CN112056181A - 一种滴灌灌水器及具有其的灌水系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种滴灌灌水器及具有其的灌水系统，属于滴灌灌溉技术领域，其中滴灌灌水器包括：出水口和进水口，流道结构，流道结构由若干相同的流道单元串连组成，每个所述流道单元包括：主流通通道，具有依次连通的第一主通道和第二主通道；第一支路通道；第二支路通道；本发明提供的滴灌灌水器，在经过第一主通道时，水流分开同时经过第一支路通道并消耗能量，再汇入至第一主通道，在第一支路通道中水流汇入至第一主通道时，对第一主通道的水流产生冲击，消耗水流的能量，进入第二主通道继续进行循环，同时流道结构的截面积根据支路通道和主流通通道进行突扩或突缩，使水流在流道结构内流通时易产生涡流，增加水流能量的消耗。

Description

一种滴灌灌水器及具有其的灌水系统

技术领域

本发明涉及滴灌灌溉技术领域，具体涉及一种滴灌灌水器及具有其的灌水系统。

背景技术

现代农业微灌技术包括：微喷灌、滴灌、渗灌等。其中，滴灌是一种先进的节水灌溉技术，可通过安装在毛管上的滴灌灌水器以滴水状出流的形式湿润作物表层及根系附近的土壤。灌水器是滴灌系统中的核心部件，是实现灌溉技术的重要单元，其作用是通过灌水器中的消能结构，降低管带内有压力水流的动能，从而达到稳定出水量进行滴渗灌溉的目的。

发明内容

因此，本发明提供了一种消能效果良好的滴灌灌水器及具有其的灌水系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种滴灌灌水器，包括：出水口和进水口，所述出水口和进水口之间具有流道结构，所述流道结构由若干相同的流道单元串连组成，每个所述流道单元包括：

主流通通道，具有依次连通的第一主通道和第二主通道，所述第一主通道和第二主通道构成折弯形结构；

第一支路通道，进口与所述第一主通道的进口端连通，出口与所述第一主通道的尾段连通；

第二支路通道，进口与所述第二主通道的进口端连通，出口与所述第二主通道的尾段连通；

所述第一支路通道和/或所述第二支路通道的前段的流通面积逐渐缩小。

作为一种优选的技术方案，所述第一支路通道和所述第二支路通道，分设在所述主流通通道的两侧。

作为一种优选的技术方案，所述第一支路通道具有依次连通的第一短通道和第一弧形通道，所述第二支路通道具有依次连通的第二短通道和第二弧形通道，所述第一短通道和/或所述第二短通道的流通面积逐渐缩小。

作为一种优选的技术方案，所述第一主通道与所述第二短通道平行对接，所述第二主通道与相邻的下一流道单元的第一短通道平行对接。

作为一种优选的技术方案，所述第二短通道远离第二主通道的流道侧壁朝向第二主通道的方向弯折。

作为一种优选的技术方案，所述第一弧形通道的流通面积大于所述第一短通道的最小流通面积。

作为一种优选的技术方案，所述第二弧形通道的流通面积大于所述第二短通道的最小流通面积。

作为一种优选的技术方案，所述第一支路通道的出口与所述第一主通道的出口之间的间隔d1为：0.4mm±0.2mm，所述第二支路通道的出口与所述第二主通道的出口之间的间隔d2为：0.4mm±0.2mm。

作为一种优选的技术方案，所述第一支路通道与所述第一主通道之间、以及所述第二支路通道与所述第二主通道之间，分别设有挡水件。

作为一种优选的技术方案，所述挡水件的前端为三角形，所述挡水件的后端为弧形。

还提供了一种灌水系统，包括上述的滴灌灌水器。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的滴灌灌水器，主流通通道中，第一主通道和第二主通道构成折弯形结构，在经过第一主通道时，水流分开同时经过第一支路通道，再汇入至第一主通道，在第一支路通道中水流汇入至第一主通道时，对第一主通道的水流产生冲击，消耗水流的能量，进入第二主通道继续进行循环，同时流道结构的截面积根据支路通道和主流通通道进行变化，使水流在流道结构内流通时易产生涡流，增加水流能量的消耗，同时，涡流的持续冲刷，也可使滴灌灌水器不易产生堵塞，同时具有涡流耗能与对冲、偏转、分流耗能等消能方法。

2.本发明提供的滴灌灌水器，第一支路通道具有第一短通道和第一弧形通道，第二支路通道具有第二短通道和第二弧形通道，弧形通道的出水口与主流通通道连通，弧形通道的出水口与主流通通道呈一定角度设置，便于对主流通通道内的水流产生冲击；第一短通道和/或第二短通道的流通面积逐渐缩小，使水流在支路通道的前半段加速通过，至弧形通道时，流通面积增大，水流流速降低，消耗水流能量。

