CN101712016B - 一种鱼骨形滴灌灌水器流道 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种鱼骨形滴灌灌水器流道，由上、下边界(1)和流道的宽度(5)形成槽形流道，其特征在于：所述边界(1)由两个以上齿形角(2)依次连接构成，上边界和下边界的齿形角(2)交错排列；所述齿形角(2)由两段大小不等的圆弧构成，其中较大圆弧(6)的圆心与较大圆弧(6)位于流道长度方向中心面的不同侧，较小圆弧(7)的圆心与较小圆弧(7)位于流道长度方向中心面的同侧。本发明鱼骨形滴灌灌水器流道，由圆弧组成的齿形角流道结构，该结构能够使在流道中的水流在一定压力下产生较强的紊流作用，一方面能使灌水器的水力性能提高，另一方面能使灌水器抗堵塞能力增强。
Description
技术领域
本发明属于农业机械滴灌技术领域，具体涉及一种鱼骨形滴灌灌水器流道。
背景技术
众所周知，摘灌是目前世界上一种最为先进的高标准的灌溉技术，是发展节本增效、高产、高质、高效农业的有效途径。世界各国都在大力推广此项技术。在滴灌系统中，滴头是滴灌系统中尾部设备，也是滴灌系统的关键部件，其性能好坏直接影响滴灌系统的灌溉质量。滴头堵塞一直是设备失效的主要原因，而堵塞主要是由水、肥、药液中的杂质或化学物质和微生物的衍生堵塞了滴头中狭小的流道而引起的。流量也随着流道的堵塞程度发生不同的变化，导致灌水不均，精度差，甚至失效。滴头堵塞问题一直是滴灌专家们关注的热点。
为了使滴灌适用于大田作物，90年代后，先进国家又将单个的滴头结构研究成内镶式小滴灌元件热塑于滴灌管中，形成滴灌管(带)，这样既降低成本，又便于安装，甚至于直接在塑料薄膜上制造出滴头结构形成薄膜型滴灌带，成本更低。在农业生产取得了很大的成功。但由于这种薄膜型滴灌带产品制造需专用生产设备，制造较为复杂，有一定难度，所以这种产品的流道结构就受到一定限制，早期的流道结构为在薄壁软管的一侧边热合成一排矩形流道(通常称单边槽式)。经市场调查，目前世界上美国、澳大利亚、韩国等微灌技术发达国家已有5种薄膜型滴灌带在使用，第1种为单边矩形流道，第2种为常见的上下三角形流道，第3种上下三角形微斜流道，第4种为双斜矩形，第5种为方形内岛型流道。目前世界上公认，滴头的性能一般用流量随压力变化的关系式来进行表示，即——q＝khx，滴头的几何尺寸与水力性能的关系为，尽可能大的流道过流尽可能小的流量，并且流量随压力变化不明显(即不敏感，x值小)，是代表该产品的优劣和先进程度，也就是在整个流道中过流断面最小处的面积要相应大，而对应的流量要相应小，并值x相应也小为好。现有技术中这几种流道结构经测试流量随压力变化的敏感系数x值在微压(5米水柱以)下均在0.5以上，最小0.5388，最大超过0.6为0.6734。最小过流断面第5种0.126mm2，在0.2mm2堵塞敏感尺寸以下，第4种为0.2064mm2，接近堵塞敏感尺寸，第1种为0.2944mm2，第3种为0.3744mm2，第2种为0.46mm2，有2种易堵塞，1种极易堵塞，因此对薄壁型滴灌灌水器的流道研究工作也还处于开始阶段。目前市场上国内生产厂家生产的产品为上述第一种单边槽式的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在微压下能够产生较强的紊流作用，从而能提高抗堵塞性能的鱼骨形滴灌灌水器流道。
本发明的目的是这样实现的：一种鱼骨形滴灌灌水器流道，由上、下边界和流道的宽度形成槽形流道，所述边界由两个以上齿形角依次连接构成，上边界和下边界的齿形角交错排列；
所述齿形角由两段大小不等的圆弧构成，其中较大圆弧的圆心与较大圆弧位于流道长度方向中心面的不同侧，较小圆弧的圆心与较小圆弧位于流道长度方向中心面的同侧。
