CN102870650B - 振荡滴灌灌水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种振荡滴灌灌水器，由进水槽、振荡元件和流道体组成，进水槽设有滤窗并与振荡元件进口连通，振荡元件为不对称结构，振荡元件出口与流道体进口连通，流道体末端为出水槽。应用射流附壁、负压控制振荡技术与不对成结构特性，驱使水流在两条流道内间歇性流动，实现持续的振荡与脉冲过程，在流道内形成强烈的紊动与冲击水流，增强灌水器的抗堵塞能力与灌水均匀性。省去现有滴灌脉冲发生器的橡胶、塑料膜、弹簧等弹性体结构，具有结构简单、可靠性、耐久性强的特点。可采用现有滴灌灌水器的材质、加工设备与方法，一次注塑成型，加工工艺简单，制造成本低，安装使用方便。本发明可广泛适应于大田作物、蔬菜、林果业等灌溉的需求。

Description

振荡滴灌灌水器

技术领域

    本发明属于农业节水灌溉技术领域，涉及滴灌灌水器，具体涉及振荡滴灌灌水器。

背景技术

脉冲滴灌具有抗堵塞性能强、灌水均匀度高的特点，受到世界各国的广泛关注与应用。脉冲发生器是将滴灌系统中的压力水流变成脉冲水流的核心装置，现有脉冲发生器大都具有一个可膨胀及复位的弹性腔体，弹性腔体由橡胶、塑料隔膜或弹簧等弹性材料所构成，利用橡胶、塑料、弹簧等弹性材料的扩张与复位，来实现脉冲水流的目的。在充水增压阶段，压力水流进入弹性腔体，腔体开始膨胀，随着压力水在腔体内不断积累,腔体膨胀到至极限时，在膜片或弹簧等作用下出水口被打开, 腔体内的压力水流迅速通过出水通道泄出，完成一次脉冲。当弹性腔体内的压力水被瞬间释放后，腔体在弹性作用下恢复原始状态，出水口被封闭, 进入下一个脉冲过程。循环往复，形成脉冲水流。滴灌系统一般运行时间较长，弹性材料在长时间、高频率的频繁往复运行过程中，易于疲劳，甚至损坏；脉冲频率取决于弹性材料的刚度和初始压缩量，长时间运行将导致弹性材料刚度和弹性模量发生变化，弹性减退，灵敏性、可靠性会不同程度的下降，从而影响脉冲滴灌系统的持久运行与使用；弹性材料的使用势必增加脉冲发生器的结构复杂性，对机械密封性、制造精度、可靠性及耐久性提出更高的要求。

申请号为201210074776.9的中国专利“一种振荡脉冲滴灌灌水器及滴灌方法” 公开了一种具有正反馈式振荡脉冲发生器的滴灌灌水器，其脉冲发生器拥有双反馈通道，通过将各自输出口的压力信号反馈到同侧的控制口，实现射流的切换，形成脉冲水流。申请号为201210074708.2的中国专利“一种射流脉冲滴灌灌水器及滴灌方法” 公开了一种不对称结构的正反馈式射流脉冲滴灌灌水器，其脉冲发生器具有单反馈通道，通过将直射流输出口的压力信号反馈到直射流侧的控制口，实现射流向斜射流输出口的切换，而通过不对成结构使射流返回直射流输出口，形成脉冲水流。正反馈式振荡脉冲发生器的振荡脉冲频率高，设计与应用时较难掌握。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，造价低，抗堵塞能力强，使用寿命长，利用水射流控制技术形成振荡水流的振荡滴灌灌水器。

本发明采取的技术解决方案是：一种振荡滴灌灌水器，由进水槽、振荡元件和流道体组成，进水槽设有滤窗并与振荡元件的进口连通，振荡元件的出口与流道体的进口连通；所述振荡元件由喷嘴、控制通道、控制端口Ⅰ、控制端口Ⅱ、射流空间、斜侧壁、直侧壁、分流劈、直射流输出口、斜射流输出口组成；振荡元件的射流空间为直角梯形的不对称结构，梯形的直角边为直侧壁，斜边为斜侧壁；振荡元件的最前端是喷嘴，喷嘴出口两边的侧壁上分别设置控制端口Ⅰ和控制端口Ⅱ，控制端口Ⅰ和控制端口Ⅱ由控制通道连通，喷嘴后是一段前小后大形状的射流空间，射流空间的两侧分别为斜侧壁和直侧壁，分流劈位于射流空间的末端，并将射流空间的末端分割成为直射流输出口和斜射流输出口。

