CN112470868A - 可调速率滴灌装置 - Google Patents

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Abstract

本发明主要公开一种可调速率滴灌装置，是包括一十字四通接头，一镶入十字四通接头前段开口内侧并含有铜银成份的金属套管，及一由十字四通接头后段开口插入的活动螺栓。当活动螺栓旋入金属套管时，活动螺栓后段圆柱体外壁与金属套管后段内壁接合处之间，将形成一间隙极小的环形柱状通道。当液体流经此一环形柱状通道时，液体与环形柱状通道内外管壁表面所产生的磨擦力将可大幅减缓流速，通过旋转活动螺栓以调整活动螺栓后段圆柱体旋入金属套管后段内壁的深度，改变接合处的长度以改变环形柱状通道的长度，进而调整液体流速。

Description

可调速率滴灌装置
技术领域
本发明是关于一种液体流量调整装置；特别关于一种可调速率滴灌装置，是利用液体流经所述装置内部环形柱状通道期间液体本身与内外管壁所产生的摩擦力以减缓液体流速，并通过改变环形柱状通道管壁长度以调整液体流速的可调速率滴灌装置。
背景技术
例如2016年2月16日公告的中国台湾专利资讯检索第I527514号中公开的一典型装置是包括一种滴灌头组件。
例如2018年1月21日公告的中国台湾专利资讯检索第M554257号中公开的一典型装置是包括一种灌溉用滴灌器。
例如2013年11月11日公告的中国台湾专利资讯检索第M464992号中公开的一典型装置是包括一种桶装水滴灌装置。
发明内容
公知的滴灌装置仅限于数种功能。例如，其装置以迷宫式弯曲细小水流路径以延长水流流出时间。此装置为了避免阻塞，管径必须保持一足够大小，通常直径在0.5mm以上。此一设计所能减缓水流流速的效果非常微小，例如细小水流通过水流路径时，因水流与管壁产生的磨擦力所造成的流动阻力可以减缓流速，根据流体力学原理，当管径较小时，管路中心区域的水流与管壁间距离较小，水流与管壁的磨擦力也随之增加，所产生的流动阻力随之提升，但此装置为了避免阻塞，管径必须保持一足够大小，因此能够利用水流与管壁的磨擦力产生的流动阻力有限，通常管径在缩小至一极限后，必须依靠延长水流路径为增加流动阻力的手段，但又碍于设备体积限制，水流路径必须如迷宫般弯曲绕行且无法任意延伸，在管径大小无法有效缩小及水流路径亦无法任意延长的限制下，此装置于实际操作时无法有效减缓流速、降低流量。此装置长时间持续使用的效果，总流量依然超出实际灌溉所需。因此必须于水源处另设开关以人工或电子计时器控制灌溉的总流量；并且此类滴灌技术，水流路径细小而弯曲，水中微小颗粒亦容易于水流静止期间累积在水流路径弯曲处，当水流于静止时更容易使藻类等生物细胞于整个管线各处附着滋生，必须定期以化学投药或人工拆解、更换零件等方式除藻、清洗以避免阻塞。此类滴灌装置的设计，须增加额外的人力或电力设备管理，并以化学药剂做维护或人工清洗，使用期间降低的人力成本有限，亦可能伤害作物、污染环境，违反自然永续的经营方式。
因此，需要发展一排除管径大小限制、不须刻意延长水流路径，又能有效减缓流速，并可针对各单一植栽不同给水需求提供流量调整的可调速率滴灌装置。其不仅操作方便、安装容易，也因为构造简单、不易阻塞，并且流量稳定可持续供水不需额外的水量调整设备，使用本设计将可大量减少人力需求与维护成本。
为达成上述目的，本发明提出所述可调速率滴灌装置的一实施例，其包括：
