CN113940256A - 一种变量高抗堵灌水器及灌水方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变量高抗堵灌水器及灌水方法，其包括上壳体和下壳体，上壳体和下壳体固定连接，上壳体的顶面设置为平面，平面上设置有出水口，上壳体的底面设置有与出水口相通的凹槽，凹槽呈圆锥台形；下壳体包括流道部和出水部，流道部和出水部均呈凹陷状嵌于下壳体的上表面，流道部的一端设置有若干并排的进水通道，且另一端与出水部连通，下壳体的下表面的一端设置有L形沉台，若干进水通道的进水口均设置在L形沉台的侧壁上；上壳体和下壳体之间固定设置有弹性体流道；本方案通过工作水压的变化自动调节流道内弹性体流道结构的改变，进而实现灌水器流量的变量调节，提高灌水器抗堵塞性能，具有自动冲洗灌水器内部物理堵塞物质的功能。

Description

一种变量高抗堵灌水器及灌水方法
技术领域
本发明涉及滴灌技术领域，具体涉及一种变量高抗堵灌水器及灌水方法。
背景技术
滴灌是一种既可以实现高效节水，也能够达到显著提质增效效益的先进灌溉方式，随着我国水资源短缺问题的日益突出，滴灌技术在我国得到迅猛发展，与之伴随的是，引黄滴灌、再生水滴灌等劣质水滴灌技术也得到快速发展，极大程度提高了中水甚至废水等劣质水的水资源利用率，为我国水资源可持续发展做出重大贡献。灌水器是滴灌系统的核心部件，在引黄滴灌和再生水滴灌等劣质水滴灌技术中，由于水质中的成分非常复杂，其中的沙砾、污泥以及微生物等杂质极易沉积、团聚、附着在灌水器狭小的流道中，灌水器的堵塞问题较为普遍存在，严重制约了滴灌技术的纵深发展。在地下滴灌领域中，灌水器埋深较大，灌水器出流呈缓慢滴水状态，很难依靠土壤毛细作用引导水流到作物幼苗期根区附近，导致出苗难的问题出现；此外，在盐碱地区，现有的滴灌压盐方式为农作物发育提供良好环境，但仍存在出水量小，导致淋洗面积小，压盐效果不好等问题。因此，发明一种具有高抗堵、大流量和出流状态可调等特征的灌水器非常迫切，以期解决现有滴灌技术中存在的劣质水滴灌灌水器堵塞率高、地下滴灌苗期灌水难和滴灌盐分淋洗效果不佳等问题。
现有技术中，专利号202011259298.X公开了一种变量灌水器，在发生堵塞时，能够开启第二流道进行缓解堵塞，同时也能够达到增加湿润锋高度的目的；该发明提出的灌水器内部结构复杂，在清洗堵塞物时，不能实现直接冲洗，必须借助其他通道的水流变相冲洗，冲洗效果不清晰；此外，该灌水器与现有灌水器生产线很难匹配，批量化生产难度大，生产成本较高，推广应用难度较大。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种能够控制流道结构形状变化的变量高抗堵灌水器及灌水方法。
为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
提供一种变量高抗堵灌水器，其包括上壳体和下壳体，上壳体和下壳体固定连接，上壳体的顶面设置为平面，平面上设置有出水口，上壳体的底面设置有与出水口相通的凹槽，凹槽呈圆锥台形；下壳体包括流道部和出水部，流道部和出水部均呈凹陷状嵌于下壳体的上表面，流道部的一端设置有若干并排的进水通道，且另一端与出水部连通，下壳体的下表面的一端设置有L形沉台，若干进水通道的进水口均设置在L形沉台的侧壁上；上壳体和下壳体之间固定设置有弹性体流道，弹性体流道上设置有若干限位孔，流道部内设置有若干限位柱，若干限位柱与若干限位孔承插配合。
进一步地，弹性体流道设置在流道部的中部，弹性体流道的两侧面与流道部的两侧面间隙设置。
进一步地，弹性体流道的顶面和底面均设置为平面，弹性体流道的两侧面和流道部的两侧面均设置有沿长度方向延伸的锯齿面，锯齿面上设置有若干锯齿。
进一步地，弹性体流道的两端设置有弧形面。
