脈衝式微噴灌噴頭的製作方法

2023-06-12 08:33:06

專利名稱：脈衝式微噴灌噴頭的製作方法
技術領域：
本發明屬於農田灌溉技術領域，尤其涉及一種脈衝式微噴灌噴頭。
背景技術：
微噴灌是通過管道系統利用微噴頭將低壓水或化學藥劑以微流量低壓噴灑在枝葉上或地面上的一種灌水形式。微噴灌和滴灌的不同之處在於灌水器由滴頭改為微噴頭， 滴頭是靠自身結構消耗掉毛管的剩餘壓力，而微噴頭則是用噴灑方式消耗能量。溼潤面積比滴灌大，這樣有利於消除含水飽和區，使水分能被土壤隨時吸收，改善了根區通氣條件。 與普通噴灌相比，它的工作壓力低，射程小。具有能耗低，水滴打擊力小，可以通過調節田間小氣候改善收穫物品質等優點。
現有的微噴灌噴頭存在以下缺陷①易堵塞；②灑水強度(水量)環狀集中，接近灑水最大射程處的降水強度(水量)遠高於靠近噴頭處或其它地方，灑水均勻性差，且出流量越穩定灑水強度(水量)環狀集中的問題越明顯。
為克服上述缺陷，美國htertec公司於20世紀80年代研究開發成功了一項全新的節水型灌溉設備——脈衝式微噴灌系統。它的突出優點是具有優異的抗堵塞性能，有效地解決了微噴灌系統易堵塞的難題，省去了昂貴的精細的過濾系統。脈衝灌溉方式用於微噴灌，噴水器噴水瞬間，噴水速度由零到最大值，然後降為零，噴射距離也隨之變化，因此可以達到較高的噴灑均勻度，從而克服了其它微噴灌設備降水量(強度)環狀集中的缺點。 Intertec公司的脈衝式微噴灌系統包括供水幹、支管、在每條對稱支管的首部安裝的脈衝器總成、灌水彈性毛管和噴水器總成。其中，脈衝器總成由頻率控制器、脈衝閥、壓力調節閥和快速接口等部件組成，是系統的控制中心。灌水彈性毛管由專用彈性材料製造，因此稱為灌水彈性毛管。噴水器總成由噴頭、豎管、噴水器、支撐杆等組成。主要缺陷是1、結構複雜，灌水彈性毛管需要專用彈性材料製造，投入成本過於高昂，不適合國情；2、後一個噴水器噴水是靠前一個噴水器噴水卸壓後依次進行的，任何一支噴水器出現故障，系統都要停止運行；3、脈衝式微噴灌系統是通過脈衝器總成洩水失壓的方式啟動噴水器噴水過程的， 每一輪啟動噴水器噴水時，各灌水彈性毛管第一支噴水器至脈衝器總成管道內已被加壓的水的一部分被直接洩放掉，既有能量損失，又有水量損失。
我國於1993年由天津英特泰克微灌公司獨家引進美國這一專利技術並生產了該設備，但終因「水土不服」，不適合國情，而停止生產。

發明內容
本發明的目的在於提供一種結構簡單、投資小、抗堵塞性能優異、灑水均勻性好的脈衝式微噴灌噴頭，以構建適合中國國情的具有自主智慧財產權的脈衝式微噴灌系統。
本發明的目的是這樣實現的
一種脈衝式微噴灌噴頭，包括殼體、活塞，活塞將殼體的內腔分隔為進水腔和壓縮腔，進水腔通過進水流道與微噴灌輸水豎管連接，活塞上設有壓縮腔補水單向閥和彈性3止水環，彈性止水環固定於活塞的外側，壓縮腔內設有壓縮彈簧、塔形彈簧、圓球形彈性閥體、噴射孔，壓縮彈簧套於塔形彈簧外，壓縮彈簧的一端抵在活塞上，另一端抵在挨近噴射孔的殼體的內壁上，塔形彈簧的大頭一端固定於活塞上，小頭一端固定於圓球形彈性閥體上，噴射孔的進水口曲面與圓球形彈性閥體的曲面吻合，活塞的阻水橫斷面積大於噴射孔的過流斷面面積，噴射孔的過流斷面面積大於壓縮腔補水單向閥的最大允許過流斷面面積，噴射孔的正上方設有折射錐，折射錐的錐尖正對於噴射孔過流斷面的中心，折射錐通過調節杆、支架固定於殼體上，殼體、進水流道、進水腔、活塞、塔形彈簧構成的圓錐體、壓縮彈簧構成的圓柱體、圓球形彈性閥體、噴射孔、折射錐的橫斷面均為圓形且中垂線全部重合。
