CN102577912A

CN102577912A - 一种异型绕流滴灌灌水器

Info

Publication number: CN102577912A
Application number: CN2012100747773A
Authority: CN
Inventors: 王新坤
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明属于农业节水灌溉技术领域，涉及滴灌节水灌溉技术装备，具体涉及一种异型绕流滴灌灌水器。所述灌水器由进水槽、流道、出水槽、滤窗组成。流道单元内置异型绕流体，异型绕流体的迎水面为凹弧形，具有异型绕流与反向挑流效果。当水流进入流道单元后，冲击异型绕流体迎水面的凹形反向挑流弧，迫使水流沿着挑流弧的壁面，向流道单元外壁侧角的圆弧方向流动，增加侧角的流动速度与紊流强度，冲刷流道，增强流道的消能效果，消除侧角的流动滞止区，降低杂质沉积、凝结成块的几率，可广泛适应于大田作物、蔬菜、林果业等灌溉的需求。

Description

一种异型绕流滴灌灌水器

技术领域

本发明属于农业节水灌溉技术领域，涉及滴灌节水灌溉技术装备，具体涉及一种异型绕流滴灌灌水器。

背景技术

滴灌具有高效节水节肥、增产增收、便于管理等优点，被世界各国广泛应用，并快速发展；灌水器是滴灌技术的核心部件，主要作用是使水流稳定、均匀滴施到作物根系的田间土壤，确保作物对水分及养分的需求；出流稳定、抗堵塞能力强是对滴灌灌水器性能的基本要求，滴灌灌水器流道必须具备增阻减压、固化物输移及抗栓塞的流体动力学功能；灌水器流道结构、尺寸等因素决定了其出流稳定性、抗堵塞能力等水力性能，水力性能的优劣对滴灌系统的造价、能耗、灌水质量及使用寿命等具有决定性作用。

我国自1974年引进滴灌技术以来，滴灌灌水器经历了孔口式、涡流式、微管、螺纹长流道式、双腔管微灌带、迷宫流道式以及各种形式压力补偿式灌水器的发展过程，研制开发了侧翼迷宫式滴灌带、内镶片式迷宫滴灌管（带）、内镶柱式迷宫滴灌管、内镶条式滴灌带、压力补偿式滴灌管、管间式滴灌管、滴箭滴头、地下滴灌管等产品，产品日益丰富，技术水平不断提高；但相比国外发达国家，国内产品品种规格相对较少，系列化程度有待提高，在产品设计能力、研发周期、制造工艺、性能指标等方面还存在一定差距；目前滴灌系统的低压、低能耗、低成本发展趋势，使得滴灌系统对滴灌灌水器的结构、性能及制造水平提出了更高的要求，需要构建结构良好的滴灌灌水器，降低流态指数，提高灌水器出流稳定性，增强流道抗堵塞能力，降低灌水器工作压力及造价，减少滴灌系统能量消耗和工程投入，促进滴灌灌水器产品多元化开发和应用。