进一步地，锯齿的高度H：1.20mm～1.80mm，锯齿的间距B：2.3mm～3.3mm，锯齿的角度θ：30°～45°，锯齿的齿尖参差量Δ：0mm，弹性体流道(3)的深度D：0.65mm～0.95mm，弹性体流道(3)的总长度L：13.5～16.5mm。
进一步地，出水口(8)的半径R：2～3mm，进水口(12)的长度a：1～2mm，进水口(12)的宽度b：0.5～1mm。
进一步地，若干进水通道内均设置有第一倾斜面，下壳体的下表面设置有与第一倾斜面倾斜方向相同的第二倾斜面。
进一步地，出水部为圆形凹槽，圆形凹槽与凹槽衔接。
提供一种变量高抗堵灌水器及灌水方法，其包括以下步骤：
S1：将灌水器沿水流方向铺设，且将进水口所在的平面设置为背水面，使水流先经过第二倾斜面，再到进水口处；
S2：进行射流灌溉时，调节灌水器的供水压力参数为0.12-0.15MPa之间；
S3：在当水压增大到0.12-0.15MPa之间时，流道部两侧的水流挤压弹性体流道，使弹性体流道结构发生变化，弹性体流道的两侧与流道部之间形成的双流道的宽度增加，水流过流面积增加，灌水器流量实现大幅增大；
S4：水流进入灌水器出水部圆形凹槽后，配合其上端的圆锥台形的凹槽和出水口，灌水器出水口水流可实现射流状态；
S5：当灌水器堵塞程度较重时，污泥被附着、堵塞在流道部中，此时，弹性体流道与流道部之间形成的双流道被严重挤占，灌水器内部上游水压同比增大，随着水压的增大，物理颗粒或污泥等杂质在水压的作用下冲出灌水器，实现流道内部自动冲洗，进而减缓灌水器的堵塞程度。
本发明的有益效果为：
1.本方案提出的变量高抗堵灌水器结构简单，效果突出，通过水压变化调节流道内弹性体流道的结构，从而调节流道宽度实现灌水器流量大小和出流状态的改变，同时具有自动除污泥的功能。
2.弹性体流道将流道部分成双流道，且弹性体流道设置在双流道的中间，加强了弹性体流道水力消能的作用。
3.弹性体流道的顶面和底面均设置为平面，使其与上壳体和下壳体紧贴，方便弹性体流道的限位固定；弹性体流道的两侧面和流道部的两侧面均设置有沿长度方向延伸的锯齿面，锯齿面上设置有若干锯齿，使弹性体流道具有水力消能的作用，使水流在流道内部保持湍流状态，实现紊流消能效果。
4.弹性体流道的两端设置有弧形面，其中位于进水通道这一侧的弧形面具有剪切水流、减少水力损失的作用；位于出水部这一侧的弧形面具有汇聚水流的作用。
5.灌水器进水通道内第一倾斜面的设置，减少了水流从进水口流入流道部时的水力损失，同时第二倾斜面作为冲刷板，水流先经过冲刷板，再到进水口，这样设置极大程度的减少了由于水平冲击力的作用，导致污泥直接粘附在进水口处的情况。
6.当水压增大到0.12-0.15MPa之间时，水流经过灌水器齿型流道消能后，进入灌水器出水部圆形凹槽后，配合其上端的圆锥台形的凹槽和出水口，一定程度上将水流收缩增压，灌水器出水口水流可呈现出射流状态。
7.本方案的变量高抗堵灌水器的使用方法简便，效果突出，在水压不同调节区间，可分别实现缓慢滴灌和射流灌溉等两种工作模式的灵活切换，同时灌水器带有自动除污泥的功能，极大的增强了灌水器的实用性。
附图说明
图1为变量高抗堵灌水器的爆炸图。
图2为上壳体底部的立体图。
图3为下壳体端部的局部仰视图。
图4为下壳体端部的正视图。
图5为下壳体端部的局部俯视图。
图6为下壳体的侧视图。
图7为下壳体与弹性体流道的俯视图。
图8为流道结构参数示意图。
图9为流道深度参数示意图。
其中，1、上壳体，2、下壳体，3、弹性体流道，4、凹槽，5、流道部，6、出水部，7、进水通道，8、出水口，9、L形沉台，10、弧形面，11、第一倾斜面，12、进水口，13、限位孔，14、限位柱，15、第二倾斜面。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1和图2所示，本方案的变量高抗堵灌水器包括上壳体1和下壳体2，上壳体1和下壳体2均呈长方形的板状结构，上壳体1和下壳体2固定连接，上壳体1的顶面设置为平面，平面上设置有出水口8，上壳体1的底面设置有与出水口8相通的凹槽4，凹槽4呈圆锥台形。
