一種預沉式抗堵塞灌水器的製作方法

2023-05-05 07:06:41 1

專利名稱：一種預沉式抗堵塞灌水器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種節水灌溉裝置，具體涉及一種預沉式抗堵塞灌水器。
背景技術：
節水灌溉是世界各國發展現代農業所採取的主要措施，微灌作為節水灌溉中一種先進的高標準灌溉技術，已被世界上100多個國家採用。其中滴灌最具節水、增產、高效等顯著優勢，可廣泛應用於果樹、蔬菜、花卉、藥材等經濟作物種植中。灌水器是滴灌系統的核心部件，其性能好壞對整個滴灌系統的推廣應用和使用效果起著決定性的作用。
現有灌水器主要採用了迷宮形式的流道，如滴灌技術的發明者以色列NETAFIM公司最新的第五代注塑紊流滴頭系列，以及目前我國主要滴灌廠家生產的壓力補償式滴頭等。迷宮形式的流道具有結構緊湊、出水均勻度高等優點，但是狹小迂迴的流道極易被堵塞，嚴重地影響了灌水器的使用壽命。

發明內容
本發明的主要目的在於克服現有灌水器易堵塞的缺點，提供一種預沉式抗堵塞灌水器，該灌水器拆卸方便，易安裝使用，並且具有更高的出水均勻度和更強的抗堵塞性能。
本發明提供一種預沉式抗堵塞灌水器，包括流道部分以及上下兩個蓋帽，其特徵在於所述流道部分由進水端面和出水端面構成雙面流道；進水端面的中部設有一個進水沉槽，其四周分布有沉澱槽，進水沉槽的邊緣處設有與第一個沉澱槽相連的缺口，每兩個沉澱槽由一條短小的通道相連，使整個流道形成一條環鏈；最後一個沉澱槽中設有濾網，作為該條流道的出水口，並與出水端面的流道相連；出水端面設有環狀的平面迷宮式流道，出水端面的中部設有與迷宮式流道的出口相連的出水沉槽；沉澱槽的斷面面積大於迷宮式流道的斷面面積；進水蓋帽密封流道部分的進水端面，其上設有的進水接頭與進水沉槽相連，出水蓋帽密封流道部分的出水端面，其上設有的出水接頭與出水沉槽相連，進水蓋帽和出水蓋帽之間可拆卸連接。
本發明中灌水器的流道部分創造性地採用了雙面流道結構。進水端面上的流道由多個尺寸相對較大的沉澱槽組成，相當於多個連續沉澱池的功效，在該部分中的水流緩慢，固體顆粒容易沉澱，達到了灌水器對固體顆粒預沉澱之目的；在另一個端面上設有環狀的平面迷宮式流道，連續拐角處的局部消能以及環狀水流的離心力作用保證了灌水器具有更為高效的消能效果。本發明可廣泛適用於果樹等深埋式作物的根部節水灌溉。


圖1為灌水器三維結構示意圖，其中，圖1.1為灌水器整體結構示意圖，圖1.2為流道部分同出水蓋帽(2)的裝配示意圖，圖1.3為流道部分的三維結構示意圖，圖1.4為進水蓋帽的三維結構示意圖，圖1.5為出水蓋帽的三維結構示意圖。
圖2為進水蓋帽結構三視圖，其中，圖2.1為主視圖，圖2.2為俯視圖，圖2.3為仰視圖。
圖3為流道部分結構三視圖，其中，圖3.1為主視圖，圖3.2為俯視圖，圖3.3為仰視圖。
圖4為出水蓋帽結構三視圖，其中，圖4.1為主視圖，圖4.2為俯視圖，圖4.3為仰視圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實例對本發明的具體工作方式作進一步詳細的闡述本發明要求灌水器在一定的工作水頭(壓力)範圍內，得到穩定的出水流量。如圖1所示，本發明的灌水器包括三個主要組成部分進水蓋帽1、出水蓋帽2和流道部分3。從圖1可以看出灌水器的主要組成部分以及相互配合的情形，出水蓋帽2密封流道部分3的出水端面，同時進水蓋帽1則密封流道部分的進水端面，從而形成灌水器最終的雙面流道結構。
