CN101722118B - 一种斜齿滴灌灌水器流道 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种斜齿滴灌灌水器流道，由上、下边界和流道深形成槽形流道，其特征在于：在槽形流道中有凸起的流道齿，所述流道齿的齿根与上或下边界形成圆弧倒角，由边界、圆弧倒角、流道齿和圆弧倒角构成一个流道单元，上下流道单元中的流道齿交错排列，若干个相同流道单元依次首尾相连，形成一个整体流道。本发明流道结构能够使流道中的水流在一定压力下产生较强的紊流作用，可以使灌水器的水力性能提高，提高堵塞能力增强。本发明流道结构采用交错的斜齿形，流道齿的倾斜角度可从0°开始进行变化，可以向垂直于流道中心线的方向的双侧倾斜，即可形成流道的不同的迎水面和背水面，从而改变灌水器的水力性能，提高灌水器的抗堵塞性能。
Description
技术领域
本发明属于农业机械滴灌技术领域，具体涉及一种斜齿滴灌灌水器流道。
背景技术
众所周知，滴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斜齿滴灌灌水器流道。
本发明的目的是这样实现的：一种斜齿滴灌灌水器流道，由上、下边界和流道深形成槽形流道，在槽形流道中有凸起的流道齿，所述流道齿的齿根与上或下边界形成圆弧倒角，由边界、圆弧倒角、流道齿和圆弧倒角构成一个流道单元，上下流道单元中的流道齿交错排列，若干个相同流道单元依次首尾相连，形成一个整体流道。
所述流道齿的齿顶为圆弧形，上、下流道齿的齿顶圆弧相互伸入到流道中心线的另一侧。
所述流道齿的中心线在垂直于流道中心线的方向上向左或右有一定倾斜，本发明比较优选倾斜0～45°，形成齿倾角，以形成流道的不同的迎水面和背水面，从而改变灌水器的水力性能。
本发明中上、下边界可以选择不同的线型，一种方案为上、下边界为直线型，也可以为上、下边界为半圆弧型，还可以为上边界为半圆弧型，下边界为直线型。对于直线型边界，流道齿根与边界最好有较大倒角，以减少水流在流道中的滞止区，防止水流中的杂质沉淀从而产生堵塞。上、下边界均为半圆弧型，可更有效地防止水流在流道中的滞止区，防止水流中的杂质沉淀从而产生堵塞。
为了使水流流动顺畅，所述圆弧倒角通常比较大，优选为圆弧倒角的圆弧与边界及流道齿的侧壁相切。流道的边界与齿根形成较大的圆弧倒角，目的是让水流在较小的压力下流动顺畅，减少杂质在流道中的滞流，进一步防止水流中的杂质沉淀产生流道堵塞。
本发明的有益效果为：
1、本发明流道结构能够使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，另外流道边界较大的圆弧倒角和圆弧边界，能够使水流流动顺畅，杂物不易停滞，减少流道中的滞止区，从而也提高了灌水器的抗堵塞能力；
2、本发明流道结构采用交错的斜齿形，流道齿的倾斜角度可从0°开始进行变化，可以向垂直于流道中心线的方向的双侧倾斜，即可形成流道的不同的迎水面和背水面，从而改变灌水器的水力性能，提高灌水器的抗堵塞性能；
3、本发明流道结构最小流道处过流断面积均在0.55mm2以上，最小为0.5587mm2，最大为0.6224mm2，而流量随压力变化的敏感系数x值在全压(5-10米水柱)和微压(5米水柱以)下均在0.5以下，微压下最小到0.4792，最大为0.51，表明本发明的流道结构水力性能和抗堵塞效果优于现有技术中的产品；
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放大了的单个流道结构示意图。
图3是本发明实施例2的立体结构示意图。
图4是图3放大了的单个流道结构示意图。
图5是本发明实施例3的立体结构示意图。
图6是图5放大了的单个流道结构示意图。
图7是本发明产品形成薄壁叠压式滴灌带结构示意图。
图8是本发明产品形成内贴条式薄壁滴灌带结构示意图。
图9是本发明产品形成侧翼迷宫形薄壁滴灌带结构示意图。
图10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11是本发明产品形成内镶式片状滴灌带的结构示意图。
图12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13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、流道齿；3、齿倾角；4、圆弧倒角；5、水流方向；6、流道深；7、塑料管；8、进水口；9、流道；10、出水口；11、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，由边界1和流道深6形成的槽形流道，在槽形流道中有凸起的流道齿2，所述流道齿2的齿根与上或下边界1形成圆弧倒角4，由边界1、圆弧倒角4、流道齿2和圆弧倒角4构成一个流道单元，上下流道单元中的流道齿2交错排列，若干个相同流道单元依次首尾相连，形成一个整体流道；所述流道齿2的齿顶为圆弧形，上、下流道齿2的齿顶圆弧相互伸入到流道中心线的另一侧；所述流道齿2的中心线在垂直于流道中心线的方向上向右倾斜15°(当然，向左或向右倾斜0～45°均为有效)，形成齿倾角3；上、下边界1为直线型。