如图1、图3和图4所示，下壳体2包括流道部5和出水部6，流道部5和出水部6均呈凹陷状嵌于下壳体2上表面中，出水部6设置为圆柱形凹槽，圆柱形凹槽与凹槽4衔接，水流进入圆柱形凹槽后，配合其上端的圆锥台形的凹槽4和出水口8，将水流收缩增压，实现射流；流道部5的一端设置有若干并排的进水通道7，且另一端与出水部6连通，下壳体2的下表面的一端设置有L形沉台9，若干进水通道7的进水口12均设置在L形沉台9的侧壁上，这样的设置极大程度的减少了由于水平冲击力的作用，导致污泥直接粘附在进水口12处的问题；同时在灌水器冲洗时，进水口12处形成负压，有助于带走进水口12处的附着物。
如图5和图6所示，若干进水通道7内均设置有第一倾斜面11，第一倾斜面11的设置，减少了水流从进水口12流入流道部5时的水力损失；下壳体2的下表面设置有与第一倾斜面11倾斜方向相同的第二倾斜面15，第二倾斜面15作为冲刷板使用，水流先经过冲刷板，再到进水口，这样设置极大程度的减少了由于水平冲击力的作用，导致污泥直接粘附在进水口处。
如图1和图7所示，上壳体1和下壳体2之间固定设置有弹性体流道3，弹性体流道3上设置有若干限位孔13，流道部5内设置有若干对应于限位孔的限位柱14，限位柱14与限位孔13承插配合，使弹性体流道3固定设置在流道部5内；弹性体流道3的顶面和底面均设置为平面，使其与上壳体1和下壳体2紧贴，方便弹性体流道3的限位固定；弹性体流道3的两侧面和流道部5的两侧面均设置有沿长度方向延伸的锯齿面，锯齿面上设置有若干锯齿，使弹性体流道3具有水力消能的作用，使水流在流道部5内保持湍流状态，便于地表滴灌；弹性体流道的两端设置有弧形面10，其中位于进水通道7这一侧的弧形面10具有剪切水流、减少水力损失的作用；位于出水部6这一侧的弧形面10具有汇聚水流的作用。
弹性体流道3设置在流道部5的中部，弹性体流道3的两侧面分别与流道部5的两侧面间隙设置，使弹性体流道3将流道部5分成双流道，且弹性体流道3设置在双流道的中间，加强了弹性体流道3水力消能的作用。
受到水压作用的弹性体流道3的两侧面可由锯齿形变为直线形，使弹性体流道3的水力消能作用减弱，配合圆锥台形的凹槽4和出水口8，将水流收缩增压，最终实现射流。
如图8和图9所示，提供一种变量高抗堵灌水器流道结构的参数范围，其包括：锯齿的高度H：1.20mm～1.80mm，锯齿的间距B：2.3mm～3.3mm，锯齿的角度θ：30°～45°，锯齿的齿尖参差量Δ：0mm，弹性体流道3的深度D：0.65mm～0.95mm，弹性体流道3的总长度L：13.5～16.5mm，出水口8的半径R：2～3mm，进水口12的长度a：1～2mm，进水口12的宽度b：0.5～1mm。
提供一种变量高抗堵灌水器的灌水方法，其包括以下步骤：
S1：将灌水器沿水流方向铺设，且将进水口12所在的平面设置为背水面，使水流先经过第二倾斜面15，再到进水口12处；
S2：当进行射流灌溉时，调节灌水器的供水压力参数为0.12-0.15MPa之间；
S3：在当水压增大到0.12—0.15MPa之间时，流道部5两侧的水流挤压弹性体流道3，使弹性体流道3结构发生变化，弹性体流道3的两侧与流道部5之间形成的双流道的宽度增加，水流过流面积增加，灌水器流量实现大幅增大；
S4：水流进入灌水器出水部6的圆形凹槽后，配合其上端的圆锥台形的凹槽4和出水口8，灌水器出水口8的水流可实现射流状态；
S5：当灌水器堵塞程度较重时，污泥被附着、堵塞在流道部中，此时，弹性体流道3与流道部5之间形成的双流道被严重挤占，灌水器内部上游水压同比增大，随着水压的增大，物理颗粒或污泥等杂质在水压的作用下冲出灌水器，实现流道内部自动冲洗，进而减缓灌水器的堵塞程度。
本方案的变量高抗堵灌水器结构简单，其使用方法简便，效果突出，通过工作水压的变化自动调节流道内弹性体流道3结构的改变，进而实现灌水器流量大小和水流出流状态的调节，提高灌水器抗堵塞性能，具有自动冲洗灌水器内部物理堵塞物质的功能。