申请号为200620134352.7的中国专利“微蠕动变径迷宫式滴灌带”的实施例5 与申请号为 200910023158.X的中国专利“一种内齿对齿形流道节水灌水器”公开了一种流道单元平面投影为梯形，梯形两个底边上有流道单元进、出水口的滴灌灌水器流道，梯形长底边两个侧面为尖角，没有内置绕流体；申请号为 200810243612.8的中国专利“三角环流滴灌灌水器流道” 公开了一种流道单元平面投影为梯形，梯形两个底边上有流道单元进、出水口的滴灌灌水器流道，梯形长底边两个侧面为尖角，同向内置规则的三角绕流体，迎水面为平面，只有绕流作用，没有反向挑流效果，两侧尖角内易形成低速滞止区，容易导致水中杂质沉积、凝结成块、堵塞灌水器；申请号为200810236179.5的中国专利“三角绕流滴灌灌水器流道” 公开了一种流道单元平面投影为梯形，梯形两个底边上有流道单元进、出水口的滴灌灌水器流道，梯形长底边两个侧面为尖角，反向内置规则的三角绕流体，迎水面为尖角，只有绕流作用，没有反向挑流效果，两侧尖角内易形成低速滞止区，容易导致水中杂质沉积、凝结成块、堵塞灌水器；申请号为200810123829. 5的中国专利“缩放形圆柱绕流滴灌灌水器流道”公开了一种流道单元平面投影为梯形，梯形两个底边上有流道单元进、出水口的滴灌灌水器流道，梯形长底边两个侧面为尖角，内置圆柱绕流体，迎水面为凸形圆弧，只有绕流作用，没有反向挑流效果，两侧尖角内易形成低速滞止区，容易导致水中杂质沉积、凝结成块、堵塞灌水器；申请号为 200410061282.2的中国专利“一种片式绕流灌水器” 公开了一种流道单元平面投影为菱形，菱形两个顶角有流道单元进、出水口的滴灌灌水器，内置菱形绕流体，迎水面为尖角，只有绕流作用，没有反向挑流效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够使滴灌灌水器流道内的水流产生强烈紊动及涡流，过流断面大，抗堵塞能力强，滴水均匀的异型绕流滴灌灌水器。

本发明采取的技术解决方案是：异型绕流滴灌灌水器，由进水槽、流道、出水槽和滤窗组成；滤窗设置在进水槽底部，进水槽后连接流道，流道由一个流道单元进口与另一个流道单元出口连接，若干个流道单元依次连接组成，最后连接出水槽；其特征在于：所述流道单元由流道单元外壁、异型绕流体、流道单元进口、流道单元出口组成，流道单元外壁的平面投影长底边两端的两个锐角倒为圆弧，成为流道单元外壁侧角圆弧，投影的两腰为直线或弧线，投影的长底边上开口形成流道单元进口，单元进口侧壁与水平面的夹角为进口角度，投影的短底边上开口形成流道单元出口，异型绕流体的迎水面向异型绕流体内凹进一定角度的凹弧，形成异型绕流体迎水面反向挑流弧，异型绕流体侧壁为直线或弧线。

所述流道单元外壁侧角圆弧的角度为100°～160°，异型绕流体迎水面反向挑流弧的角度为20°～120°，流道单元进口宽度为0.5 mm～1.2mm，异型绕流体迎水面反向挑流弧的弧角距流道单元外壁的距离为0.5 mm～1.2mm，异型绕流体侧壁距流道单元外壁的距离为0.5mm～1.2mm，流道单元出口宽度为0.5 mm～1.2mm，流道深度为0.5mm～1.5mm，进口角度≤90°。

本发明的有益效果：本发明构造的异型绕流滴灌灌水器，当水流进入流道单元后，冲击异型绕流体迎水面的凹形反向挑流弧，受反向挑流弧的壁面影响，一部分水流会沿着挑流弧的壁面反射，迫使水流改变方向，朝向流道单元外壁侧角的圆弧方向流动，增加侧角的流动速度与紊流强度，冲刷流道，提高流道的消能、抗堵塞能力；同时梯形长底边两个侧面的尖角倒为圆弧后，具有导流作用，减少了水流在侧角的滞止区，防止水中杂质沉积、凝结成块、堵塞灌水器。

所提出的异型绕流滴灌灌水器，具有异型绕流与反向挑流的性质，纵向断面具有周期性的突然扩大及突然缩小的特性，在通道中还分布有纵横排列的齿形结构，水流紊动强烈，断面平均尺寸大，具有较好的出流稳定性及抗堵塞能力，能够构造多种结构形式的滴灌灌水器，可广泛适应于大田作物、蔬菜、林果业等灌溉的需求。

