振蕩滴灌灌水器的製作方法

2024-03-01 19:12:15 1

專利名稱：振蕩滴灌灌水器的製作方法
技術領域：
本發明屬於農業節水灌溉技術領域，涉及滴灌灌水器，具體涉及振蕩滴灌灌水器。
背景技術：
脈衝滴灌具有 抗堵塞性能強、灌水均勻度高的特點，受到世界各國的廣泛關注與應用。脈衝發生器是將滴灌系統中的壓力水流變成脈衝水流的核心裝置，現有脈衝發生器大都具有一個可膨脹及復位的彈性腔體，彈性腔體由橡膠、塑料隔膜或彈簧等彈性材料所構成，利用橡膠、塑料、彈簧等彈性材料的擴張與復位，來實現脈衝水流的目的。在充水增壓階段，壓力水流進入彈性腔體，腔體開始膨脹，隨著壓力水在腔體內不斷積累，腔體膨脹到至極限時，在膜片或彈簧等作用下出水口被打開，腔體內的壓力水流迅速通過出水通道洩出，完成一次脈衝。當彈性腔體內的壓力水被瞬間釋放後，腔體在彈性作用下恢復原始狀態，出水口被封閉，進入下一個脈衝過程。循環往復，形成脈衝水流。滴灌系統一般運行時間較長，彈性材料在長時間、高頻率的頻繁往復運行過程中，易於疲勞，甚至損壞；脈衝頻率取決於彈性材料的剛度和初始壓縮量，長時間運行將導致彈性材料剛度和彈性模量發生變化，彈性減退，靈敏性、可靠性會不同程度的下降，從而影響脈衝滴灌系統的持久運行與使用；彈性材料的使用勢必增加脈衝發生器的結構複雜性，對機械密封性、製造精度、可靠性及耐久性提出更高的要求。申請號為201210074776. 9的中國專利「一種振蕩脈衝滴灌灌水器及滴灌方法」公開了一種具有正反饋式振蕩脈衝發生器的滴灌灌水器，其脈衝發生器擁有雙反饋通道，通過將各自輸出口的壓力信號反饋到同側的控制口，實現射流的切換，形成脈衝水流。申請號為201210074708. 2的中國專利「一種射流脈衝滴灌灌水器及滴灌方法」公開了一種不對稱結構的正反饋式射流脈衝滴灌灌水器，其脈衝發生器具有單反饋通道，通過將直射流輸出口的壓力信號反饋到直射流側的控制口，實現射流向斜射流輸出口的切換，而通過不對成結構使射流返回直射流輸出口，形成脈衝水流。正反饋式振蕩脈衝發生器的振蕩脈衝頻率高，設計與應用時較難掌握。

發明內容
本發明的目的在於提供一種結構簡單，造價低，抗堵塞能力強，使用壽命長，利用水射流控制技術形成振蕩水流的振蕩滴灌灌水器。本發明採取的技術解決方案是一種振蕩滴灌灌水器，由進水槽、振蕩元件和流道體組成，進水槽設有濾窗並與振蕩元件的進口連通，振蕩元件的出口與流道體的進口連通；所述振蕩元件由噴嘴、控制通道、控制埠 I、控制埠 II、射流空間、斜側壁、直側壁、分流劈、直射流輸出口、斜射流輸出口組成；振蕩元件的射流空間為直角梯形的不對稱結構，梯形的直角邊為直側壁，斜邊為斜側壁；振蕩元件的最前端是噴嘴，噴嘴出口兩邊的側壁上分別設置控制埠 I和控制埠 II，控制埠 I和控制埠 II由控制通道連通，噴嘴後是一段前小後大形狀的射流空間，射流空間的兩側分別為斜側壁和直側壁，分流劈位於射流空間的末端，並將射流空間的末端分割成為直射流輸出口和斜射流輸出口。所述進水槽由進水口慮窗與收縮段組成，進水通過進水口慮窗後進入收縮段，收縮段後面連接噴嘴。所述流道體由兩條流道與出水槽組成，兩條流道分別與振蕩元件的兩個輸出口連通，直射流輸出口與直射流流道連通，斜射流輸出口與斜射流流道連通；所述流道體的末端設置出水槽。流道結構形式可以是迷宮式、繞流式、長流道式、孔口等流道形式。所述流道體末端的出水槽設置一個或兩個；當設置兩個出水槽時，直射流出水槽位於直射流流道末端，斜射流出水槽位於斜射流流道末端；當設置一個出水槽時，則去掉直射流出水槽與斜射流出水槽之間的隔板，將直射流出水槽I與斜射流出水槽II連通成為一個出水槽。
