CN102388788B - 地下滴灌系统注气装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种地下滴灌系统注气装置，启动地下滴灌系统，打开进气闸阀，来自于地下滴灌系统首部的有压水从射流喷嘴的喷射口高速喷出，于注气腔内形成负压，在这个负压的作用下，空气通过空气滤清器、进气闸阀、逆止阀、进气管进入到注气腔内，并随射流喷嘴喷出的高速水流，通过直径为d1的圆形喉道一同进入一级振荡腔内，进行一级涡旋振荡搅拌“掺气”，而后通过直径为d2的圆形喉道进入二级振荡腔内，进行二级涡旋振荡搅拌“掺气”，最后通过直径为d3的圆形喉道和渐变流道进入地下滴灌系统。注气效果好，掺气比率高，无需另外的加压驱动装置，简单耐用，投入、运行费用低。且特别有助于提高地下滴灌系统的抗堵塞性能。

Description

地下滴灌系统注气装置
技术领域：
本发明涉及农田灌溉技术领域，尤其涉及一种地下滴灌系统注气装置。
背景技术：
通过对植物根区补充空气来解决氧气不足的问题，一直是生产者和研究者所关注的问题。人们很早就在理论和实验层面上认识到土壤通气的好处，但由于缺乏适宜的空气注射设备导致大田应用很难实施。
利用地下滴灌系统把掺气水输送到植物根区，能有效改善植物根围的水、肥、气、热环境，达到提高水肥利用效率、增加产量和改善收获物品质的目的。如何把空气以微小气泡的形式均匀地掺入到地下滴灌管道系统的水中，是事关该方法成败的关键问题。如果掺入的空气没有与水均匀混合，或者形成大的气泡，都有可能在管道运输当中出现水气分层的现象，影响空气进入到土壤中的均匀度，或者出现空气难于进入土壤的情形。目前国外多采用Mazzei Injector公司生产的Mazzei文丘里注射器来完成空气的掺入。Mazzei文丘里注射器是一种专利产品，与普通文丘里注射器不同之处在于它的空气入口处有一个微型的翼轮，当空气通过时引起翼轮转动导致空气破碎化，而使进入水中的空气形成微气泡均匀分布在管道的水中，不会出现水气分层的情形或产生大气泡。Mazzei文丘里注射器的价格高昂，同时，空气入口处的微型翼轮设计，因增加了进气阻力，而直接降低了掺气比率(管道内的气水体积比)。申请号为：200910019537.1的中国发明专利“一种曝气地下滴灌系统”(现已授权)，提出了在输水干管上串联增压泵、并联曝气室，空气压缩机通过储气瓶、单向阀、通气软管与曝气室相连通的技术方案。该技术方案虽然可以打破国外设备的垄断，但存在设备多、结构复杂、投入运行费用高的明显不足。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种结构简单、注气效果好、投入低、相对国外产品具有市场竞争优势的地下滴灌系统注气装置。
本发明的目的是这样实现的：
一种地下滴灌系统注气装置，包括：空气滤清器、进气闸阀、逆止阀、进气管、注气腔、射流喷嘴、一级振荡腔、二级振荡腔、渐变流道，空气滤清器的出气端通过进气闸阀、逆止阀、进气管与注气腔上部的进气端连接，射流喷嘴过流断面大的一端与通向地下滴灌系统首部的干管连接，射流喷嘴过流断面小的一端即喷射口，水平深入到注气腔的内部，注气腔的水平出流端通过直径为d1的圆形喉道与一级振荡腔的水平进流端连接，射流喷嘴的喷射口正对着直径为d1的圆形喉道过流断面中心，一级振荡腔的水平出流端通过直径为d2的圆形喉道与二级振荡腔的水平进流端连接，二级振荡腔的水平出流端通过直径为d3的圆形喉道与渐变流道的水平进流端连接，渐变流道的水平出流端与通向地下滴灌系统支管的干管连接，射流喷嘴、直径为d1的圆形喉道、直径为d2的圆形喉道、直径为d3的圆形喉道、渐变流道的过流断面中心在一条直线上，射流喷嘴、一级振荡腔、二级振荡腔、渐变流道与该条直线的垂直截面均为圆形。
所述的地下滴灌系统注气装置，一级振荡腔的出流端直径d2与一级振荡腔的进流端直径d1的比例为：d2/d1＝1.2；二级振荡腔的出流端直径d3与二级振荡腔的进流端直径d2的比例为：d3/d2＝1.2。
