一、純機(jī)械自控閥門概述
從本質(zhì)上來講，純機(jī)械自控閥門就是一種不要外部能量供應(yīng)就可以實(shí)現(xiàn)控制調(diào)節(jié)的閥門，即無源控制閥門，純機(jī)械控制閥門的研究始于上世紀(jì)八十年代，L.Ornstein教授設(shè)計(jì)了一種名為 Irristat 的閥門，這種閥門就屬于一種純機(jī)械自控閥門，其在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中的應(yīng)用較為廣泛。當(dāng)土壤中的水分含量達(dá)到預(yù)定值的時(shí)候，水分會進(jìn)入到閥門，使得閥門內(nèi)部凝膠膨脹，下壓活塞，減小水管的截面積，從而實(shí)現(xiàn)對用水量的控制[1]。而當(dāng)土壤中水分含量低于預(yù)定值的時(shí)候，法門中的水分會回到土壤中，活塞失去下壓力上移，水流量加大，從而實(shí)現(xiàn)對水流量的控制。
、純機(jī)械自控閥門的設(shè)計(jì)
?。ㄒ唬┘儥C(jī)械自控閥門的設(shè)計(jì)思路
本文以Irristat閥門為基礎(chǔ)，以土壤水分張力為主要設(shè)計(jì)原理。Irristat閥門的控制主要是通過水分平衡原理來實(shí)現(xiàn)的，借助真空壓力表的讀數(shù)，張力計(jì)能夠?qū)ν寥浪智闆r進(jìn)行監(jiān)測，以監(jiān)測結(jié)果為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)對閥門的化控制。在整個(gè)控制過程中，張力計(jì)相當(dāng)于一個(gè)土壤溫度的傳感器，Irristat 閥門通過內(nèi)部凝膠吸水膨脹及失水收縮來判斷土壤中水分情況，從而通過閥門來實(shí)現(xiàn)對水流量的化控制，實(shí)現(xiàn)灌溉化，其不要計(jì)算機(jī)和傳感器，屬于一種無源自控閥門，通過純機(jī)械來實(shí)現(xiàn)閥門的化控制[2]。
（）純機(jī)械自控閥門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
閥門結(jié)構(gòu)主要包括控制元件、兩個(gè)彈簧（一個(gè)緩沖彈簧即彈簧1，一個(gè)復(fù)位彈簧即彈簧2）、進(jìn)水口以及兩個(gè)出水口組成，通過彈簧 1 能夠推動閥芯移動，當(dāng)閥芯錐形面封堵進(jìn)水口的時(shí)候，則閥門關(guān)閉，灌溉停止，通過閥門 2 可以推動閥芯反向移動，封住進(jìn)水口的閥芯錐形面會慢慢后退，從而實(shí)現(xiàn)閥門入水口的逐漸開啟，灌溉恢復(fù)。