所述进水槽由进水口虑窗与收缩段组成，进水通过进水口虑窗后进入收缩段，收缩段后面连接喷嘴。

所述流道体由两条流道与出水槽组成，两条流道分别与振荡元件的两个输出口连通，直射流输出口与直射流流道连通，斜射流输出口与斜射流流道连通；所述流道体的末端设置出水槽。流道结构形式可以是迷宫式、绕流式、长流道式、孔口等流道形式。

所述流道体末端的出水槽设置一个或两个；当设置两个出水槽时，直射流出水槽位于直射流流道末端，斜射流出水槽位于斜射流流道末端；当设置一个出水槽时，则去掉直射流出水槽与斜射流出水槽之间的隔板，将直射流出水槽Ⅰ与斜射流出水槽Ⅱ连通成为一个出水槽。 

所述喷嘴宽度是喷嘴左侧壁与右侧壁的间距，喷嘴宽度为0.4 mm～3mm；位差是喷嘴左侧壁与射流空间的斜侧壁之间的最小距离或喷嘴右侧壁与射流空间的直侧壁之间的最小距离，位差与喷嘴宽度的比值为1：0.3～1：2.0；劈距是喷嘴至分流劈顶端的长度，劈距与喷嘴宽度的比值为1：4～1：12；张角是射流空间的斜侧壁与喷嘴左侧壁的夹角，张角为6°～25°；喷嘴深度为喷嘴正面与背面的间距，喷嘴深度与喷嘴宽度的比值为1：1～1：2。

所述分流劈的顶端为尖劈形或为凹弧形，直射流流道和斜射流流道成直线型排列或成U型排列。

本发明工作时，毛管中的压力水流由滤窗进入进水槽，通过射流喷嘴形成射流，射流在通过喷嘴后进入射流空间，由于振荡元件几何结构的不对称性，将贴附于直侧壁的壁面流动，到达直射流输出口，通过直射流流道尾端的出水槽滴出。此时，射流的卷吸作用，将在控制端口Ⅰ处产生负压，随着射流的持续，负压将通过控制通道传递到控制端口Ⅱ，作用于控制端口Ⅱ一侧的射流，在射流的两侧产生压差，使射流发生偏转，附壁于斜侧壁的壁面，沿该侧壁面流动至斜射流输出口。此后，在射流卷吸与不对称结构的共同作用下，射流将恢复到直侧壁的壁面，沿该侧壁面流动至直射流输出口，形成一次振荡脉冲过程。如此循环往复，通过振荡元件的水流振荡，分别在两条流道内产生脉冲水流。

本发明的有益效果：本发明由于应用射流控制振荡技术，切换水流的射流方向，驱使水流在两条流道内间歇性流动，实现持续的脉冲过程，在流道内形成强烈的紊动与冲击水流，有益于冲刷流道，提高固化物输运能力，增加灌水器的抗堵塞能力；水流的强烈紊动保证了灌水器具有高效的消能效果，有利于降低灌水器的流态指数，滴水更加均匀；省去现有脉冲滴灌灌水器的橡胶、塑料膜、弹簧等弹性体结构，简化了脉冲滴灌灌水器的结构，使得脉冲发生器的运行更为可靠、持久；振荡元件应用射流附壁、负压控制振荡技术与不对成结构特性换向，振荡脉冲频率易于掌握，便于开发满足不同振荡频率需求的脉冲滴灌灌水器。振荡滴灌灌水器无需任何附加装置，材质可与现有常用滴灌灌水器材质相同，只需开发振荡滴灌灌水器模具，即可采用现有滴灌灌水器或滴灌管带的加工工艺、方法与设备进行注塑、加工与成型，加工工艺简单，制造成本较低，安装使用方便。本发明能够构造多种结构形式的振荡滴灌灌水器，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