Claims (9)

1.一种变量高抗堵灌水器，其特征在于，包括上壳体(1)和下壳体(2)，所述上壳体(1)和下壳体(2)固定连接，所述上壳体(1)的顶面设置为平面，所述平面上设置有出水口(8)，所述上壳体(1)的底面设置有与出水口(8)相通的凹槽(4)，所述凹槽(4)呈圆锥台形；
所述下壳体(2)包括流道部(5)和出水部(6)，所述流道部(5)和出水部(6)均呈凹陷状嵌于下壳体(2)的上表面，所述流道部(5)的一端设置有若干并排的进水通道(7)，且另一端与出水部(6)连通，所述下壳体(2)下表面的一端设置有L形沉台(9)，若干所述进水通道(7)的进水口(12)均设置在L形沉台(9)的侧壁上；
所述上壳体(1)和下壳体(2)之间固定设置有弹性体流道(3)，所述弹性体流道(3)上设置有若干限位孔(13)，所述流道部(5)内设置有若干限位柱(14)，若干所述限位柱(14)与若干限位孔(13)承插配合。
2.根据权利要求1所述的变量高抗堵灌水器，其特征在于，所述弹性体流道(3)设置在流道部(5)的中部，所述弹性体流道(3)的两侧面分别与流道部(5)的两侧面间隙设置。
3.根据权利要求2所述的变量高抗堵灌水器，其特征在于，所述弹性体流道(3)的顶面和底面均设置为平面，所述弹性体流道(3)的两侧面和流道部(5)的两侧面均设置有沿长度方向延伸的锯齿面，所述锯齿面上设置有若干锯齿。
4.根据权利要求3所述的变量高抗堵灌水器，其特征在于，所述弹性体流道(3)的两端设置有弧形面(10)。
5.根据权利要求3所述的变量高抗堵灌水器，其特征在于，所述锯齿的高度H：1.20mm～1.80mm，所述锯齿的间距B：2.3mm～3.3mm，所述锯齿的角度θ：30°～45°，所述锯齿的齿尖参差量Δ：0mm，所述弹性体流道(3)的深度D：0.65mm～0.95mm，所述弹性体流道(3)的总长度L：13.5～16.5mm。
6.根据权利要求1所述的变量高抗堵灌水器，其特征在于，所述出水口(8)的半径R：2～3mm，所述进水口(12)的长度a：1～2mm，所述进水口(12)的宽度b：0.5～1mm。
7.根据权利要求1所述的变量高抗堵灌水器，其特征在于，若干所述进水通道(7)内均设置有第一倾斜面(11)，所述下壳体(2)的下表面设置有与第一倾斜面(11)倾斜方向相同的第二倾斜面(15)。
8.根据权利要求1所述的变量高抗堵灌水器，其特征在于，所述出水部(6)为圆形凹槽，所述圆形凹槽与凹槽(4)衔接。
9.一种采用权利要求1-8任意一项所述的变量高抗堵灌水器的灌水方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将灌水器沿水流方向铺设，且将进水口(12)所在的平面设置为背水面，使水流先经过第二倾斜面(15)，再到进水口(12)处；
S2：当进行射流灌溉时，调节灌水器的供水压力参数为0.12-0.15MPa之间；
S3：在当水压增大到0.12-0.15MPa之间时，流道部(5)两侧的水流挤压弹性体流道(3)，使弹性体流道(3)齿结构发生变形，使得弹性体流道(3)的两侧与流道部(5)之间形成的双流道宽度增加，水流过流面积增加，灌水器流量实现大幅增加；
S4：水流进入灌水器出水部圆形凹槽后，配合其上端圆锥台形的凹槽(4)和出水口(8)，灌水器出水口(8)的水流可实现射流状态；
S5：当灌水器堵塞程度较重时，污泥被附着、堵塞在流道部(5)中，此时，弹性体流道(3)与流道部(5)之间形成的双流道被严重挤占，灌水器内部上游水压同比增大，随着水压的增大，物理颗粒或污泥等杂质在水压的作用下冲出灌水器，实现流道内部自动冲洗，进而减缓灌水器的堵塞程度。
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