉片式混輸泵葉輪旋轉對輸送流體做功，葉輪轉動將空氣以微小氣泡的形式均勻地摻入到滴灌管道系統的水當中，隨著水流均勻地輸送到植物根區土壤內；該系統通過儲氣罐壓力的變化來調節空氣摻入量，空氣摻入比例范圍寬廣且調節靈活方便，該系統結構簡單，使用和管理維修方便，通過開關的控制可以實現普通地下滲灌和水氣耦合地下滴灌等兩種形式的灌溉。
文檔編號A01G25/06GK103053383SQ20131000120
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月4日 優先權日2013年1月4日
發明者張振華, 楊潤亞, 劉賢趙 申請人:張振華