所述的壓縮腔補水單向閥，位於活塞橫斷面的中心，由補水孔、彈性球、過水柵組成，補水孔為大口朝向壓縮腔小口朝向進水腔的圓臺形，其內放入直徑大於補水孔小口直徑而小於補水孔大口直徑的彈性球，補水孔大口一端覆蓋過水柵。
本發明的脈衝式微噴灌噴頭的工作原理和過程如下
有壓的灌溉水通過微噴灌輸水豎管、進水流道進入到進水腔，推動活塞將壓縮腔內的水通過打開的噴射孔快速推送出去，形成高速水流，經折射錐折射後，以細小雨滴的形式均勻地噴灑在田面上。在此過程中，壓縮腔補水單向閥自動關閉，避免壓縮腔內的水回流到進水腔，壓縮彈簧被壓縮，圓球形彈性閥體向噴射孔移動，直至圓球形彈性閥體堵塞噴射孔，噴射孔停止噴水。因為圓球形彈性閥體堵塞了噴射孔，壓力卸放通道被堵死，壓縮腔內的壓力迅速回升，已被壓縮的壓縮彈簧開始釋放，帶動活塞向進水腔移動，壓縮腔補水單向閥自動打開，向壓縮腔內補水，因為圓球形彈性閥體內外側存在壓差，被吸附於噴射孔的內側，塔形彈簧被逐漸拉伸。直至塔形彈簧的拉伸力達到足以克服圓球形彈性閥體吸附於噴射孔內側的吸力，圓球形彈性閥體被從噴射孔的內側迅速拉開，堵塞的噴射孔被打開，壓縮腔內的水通過噴射孔快速噴出，壓縮腔內的壓力迅速降低，有壓的灌溉水通過微噴灌輸水豎管、進水流道進入到進水腔，推動活塞將壓縮腔內的水通過打開的噴射孔快速推送出去， 形成高速水流，經折射錐折射後，以細小雨滴的形式均勻地噴灑在田面上。在此過程中，壓縮腔補水單向閥自動關閉，避免壓縮腔內的水回流到進水腔，壓縮彈簧被壓縮，圓球形彈性閥體向噴射孔移動，直至圓球形彈性閥體堵塞噴射孔，噴射孔停止噴水。因為圓球形彈性閥體堵塞了噴射孔，壓力卸放通道被堵死，壓縮腔內的壓力迅速回升，已被壓縮的壓縮彈簧開始釋放，帶動活塞向進水腔移動，壓縮腔補水單向閥自動打開，向壓縮腔內補水，因為圓球形彈性閥體內外側存在壓差，被吸附於噴射孔的內側，塔形彈簧被逐漸拉伸。直至塔形彈簧的拉伸力達到足以克服圓球形彈性閥體吸附於噴射孔內側的吸力，圓球形彈性閥體被從噴射孔的內側迅速拉開，堵塞的噴射孔被打開，壓縮腔內的水通過噴射孔快速噴出，壓縮腔內的壓力迅速降低，有壓的灌溉水通過微噴灌輸水豎管、進水流道進入到進水腔，推動活塞將壓縮腔內的水通過打開的噴射孔快速推送出去，形成高速水流，經折射錐折射後，以細小雨滴的形式均勻地噴灑在田面上。在此過程中，壓縮腔補水單向閥自動關閉，避免壓縮腔內的水回流到進水腔，壓縮彈簧被壓縮，圓球形彈性閥體向噴射孔移動，直至圓球形彈性閥體堵塞噴射孔5，噴射孔停止噴水。如此周而復始地自動進行脈衝微噴灌溉。
本發明具有如下積極效果
以本發明的脈衝式微噴灌噴頭構建的脈衝式微噴灌系統，與美國^itertec公司發明的脈衝式微噴灌系統，具有同樣優異的抗堵塞性能和噴灑均勻度。將現有的微噴灌系統的微噴灌噴頭換上本發明的脈衝式微噴灌噴頭，就構成了脈衝式微噴灌系統，較 ^itertec公司發明的脈衝式微噴灌系統結構簡單，投入成本低，因而更適合中國國情，有利於推廣應用。


附圖1、2、3為本發明的脈衝式微噴灌噴頭處於不同工作狀態時的示意圖。
具體實施例方式