所述的地下滴灌系统注气装置，一级振荡腔的进流端到出流端的距离为L1，与一级振荡腔的进流端直径d1的比例为：L1/d1＝2.4；二级振荡腔的进流端到出流端的距离为L2，与二级振荡腔的进流端直径d2的比例为：L2/d2＝2.4。
所述的地下滴灌系统注气装置，振荡腔的级数可适当增减，附图所示的为带两级振荡腔的地下滴灌系统注气装置。
地下滴灌系统注气装置的工作过程与原理如下：
本发明所谓的振荡腔为亥姆霍兹式射流自激振荡腔，在工业上被用于颗粒物料的湿法超细粉碎和工业、生活污水的曝气处理。是本发明将其引入了地下滴灌系统的注气装置。
启动地下滴灌系统，打开进气闸阀，来自于地下滴灌系统首部的有压水从射流喷嘴的喷射口高速喷出，于注气腔内形成负压，在这个负压的作用下，空气通过空气滤清器、进气闸阀、逆止阀、进气管进入到注气腔内，并随射流喷嘴喷出的高速水流，通过直径为d1的圆形喉道一同进入一级振荡腔内，进行一级涡旋振荡搅拌“掺气”，而后通过直径为d2的圆形喉道进入二级振荡腔内，进行二级涡旋振荡搅拌“掺气”，最后通过直径为d3的圆形喉道和渐变流道进入地下滴灌系统，完成了地下滴灌系统的注气过程。
因振荡腔的自激振荡频率远高于“水锤”振荡频率，故不会引起灌溉系统管路发生“水锤”而破坏管道。相反，振荡的掺有空气的水流，对流道有很好的清洗效果，掺有空气的水流在地下滴灌灌水器的出水口减压释放水中的空气时，对地下滴灌灌水器的出水口也有很好的冲刷效果，特别有助于提高地下滴灌系统的抗堵塞性能。
本发明具有如下积极效果：
1、本发明的地下滴灌系统注气装置，注气效果好，自激振荡使气液混合体受到反复的剪切作用，气泡尺寸被剪切得更小。需氧水体在振荡循环过程中发生剧烈的紊动和剪切，提高了水体的对流扩散能力，促进了水体中氧的均匀化分布，气液之间得到充分的混合。进气阻力较空气入口装有一个微型翼轮的Mazzei文丘里注射器明显减小，掺气比率高于Mazzei文丘里注射器；
2、本发明的地下滴灌系统注气装置，无需空气压缩机等另外的加压驱动装置，结构简单。本注气装置的振荡腔也被称为“谐振腔”，工作在“谐振”状态，维持其振荡需消耗的能量极少，本注气装置的能耗较低；
3、本发明的地下滴灌系统注气装置，没有机械活动部件和运动密封，结构简单，无机械故障，无堵塞、渗漏现象，可经久耐用，投入、运行费用低；
4、本发明的地下滴灌系统注气装置，产生的振荡的掺有空气的水流，对流道有很好的清洗效果，掺有空气的水流在地下滴灌灌水器的出水口减压释放水中的空气时，对地下滴灌灌水器的出水口也有很好的冲刷效果，特别有助于提高地下滴灌系统的抗堵塞性能。
附图说明：
附图为地下滴灌系统注气装置的示意图。
具体实施方式：
一种地下滴灌系统注气装置，如附图所示，包括：空气滤清器1、进气闸阀2、逆止阀3、进气管4、注气腔5、射流喷嘴6、一级振荡腔7-1、二级振荡腔7-2、渐变流道8，空气滤清器1的出气端通过进气闸阀2、逆止阀3、进气管4与注气腔5上部的进气端连接，射流喷嘴6过流断面大的一端与通向地下滴灌系统首部的干管连接，射流喷嘴6过流断面小的一端即喷射口，水平深入到注气腔5的内部，注气腔5的水平出流端通过直径为d1的圆形喉道与一级振荡腔7-1的水平进流端连接，射流喷嘴6的喷射口正对着直径为d1的圆形喉道过流断面中心，一级振荡腔7-1的水平出流端通过直径为d2的圆形喉道与二级振荡腔7-2的水平进流端连接，二级振荡腔7-2的水平出流端通过直径为d3的圆形喉道与渐变流道8的水平进流端连接，渐变流道8的水平出流端与通向地下滴灌系统支管的干管连接，射流喷嘴6、直径为d1的圆形喉道、直径为d2的圆形喉道、直径为d3的圆形喉道、渐变流道8的过流断面中心在一条直线上，射流喷嘴6、一级振荡腔7-1、二级振荡腔7-2、渐变流道8与该条直线的垂直截面均为圆形。