本发明的可调速率滴灌装置，包括一十字四通接头，一镶入十字四通接头前段开口内侧并含有铜银成份的金属套管，及一由十字四通接头后段开口插入的活动螺栓。当活动螺栓旋入金属套管时，活动螺栓后段圆柱体外壁与金属套管后段内壁接合处间的缝隙，将沿接合处环绕活动螺栓后段圆柱体外壁一圈，形成一间隙极小的环形柱状通道。当液体流经此一间隙极小的环形柱状通道时，将形成一环形水流，此环形水流整体区域内的水流与内外管壁间距离极小，使得整体水流与环形柱状通道内外管壁之间产生显著的磨擦力，因此流动阻力随之大幅提升，有效减缓流速，通过旋转活动螺栓以调整后段圆柱体旋入金属套管后段内壁的深度，改变活动螺栓后段圆柱体外壁与金属套管后段内壁接合处的长度，以改变环形柱状通道轴心方向的长度，进而调整液体通过后的流速。因本发明装置内部之间隙极小的环形柱状通道可以产生显著的流动阻力，所需的水流通道长度仅以提供操作调整流量大小即可，不须刻意延长，因此将可大幅缩小装置的体积。
本发明利用液体通过此一间隙极小的环形柱状通道时，形成的环形水流所产生的流动阻力达成减缓液体流速的效果。并且此一间隙极小的环形柱状通道为一结构简单容易使用的设计，当预先设定好活动螺栓后段圆柱体外壁直径与金属套管后段内壁直径，并调整好环形柱状通道的长度后，液体流速便可依照流体力学的帕醉方程式(PoiseuilleEquation)的环形柱状通道的流体公式所推导，当液体于固定的压力差时，便可以预先计算出所需液体流速。此一设计适用于各种供水压力，不仅对减缓流速的效果显著，更可以于安装之前预先设定好环形柱状通道的长度，以调整出不同的液体流量以符合各单一植栽的所需，降低安装的工时成本。且因本设计的环形柱状通道间隙极小，通道横截面为一间隙极小的环形构造，因此一般颗粒状的杂质不易进入，更利用含有铜银合金的杀菌特性避免藻类附着、滋生造成阻塞，让使用者于安装完成后即可持续长期供水，减少维护成本。
于前述本发明的可调速率滴灌装置的实施例中，所述金属套管前段开口内缩以形成所述金属套管前段缩口，所述金属套管前段缩口内壁设有螺牙以形成所述金属套管前段缩口内壁螺牙，所述金属套管前段缩口内壁螺牙用以接合所述活动螺栓前段螺牙，所述金属套管后段内壁为圆筒形光滑管壁，用以于所述活动螺栓插入所述金属套管后，所述金属套管后段内壁与所述活动螺栓后段圆柱体外壁接合处间所形成的缝隙，将沿接合处环绕所述活动螺栓后段圆柱体外壁一圈，形成间隙极小的一环形柱状通道；所述活动螺栓前段设有螺牙，用以旋入所述金属套管前段缩口内壁螺牙，所述活动螺栓前段螺牙应有一足够的长度，以提供调整所述活动螺栓后段圆柱体插入所述金属套管后段内壁接合处的深度，所述活动螺栓后段圆柱体外壁为光滑圆柱体，用以于插入所述金属套管后，使所述活动螺栓后段圆柱体外壁与所述金属套管后段内壁接合处间所形成的缝隙，沿接合处环绕活动螺栓后段圆柱体外壁一圈，形成一间隙极小的所述环形柱状通道，所述金属套管与所述活动螺栓结合后，所述金属套管后段内壁与活动螺栓后段圆柱体外壁接合处，即为形成环形柱状通道内外壁的结构；令液体流经间隙极小的所述环形柱状通道时，将形成一环形水流，所述环形水流整体区域的水流与环形柱状通道内外管壁间距离极小，使得整体水流与内外管壁间的磨擦力显著增加，所产生的流动阻力随的大幅提升，达成减缓液体流速的效果；通过旋转所述活动螺栓后段终端螺帽，带动所述活动螺栓前段螺牙旋入所述金属套管前段缩口内壁螺牙的深度，藉此调整所述活动螺栓后段圆柱体外壁，插入所述金属套管后段内壁接合处的长度，以改变所述环形柱状通道轴心方向的长度，通过改变环形柱状通道轴心方向的长度即可达成调整液体流速快慢的成效；所述活动螺栓前段螺牙的直径必须尽量小于金属套管后段内壁的直径，以降低液体从所述环形柱状通道流出后的流速被所述活动螺栓前段螺牙与金属套管后段内壁之间所形成的通道所干扰；所述金属套管前段缩口内壁螺牙与所述活动螺栓前段螺牙接合后的螺牙咬合处间隙应尽量短浅，且间隙有足够大小以供减缓流速后的液体流出。