所述噴嘴寬度是噴嘴左側壁與右側壁的間距，噴嘴寬度為O. 4 mm 3mm ;位差是噴嘴左側壁與射流空間的斜側壁之間的最小距離或噴嘴右側壁與射流空間的直側壁之間的最小距離，位差與噴嘴寬度的比值為I :0. 3 I :2. O ;劈距是噴嘴至分流劈頂端的長度，劈距與噴嘴寬度的比值為I :4 I 12 ;張角是射流空間的斜側壁與噴嘴左側壁的夾角，張角為6° 25。;噴嘴深度為噴嘴正面與背面的間距，噴嘴深度與噴嘴寬度的比值為I :1 I :2。所述分流劈的頂端為尖劈形或為凹弧形，直射流流道和斜射流流道成直線型排列或成U型排列。本發明工作時，毛管中的壓力水流由濾窗進入進水槽，通過射流噴嘴形成射流，射流在通過噴嘴後進入射流空間，由于振蕩元件幾何結構的不對稱性，將貼附於直側壁的壁面流動，到達直射流輸出口，通過直射流流道尾端的出水槽滴出。此時，射流的卷吸作用，將在控制埠 I處產生負壓，隨著射流的持續，負壓將通過控制通道傳遞到控制埠 II，作用於控制埠 II 一側的射流，在射流的兩側產生壓差，使射流發生偏轉，附壁於斜側壁的壁面，沿該側壁面流動至斜射流輸出口。此後，在射流卷吸與不對稱結構的共同作用下，射流將恢復到直側壁的壁面，沿該側壁面流動至直射流輸出口，形成一次振蕩脈衝過程。如此循環往復，通過振蕩元件的水流振蕩，分別在兩條流道內產生脈衝水流。本發明的有益效果本發明由於應用射流控制振蕩技術，切換水流的射流方向，驅使水流在兩條流道內間歇性流動，實現持續的脈衝過程，在流道內形成強烈的紊動與衝擊水流，有益於衝刷流道，提高固化物輸運能力，增加灌水器的抗堵塞能力；水流的強烈紊動保證了灌水器具有高效的消能效果，有利於降低灌水器的流態指數，滴水更加均勻；省去現有脈衝滴灌灌水器的橡膠、塑料膜、彈簧等彈性體結構，簡化了脈衝滴灌灌水器的結構，使得脈衝發生器的運行更為可靠、持久；振蕩元件應用射流附壁、負壓控制振蕩技術與不對成結構特性換向，振蕩脈衝頻率易於掌握，便於開發滿足不同振蕩頻率需求的脈衝滴灌灌水器。振蕩滴灌灌水器無需任何附加裝置，材質可與現有常用滴灌灌水器材質相同，只需開發振蕩滴灌灌水器模具，即可採用現有滴灌灌水器或滴灌管帶的加工工藝、方法與設備進行注塑、加工與成型，加工工藝簡單，製造成本較低，安裝使用方便。本發明能夠構造多種結構形式的振蕩滴灌灌水器，可廣泛適應於大田作物、蔬菜、林果業等灌溉的需求。


下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖I是本發明實施例I的正剖面圖。圖2是實施例I的振蕩元件部分的放大示意圖。圖3是實施例I的三維示意圖。圖4是本發明實施例2的正剖面圖。圖5是實施例2的振蕩元件部分的放大示意圖。圖6是實施例2的的三維示意圖。 圖中，I.進水口慮窗 2.收縮段 3.噴嘴 4.控制通道 5.控制埠 I6.控制埠 II 7.射流空間8.斜側壁9.直側壁10.分流劈11.直射流輸出口 12.斜射流輸出口 13.直射流流道14.斜射流流道15.出水槽16.斜射流出水槽 17.直射流出水槽B.噴嘴寬度S.位差L .劈距Θ .張角E.進水槽F.振蕩元件C.流道體
具體實施例方式實施例I :參照圖I和圖3，該實施例所示的振蕩滴灌灌水器由進水槽E、振蕩元件F和流道體C組成，進水槽E設有濾窗I並與振蕩元件F的進口連通，振蕩元件F的出口與流道體C的進口連通；所述振蕩元件F由噴嘴3、控制通道4、控制埠 I 5、控制埠 II 6、射流空間7、斜側壁8、直側壁9、分流劈10、直射流輸出口 11、斜射流輸出口 12組成；振蕩元件F的射流空間7為直角梯形的不對稱結構，梯形的直角邊為直側壁9，斜邊為斜側壁8 ;振蕩元件F的最前端是噴嘴3，噴嘴3出口兩邊的側壁上分別設置控制埠 I 5和控制埠 II 6，控制埠 I 5和控制埠 II 6由控制通道4連通，噴嘴3後是一段前小後大形狀的射流空間7，射流空間7的兩側分別為斜側壁8和直側壁9，分流劈10位於射流空間7的末端，並將射流空間7的末端分割成為直射流輸出口 11和斜射流輸出口 12。