圖2為進水蓋帽1的結構示意圖，在進水接頭12套上塑料管引入工作水流。蓋帽內端面上的進水凸環14卡入流道部分2的進水端面上的進水沉槽7中，防止水流從四周直接滲入沉澱槽構成的流道之中。圖中所示的凹銷13同出水蓋帽2的凸銷16進行配合，形成了固定灌水器各部分的鎖扣功能。另外，如圖中的條形筋板11是灌水器裝配時的防滑結構。
如圖3所示，雙面流道部分3的兩個端面上設有不同結構形式的兩種流道。進水端面的中部為一個進水沉槽7，其四周分布有若干沉澱槽8。進水沉槽7的邊緣處設有與第一個沉澱槽8相連的缺口6，每兩個沉澱槽8由一條短小的通道6相連，使整個流道形成了一條環鏈。在最後一個沉澱槽8中設有濾網5，作為該條流道的出水口，並與出水端面上的流道相連，其中濾網起到了出水和過濾的作用。出水端面設有環狀的平面迷宮式流道10，其中部設有與流道10出口相連的出水沉槽9。沉澱槽8的斷面面積遠大於迷宮式流道10的斷面面積，最好為2-3倍。
作為一種實例，進水沉槽7和出水沉槽9均為圓形，沉澱槽8為大小和形狀相同的扇形槽，均勻分布在進水沉槽7的四周。迷宮式流道的單元結構採用鋸齒形，齒尖夾角為30°(齒尖夾角在10-30°之間亦可)，斷面為矩形。
圖4為灌水器出水蓋帽2的結構示意圖，在出水接頭18套上塑料管導出工作水流，其中出水凸環19則同進水凸環14具有相同的功能，凸銷16的功能在上文已經闡述，耳狀筋板17是灌水器裝配時的扭動裝置，圖中所示的凹槽15同流道部分3的凸臺4相互咬合，實現蓋帽同流道部分的配合限位。上下兩個蓋帽主要起到了密封流道以及輔助灌水器裝配的作用。實現灌水器的可拆卸結構設計，除了上文陳述的裝配方法以外還可以採用其他多種裝配方式，如採用螺紋裝配等。另外，在蓋帽的與流道接觸端面上設有環狀凸環，斷面為矩形。當蓋帽同流道部分裝配時該凸環套入流道端面上的沉槽之中，有效地防止了水流直接進入流道之中。
水流以一定的工作水頭從進水蓋帽1流入進水沉槽7，從進水沉槽邊緣處的缺口進入第一個沉澱槽8，由於沉澱槽的尺寸相對較大，所以水流較為緩慢，且不易形成湍急的漩渦。接著由缺口6進入下一個沉澱槽，如此循環直到最後一個沉澱槽。運行平緩的水流經沉澱槽中的濾網5進入到另一端面。在另一端面上，水流從濾網5流入迷宮式流道的入口，然後沿迷宮式流道10運動，最終到達出水沉槽9中，並經出水蓋帽2流出灌水器。至此，灌水器完成了從進水到出水的整個過程。
以上闡述了灌水器的結構特點和工作過程，下面主要說明灌水器的工作原理。該灌水器的主要特點是引入了雙面流道結構，作為該發明的一種實例這裡分別採用了環狀的沉澱槽以及鋸齒結構的平面迷宮流道。水流首先進入由多個沉澱槽組成的第一個流道之中，由於每個沉澱槽相互獨立且尺寸較大，使水流出現間斷性的特徵，同時在每個沉澱池中流速緩慢，沒有形成湍急的漩渦。在該種流態特徵的流場中，密度較大的固體顆粒容易發生沉澱，由於流道的尺寸比較大，所以還不足以堵塞整個流道。因此具有該種結構特點的流道為灌水器提供了固體顆粒的預沉澱作用，有效地解決了灌水器的易堵塞的難題。另一方面，灌水器的第二個流道則為其提供了更為高效的消能效果。水流在經過齒尖夾角不大於30°的鋸齒形結構的迷宮流道時，一方面要克服摩擦阻力的作用；另一方面，由於流道的轉角急、多且連續拐角容易形成漩渦，這些漩渦也具有一定的消能作用；再者，由於流道整體上呈環狀，水流還要克服離心力的作用。上述三個方面的共同作用，使得水流的能量在較短的距離內得到了較大的消耗，實現了灌水器的消能和壓力調節功效。在該流道中的水流流態表現為全紊流，其流態指數為0.5左右，而迷宮流道的齒槽結構及尺寸則決定了灌水器的出水流量。