附图说明

图1是本发明实施例1的正剖面图；

图2是实施例1的后视图；

图3是图1中的流道单元示意图；

图4是图1中A-A剖视线的放大剖面图；

图5是图1中B-B剖视线的放大剖面图；

图6是图2中C-C剖视线的放大剖面图；

图7是本发明实施例2的正剖面图；

图8是实施例2的后视图；

图9是图7中的流道单元示意图；

图10是图7中D-D剖视线的放大剖面图；

图11是图7中E-E剖视线的放大剖面图；

图12是图8中F-F剖视线的放大剖面图。

图中，1、进水槽；2、流道单元；3、出水槽；4. 滤窗；5. 流道单元外壁；6. 异型绕流体；7. 异型绕流体侧壁；8. 流道单元外壁侧角圆弧；9. 异型绕流体迎水面反向挑流弧；10. 流道单元进口；11. 异型绕流体迎水面反向挑流弧的弧角距流道单元外壁的距离；12. 异型绕流体侧壁距流道单元外壁的距离；13. 流道单元出口；14. 流道深度；15. 进口角度。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

参照图1、图2、图3、图4、图5及图6，异型绕流滴灌灌水器由进水槽1、流道、出水槽3、滤窗4组成，滤窗4设置在进水槽1底部，进水槽1后连接流道，流道由一个流道单元进口10与另一个流道单元出口13连接，若干个流道单元2依次连接组成，为减少流道总长度，流道按照两排排列，最后连接出水槽3，出水槽3与进水槽1在灌水器的同一个端点处；流道单元2由流道单元外壁5、异型绕流体6、流道单元进口10、流道单元出口13组成，流道单元外壁5的平面投影是一个由梯形变化而来的几何图形，梯形长底边两个侧面的两个锐角倒为圆弧，成为流道单元外壁侧角圆弧8，梯形的两腰为直线，梯形的长底边上开口形成流道单元进口10，单元进口10的侧壁与水平面的夹角为进口角度15，梯形的短底边上开口形成流道单元出口13；异型绕流体6的迎水面向异型绕流体内6凹进两个凹弧，形成异型绕流体迎水面反向挑流弧9，异型绕流体侧壁7为直线。

本实施例流道单元外壁侧角圆弧8的角度为135°，异型绕流体迎水面反向挑流弧9的角度为68°，流道单元进口宽度10为0.7 mm，异型绕流体迎水面反向挑流弧的弧角距流道单元外壁的距离11为0.7 mm，异型绕流体侧壁距流道单元外壁的距离12为0.8 mm，流道单元出口13宽度为0.7 mm，流道深度14为0.8 mm，进口角度为90°；经过数值模拟及实验测试，本实施例的流态指数为0.49，流道最小断面面积为0.56mm²。

具体实施过程：压力水流经过滤窗4进入进水槽1，然后依次通过每个流道单元2，最后进入出水槽3；当水流经过流道单元进口10进入流道单元2后，冲击异型绕流体迎水面反向挑流弧9，受反向挑流凹形弧的壁面影响，一部分水流会沿着凹形挑流弧反射，改变水流方向，使水流朝向流道单元外壁侧角圆弧8方向流动，在主流压力及惯性作用下，水流最终流向流道单元外壁5与异型绕流体侧壁7所形成的通道，到达流道单元出口13，然后进入下一个流道单元。

异型绕流体的反向挑流效果，增加侧角的流动速度与紊流强度，冲刷流道，提高流道的消能、抗堵塞能力；同时梯形长底边两个侧面的尖角倒为圆弧后，具有导流作用，减少了水流在侧角的滞止区，防止水中杂质沉积、凝结成块、堵塞灌水器；流道断面平均尺寸大，纵向断面具有周期性突然扩大及突然缩小的特性，通道中分布有纵横排列的齿形结构，进一步加剧了水流的紊动，具有较好的出流均匀性及抗堵塞能力。

