CN110140640A - 弱阻力外包式抗堵滴头 - Google Patents

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王亚林
陈里
王廷
殷德胜
朱士江
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    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/02—Watering arrangements located above the soil which make use of perforated pipe-lines or pipe-lines with dispensing fittings, e.g. for drip irrigation
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Abstract

一种弱阻力外包式抗堵滴头，包括套设于微灌毛管的外壁上的滴头筒体，微灌毛管与滴头筒体之间设有迷宫流道，滴头筒体上设有防堵空腔体，迷宫流道的入口端通过滴头入水口与微灌毛管的毛管内腔连通，迷宫流道的出口端通过滴头筒体入水口与防堵空腔体下边壁连通，防堵空腔体的上边壁上开设有滴头出水口；多根支撑柱一端与上边壁固定连接，采用弹性橡胶材料制成的凹形垫片放置于防堵空腔体内，凹形垫片的垫片底面的上表面与多根支撑柱另一端相配合，凹形垫片的纵截面为上端敞开的倒梯形。本发明提供的弱阻力外包式抗堵滴头，可以解决低压条件下毛管水流水头损失大、易堵的问题，能最大程度的减少毛管水流水头损失，提高滴头的抗堵性能。

Description

弱阻力外包式抗堵滴头
技术领域
本发明涉及微灌灌水器设计领域，尤其是一种弱阻力外包式抗堵滴头。
背景技术
我国是一个水资源紧缺的国家，人均水资源量仅为世界平均水资源量的四分之一。节水灌溉是农业高效用水的重要部分，其主要是通过适时适量灌水，达到满足作物在生态和生理上的需水要求目的。国际上广泛应用的节水灌溉技术且前景和技术比较成功的有喷灌、滴灌、微灌等。其中滴灌因其节水效果显著、成本低廉、灌水均匀度高等优点而得到迅猛发展。滴灌系统主要有多个灌水小区组成，每个灌水小区有多条支管和毛管组成，每条毛管上又装有多个滴头。滴灌设计时，为了保证灌水质量和提高水分利用率，要求滴灌管网中滴头出水相对均匀，水流在管道流动过程中受边壁及滴头阻力，导致水流压力沿毛管铺设方向逐渐衰减，要保证毛管水流有足够的传输距离，须尽量降低此部分有害阻力。地下滴灌运行压力较低且深于地下，如何在低压条件下最大化的减少管网水流水头损失，提高灌水均匀度以及降低因负压吸泥造成的滴头堵塞危害成为地下滴灌发展的关键。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种弱阻力外包式抗堵滴头，可以解决低压条件下毛管水流水头损失大、易堵的问题，能最大程度的减少毛管水流水头损失，提高滴头的抗堵性能。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种弱阻力外包式抗堵滴头，包括套设于微灌毛管的外壁上的滴头筒体，微灌毛管与滴头筒体之间设有迷宫流道，滴头筒体上设有防堵空腔体，迷宫流道的入口端通过滴头入水口与微灌毛管的毛管内腔连通，迷宫流道的出口端通过滴头筒体入水口与防堵空腔体下边壁连通，防堵空腔体的上边壁上开设有滴头出水口；多根支撑柱一端与上边壁固定连接，采用弹性橡胶材料制成的凹形垫片放置于防堵空腔体内，凹形垫片的垫片底面的上表面与多根支撑柱另一端相配合，凹形垫片的纵截面为上端敞开的倒梯形。