參照圖I和圖3，進水槽E由進水口慮窗I與收縮段2組成，進水通過進水口慮窗I後進入收縮段2，收縮段2後面連接噴嘴3。流道體C由兩條流道與出水槽組成，兩條流道分別與振蕩元件F的兩個輸出口連通，直射流輸出口 11與直射流流道13連通，斜射流輸出口 12與斜射流流道14連通。所述流道體C的末端設置一個出水槽。分流劈10的頂端為內凹的尖劈形，直射流流道13和斜射流流道14成直線型排列。參照圖2，噴嘴寬度B為O. 6mm，直射流側的位差S與噴嘴寬度B的比值為I :1. 2，斜射流側的位差S與噴嘴寬度B的比值為I :0. 6，劈距L與噴嘴寬度B的比值為I :11. 3，張角Θ為23°，噴嘴深度與噴嘴寬度B的比值為I :1. 3。具體實現過程毛管中的壓力水流由濾窗I進入進水槽E，通過射流噴嘴3形成射流，射流在通過噴嘴3後進入射流空間7，由于振蕩元件幾何結構的不對稱性，將貼附於直側壁9的壁面流動，到達直射流輸出口 11，通過直射流流道13進入出水槽15滴出。此時，由於射流的卷吸作用，將在控制埠 I 5處產生負壓，隨著射流的持續，負壓將通過控制通道4傳遞到控制埠 II 6，作用於控制埠 II 6—側的射流，在射流的兩側產生壓差，控制埠 I 5—側的壓力大於控制埠 II 6—側的壓力，使射流發生偏轉，附壁於斜側壁8的壁面，沿該側壁面流動至斜射流輸出口 12。此後，在射流卷吸與不對稱結構的共同作用下，射流將恢復到直側壁9的壁面，沿該側壁面流動至直射流輸出口 11，形成一次振蕩脈衝過程。如此循環往復，通過振蕩元件的水流振蕩，分別在兩條流道內產生脈衝水流。利用脈衝過程頻繁的強烈水流衝擊，衝刷並攜帶滴灌系統的易堵塞物質，提高灌水器的抗堵塞能力。脈衝水流造成的強烈衝擊，使得流道內水流產生劇烈紊動，增強了流道的效能效果，能夠降低灌水器的流態指數，提高出水的均勻性。實施例2
參照圖4、圖6，基本結構特徵與實施例I相似，與實施例I的不同之處在於分流劈10的頂端為內凹的圓弧形，兩條流道成U型排列，設置兩個出水槽，直射流流道13與直射流出水槽17連通，斜射流流道14與斜射流出水槽16連通，直射流出水槽17和斜射流出水槽16分別位於流道體C的兩側。振蕩元件F的尺寸有所差異，參照圖5，噴嘴寬度B為O. 8mm,直射流側的位差S與噴嘴寬度B的比值為I :1. 0，斜射流側的位差S與噴嘴寬度B的比值為I :1. 9，劈距L與噴嘴寬度B的比值為1:6.8，張角Θ為10.5°，噴嘴深度與噴嘴寬度B的比值為I :1. 2。
本發明射流脈衝滴灌灌水器已通過實施例予以充分揭示，但所述實施例並非用以限制本發明，在不脫離本發明的精神或基本特徵的前提下還可有其它的實施方式。如濾窗可以是多孔網格、多孔陣列等形式，濾窗的位置還可以在進水槽的側面；可以設置多個進水槽，進水槽結構、形狀可以是圓形、橢圓形、梯形、三角形等多種幾何形狀；收縮段可位於進水槽末端，成為一個收縮口，使導流段直接與進水槽連通，導流段可以為矩形槽也可以為圓形槽；分流劈頂面可以為弧面、平面等；射流空間還可以是各種梯形、三角形、弧形擴口等其他前小後大的不對稱幾何圖形；流道可以有兩排以上的排列方式，流道結構還可以是繞流式、長流道式、孔口及各種迷宮式流道等形式，兩個出水槽可以布置在兩個不同的方向。在表明本發明的範圍時，應參考所附的權利要求書，而不是前述的說明。
權利要求