一種脈衝式微噴灌噴頭，如附圖1、2、3所示，包括殼體1、活塞2，活塞2將殼體1 的內腔分隔為進水腔3和壓縮腔4，進水腔3通過進水流道3-1與微噴灌輸水豎管連接，活塞2上設有壓縮腔4補水單向閥和彈性止水環2-4，彈性止水環2-4固定於活塞2的外側， 壓縮腔4內設有壓縮彈簧4-1、塔形彈簧4-2、圓球形彈性閥體4-3、噴射孔5，壓縮彈簧4_1 套於塔形彈簧4-2外，壓縮彈簧4-1的一端抵在活塞2上，另一端抵在挨近噴射孔5的殼體1的內壁上，塔形彈簧4-2的大頭一端固定於活塞2上，小頭一端固定於圓球形彈性閥體 4-3上，噴射孔5的進水口曲面與圓球形彈性閥體4-3的曲面吻合，活塞2的阻水橫斷面積大於噴射孔5的過流斷面面積，噴射孔5的過流斷面面積大於壓縮腔4補水單向閥的最大允許過流斷面面積，噴射孔5的正上方設有折射錐6，折射錐6的錐尖正對於噴射孔5過流斷面的中心，折射錐6通過調節杆7、支架8固定於殼體1上，殼體1、進水流道3-1、進水腔 3、活塞2、塔形彈簧4-2構成的圓錐體、壓縮彈簧4-1構成的圓柱體、圓球形彈性閥體4-3、 噴射孔5、折射錐6的橫斷面均為圓形且中垂線全部重合。
所述的壓縮腔4補水單向閥，位於活塞2橫斷面的中心，由補水孔2-1、彈性球 2-2、過水柵2-3組成，補水孔2-1為大口朝向壓縮腔4小口朝向進水腔3的圓臺形，其內放入直徑大於補水孔2-1小口直徑而小於補水孔2-1大口直徑的彈性球2-2，補水孔2-1大口一端覆蓋過水柵2-3。
本發明的脈衝式微噴灌噴頭的工作原理和過程如下
如附圖1所示，有壓的灌溉水通過微噴灌輸水豎管、進水流道3-1進入到進水腔3， 推動活塞2將壓縮腔4內的水通過打開的噴射孔5快速推送出去，形成高速水流，經折射錐 6折射後，以細小雨滴的形式均勻地噴灑在田面上。在此過程中，壓縮腔4補水單向閥自動關閉，避免壓縮腔4內的水回流到進水腔3，壓縮彈簧4-1被壓縮，圓球形彈性閥體4-3向噴射孔5移動，直至圓球形彈性閥體4-3堵塞噴射孔5，噴射孔5停止噴水，如附圖2所示。因為圓球形彈性閥體4-3堵塞了噴射孔5，壓力卸放通道被堵死，壓縮腔4內的壓力迅速回升， 已被壓縮的壓縮彈簧4-1開始釋放，帶動活塞2向進水腔3移動，壓縮腔4補水單向閥自動打開，向壓縮腔4內補水，因為圓球形彈性閥體4-3內外側存在壓差，被吸附於噴射孔5的內側，塔形彈簧4-2被逐漸拉伸，如附圖3所示。直至塔形彈簧4-2的拉伸力達到足以克服圓球形彈性閥體4-3吸附於噴射孔5內側的吸力，圓球形彈性閥體4-3被從噴射孔5的內側迅速拉開，如附圖1所示，堵塞的噴射孔5被打開，壓縮腔4內的水通過噴射孔5快速噴出，壓縮腔4內的壓力迅速降低，有壓的灌溉水通過微噴灌輸水豎管、進水流道3-1進入到進水腔3，推動活塞2將壓縮腔4內的水通過打開的噴射孔5快速推送出去，形成高速水流， 經折射錐6折射後，以細小雨滴的形式均勻地噴灑在田面上。在此過程中，壓縮腔4補水單向閥自動關閉，避免壓縮腔4內的水回流到進水腔3，壓縮彈簧4-1被壓縮，圓球形彈性閥體 4-3向噴射孔5移動，直至圓球形彈性閥體4-3堵塞噴射孔5，噴射孔5停止噴水，如附圖2 所示。因為圓球形彈性閥體4-3堵塞了噴射孔5，壓力卸放通道被堵死，壓縮腔4內的壓力迅速回升，已被壓縮的壓縮彈簧4-1開始釋放，帶動活塞2向進水腔3移動，壓縮腔4補水單向閥自動打開，向壓縮腔4內補水，因為圓球形彈性閥體4-3內外側存在壓差，被吸附於噴射孔5的內側，塔形彈簧4-2被逐漸拉伸，如附圖3所示。