迷宫流道采用矩形流道结构。
凹形垫片的垫片底面的下表面与滴头筒体的滴头筒体入水口相配合，凹形垫片的两倾斜边壁与防堵空腔体的侧内壁相配合。
凹形垫片的两倾斜边壁与防堵空腔体的侧内壁的配合方式为：当凹形垫片的垫片底面的上表面与多根支撑柱另一端相接触时，凹形垫片的两倾斜边壁的顶端与防堵空腔体的侧内壁相接触。
支撑柱的数量为四根，分别设置于上边壁上与凹形垫片的垫片底面的上表面矩形四条边的中心点相对应处。
本发明提供的弱阻力外包式抗堵滴头，有益效果如下：
1、水头损失小：通过改变微灌毛管与滴头的衔接方式，消除了迷宫流道内镶式滴头因毛管断面突变而产生的局部水头损失，滴头处只存在孔口出流微弱局部水头损失，实现局部水头损失微弱化。
2、抗堵性能好：利用地下滴灌滴头内外的逆向压差，灌水时凹形垫片受到向上的力，向上移动，水流通过挤压凹形垫片的倾斜边壁形成出流通道，水流沿出流通道自滴头出水口排出；停灌时在外界土壤水压力作用下，凹形垫片的倾斜边壁受到向下的压力膨胀贴紧防堵空腔体的侧内壁，同时凹形垫片受到向下的压力向下移动至垫片底面紧贴滴头筒体入水口的位置，切断了土壤水进入滴头的通道，有效地解决了地下滴灌负压吸泥技术难题。
3、适用范围广：既适用于地下滴灌又适用于地表滴灌，且无论地表地下滴灌均可减少滴头阻力，延长毛管铺设长度，提高灌水均匀度。同时防堵空腔体内凹形垫片根据内外压差变化自动调节水流流向，实现抗堵效果，既有效防止地下滴灌的负压吸泥堵塞，又阻止地表滴灌中的表面土壤颗粒及其他杂质进入滴头。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的纵剖视图；
图4为本发明的横剖视图；
图5为本发明的防堵空腔体的示意图；
图6为本发明实施例二中流量为 1 L/h 时迷宫流道内镶式滴头与本发明最大铺设长度对比示意图；
图7为本发明实施例二中流量为5 L/h 时迷宫流道内镶式滴头与本发明最大铺设长度对比示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1-图5所示，一种弱阻力外包式抗堵滴头，包括套设于微灌毛管1的外壁上的滴头筒体14，微灌毛管1与滴头筒体14之间设有迷宫流道2，滴头筒体14上设有防堵空腔体8，迷宫流道2的入口端通过滴头入水口13与微灌毛管1的毛管内腔12连通，迷宫流道2的出口端通过滴头筒体入水口10与防堵空腔体8下边壁连通，防堵空腔体8的上边壁9上开设有滴头出水口11；多根支撑柱7一端与上边壁9固定连接，采用弹性橡胶材料(如PVC、硅胶、乳胶等)制成的凹形垫片4放置于防堵空腔体8内，凹形垫片4的垫片底面6的上表面与多根支撑柱7另一端相配合，凹形垫片4的纵截面为上端敞开的倒梯形。
迷宫流道2采用矩形流道结构。
凹形垫片4的垫片底面6的下表面与滴头筒体14的滴头筒体入水口10相配合，凹形垫片4的两倾斜边壁5与防堵空腔体8的侧内壁3相配合。
凹形垫片4的两倾斜边壁5与防堵空腔体8的侧内壁3的配合方式为：当凹形垫片4的垫片底面6的上表面与多根支撑柱7另一端相接触时，凹形垫片4的两倾斜边壁5的顶端与防堵空腔体8的侧内壁3相接触。
支撑柱7的数量为四根，分别设置于上边壁9上与凹形垫片4的垫片底面6的上表面矩形四条边的中心点相对应处。
实施例二
本发明的工作过程如下：
本发明工作时，水流从微灌毛管1的毛管内腔12经滴头入水口13进入迷宫流道2，水流经迷宫流道2消能后经滴头筒体入水口10进入防堵空腔体8内，进入防堵空腔体8的水流经过凹形垫片4的倾斜边壁5与防堵空腔体8的侧内壁3之间形成的出流通道后从滴头出水口11流出。