3.本发明提供的滴灌灌水器，第一主通道与第二短通道平行对接，使主流通通道的水流直接流入第二短通道，从而进入第二弧形通道，这样可以使主流通通道中的水流不断的经过短通道和弧形通道，进一步提高水流能量的损耗；第二短通道的流道侧壁朝向第二主通道的方向弯折，可以使从第一主通道内流经的水流更加均匀的分流至第二主通道和第二短通道，使支路通道内的水流汇入主流通通道时产生的冲击更强，进一步提升水流的耗能作用。

4.本发明提供的滴灌灌水器，在第一支路通道的出口与第一主通道的出口之间具有间隔d1，第二支路通道的出口与第二主通道的出口之间具有间隔d2，d1和d2均为：0.4mm±0.2mm，使支路通道中的水流汇入主流通通道后继续在主流通通道内流动一段距离，然后在进行分流，使水流的流通面积先缩小后扩大，在在间隔处及其后形成涡旋水流，增大水流的能量消耗。

5.本发明提供的滴灌灌水器，在第一支路通道和第一主通道之间、第二支路通道和第二主通道之间均设有挡水件，挡水件将主流通通道分为了主通道和支路通道，对水流进行分流与合流。

6.本发明提供的滴灌灌水器，挡水件的横截面的前端为三角形，后端为弧形，前端将主流通通道分为第一主通道和第一支路通道，后端与流道结构侧壁形成弧形通道。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的滴灌灌水器的结构示意图；

图2为图1中A处放大图；

图3为挡水件的结构示意图；

图4为挡水件第二种实施方式结构示意图；

图5为流道结构内水力性能模拟图。

附图标记说明：

1、进水口；2、出水口；3、流道结构；4、挡水件；5、第一主通道；6、第一短通道；7、第一弧形通道；8、第二主通道；9、第二短通道；10、第二弧形通道。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供了滴灌灌水器的一种具体的实施方式，如图1和图2所示，包括有进水口1、出水口2和流道结构3，流道结构3的主流通通道中，第一主通道5和第二主通道8成一定角度设置，构成折弯形结构，其中，图2展示了其中一个流道单元，在主流通通道两侧设有分别设有第一支路通道和第二支路通道，在经过第一主通道5时，水流分开同时经过第一支路通道，再汇入至第一主通道5，在第一支路通道中水流汇入至第一主通道5时，对第一主通道5的水流产生冲击，消耗水流的能量，进入第二主通道8继续进行循环，同时流道结构3的流通面积根据支路通道和主流通通道进行变化，使水流在流道结构3内流通时易产生涡流，增加水流能量的消耗。

如图2所示，第一支路通道包括第一短通道6和第一弧形通道7，第二支路通道具有第二短通道9和第二弧形通道10，弧形通道的出口与主流通通道连通，弧形通道的出口与主流通通道呈一定角度设置，在汇入水流时对主流通通道内的水流产生冲击；第一短通道6和第二短通道9的流通面积逐渐缩小，使水流在支路通道的前半段加速通过，至弧形通道时，流通面积增大，水流流速降低，消耗水流能量。

其中，第一短通道6和第二短通道9中流道结构3的侧壁向靠近挡水件4的方向倾斜，与主流通通道形成175°的夹角，在使得第一短通道6和第二短通道9的流通面接逐渐缩小的同时增加了进入下一主通道的水流，提高消能效果，同时，还可以使从第一主通道5内流经的水流更加均匀的分流至第二主通道8和第二短通道9，使支路通道内的水流汇入主流通通道时产生的冲击更强，进一步提升水流的耗能作用。

第一主通道5与第二短通道9直接连通，使第一主通道5的水流直接流入第二支路通道，第二主通道8中的水流直接流入下一流道单元的第一支路通道，这样可以使主流通通道中的水流不断的经过短通道和弧形通道，进一步提高水流能量的损耗。

如图2所示，在第一支路通道的出口与第一主通道5的出口之间具有间隔d1，第二支路通道的出口与第二主通道8的出口之间具有间隔d2，d1和d2均为：0.4mm±0.2mm，本实施例中d1与d2取0.4mm，使支路通道中的水流汇入主流通通道后继续在主流通通道内流动一段距离，然后在进行分流，使水流充分发展，流通面积先缩小后扩大，在间隔内及其后处形成涡流，增大水流的能量消耗。

在第一支路通道和第一主通道5之间、第二支路通道和第二主通道8之间均设有挡水件4，挡水件4与流道结构3的侧壁分别形成主流通通道和支路通道，使流道结构3的流通面积不断变换，对水流进行分流与合流，在水流流动过程中不断的经历分流、偏转、对冲等效应，降低水流流速。

如图3所示，挡水件4有三棱柱和半圆柱组成，其的横截面的前端为三角形，后端为弧形，前端朝向出水口2设置，前端将主流通通道分为第一主通道5和第一支路通道，后端与流道结构3侧壁形成弧形通道。

