一种土壤自动输水管的制作方法

本项目属于园艺技术领域，特别属于盆栽和家庭园艺技术领域。

背景技术：

盆栽是人们普遍喜爱的，盆栽植物需要经常浇水，现实中常常会因为各种原因不能及时给植物浇水，导致植物死亡，尤其是当人们外出时。目前最好的解决方式是将电源、电磁阀、定时器、水源以及浇花管线等和花盆进行连接，甚至可以和湿度感应探头、电脑、手机等智能设备进行连接，可自动地定时定量地对盆栽植物进行浇灌。但是，在目前的现实环境中为几盆盆栽植物专门设置电源、电磁阀、定时器、水源以及浇花管线等的场所并不多，因此仍然有必要采用一些简易的方式解决盆栽植物在临时无人照管时的浇水问题，本专利就是为了解决此问题而提出的。

目前市场上已有一些自动浇花器在销售，如在淘宝网上有一款“顶巧”牌自动浇花器，该自动浇花器采用锥形的尖端封闭的陶土管，再在陶土管上端通过盖子连接塑料管，使用时在陶土管和塑料管内加满水，将连接在陶土管盖子上的塑料管置于储水容器的水源中，再将陶土管的锥形尖端插入土壤中，利用陶土管上微细孔的缓慢渗透性和水的虹吸作用将储水容器中的水缓慢地源源不断地输送给土壤和植物；再如中国专利“花卉自动浇花器(申请号：cn201120282066.6)”也是采用虹吸原理对盆栽植物进行自动浇水；不过这些器具结构仍然不够简单，使用也不够方便，尤其是各个陶土管上微细孔的数量和大小很难做到一致，因此每个陶土管的输水速度和输水量也都不一致，需要在使用前进行逐一的试验和摸索，否则有些陶土管有可能输水过快或过慢，同时陶土管在使用和保管中也存在容易破损的问题。

中国专利“一种浇花器(申请号：cn201310201928.1)”，“自动浇花装置(申请号：cn201120236120.3)”，“方便浇花装置(申请号：cn201520604803.8)”，将水源放置在高于花盆的位置，通过重力作用和流速调节装置对盆栽植物供水，这些方法器具笨重，使用也不方便。

中国专利“一种自动浇水装置(申请号：cn201220597692.9)”，“一种自动浇水管道(申请号：cn201020502574.6)”，“家庭盆景自动浇水装置(申请号：cn200420076061.5)”等采用水箱、管道、管道内的棉线以毛细管吸水原理为盆栽植物供水。

不过上述专利虽然采用了毛细管吸水原理，但是说明书中并没有对其原理以及管道内的棉线(纤维)材料等进行明确定义，也没有对输水管的制作和使用方法进行仔细和明确的说明，当我们按照上述专利以普通纤维材料制作输水管进行输水时效果并不理想，因此这些专利都没有得到广泛的推广和应用，值得进行进一步改进。

技术实现要素：

本发明的内容和技术方案是：一种土壤自动输水管1，由空心管1a和空心管1a内可吸水和导水的材料1b构成，空心管1a可为软管或弯曲的硬质管，使用时将输水管1的一端1c从储水器2水面3a的最上方插入到水3中，另一端1d接触到土壤4中，其特征是：输水管1空心管1a内可吸水和导水的材料1b为具毛细管吸水和化学吸水双重作用的超吸水纤维材料1b1。

所述的一种土壤自动输水管，其特征是：将具毛细管吸水和化学吸水双重作用的超吸水纤维材料1b1制成绳状。

所述的一种土壤自动输水管，其特征是：用具毛细管吸水和化学吸水双重作用的超吸水纤维制成的绳1b1的粗度比空心管1a的内径细，穿入空心管1a后不会将空心管1a塞满，即使吸足了水分后在空心管1a内的状态仍然是松弛的和管1a内壁之间仍然留有非毛管大空隙1e。