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例1的正剖面图。

图2是实施例1的振荡元件部分的放大示意图。

图3是实施例1的三维示意图。

图4是本发明实施例2的正剖面图。

图5是实施例2的振荡元件部分的放大示意图。

图6是实施例2的的三维示意图。

图中， 1.进水口虑窗  2. 收缩段  3. 喷嘴  4. 控制通道  5. 控制端口Ⅰ            6. 控制端口Ⅱ  7. 射流空间  8. 斜侧壁  9. 直侧壁  10. 分流劈  11. 直射流输出口    12. 斜射流输出口  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. 喷嘴宽度  S. 位差  L .劈距  θ. 张角  E. 进水槽  F. 振荡元件  C. 流道体

具体实施方式

实施例1：参照图1和图3，该实施例所示的振荡滴灌灌水器由进水槽E、振荡元件F和流道体C组成，进水槽E设有滤窗1并与振荡元件F的进口连通，振荡元件F的出口与流道体C的进口连通；所述振荡元件F由喷嘴3、控制通道4、控制端口Ⅰ5、控制端口Ⅱ6、射流空间7、斜侧壁8、直侧壁9、分流劈10、直射流输出口11、斜射流输出口12组成；振荡元件F的射流空间7为直角梯形的不对称结构，梯形的直角边为直侧壁9，斜边为斜侧壁8；振荡元件F的最前端是喷嘴3，喷嘴3出口两边的侧壁上分别设置控制端口Ⅰ5和控制端口Ⅱ6，控制端口Ⅰ5和控制端口Ⅱ6由控制通道4连通，喷嘴3后是一段前小后大形状的射流空间7，射流空间7的两侧分别为斜侧壁8和直侧壁9，分流劈10位于射流空间7的末端，并将射流空间7的末端分割成为直射流输出口11和斜射流输出口12。

参照图1和图3，进水槽E由进水口虑窗1与收缩段2组成，进水通过进水口虑窗1后进入收缩段2，收缩段2后面连接喷嘴3。流道体C由两条流道与出水槽组成，两条流道分别与振荡元件F的两个输出口连通，直射流输出口11与直射流流道13连通，斜射流输出口12与斜射流流道14连通。所述流道体C的末端设置一个出水槽。分流劈10的顶端为内凹的尖劈形，直射流流道13和斜射流流道14成直线型排列。

参照图2，喷嘴宽度B为0.6mm，直射流侧的位差S与喷嘴宽度B的比值为1：1.2，斜射流侧的位差S与喷嘴宽度B的比值为1：0.6，劈距L与喷嘴宽度B的比值为1：11.3，张角θ为23°，喷嘴深度与喷嘴宽度B的比值为1：1.3。

具体实现过程：毛管中的压力水流由滤窗1进入进水槽E，通过射流喷嘴3形成射流，射流在通过喷嘴3后进入射流空间7，由于振荡元件几何结构的不对称性，将贴附于直侧壁9的壁面流动，到达直射流输出口11，通过直射流流道13进入出水槽15滴出。此时，由于射流的卷吸作用，将在控制端口Ⅰ5处产生负压，随着射流的持续，负压将通过控制通道4传递到控制端口Ⅱ6，作用于控制端口Ⅱ6一侧的射流，在射流的两侧产生压差，控制端口Ⅰ5一侧的压力大于控制端口Ⅱ6一侧的压力，使射流发生偏转，附壁于斜侧壁8的壁面，沿该侧壁面流动至斜射流输出口12。此后，在射流卷吸与不对称结构的共同作用下，射流将恢复到直侧壁9的壁面，沿该侧壁面流动至直射流输出口11，形成一次振荡脉冲过程。如此循环往复，通过振荡元件的水流振荡，分别在两条流道内产生脉冲水流。利用脉冲过程频繁的强烈水流冲击，冲刷并携带滴灌系统的易堵塞物质，提高灌水器的抗堵塞能力。脉冲水流造成的强烈冲击，使得流道内水流产生剧烈紊动，增强了流道的效能效果，能够降低灌水器的流态指数，提高出水的均匀性。

实施例2：

参照图4、图6，基本结构特征与实施例1相似，与实施例1的不同之处在于分流劈10的顶端为内凹的圆弧形，两条流道成U型排列，设置两个出水槽，直射流流道13与直射流出水槽17连通，斜射流流道14与斜射流出水槽16连通，直射流出水槽17和斜射流出水槽16分别位于流道体C的两侧。振荡元件F的尺寸有所差异，参照图5，喷嘴宽度B为0.8mm，直射流侧的位差S与喷嘴宽度B的比值为1：1.0，斜射流侧的位差S与喷嘴宽度B的比值为1：1.9，劈距L与喷嘴宽度B的比值为1：6.8，张角θ为10.5°，喷嘴深度与喷嘴宽度B的比值为1：1.2。