作为一种可替换的实施方式，如图4所示，挡水件4还可以由四棱柱和半圆柱组成，其的横截面的前端为梯形，后端为弧形。

如图5所示，在CFD(Computational Fluid Dynamics即计算流体力学)分析软件FLUENT中进行了本实施例中滴灌灌水器的水力性能模拟，得到了滴灌灌水器在不同压力下的流量，并拟合出压力－流量关系曲线，其关系式为Q＝0.2576p0.5055，流态指数为0.5055，水力性能良好，流道单元的耗能作用明显。

工作原理：

水流通过进水口1进入流道结构3后，挡水件4水对水流进行分流，使水流一部分流向第一主通道5，另一部分流向第一支路通道，第一支路通道包括第一短通道6和第一弧形通道7，第一短通道6的流通面积逐渐缩小，第一弧形通道7的流通面积大于第一短通道6的最小流通面积，使水流在第一支路通道内流经时，先经过加速再减速的流通过程，消耗水流的能量，水流在流出第一支路通道时，汇入第一主通道5，第一支路通道的出口与第一主通道5呈一定角度，使第一支路通道汇入第一主通道5时，对第一主通道5的水流产生冲击，消耗水流的能量，同时，水流在汇入第一主通道5时，水流的流通面积变小，使水流在汇入主流通通道时产生涡流，增大对水流能量的消耗，间隔d1则使水流充分发展，主流通通道内水流在经过流通面积变小之后，又经过挡水件4的分流，流通面积变大，水流速度减小，并再次形成涡流，消耗水流的能量，水流在不断的经过流道单元时，流通面积不断的变大和变小，实现对水流能量的消耗，在这个过程中，使水流流动过程中不断的经历分流、偏转、对冲等效应，降低水流流速。

本实施例提供的滴灌灌水器还具有两向通过难易程度差异大的特性，可提高灌水器的抗堵塞能力。在工作时主流在较长通道及圆弧通道内，而在停止工作时水压减小，此时在出水口2处可能会产生倒吸，而倒吸水流大部分进入正常工作时水流流速较低的主通道，并更为快速的返回毛管，降低了水流的停滞并提高了灌水器的抗堵塞性能。

实施例2

本实施例提供了灌水系统的一种具体的实施方式，包括实施例1中的滴灌灌水器，滴灌灌水器与压力管道连接，压力管道中的水流流至滴灌灌水器内，经过流道结构3的消能，满足灌水器出水口2水流压力的使用要求。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种滴灌灌水器，其特征在于，包括：出水口(2)和进水口(1)，所述出水口(2)和进水口(1)之间具有流道结构(3)，所述流道结构(3)由若干相同的流道单元串连组成，每个所述流道单元包括：

主流通通道，具有依次连通的第一主通道(5)和第二主通道(8)，所述第一主通道(5)和第二主通道(8)构成折弯形结构；

第一支路通道，进口与所述第一主通道(5)的进口端连通，出口与所述第一主通道(5)的尾段连通；

第二支路通道(9)，进口与所述第二主通道(8)的进口端连通，出口与所述第二主通道(8)的尾段连通；

所述第一支路通道和/或所述第二支路通道(9)的前段的流通面积逐渐缩小。

2.根据权利要求1所述的滴灌灌水器，其特征在于，所述第一支路通道和所述第二支路通道(9)，分设在所述主流通通道的两侧。

3.根据权利要求2所述的滴灌灌水器，其特征在于，所述第一支路通道具有依次连通的第一短通道(6)和第一弧形通道(7)，所述第二支路通道(9)具有依次连通的第二短通道和第二弧形通道(10)，所述第一短通道(6)和/或所述第二短通道的流通面积逐渐缩小。

4.根据权利要求3所述的滴灌灌水器，其特征在于，所述第一主通道(5)与所述第二短通道平行对接，所述第二主通道(8)与相邻的下一流道单元的第一短通道(6)平行对接。

5.根据权利要求3所述的滴灌灌水器，其特征在于，所述第一弧形通道(7)的流通面积大于所述第一短通道(6)的最小流通面积。

6.根据权利要求3所述的滴灌灌水器，其特征在于，所述第二弧形通道(10)的流通面积大于所述第二短通道的最小流通面积。

7.根据权利要求1所述的滴灌灌水器，其特征在于，所述第一支路通道的出口与所述第一主通道(5)的出口之间的间隔d1为：0.4mm±0.2mm，所述第二支路通道(9)的出口与所述第二主通道(8)的出口之间的间隔d2为：0.4mm±0.2mm。

8.根据权利要求1－7中任一项所述的滴灌灌水器，其特征在于，所述第一支路通道与所述第一主通道(5)之间、以及所述第二支路通道(9)与所述第二主通道(8)之间，分别设有挡水件(4)。

9.根据权利要求8所述的滴灌灌水器，其特征在于，所述挡水件(4)的横截面前端为三角形，所述挡水件(4)的后端为弧形。

10.一种灌水系统，其特征在于，包括权利要求1－9中任一项所述的滴灌灌水器。

Images