于前述本发明的可调速率滴灌装置的实施例中，当液体流经间隙极小所述环形柱状通道时将形成一环形水流，所述环形水流整体区域的水流与所述环形柱状通道内外壁间距离极小，使得整体水流与内外壁间的磨擦力显著增加，所产生的流动阻力随之大幅提升，达成减缓液体流速的效果；当改变此间隙极小所述环形柱状通道轴心方向的长度时，利用液体流经长度较短的所述环形柱状通道后，产生较小的流动阻力，液体流经长度较长的所述环形柱状通道后，产生较大的流动阻力的特性，通过改变所述环形柱状通道轴心方向的长度，即可达成调整液体流速快慢的成效。
附图说明
图1是根据本发明的可调速率滴灌装置透视图。
图2是本发明的可调速率滴灌装置解剖透视图。
图3是本发明的细部分件接合方式透视图。
图4是本发明的俯视剖面图。
图5是本发明的调整变化对照剖面图。
图6是本发明的使用状态参考图。
图7是本发明的理论计算值的环形柱状通道长度与液体流量对照参考。
图例说明：
1:可调速率滴灌装置
2:金属套管
3:活动螺栓
4:十字四通接头
5:金属套管前段缩口
6:金属套管前段缩口内壁螺牙
7:金属套管后段内壁
8:十字四通接头左右开口:
9:十字四通接头前段开口
10:十字四通接头后段开口
11:止水橡胶圈
12:活动螺栓止水橡胶圈
13:活动螺栓前段螺牙
14:活动螺栓止水橡胶圈固定凹槽
15:活动螺栓后段圆柱体
16:活动螺栓后段终端螺帽
17:环形柱状通道
18:螺牙咬合处缝隙
19:送水导管
20:终端出水口
21:终端止水头
22:活动螺帽调整方式
23:液体输出流速示意图
<公知>
无
具体实施方式
通常根据本发明，所述最佳可调速率滴灌装置1包括一十字四通接头4、一金属套管2、与一活动螺栓3。请参考图1、图3与图4，可调速率滴灌装置1包括一十字四通接头4及一金属套管2，将金属套管2以嵌合方式密合于十字四通接头前段开口9内壁，活动螺栓3由十字四通接头后段开口10轴心方向插入，当活动螺栓前段螺牙13旋入金属套管2前段缩口内壁螺牙6时，活动螺栓后段圆柱体15外壁与金属套管2后段内壁7接合处间的缝隙，将沿接合处环绕活动螺栓后段圆柱体15外壁一圈，形成一间隙极小的环形柱状通道17，利用液体流经环形柱状通道17时，将形成一环形水流，此一环形水流整体区域的水流与环形柱状通道17内外管壁间距离极小，使得整体水流与内外管壁间的磨擦力显著增加，所产生的流动阻力随之大幅提升，达成减缓液体流速的效果；减缓流速后的液体流经活动螺栓前段螺牙13与金属套管2后段内壁7之间所形成的通道后再从活动螺栓前段螺牙13与金属套管2前段缩口内壁螺牙6螺牙咬合处缝隙18流出，活动螺栓前段螺牙13的直径必须尽量小于金属套管2后段内壁7的直径，以降低影响从环形柱状通道17流出后的液体流速，螺牙咬合处缝隙18应尽量短浅，且缝隙有足够大小以供减缓流速后的液体流出。