本发明射流脉冲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；收缩段可位于进水槽末端，成为一个收缩口，使导流段直接与进水槽连通，导流段可以为矩形槽也可以为圆形槽；分流劈顶面可以为弧面、平面等；射流空间还可以是各种梯形、三角形、弧形扩口等其他前小后大的不对称几何图形；流道可以有两排以上的排列方式，流道结构还可以是绕流式、长流道式、孔口及各种迷宫式流道等形式，两个出水槽可以布置在两个不同的方向。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 (6)

1.一种振荡滴灌灌水器，其特征在于：由进水槽（E）、振荡元件（F）和流道体（C）组成，进水槽（E）设有滤窗（1）并与振荡元件（F）的进口连通，振荡元件（F）的出口与流道体（C）的进口连通；所述振荡元件（F）由喷嘴（3）、控制通道（4）、控制端口Ⅰ（5）、控制端口Ⅱ（6）、射流空间（7）、斜侧壁（8）、直侧壁（9）、分流劈（10）、直射流输出口（11）、斜射流输出口（12）组成；振荡元件（F）的射流空间（7）为直角梯形的不对称结构，梯形的直角边为直侧壁（9），斜边为斜侧壁（8）；振荡元件（F）的最前端是喷嘴（3），喷嘴（3）出口两边的侧壁上分别设置控制端口Ⅰ（5） 和控制端口Ⅱ（6），控制端口Ⅰ（5）和控制端口Ⅱ（6）由控制通道（4）连通，喷嘴（3）后是一段前小后大形状的射流空间（7），射流空间（7）的两侧分别为斜侧壁（8）和直侧壁（9），分流劈（10）位于射流空间（7）的末端，并将射流空间（7）的末端分割成为直射流输出口（11）和斜射流输出口（12）；所述喷嘴（3）左侧壁与右侧壁的间距为喷嘴宽度（B），喷嘴宽度B为0.4 mm～3mm；所述喷嘴（3）左侧壁与射流空间（7）的斜侧壁（8）之间的最小距离或喷嘴（3）右侧壁与射流空间（7）的直侧壁（9）之间的最小距离为位差（S），位差S与喷嘴宽度B的比值为1：0.3～1：2.0；所述喷嘴（3）至分流劈（10）顶端的长度为劈距（L），劈距L与喷嘴宽度B的比值为1：4～1：12；所述射流空间（7）的斜侧壁（8）与喷嘴（3）左侧壁的夹角为张角（θ），张角θ为6°～25°；所述喷嘴（3）正面与背面的间距为喷嘴深度，喷嘴深度与喷嘴宽度B的比值为1：1～1：2。

2.根据权利要求1所述的一种振荡滴灌灌水器，其特征在于，所述进水槽（E）由进水口滤窗（1）与收缩段（2）组成，进水通过进水口滤窗（1）后进入收缩段（2），收缩段（2）后面连接喷嘴（3）。

3.根据权利要求1或2所述的一种振荡滴灌灌水器，其特征在于，所述流道体（C）由两条流道与出水槽组成，两条流道分别与振荡元件（F）的两个输出口连通，直射流输出口（11）与直射流流道（13）连通，斜射流输出口（12）与斜射流流道（14）连通；所述流道体（C）的末端设置出水槽。

4.根据权利要求3所述的一种振荡滴灌灌水器，其特征在于，所述流道体（C）末端的出水槽设置一个或两个；当设置两个出水槽时，直射流出水槽（17）位于直射流流道（13）末端，斜射流出水槽（16）位于斜射流流道（14）末端；当设置一个出水槽时，则去掉直射流出水槽（17）与斜射流出水槽（16）之间的隔板，将直射流出水槽Ⅰ（17）与斜射流出水槽Ⅱ（16）连通成为一个出水槽（15）。

5.根据权利要求1或2所述的一种振荡滴灌灌水器，其特征在于，所述分流劈（10）的顶端为内凹的尖劈形或圆弧形。

6.根据权利要求3所述的一种振荡滴灌灌水器，其特征在于，所述直射流流道（13）和斜射流流道（14）成直线型排列或成U型排列。