所述的一种土壤自动输水管，其特征是：所述的空心管1a为可伸缩型软管。

所述的一种土壤自动输水管，其特征是：所述的软管在插入土壤的一端1d有一节硬质材料管。

需要强调的是本专利一种土壤自动输水管使用时其一端是从储水器水面的最上方插入储水器的，另一端是从花盆或土壤的上方进入或接触土壤的。

本专利一种土壤自动输水管和前述的一些利用毛细管吸水原理的专利的最大区别在于：空心管内的可吸水和导水的材料不同于其它专利所使用的普通纤维材料，而是具毛细管吸水和化学吸水双重作用的超吸水纤维材料，这类纤维一般是将水溶性聚合物通过交联，形成一定交联度后制成的水不溶性聚合物，这类超吸水纤维大多为纳米材料，更重要的是该类聚合物内存在大量的亲水基团，能对水分子产生更强大的亲和力，其对水分的吸收和传导不仅可通过毛细管吸水方式而且还可看作具有化学吸水方式，因此这类超吸水纤维具有化学吸水和毛细管吸水的双重作用，其吸水量远远高于只具有或主要为毛细吸水作用的普通吸水材料，在需要导水量大和导水速度快的情况下使用时，这类超吸水纤维不需要太大的粗度，很少的材料就可以达到更好的输水效果，轻便小巧，是非常好和非常理想的材料，这类超吸水纤维向土壤的导水速度和导水量也是受土壤湿度状况所控制的，土壤湿度越低导水速度越快，土壤湿度越高导水速度随之而减缓，不会造成土壤积水和水源浪费，这类超吸水纤维目前已在毛巾、拖把等需快速吸水的产品中大量使用。

将具毛细管吸水和化学吸水双重作用的超吸水纤维制作成绳状穿入空心管内可使土壤自动输水管的制作和使用更加方便。

本专利用具毛细管吸水和化学吸水双重作用的超吸水纤维制成的绳1b1的粗度比空心管1a的内径细，穿入空心管1a后不会将空心管1a塞满，即使吸足了水分后在空心管1a内的状态仍然是松弛的和管1a内壁之间仍然留有非毛管大空隙1e，这一点非常重要，主要原因：一是当可吸水和导水的材料在输水管内塞的非常紧实时水分在管内的传导速度会很慢；二是若将内部未完全湿润的输水管一端插入水中，并将另一端埋入土壤中时，由于输水管内残留的空气被憋在管内难以从管内排出，因此会使水的输送进一步受到阻碍，输水管对水的输送速度会更慢；三是当输水管内可吸水和导水的材料塞的比较紧实时，如果采取人为措施对输水管进行浸泡，输水管内部的空气被完全排除时，使用中某些情况下输水管又有可能产生虹吸现象，一旦产生虹吸现象输水管向土壤输送水的速度和量就不能根据土壤湿度情况进行自动调节，而是由输水管本身的流量以及储水器内的水量所决定；四是本专利不仅要求具毛细管吸水和化学吸水双重作用的超吸水纤维制成的绳1b1的粗度比空心管1a的内径细，同时还要求输水管在使用前应先放入水中浸泡，此时水可以快速进入管内通过输水管内的大空隙将可吸水和导水的绳迅速湿润并将吸水材料中毛细管通道内的空气完全排出，当将输水管从浸泡的水中拿出后输水管内大空隙内的自由水也会随之快速排出，而输水管内连续的毛管水和化学水通道依然存在，这时将输水管两端分别插入土壤和水源后，水分便可以通过可吸水和导水的绳连续不断地根据土壤湿度状况缓慢地从储水器传导到土壤中，由于输水管内大空隙里的自由水被排出后其空间已被空气占据，因此输水管仅靠可吸水和导水材料的毛细管吸水和化学吸水作用进行导水，不会产生虹吸现象。

本专利所述的空心管为可伸缩型软管，便于根据需要对输水管的长度进行调节，并可对输水管进行随意的弯曲。

本专利所述的软管在插入土壤的一端有一节硬质材料管，便于将输水管插入土壤中。

本专利一种土壤自动输水管，输水管1插入水源一端1c的管内的绳1b1可以从管内穿出，也可以略微缩入管内，埋入土壤一端1d的管内的绳1b1最好从管内穿出，不过输水管内可吸水和导水的绳的两端最好都伸出管外，并且在伸出管外的绳上打节，可防止使用中绳从输水管中脱出。