参考图4、图5与图7，活动螺栓后段终端螺帽16延伸至十字四通接头后段开口10外部以供操作调整，通过旋转活动螺栓后段终端螺帽16带动活动螺栓前段螺牙13旋入金属套管2前段缩口内壁螺牙6时，调整活动螺栓后段圆柱体15外壁旋入金属套管2后段内壁7的深度，改变活动螺栓后段圆柱体15外壁与金属套管2后段内壁7接合处的长度以改变环形柱状通道17轴心方向的长度，通过液体流经长度较短的环形柱状通道17后产生较小的流动阻力或液体流经长度较长的环形柱状通道17后产生较大的流动阻力的特性，改变环形柱状通道17的长度以达成调整液体流速快慢的成效。
请参阅图7，是本发明的理论计算值的环形柱状通道长度与液体流量对照参考。其中引用的环形柱状通道流体公式为
Figure BDA0002739144710000051
其中R1为环形柱状通道内壁半径，R2为环形柱状通道半径，μ为液体粘滞系数，ΔP为环形柱状通道两端液体压力差，在一实施例中，代表液体为纯水、环境温度为20℃，R1为0.498公分(cm)、0.497公分(cm)、0.496公分(cm)、0.495公分(cm)；R2为0.5公分(cm)；μ为0.01002g/cms；ΔP为19600cmAq。
参考图4与图6，十字四通接头前段开口9外壁用以连接送水导管19以导引调整流速后的液体流至所需植栽区域。活动螺栓后段圆柱体15与十字四通接头后段开口10内壁间的空隙固定一止水橡胶圈11，防止液体从十字四通接头后段开口10内壁与活动螺栓后段圆柱体15外壁间的缝隙流出。十字四通接头左右开口8外壁用于连接送水导管19以供入水及串接出水至下一个可调速率滴灌装置1。
如此，上述已完整且清楚地说明本发明所公开的一种可调速率滴灌装置1。必须加以强调的是，上述的详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，但是所述实施例并非用以限制本发明的权利要求范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (3)

1.一种可调速率滴灌装置，包括：
一十字四通接头；可镶入所述十字四通接头前段开口内侧的一金属套管，所述金属套管为含有铜银合金的材料；及由所述十字四通接头后段开口插入的一活动螺栓；所述金属套管以镶入方式密合于所述十字四通接头前段开口内壁，所述活动螺栓从所述十字四通接头后段开口轴心方向插入，直至所述活动螺栓前段螺牙旋入所述金属套管前段缩口内壁螺牙，所述金属套管与所述活动螺栓随的结合，同时所述活动螺栓后段圆柱体外壁与所述金属套管后段内壁接合处间的缝隙，将沿接合处环绕所述活动螺栓后段圆柱体外壁一圈，形成间隙极小的一环形柱状通道，所述金属套管后段内壁与所述活动螺栓后段圆柱体外壁接合处，即为形成环形柱状通道的内外壁结构；
其特征在于，当液体流经所述活动螺栓后段圆柱体外壁与所述金属套管后段内壁接合处之间，所形成之间隙极小环形柱状通道时将形成一环形水流，所述环形水流整体区域的水流与所述环形柱状通道内外壁间距离极小，使得整体水流与内外壁间的磨擦力显著增加，所产生的流动阻力随之大幅提升，达成减缓液体流速的效果；通过旋转所述活动螺栓后段终端螺帽，带动所述活动螺栓前段螺牙旋入所述金属套管前段缩口内壁螺牙时，调整所述活动螺栓后段圆柱体插入金属套管后段内壁的深度，改变所述活动螺栓后段圆柱体外壁与所述金属套管后段内壁接合处的长度，以改变所述环形柱状通道轴心方向的长度，当液体流经长度较短的所述环形柱状通道后，产生较小的流动阻力，液体流经长度较长的所述环形柱状通道后，产生较大的流动阻力的特性，通过改变所述环形柱状通道轴心方向的长度，即可达成