为了使水流流动顺畅，减少停滞区，相互连接的两个齿形角的齿根交角为圆弧倒角。
为了加强对水流的扰动，改变滴头的水力性能，所述齿形角的齿顶尖位于流道长度方向的中心面上或伸长到流道长度方向的中心面的另一侧。
所述齿形角的齿顶尖可以为尖角，也可以为圆弧角。
为了对水流有序疏导，增强流道的抗堵塞能力，所述齿形角的齿顶尖到相对边界的最小距离与流道的宽度的乘积不小于0.2mm2，即水流的最小过流断面积不小于0.2mm2；水流的最小过流断面积最大可以到产品结构允许的情况下，由于本发明产品本身的结构比较小，流道最小宽度的上限不超过5mm，因此水流最小过流断面积最大情况下也不会太大。
本发明的有益效果为：
1、本发明鱼骨形滴灌灌水器流道，由圆弧组成的齿形角流道结构，该结构能够使在流道中的水流在一定压力下(尤其是小的水压——微压下)产生较强的紊流作用，一方面能使灌水器的水力性能提高，另一方面能使灌水器抗堵塞能力增强，较强的紊流作用可使在同样水压和过流断面下有较小的过水流量，反之在同样的过水流量下可增大过流断面，从而提高了抗堵塞性能，另外流道边界均由圆组成避免了流道结构的尖角和突然的拐角，减弱了流道中的流动滞止区，能够使水流流动顺畅，杂物不易停滞，从而进一步提高了灌水器的抗堵塞能力；
2、本发明鱼骨形滴灌灌水器流道结构中，有压水流由一侧单元进口流入流道内，经齿形角进行扰动，再经齿根的圆弧倒角有序导流，再由另一侧相对应的齿形角扰动和导流就将有压水在流道中的流动状态进行了改变，由层流改为了紊流；齿形角的较小圆弧面使得扰动加强(即紊流态加强)，使滴头水力性能改变，从而减小滴头随压力变化的敏感系数x，流量随压力变化敏感程度下降；另一方面，由于水流在经历齿形角的扰动后在背水面齿根处容易产生旋涡使得流速减慢，杂质易于沉淀，久之会导致狭小的流道堵塞，使滴灌产品失效，缩短寿命，发明人将齿根交角设置为圆弧倒角对水流进行有序疏导，减少在流道中的滞止区，防止杂质沉淀产生堵塞，提高抗堵性能。由于本发明产品结构的x值较小，因此可将齿形角的齿顶尖距相对的边界的最小过流断面值设计的稍大些，增加过流断面积也进一步增强抗堵塞性能；
3、本发明流道结构最小流道处过流断面积均在0.7mm2以上，而流量随压力变化的敏感系数x值在全压(1-10米水柱)下为0.4498，微压(5米水柱以)下为0.4523，在紊流滴灌灌水器中具有较好的水力性能表现；
4、用本发明结构形成的滴灌带(管)可广泛应用于设施农业栽培、大田作物灌溉以及城市园林风景区的作物灌溉，滴灌效果好，灌水均匀，不易发生堵塞。
附图说明
图1是本发明实施例1的立体结构示意图。
图2是图1放大了的流道结构示意图。
图3是本发明产品形成薄壁叠压式滴灌带结构示意图。
图4是本发明产品形成内贴条式薄壁滴灌带结构示意图。
图5是本发明产品形成侧翼迷宫形薄壁滴灌带结构示意图。
图6是本发明产品形成内镶式滴灌带的片状滴头元件结构示意图。
图7是本发明产品形成内镶式片状滴灌带的结构示意图。
图8是本发明产品形成内镶式滴灌管的圆管状滴头元件结构示意图。
图9是本发明产品形成内镶式管状滴灌管的结构示意图。
图中1、边界；2、齿形角；3、圆弧倒角；4、齿顶尖；5、流道的宽度；6、较大圆弧；7、较小圆弧；8、有压水流；9、进水口；10、塑料管；11、流道；12、出水口；13、内贴塑料薄膜。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例的方式，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1