所述的地下滴灌系统注气装置，一级振荡腔7-1的出流端直径d2与一级振荡腔7-1的进流端直径d1的比例为：d2/d1＝1.2；二级振荡腔7-2的出流端直径d3与二级振荡腔7-2的进流端直径d2的比例为：d3/d2＝1.2。
所述的地下滴灌系统注气装置，一级振荡腔7-1的进流端到出流端的距离为L1，与一级振荡腔7-1的进流端直径d1的比例为：L1/d1＝2.4；二级振荡腔7-2的进流端到出流端的距离为L2，与二级振荡腔7-2的进流端直径d2的比例为：L2/d2＝2.4。
所述的地下滴灌系统注气装置，振荡腔的级数可适当增减，附图所示的为带两级振荡腔的地下滴灌系统注气装置。
地下滴灌系统注气装置的工作过程与原理如下：
本发明所谓的振荡腔为亥姆霍兹式射流自激振荡腔，在工业上被用于颗粒物料的湿法超细粉碎和工业、生活污水的曝气处理。是本发明将其引入了地下滴灌系统的注气装置。
启动地下滴灌系统，打开进气闸阀2，来自于地下滴灌系统首部的有压水从射流喷嘴6的喷射口高速喷出，于注气腔5内形成负压，在这个负压的作用下，空气通过空气滤清器1、进气闸阀2、逆止阀3、进气管4进入到注气腔5内，并随射流喷嘴6喷出的高速水流，通过直径为d1的圆形喉道一同进入一级振荡腔7-1内，进行一级涡旋振荡搅拌“掺气”，而后通过直径为d2的圆形喉道进入二级振荡腔7-2内，进行二级涡旋振荡搅拌“掺气”，最后通过直径为d3的圆形喉道和渐变流道8进入地下滴灌系统，完成了地下滴灌系统的注气过程。
因振荡腔的自激振荡频率远高于“水锤”振荡频率，故不会引起灌溉系统管路发生“水锤”而破坏管道。相反，振荡的掺有空气的水流，对流道有很好的清洗效果，掺有空气的水流在地下滴灌灌水器的出水口减压释放水中的空气时，对地下滴灌灌水器的出水口也有很好的冲刷效果，特别有助于提高地下滴灌系统的抗堵塞性能。

Claims (1)

1.一种地下滴灌系统注气装置，其特征在于：包括空气滤清器(1)、进气闸阀(2)、逆止阀(3)、进气管(4)、注气腔(5)、射流喷嘴(6)、一级振荡腔(7-1)、二级振荡腔(7-2)、渐变流道(8)，空气滤清器(1)的出气端通过进气闸阀(2)、逆止阀(3)、进气管(4)与注气腔(5)上部的进气端连接，射流喷嘴(6)过流断面大的一端与通向地下滴灌系统首部的干管连接，射流喷嘴(6)过流断面小的一端即喷射口，水平深入到注气腔(5)的内部，注气腔(5)的水平出流端通过直径为d1的圆形喉道与一级振荡腔(7-1)的水平进流端连接，射流喷嘴(6)的喷射口正对着直径为d1的圆形喉道过流断面中心，一级振荡腔(7-1)的水平出流端通过直径为d2的圆形喉道与二级振荡腔(7-2)的水平进流端连接，二级振荡腔(7-2)的水平出流端通过直径为d3的圆形喉道与渐变流道(8)的水平进流端连接，渐变流道(8)的水平出流端与通向地下滴灌系统支管的干管连接，射流喷嘴(6)、直径为d1的圆形喉道、直径为d2的圆形喉道、直径为d3的圆形喉道、渐变流道(8)的过流断面中心在一条直线上，射流喷嘴(6)、一级振荡腔(7-1)、二级振荡腔(7-2)、渐变流道(8)与该条直线的垂直截面均为圆形，一级振荡腔(7-1)的出流端直径d2与一级振荡腔(7-1)的进流端直径d1的比例为d2/d1＝1.2；二级振荡腔(7-2)的出流端直径d3与二级振荡腔(7-2)的进流端直径d2的比例为d3/d2＝1.2，一级振荡腔(7-1)的进流端到出流端的距离为L1，与一级振荡腔(7-1)的进流端直径d1的比例为L1/d1＝2.4；二级振荡腔(7-2)的进流端到出流端的距离为L2，与二级振荡腔(7-2)的进流端直径d2的比例为L2/d2＝2.4。
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胡寿根等.脉冲高压水射流工作原理及研究现状.《华东工业大学学报》.1997,第19卷(第02期),第3-4页.
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