根据图3和图5所示，利用地下滴灌滴头内外的逆向压差，灌水时凹形垫片4受到向上的力，向上移动，位于图5所示的位置，水流通过挤压凹形垫片4的倾斜边壁5形成出流通道，水流沿出流通道自滴头出水口11排出；停灌时在外界土壤水压力作用下，凹形垫片4的倾斜边壁5受到向下的压力膨胀贴紧防堵空腔体8的侧内壁，同时凹形垫片4受到向下的压力向下移动至垫片底面6紧贴滴头筒体入水口10的位置，切断了土壤水进入滴头的通道，有效地解决了地下滴灌负压吸泥技术难题。
凹形垫片4是为防止滴头负压吸泥而设计，此结构可以使滴头在灌水时正常输水，而在停灌时，在逆向压力差的情况下，关闭水流从土壤进入滴头的通道，阻止水流携带泥沙进入滴头，从而起到防止负压吸泥的作用。
支撑柱7是为保证凹形垫片4的单向排水而设计，此结构既可以保证凹形垫片4在防堵空腔体8中的位置相对固定，又可以保证在滴头灌水时，凹形垫片4与滴头出水口11形成一定的间隙，防止凹形垫片4的倾斜边壁5与滴头出水口11内壁紧贴而影响滴头排水。
根据图1、图2和图3所示，外包式的迷宫流道2是为减少毛管水流阻力而设计，可以消除滴头在毛管中因过水断面突变造成的局部水头损失；迷宫流道2又可以通过增将毛管内的高压水流，通过迷宫流道消能转化为低压水流，从滴头出口流出，起到控制滴头流量的作用。
实施例三
以工程实际中常用的16 mm滴灌管为例，在保证灌水均匀度能达到80 %，首部工作水头h=20 m的工作条件下，计算迷宫流道内镶式滴灌管与采用本发明的滴头毛管水头损失，并得出每个滴头工作状态的压力水头及工作流量，利用克里斯琴森公式，计算极限铺设长度。图6和图7列出了设计流量为1 L/h和5 L/h时，迷宫流道内镶式滴灌管与采用本发明的滴头毛管最大铺设长度，从图6和图7中可看出采用本发明的滴头毛管铺设长度明显优于迷宫流道内镶式滴头，适用范围广，既适用于地下滴灌又适用于地表滴灌，且无论地表地下滴灌均可减少滴头阻力，延长毛管铺设长度，提高灌水均匀度。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种弱阻力外包式抗堵滴头，其特征在于：包括套设于微灌毛管（1）的外壁上的滴头筒体（14），微灌毛管（1）与滴头筒体（14）之间设有迷宫流道（2），滴头筒体（14）上设有防堵空腔体（8），迷宫流道（2）的入口端通过滴头入水口（13）与微灌毛管（1）的毛管内腔（12）连通，迷宫流道（2）的出口端通过滴头筒体入水口（10）与防堵空腔体（8）下边壁连通，防堵空腔体（8）的上边壁（9）上开设有滴头出水口（11）；多根支撑柱（7）一端与上边壁（9）固定连接，采用弹性橡胶材料制成的凹形垫片（4）放置于防堵空腔体（8）内，凹形垫片（4）的垫片底面（6）的上表面与多根支撑柱（7）另一端相配合，凹形垫片（4）的纵截面为上端敞开的倒梯形。
2.根据权利要求1所述的弱阻力外包式抗堵滴头，其特征在于：迷宫流道（2）采用矩形流道结构。
3.根据权利要求1所述的弱阻力外包式抗堵滴头，其特征在于：凹形垫片（4）的垫片底面（6）的下表面与滴头筒体（14）的滴头筒体入水口（10）相配合，凹形垫片（4）的两倾斜边壁（5）与防堵空腔体（8）的侧内壁（3）相配合。
4.根据权利要求3所述的弱阻力外包式抗堵滴头，其特征在于凹形垫片（4）的两倾斜边壁（5）与防堵空腔体（8）的侧内壁（3）的配合方式为：当凹形垫片（4）的垫片底面（6）的上表面与多根支撑柱（7）另一端相接触时，凹形垫片（4）的两倾斜边壁（5）的顶端与防堵空腔体（8）的侧内壁（3）相接触。
5.根据权利要求1所述的弱阻力外包式抗堵滴头，其特征在于：支撑柱（7）的数量为四根，分别设置于上边壁（9）上与凹形垫片（4）的垫片底面（6）的上表面矩形四条边的中心点相对应处。
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