如图1、图2所示，一种鱼骨形滴灌灌水器流道，由上、下边界1和流道的宽度5形成槽形流道，所述边界1由两个以上齿形角2依次连接构成，上边界和下边界的齿形角2交错排列；所述齿形角2由两段大小不等的圆弧构成，其中较大圆弧6的圆心与较大圆弧6位于流道长度方向中心面的不同侧，较小圆弧7的圆心与较小圆弧7位于流道长度方向中心面的同侧；相互连接的两个齿形角2的齿根交角为圆弧倒角3；所述齿形角2的齿顶尖4位于流道长度方向的中心面上或伸长到流道长度方向的中心面的另一侧；所述齿形角2的齿顶尖4可以是尖角，也可是圆弧倒角；齿顶尖4到相对边界的最小距离与流道的宽度5的乘积不小于0.2mm2。
有压水流8由一侧单元进口流入流道内，经齿形角2进行扰动，再经齿根处的圆弧倒角3有序导流，再由另一侧相应的齿形角扰动和导流，就将有压水在流道中的流动状态进行了改变，由层流改为了紊流。齿形角的较小圆弧面使得扰动加强(即紊流态加强)使其滴头水力性能改变，从而减小滴头随压力变化的敏感系数x，流量随压力变化的敏感程度下降；水流在经历齿形角2的扰动后在背水面齿根处会产生旋涡使得流速减慢，杂质易于沉淀，久之会导致流狭小的流道堵塞，使滴灌产品失效，缩短寿命，因此，齿根处的圆弧倒角4能对水流进行有序疏导，减少在流道中的滞止区，防止杂质沉淀产生堵塞，提高抗堵性能。由于这种结构的x值较小，因此可将齿形角的齿顶尖距相对流道边界的最小过流断面处设计的稍大些，增加过流断面积也进一步增强抗堵塞性能。
实施例2
将实施例1中的产品在微压滴灌中的薄壁(其它压力下可增加壁厚)滴灌带中使用，有以下5种实施方式可以实现产品化。
1、形成薄壁叠压式滴灌带，如图3所示，
将本发明鱼骨形滴灌灌水器流道11通过薄壁塑料膜两边壁内外交错叠压用塑料模具热合或其它粘合的方法形成带有上述流道的薄壁滴灌带，在流道的进水端粘合成小颗粒状过滤进水口9，便于过滤水中较大杂质，在流道出水端有一较大出水池，在出水池上开一小狭缝出水口12便于出水，这种出水口的优点在于防止植物根系进行滴灌带流道内，形成堵塞。一个流道形成一个滴头单元，在薄壁管上可相距一定距离再用同样的方法形成另一个滴头单元，依次形成长长的带状薄壁滴灌带用于农业灌溉。
2、形成内贴条式薄壁滴灌带，如图4所示，
与产品1中不同的是将薄壁塑料管一侧内壁贴上一条内贴塑料薄膜13，在所贴的这条薄膜与外壁间热合成本发明流道单元11，其流道单元的进水口为在内贴条的内侧流道上开一系列进水口9。
3、形成侧翼迷宫形薄壁滴灌带，如图5所示，
与1中不同的是塑料薄膜两长边缘重合在一起，在侧边分别膜压成本发明的流道11单元，其流道单元的进水口和出水口具有多小过滤口的进出水口。
4、形成内镶式滴灌带，如图6、图7所示，
与1中不同的是本发明流道做在一扁片塑件滴头上，滴头再内镶于塑料管内，滴头的间距可根据需要在一定范围内调整。
5、形成内镶式滴灌管，如图8、图9所示，
与4中不同的是本发明流道做在一圆管状滴头元件上，滴头元件再内镶于塑料管内，滴头的间距可根据需要在一定范围内调整。
Claims (4)
1.一种鱼骨形滴灌灌水器流道，由上、下边界(1)和流道的宽度(5)形成槽形流道，其特征在于：所述边界(1)由两个以上齿形角(2)依次连接构成，上边界和下边界的齿形角(2)交错排列；
所述齿形角(2)由两段大小不等的圆弧构成，其中较大圆弧(6)的圆心与较大圆弧(6)位于流道长度方向中心面的不同侧，较小圆弧(7)的圆心与较小圆弧(7)位于流道长度方向中心面的同侧。
2.根据权利要求1所述的鱼骨形滴灌灌水器流道，其特征在于：相互连接的两个齿形角(2)的齿根交角为圆弧倒角(3)。
3.根据权利要求1所述的鱼骨形滴灌灌水器流道，其特征在于：所述齿形角(2)的齿顶尖(4)位于流道长度方向的中心面上或伸长到流道长度方向的中心面的另一侧。
4.根据权利要求3所述的鱼骨形滴灌灌水器流道，其特征在于：所述齿形角(2)的齿顶尖(4)为尖角或圆弧角。
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