綜上所述，該灌水器創造性地引入了雙面流道，在有效解決灌水器易堵塞難題的同時提供了更為高效的消能效果；另外，灌水器還採用了可拆卸的結構設計，使其裝配與維護更為簡單和便利。
權利要求
1.一種預沉式抗堵塞灌水器，包括流道部分以及上下兩個蓋帽，其特徵在於所述流道部分(3)由進水端面和出水端面構成雙面流道；進水端面的中部設有一個進水沉槽(7)，其四周分布有沉澱槽(8)，進水沉槽(7)的邊緣處設有與第一個沉澱槽(8)相連的缺口(6)，每兩個沉澱槽(8)由一條短小的通道(6)相連，使整個流道形成一條環鏈；最後一個沉澱槽(8)中設有濾網(5)，作為該條流道的出水口，並與出水端面的流道相連；出水端面設有環狀的平面迷宮式流道(10)，出水端面的中部設有與迷宮式流道(10)的出口相連的出水沉槽(9)；沉澱槽(8)的斷面面積大於迷宮式流道(10)的斷面面積；進水蓋帽(1)密封流道部分的進水端面，其上設有的進水接頭(12)與進水沉槽(7)相連，出水蓋帽(2)密封流道部分的出水端面，其上設有的出水接頭(18)與出水沉槽(9)相連，進水蓋帽(1)和出水蓋帽(2)之間可拆卸連接。
2.根據權利要求1所述的灌水器，其特徵在於出水端面上的迷宮式流道(10)，其單元結構為鋸齒形，齒尖夾角為10-30°，斷面為矩形。
3.根據權利要求1或2所述的灌水器，其特徵在於沉澱槽(8)的斷面面積為迷宮式流道(10)的斷面面積的2-3倍。
4.根據權利要求1或2所述的灌水器，其特徵在於進水蓋帽(1)的內端面上設有進水凸環(14)與進水沉槽(7)匹配，出水蓋帽(2)的內端面上設有出水凸環(19)與出水沉槽(9)匹配；出水蓋帽(2)上的凹槽(15)同流道部分(3)的凸臺(4)相互咬合，實現兩個部件的配合限位；進水蓋帽(1)的凹銷(13)配合出水蓋帽(2)的凸銷(16)形成兩對鎖扣，實現灌水器整體的裝配固定。
5.根據權利要求3所述的灌水器，其特徵在於進水蓋帽(1)的內端面上設有進水凸環(14)與進水沉槽(7)匹配，出水蓋帽(2)的內端面上設有出水凸環(19)與出水沉槽(9)匹配；出水蓋帽(2)上的凹槽(15)同流道部分(3)的凸臺(4)相互咬合，實現兩個部件的配合限位；進水蓋帽(1)的凹銷(13)配合出水蓋帽(2)的凸銷(16)形成兩對鎖扣，實現灌水器整體的裝配固定。
全文摘要
本發明公開了一種預沉式抗堵塞灌水器，包括雙面流道部分以及上下兩個蓋帽。雙面流道部分的兩個端面上分別設有形狀和功能各自不同的兩種流道。進水面上的流道主要由若干沉澱槽組成，相當多個連續沉澱池的功效。水流經沉澱槽後從最後一個沉澱槽中的濾網進入到另一端面。在另一端面上，流道呈現為環狀的平面迷宮，單元結構為鋸齒形，斷面為矩形。配合上下兩個蓋帽，形成了最終的雙面流道。預沉式流道可以極大地提高灌水器的抗堵塞能力，而鋸齒狀流道則保證了灌水器更為高效的消能效果。另外，該灌水器還採用了可拆卸的結構設計，進一步提高其使用和維護的便利性，可廣泛應用於果樹等深埋式作物的根部節水灌溉。
文檔編號A01G25/02GK1582631SQ20041001322
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月25日 優先權日2004年5月25日
發明者史玉升, 董文楚, 黃樹槐, 魏青松, 魯俊 申請人:華中科技大學