本专利输水管1上最好还有可固定的结构或装置1f，是为了能对输水管进行适当固定，使其不会轻易从储水器或花盆上脱落，造成植物未能浇到水或将水浇到了地面的问题，比如在输水管上安装夹子和塞子等可将输水管夹在花盆上或植物上，或固定在储水容器上等。

本专利所述的土壤包括天然土壤，也包括人工配制的土壤以及各种无土栽培基质。

本专利一种土壤自动输水管不仅可以在花盆内使用，也可以直接在土地里使用，但是最适宜在外出无人照管时对盆栽植物使用，一般的使用方法为：一、将花盆安置在合适的位置上。二、根据植物的大小和种类以及外出时间的长短估计植物的需水量，并确定所要选择的储水器的大小，一般尽可能选择较大的储水器；储水器可用各种容器代替，如水桶、水盆、水壶、水杯等，不过最好能使用专用的有盖的储水器，可减少水分蒸发；储水器安置时其上沿的高度可高于或接近于花盆上沿的高度，最好不要过分低于花盆上沿的高度，过低时可将储水器垫高；储水器的形状最好为粗矮形，尽量不要使用过于细高形状的容器；因为输水管通过毛细管吸水作用和化学吸水作用所输送的水的流速和流量是受到输水高度影响的，随着输水高度的增加水的流速和流量会明显降低；当储水器上沿比花盆上沿高或等高时，输水高度就是储水器水位到储水器上沿的高度，而当储水器上沿比花盆上沿低时，输水高度不仅包括了从储水器水位到储水器上沿的高度，而且还要加上从储水器上沿到花盆上沿的距离；同时输水管在对植物供水的过程中储水器的水位还会逐渐降低，使输水高度逐渐增加；因此在开始输水前要尽量将储水器加满水，使储水器水位与储水器上沿的距离尽可能短，并将其后的最大输水高度控制在30厘米以内，且越短越好。三、在准备储水容器的同时准备土壤自动输水管，土壤自动输水管在使用前要先在水中进行浸泡，让管内的吸水绳整个完全吸足水分并将吸水材料毛细管通道内的空气完全排出，而后将输水管从水中拿出，输水管中存在于吸水材料和空心管之间大空隙内的自由水会自动流出管外，然后尽快将输水管的一端插入储水器的水中最好深入到储水器底部，并将输水管的另一端接触到花盆中的土壤或基质上，最好埋入到土壤或基质内，深度一般在5厘米左右，如果能深入到植物的根系层就更好，不过这样有时会比较麻烦，最后再对输水管进行适当固定即可。

如果想让水传导的更快更多还可以考虑增加空心管以及可吸水和导水绳的粗度，反之亦然，使用中可以根据植物需水量等情况确定使用合适的输水管粗度。

有时一个花盆中可以插入多个输水管由多根输水管同时供水，比如对需水量较大的大型果树，同时一个储水器内有时也可以插入多个输水管为一个或多个花盆供水，比如当储水器较大时。

输水管也可以由一个总管再分枝为多个支管，总管为插入水源的一个管，支管为进入土壤的多个分枝管。

本专利的优点和积极效果

目前的土壤自动输水装置主要采用重力作用、虹吸作用、毛细渗透作用、毛细管吸水作用等原理。

最简单的利用毛细管吸水原理向土壤输水的方法是：将可吸水和导水的材料，比如：布条、棉绳等的两端分别直接埋入水源和土壤中，但是由于可吸水和导水的材料是裸露的，其所吸收的水分大部分会被蒸发掉，尤其在干旱高温季节其能为土壤提供的水分非常有限，因此人们又想出了将可吸水和导水的绳或线或棒穿入空心管内防止水分蒸发，将吸收的水分更多的传导入土壤的方法，专利“一种自动浇水装置(申请号：cn201220597692.9)”，“一种自动浇水管道(申请号：cn201020502574.6)”，“家庭盆景自动浇水装置(申请号：cn200420076061.5)”等均采用这种方法。