直至塔形彈簧4-2的拉伸力達到足以克服圓球形彈性閥體4-3吸附於噴射孔5內側的吸力，圓球形彈性閥體4-3被從噴射孔5的內側迅速拉開，如附圖1所示，堵塞的噴射孔5被打開，壓縮腔4內的水通過噴射孔5快速噴出，壓縮腔4內的壓力迅速降低，有壓的灌溉水通過微噴灌輸水豎管、進水流道 3-1進入到進水腔3，推動活塞2將壓縮腔4內的水通過打開的噴射孔5快速推送出去，形成高速水流，經折射錐6折射後，以細小雨滴的形式均勻地噴灑在田面上。在此過程中，壓縮腔4補水單向閥自動關閉，避免壓縮腔4內的水回流到進水腔3，壓縮彈簧4-1被壓縮，圓球形彈性閥體4-3向噴射孔5移動，直至圓球形彈性閥體4-3堵塞噴射孔5，噴射孔5停止噴水，如附圖2所示。如此周而復始地自動進行脈衝微噴灌溉。
權利要求
1.一種脈衝式微噴灌噴頭，其特徵在於包括殼體(1)、活塞O)，活塞( 將殼體(1) 的內腔分隔為進水腔C3)和壓縮腔G)，進水腔C3)通過進水流道(3-1)與微噴灌輸水豎管連接，活塞( 上設有壓縮腔(4)補水單向閥和彈性止水環0-4)，彈性止水環0-4)固定於活塞( 的外側，壓縮腔內設有壓縮彈簧G-1)、塔形彈簧G-2)、圓球形彈性閥體 (4- 、噴射孔(5)，壓縮彈簧(4-1)套於塔形彈簧(4-2)外，壓縮彈簧(4-1)的一端抵在活塞(2)上，另一端抵在挨近噴射孔( 的殼體(1)的內壁上，塔形彈簧G-2)的大頭一端固定於活塞( 上，小頭一端固定於圓球形彈性閥體(4- 上，噴射孔( 的進水口曲面與圓球形彈性閥體G-3)的曲面吻合，活塞O)的阻水橫斷面積大於噴射孔(5)的過流斷面面積，噴射孔( 的過流斷面面積大於壓縮腔(4)補水單向閥的最大允許過流斷面面積，噴射孔(5)的正上方設有折射錐(6)，折射錐(6)的錐尖正對於噴射孔(5)過流斷面的中心，折射錐(6)通過調節杆(7)、支架(8)固定於殼體(1)上，殼體(1)、進水流道(3-1)、進水腔 (3)、活塞( 、塔形彈簧(4- 構成的圓錐體、壓縮彈簧(4-1)構成的圓柱體、圓球形彈性閥體0-3)、噴射孔(5)、折射錐(6)的橫斷面均為圓形且中垂線全部重合。
2.根據權利要求1所述的一種脈衝式微噴灌噴頭，其特徵在於所述的壓縮腔(4)補水單向閥，位於活塞(2)橫斷面的中心，由補水孔(2-1)、彈性球(2- 、過水柵(2-3)組成， 補水孔為大口朝向壓縮腔(4)小口朝向進水腔(3)的圓臺形，其內放入直徑大於補水孔(2-1)小口直徑而小於補水孔(2-1)大口直徑的彈性球0-2)，補水孔(2-1)大口一端覆蓋過水柵(2-3)。
全文摘要
本發明屬於農田灌溉技術領域，尤其涉及一種脈衝式微噴灌噴頭。包括殼體、活塞，活塞將殼體的內腔分隔為進水腔和壓縮腔，進水腔通過進水流道與微噴灌輸水豎管連接，活塞上設有壓縮腔補水單向閥和彈性止水環，壓縮腔內設有壓縮彈簧、塔形彈簧、圓球形彈性閥體、噴射孔，壓縮彈簧套於塔形彈簧外，壓縮彈簧的一端抵在活塞上，另一端抵在挨近噴射孔的殼體的內壁上，塔形彈簧的大頭一端固定於活塞上，小頭一端固定於圓球形彈性閥體上，噴射孔的進水口曲面與圓球形彈性閥體的曲面吻合，噴射孔的正上方設有折射錐。較進口的脈衝式微噴灌系統，具有同樣優異的抗堵塞性能和噴灑均勻度，而結構更加簡單，投入成本低，適合中國國情，易於推廣應用。
文檔編號B05B1/26GK102500475SQ201110332518
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者高勝國, 黃修橋 申請人:中國農業科學院農田灌溉研究所