1.一種振蕩滴灌灌水器，其特徵在於由進水槽(E)、振蕩元件(F)和流道體(C)組成，進水槽(E)設有濾窗(I)並與振蕩元件(F)的進口連通，振蕩元件(F)的出口與流道體(C)的進口連通；所述振蕩元件(F)由噴嘴(3)、控制通道(4)、控制埠 I (5)、控制埠 II(6)、射流空間(7)、斜側壁(8)、 直側壁(9)、分流劈(10)、直射流輸出口(11)、斜射流輸出口(12)組成；振蕩元件(F)的射流空間(7)為直角梯形的不對稱結構，梯形的直角邊為直側壁(9)，斜邊為斜側壁(8);振蕩元件(F)的最前端是噴嘴(3)，噴嘴(3)出口兩邊的側壁上分別設置控制埠 I (5)和控制埠 II (6)，控制埠 I (5)和控制埠 II (6)由控制通道(4)連通，噴嘴(3)後是一段前小後大形狀的射流空間(7)，射流空間(7)的兩側分別為斜側壁(8)和直側壁(9)，分流劈(10)位於射流空間(7)的末端，並將射流空間(7)的末端分割成為直射流輸出口( 11)和斜射流輸出口( 12)。
2.根據權利要求I所述的一種射流振蕩滴灌灌水器，其特徵在於，所述進水槽(E)由進水口慮窗(I)與收縮段(2)組成，進水通過進水口慮窗(I)後進入收縮段(2)，收縮段(2)後面連接噴嘴(3)。
3.根據權利要求I或2所述的一種振蕩滴灌灌水器，其特徵在於，所述流道體(C)由兩條流道與出水槽組成，兩條流道分別與振蕩元件(F)的兩個輸出口連通，直射流輸出口(11)與直射流流道(13)連通，斜射流輸出口( 12)與斜射流流道(14)連通；所述流道體(C)的末端設置出水槽。
4.根據權利要求3所述的一種振蕩滴灌灌水器，其特徵在於，所述流道體(C)末端的出水槽設置一個或兩個；當設置兩個出水槽時，直射流出水槽(17)位於直射流流道(13)末端，斜射流出水槽(16)位於斜射流流道(14)末端；當設置一個出水槽時，則去掉直射流出水槽(17)與斜射流出水槽(16)之間的隔板，將直射流出水槽I (17)與斜射流出水槽II(16)連通成為一個出水槽(15)。
5.根據權利要求I或2所述的一種振蕩滴灌灌水器，其特徵在於，所述噴嘴(3)左側壁與右側壁的間距為噴嘴寬度(B)，噴嘴寬度B為0.4 mm 3_ ;所述噴嘴(3)左側壁與射流空間(7)的斜側壁(8)之間的最小距離或噴嘴(3)右側壁與射流空間(7)的直側壁(9)之間的最小距離為位差(S)，位差S與噴嘴寬度B的比值為I :0.3 I :2.0 ;所述噴嘴(3)至分流劈(10)頂端的長度為劈距(L)，劈距L與噴嘴寬度B的比值為I :4 I :12 ;所述射流空間(7)的斜側壁(8)與噴嘴(3)左側壁的夾角為張角(Θ)，張角Θ為6° 25° ;所述噴嘴(3)正面與背面的間距為噴嘴深度，噴嘴深度與噴嘴寬度B的比值為I :1 I :2。
6.根據權利要求I或2所述的一種振蕩滴灌灌水器，其特徵在於，所述分流劈(10)的頂端為內凹的尖劈形或圓弧形。
7.根據權利要求3所述的一種振蕩滴灌灌水器，其特徵在於，所述直射流流道(13)和斜射流流道(14)成直線型排列或成U型排列。
全文摘要
本發明公開一種振蕩滴灌灌水器，由進水槽、振蕩元件和流道體組成，進水槽設有濾窗並與振蕩元件進口連通，振蕩元件為不對稱結構，振蕩元件出口與流道體進口連通，流道體末端為出水槽。應用射流附壁、負壓控制振蕩技術與不對成結構特性，驅使水流在兩條流道內間歇性流動，實現持續的振蕩與脈衝過程，在流道內形成強烈的紊動與衝擊水流，增強灌水器的抗堵塞能力與灌水均勻性。省去現有滴灌脈衝發生器的橡膠、塑料膜、彈簧等彈性體結構，具有結構簡單、可靠性、耐久性強的特點。可採用現有滴灌灌水器的材質、加工設備與方法，一次注塑成型，加工工藝簡單，製造成本低，安裝使用方便。本發明可廣泛適應於大田作物、蔬菜、林果業等灌溉的需求。
文檔編號A01G25/00GK102870650SQ201210388919
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月15日 優先權日2012年10月15日
發明者王新坤 申請人:江蘇大學