但上述专利由于没有对管道内的棉线(纤维)材料进行明确定义，也没有对输水管的制造和使用方法进行仔细和明确的说明，当我们按照上述专利以普通纤维材料制作输水管进行输水时效果并不理想，在使用中仍然存在一些问题，如：普通吸水材料，包括天然植物材料、化学纤维材料，甚至纳米级的材料，这些材料由于一般只能靠毛细管作用进行水分传导，因此用这些材料制成的絮或绳或线或棒的导水量小，导水速度慢，很难满足夏季植物蒸腾作用和土壤蒸发作用所消耗的大量水分；当需要快速和大量供水时需要较粗或较多的材料，成本高并且笨重；同时按照上述专利的输水管进行输水时，还可能产生输水管内空气未完全排出，空气被憋在管内从而阻止水分运行的情况，使输水管前期输水速度非常慢，后期也很难达到预期的效果；如果将吸水材料装填的过实，有些情况下输水管甚至还会产生虹吸现象。

本专利采用具毛细管吸水和化学吸水双重作用的超吸水纤维材料作为输水管内的可吸水和导水的材料，用较细的材料就能达到更好的导水效果，是一般材料所不能比拟的，是本专利的重点。

本专利明确了为什么在输水管内输水绳的粗度要比空心管内径细，并且要在管内保持松弛状态；如何和为什么在输水管使用前要将输水管浸入水中使吸水材料完全湿润并排出输水管导水材料内毛细管通道中的空气以及大空隙内的自由水；如何防止输水管产生虹吸作用；并强调了输水高度对输水管供水的影响和解决方法。

本专利对输水管制作和使用的详细说明，使本专利输水管可以达到完美的和特殊的意想不到的使用效果。

本专利输水管可以自动地源源不断地为花盆和土壤浇水，并可以根据土壤湿度自动调节供水速度和供水量。

本专利输水管结构简单、成本低、轻巧、方便、实用、输水效果好。

使用本专利的输水管输水时既可用专用的储水容器供水，也可以用易于找到的桶、盆、罐、杯、池等替代，使用方便，不用时随时可以撤除。

图1至图4以及实施例一至实施例四将对输水管使用中的一些情况进行具体说明。

附图说明

1-土壤自动输水管、1a-空心管、1b-空心管内可吸水和导水的材料、1b1-具毛细管吸水和化学吸水双重作用的超吸水纤维材料、1c-输水管插入水源中的一端、1d-输水管插入土壤中的一端、1e-具毛细管吸水和化学吸水双重作用的超吸水纤维材料绳吸足水分后与空心管内壁之间保留的大空隙、1f-输水管上的可固定结构或装置、2-储水器、2a-储水器上沿、2b-储水器的盖、2b1-储水器盖上的孔、3-水、3a-水位、4-土壤、5-花盆、5a--花盆上沿、6-植物、7-凳子

图1、输水管使用时花盆上沿与储水器上沿等高

图2、输水管使用时花盆上沿比储水器上沿略高

图3、输水管使用时花盆上沿比储水器上沿略低

图4、输水管使用时储水器放在花盆上

具体实施例

实施例1

选择一根长约100厘米、内径约10毫米、外径约12毫米的透明塑料软管1a；再准备一根长度约为1.2米，湿润后粗度约为8毫米的具毛细管吸水和化学吸水双重作用的超吸水纤维绳1b1；将该超吸水纤维绳1b1穿入塑料软管1a，在伸出管1a两头的纤维绳1b1上打结并将多余的绳剪去，再在输水管上安装一个配套的夹子1f，制成一个土壤自动输水管1；准备一盆水将输水管1浸入水中；再准备一个装满有20升水的具小口并带盖的塑料桶2，塑料桶2上沿2a和花盆5上沿5a等高，在塑料桶盖2b上打一个直径约15毫米的孔2b1；待输水管1内的绳1b1完全湿润后将输水管1从水盆中取出，并将输水管1内的自由水排出；将输水管1c端从塑料水桶盖2b上的孔2b1插进塑料桶2的内底部，再将输水管1另一端1d埋入花盆5中的土壤4内，深度约5厘米；最后再将输水管上的夹子1f夹在花盆上沿上；此种情况储水器(塑料桶)2上沿2a的高度和花盆5上沿5a等高，塑料桶2内水位高度3a低于塑料桶2上沿2a约2厘米，其起始的输水高度便为约2厘米(见图1)；在这种情况下塑料桶上部的水基本可以被利用，随着水位的降低以及输水高度的增加输水速度会逐渐变慢，最底部可能有一部分水不能够被输送，储水器内的水是否能够被完全利用以及利用速度主要取决于花盆和储水器的高度以及它们的高度差，同时也受环境以及土壤湿度等的影响。