有压水流5由一侧单元进口流入流道内，经流道齿2进行扰动，再经齿根倒角4有序导流，再由另一侧相同的流道齿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。齿倾角大一方面可使这种扰动的强度改变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；另一方面，由于水流在经历流道齿2的扰动后在背水面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，因此发明人对齿根采用较大的圆弧倒角4对水流进行有序疏流，来减缓这种现象的产生，减少杂质在流道中的低流速区的滞流现象，防止堵塞，提高抗堵性能。本实施例的流道结构的x值在0.4794～0.489之间。
实施例2
如图3、图4所示，基本结构同实施例1，与实施例1不同之处在于流道的上边界为半圆弧型，这种边界的改变可进一步提高灌水器抗堵塞性能。本实施例的流道结构的x值在0.4792～0.4944之间。
实施例3
如图5、图6所示，基本结构同实施例1，与实施例1不同之处在于流道的上、下边界均为半圆弧型，这种边界的改变可更进一步提高灌水器抗堵塞性能，但水力性能将受到影响，x值有所下降，但不太明显。本实施例的流道结构的x值在0.5129～0.5137之间。
上述几种实施例方式在实际生产中，可根据当地的作物品种和经济条件综合考虑选择使用。
实施例4
将实施例1～3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7所示，
将本发明斜齿滴灌灌水器流道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，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8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薄壁塑料膜11，在所贴的这条薄膜与外壁间热合成本发明流道单元9，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8。
3、形成侧翼迷宫形薄壁滴灌带，如图9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单元9，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10、图11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12、图13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 (6)
1.一种斜齿滴灌灌水器流道，由上、下边界(1)和流道深(6)形成槽形流道，其特征在于：在槽形流道中有凸起的流道齿(2)，所述流道齿(2)的齿根与上或下边界(1)形成圆弧倒角(4)，由边界(1)、圆弧倒角(4)、流道齿(2)和圆弧倒角(4)构成一个流道单元，上下流道单元中的流道齿(2)交错排列，若干个相同流道单元依次首尾相连，形成一个整体流道；所述流道齿(2)的中心线在垂直于流道中心线的方向上向左或右倾斜0～45°不包括0°，形成齿倾角(3)。
2.根据权利要求1所述的斜齿滴灌灌水器流道，其特征在于：所述流道齿(2)的齿顶为圆弧形，上、下流道齿(2)的齿顶圆弧相互伸入到流道中心线的另一侧。
3.根据权利要求1或2所述的斜齿滴灌灌水器流道，其特征在于：上、下边界(1)为直线型。
4.根据权利要求1或2所述的斜齿滴灌灌水器流道，其特征在于：上、下边界(1)为半圆弧型。
5.根据权利要求1或2所述的斜齿滴灌灌水器流道，其特征在于：上边界(1)为半圆弧型，下边界(1)为直线型。
6.根据权利要求1或2所述的斜齿滴灌灌水器流道，其特征在于：所述圆弧倒角(4)的圆弧与边界(1)及流道齿(2)的侧壁相切。
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