调整液体流速快慢的成效；减缓及调整流速后的液体，将流经所述活动螺栓前段螺牙与所述金属套管后段内壁之间所形成的通道，再从所述活动螺栓前段螺牙与所述金属套管前段缩口内壁螺牙接合后的螺牙间隙流出；所述活动螺栓后段终端螺帽延伸至所述十字四通接头后段开口外部以供操作调整流速，所述十字四通接头前段开口外壁用以连接一送水导管，以导引液体流至植栽所需区域；所述活动螺栓后段圆柱体外壁与所述十字四通接头后段开口内壁间的空隙，固定一止水橡胶圈，防止液体从所述十字四通接头后段开口缝隙流出；所述十字四通接头左右开口外壁用于连接所述送水导管，以供入水及串接出水至下一个所述可调速率滴灌装置。
2.根据权利要求1所述的可调速率滴灌装置，其特征在于，包括所述金属套管前段开口内缩以形成所述金属套管前段缩口，所述金属套管前段缩口内壁设有螺牙以形成所述金属套管前段缩口内壁螺牙，所述金属套管前段缩口内壁螺牙用以接合所述活动螺栓前段螺牙，所述金属套管后段内壁为圆筒形光滑管壁，用以于所述活动螺栓插入所述金属套管后，所述金属套管后段内壁与所述活动螺栓后段圆柱体外壁接合处间所形成的缝隙，将沿接合处环绕所述活动螺栓后段圆柱体外壁一圈，形成间隙极小的一环形柱状通道；所述活动螺栓前段设有螺牙，用以旋入所述金属套管前段缩口内壁螺牙，所述活动螺栓前段螺牙应有一足够的长度，以提供调整所述活动螺栓后段圆柱体插入所述金属套管后段内壁接合处的深度，所述活动螺栓后段圆柱体外壁为光滑圆柱体，用以于插入所述金属套管后，使所述活动螺栓后段圆柱体外壁与所述金属套管后段内壁接合处间所形成的缝隙，沿接合处环绕活动螺栓后段圆柱体外壁一圈，形成一间隙极小的所述环形柱状通道，所述金属套管与所述活动螺栓结合后，所述金属套管后段内壁与活动螺栓后段圆柱体外壁接合处，即为形成环形柱状通道内外壁的结构；令液体流经间隙极小的所述环形柱状通道时，将形成一环形水流，所述环形水流整体区域的水流与环形柱状通道内外管壁间距离极小，使得整体水流与内外管壁间的磨擦力显著增加，所产生的流动阻力随之大幅提升，达成减缓液体流速的效果；通过旋转所述活动螺栓后段终端螺帽，带动所述活动螺栓前段螺牙旋入所述金属套管前段缩口内壁螺牙的深度，藉此调整所述活动螺栓后段圆柱体外壁，插入所述金属套管后段内壁接合处的长度，以改变所述环形柱状通道轴心方向的长度，通过改变环形柱状通道轴心方向的长度即可达成调整液体流速快慢的成效；所述活动螺栓前段螺牙的直径必须尽量小于金属套管后段内壁的直径，以降低液体从所述环形柱状通道流出后的流速被所述活动螺栓前段螺牙与金属套管后段内壁之间所形成的通道所干扰；所述金属套管前段缩口内壁螺牙与所述活动螺栓前段螺牙接合后的螺牙咬合处间隙应尽量短浅，且间隙有足够大小以供减缓流速后的液体流出。
3.根据权利要求1所述的可调速率滴灌装置，其特征在于，当液体流经间隙极小所述环形柱状通道时将形成一环形水流，所述环形水流整体区域的水流与所述环形柱状通道内外壁间距离极小，使得整体水流与内外壁间的磨擦力显著增加，所产生的流动阻力随之大幅提升，达成减缓液体流速的效果；当改变此间隙极小所述环形柱状通道轴心方向的长度时，利用液体流经长度较短的所述环形柱状通道后，产生较小的流动阻力，液体流经长度较长的所述环形柱状通道后，产生较大的流动阻力的特性，通过改变所述环形柱状通道轴心方向的长度，即可达成调整液体流速快慢的成效。
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