实施例2

选择一根最长长度约为100厘米、最短长度约为50厘米、最大内径约12毫米、最大外径约13毫米的可伸缩塑料软管1a；再准备一根长度约为1.2米，湿润后粗度约为5毫米的具毛细管吸水和化学吸水双重作用的超吸水纤维绳1b1；将该超吸水纤维绳1b1穿入软管1a，将管子1a拉至最长后在伸出管1a两头的纤维绳1b1上打结并将多余的绳剪去，制成一个土壤自动输水管1；准备一个装满有10升水的家用水桶2，将输水管1浸入水中；待输水管内的纤维绳1b1完全湿润后将输水管1从水桶2中取出并将其中的自由水排出；将输水管1c端从水桶上方插进桶2的内底部，调节输水管的长度和曲度，再将输水管1另一端1d埋入花盆5中的土壤4内，深度约5厘米；塑料桶2上沿2a高度低于花盆5上沿5a约5厘米，桶内水位高度3a低于塑料桶2上沿2a约2厘米；此种情况下起始的输水高度约为7厘米(见图2)，塑料桶上部的水基本可以被利用，随着水位的降低以及输水高度的增加输水速度会逐渐变慢，最底部甚至有一部分水不能够被输送，储水器内的水是否能够被完全利用以及利用速度主要取决于花盆和储水器的高度以及它们的高度差，同时也受环境以及土壤湿度等的影响。

实施例3

选择一根最长长度约为100厘米、最短长度约为60厘米、最大内径约10毫米、最大外径约11毫米的可伸缩塑料软管1a，可伸缩软管的两头各有一节5厘米的硬管；再准备一根长度约为1.2米，湿润后粗度约为4毫米的具毛细管吸水和化学吸水双重作用的超吸水纤维绳1b1；将该超吸水纤维绳1b1穿入软管1a，将管1a子拉长后在伸出管1a两头的纤维绳1b1上打结后再将多余的绳剪去，制成一个土壤自动输水管1；准备一个装满有5升水3的家用水盆2，将水盆用凳子垫高；将输水管1浸入水盆2中，待输水管内的纤维绳1b1完全湿润后再将输水管1从水盆2中取出，并将完全湿润的输水管1内的自由水排出；将输水管1c端从水盆2上方插进水盆2的内底部，调节输水管的长度和曲度，再将输水管1另一端1d插入花盆5中的土壤4内，深度约5厘米；塑料水盆2上沿2a的高度高于花盆5上沿5a约8厘米，盆内水位高度3a低于水盆上沿2a约1厘米(见图3)；此种情况下起始的输水高度约为1厘米，水盆内的水基本全部都可以被利用，储水器内的水是否能够被完全利用以及利用速度主要取决于花盆和储水器的高度以及它们的高度差，同时也受环境以及土壤湿度等的影响。

实施例4

准备一根长度约为50厘米、内径约为6毫米、外径约为8毫米的透明塑料软管1a；再准备一根长度约为70厘米，湿润后粗度约为4毫米的具毛细管吸水和化学吸水双重作用的超吸水纤维绳1b1；将该超吸水纤维绳1b1穿入塑料管1a内并在伸出管1a外的纤维绳1b两端分别打节，再在输水管上安装一个配套的夹子1f，制成一个土壤自动输水管1；准备一个可装2升水的水杯2，将水杯2放在花盆5内的土壤上部，并将输水管1浸入水杯2中的水里；待输水管内的纤维绳1b1完全湿润后将输水管1从水杯2中取出，并将输水管1内的自由水排出；将输水管1一端1c从水杯2上部插入到水杯底部，再将输水管1另一端1d埋入花盆5中的土壤4内，最后再将输水管1上的固定夹1f夹在水杯2的杯沿上；然后再将水杯内注满水，水杯2内水位高度3a低于水杯上沿2a约1厘米(见图4)；此种情况下起始的输水高度约为1厘米，水杯2内的水3基本全部都可以被利用，储水器内的水是否能够被完全利用以及利用速度主要取决于花盆和储水器的高度以及它们的高度差，同时也受环境以及土壤湿度等的影响。