实施例2：

参照图7、图8、图9、图10、图11及图12，异型绕流滴灌灌水器由进水槽1、流道、出水槽3、滤窗4组成，滤窗4设置在进水槽1底部，进水槽1后连接流道，流道由一个流道单元进口10与另一个流道单元出口13连接，若干个流道单元2依次连接组成，流道按照一字形排成一列，最后连接出水槽，出水槽与进水槽在灌水器的两个不同端点处；流道单元2由流道单元外壁5、异型绕流体6、流道单元进口10、流道单元出口13组成，流道单元外壁5的平面投影是一个由梯形变化而来的几何图形，梯形长底边两个侧面的尖角倒为圆弧，成为流道单元外壁侧角圆弧8，梯形的两腰为弧线，梯形的长底边上开口形成流道单元进口10，单元进口10的侧壁与水平面的夹角为进口角度15，梯形的短底边上开口形成流道单元出口13；异型绕流体6的迎水面向异型绕流体6内凹进一个凹弧，形成异型绕流体迎水面反向挑流弧9，异型绕流体侧壁7为弧线。

本实施例流道单元外壁侧角圆弧8的角度为118°，异型绕流体迎水面反向挑流弧9的角度为75°，流道单元进口宽度10为0.7 mm，异型绕流体迎水面反向挑流弧的弧角距流道单元外壁的距离11为0.7 mm，异型绕流体侧壁距流道单元外壁的距离12为0.8 mm，流道单元出口13宽度为0.7 mm，流道深度14为0.7 mm，进口角度为68°，经过数值模拟及实验测试，本实施例的流态指数为0.49，流道最小断面面积为0.49mm²。

实施例2与实施例1实施过程相同。

本发明异型绕流滴灌灌水器已通过实施例予以充分揭示，但所述实施例并非用以限制本发明，在不脱离本发明的精神或基本特征的前提下还可有其它的实施方式。如滤窗可以是多孔网格、多孔阵列等形式，滤窗的位置还可以在进水槽的侧面；可以设置多个进水槽，进水槽结构、形状可以是圆形、椭圆形、梯形、三角形等多种几何形状；进水槽和出水槽可以位于灌水器的一端，也可以分别位于灌水器的两端；流道单元外壁与异型绕流体侧壁可以为直线型、弧形、折线形等多种形式；异型绕流体迎水面反向挑流弧可以是一个，也可以为若干个；在表明本发明的范围时，应参考所附的权利要求书，而不是前述的说明。

Claims

1.一种异型绕流滴灌灌水器，由进水槽（1）、流道、出水槽（3）和滤窗（4）组成，滤窗（4）设置在进水槽（10）底部，进水槽（1）后连接流道，流道由一个流道单元进口（10）与另一个流道单元出口（13）连接，若干个流道单元（2）依次连接组成，最后连接出水槽（3），其特征在于：所述流道单元（2）由流道单元外壁（5）、位于流道单元（2）内的异型绕流体（6）、流道单元进口（10）和流道单元出口（13）组成；所述流道单元外壁（5）的平面投影长底边两端的两个锐角倒为圆弧，成为流道单元外壁侧角圆弧（8），平面投影的长底边上开口形成流道单元进口（10），流道单元（2）进口侧壁与水平面的夹角为进口角度（15），平面投影的短底边上开口形成流道单元出口（13），异型绕流体（6）的迎水面向异型绕流体（6）内凹进一定角度的凹弧，形成异型绕流体迎水面反向挑流弧（9），异型绕流体（7）侧壁为直线或弧线。

2.如权利要求1所述的一种异型绕流滴灌灌水器，其特征在于：所述流道单元外壁侧角圆弧（8）的角度为100°～160°，异型绕流体迎水面反向挑流弧（9）的角度为20°～120°，流道单元进口（10）的宽度为0.5 mm～1.2mm，异型绕流体迎水面反向挑流弧（9）的弧角距流道单元外壁的距离（11）为0.5 mm～1.2mm，异型绕流体侧壁距流道单元外壁的距离（12）为0.5mm～1.2mm，流道单元出口（13）的宽度为0.5 mm～1.2mm，流道深度（14）为0.5mm～1.5mm，进口角度（15）≤90°。