CN114586651A - 一种带有防倒吸功能的球型纽扣式压力补偿滴头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带有防倒吸功能的球型纽扣式压力补偿滴头，包括壳体和球型补偿部件，壳体内依次设置有进水口、宽径主流道、变径流道和窄径主流道，球型补偿部件位于宽径主流道和变径流道形成的通道内；变径流道的内侧壁设有自变径流道大径端延伸至窄径主流道的螺旋状副流道，窄径主流道内固设有位于螺旋状副流道下方的消能凸台；窄径主流道出水端覆盖有与壳体连接的贴片，贴片上设有透水孔隙。本发明结构简单，且外壳、补偿部件和弹性贴片均可直接通过模具注塑或一般冲裁处理成型，制作工艺简单；球型弹性体作为补偿部件，其耐久度远超一般片状补偿结构；弹性贴片可防止停机时出水口处产生的倒吸现象，避免土壤等杂质吸入。
Description
技术领域
本发明涉及农业生产中节水灌溉器材技术领域，尤其涉及到一种带有防倒吸功能、补偿部件为球型弹性体的纽扣式滴头，具体为一种带有防倒吸功能的球型纽扣式压力补偿滴头。
背景技术
在现代农业生产中，滴灌作为节水效率最高的灌溉方式之一，已广泛应于到大田、庭院、温室等生产场景。纽扣式压力补偿滴头是滴灌领域中常见的滴头形式之一，但目前常用的纽扣式压力补偿滴头通常由外壳主体、硅胶补偿片和外壳端盖三部分结构组成，其中外壳主体和端盖部分一般为PE材料通过不同的模具注塑而成，补偿片则先由硅胶材料注塑成片，再用冲裁机冲裁成圆形，最后通过专用组装设备组装成型，其组装工艺复杂，需要投入设备多，生产成本高，补偿片耐久度低，且易吸入杂质，补偿性能一般。
发明内容
本发明针对上述纽扣式压力补偿滴头存在的组装复杂、补偿部件耐久度低、易吸入杂质、性能一般等不足，提供一种以球型弹性体作为补偿部件且结构简单、组装方便、具有防倒吸功能的纽扣式滴头。
本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种带有防倒吸功能的球型纽扣式压力补偿滴头，包括壳体和球型补偿部件，壳体内沿水流方向依次设置有进水口、宽径主流道、变径流道和窄径主流道，变径流道的大径端与宽径主流道连接，变径流道的小径端与窄径主流道连接，球型补偿部件位于宽径主流道和变径流道形成的通道内，球型补偿部件的外径小于宽径主流道的内径和变径流道大径端的内径，球型补偿部件的外径大于变径流道小径端的内径和窄径主流道的内径；变径流道的内侧壁设有自变径流道大径端延伸至窄径主流道的螺旋状副流道，窄径主流道内固设有位于螺旋状副流道下方的消能凸台；窄径主流道出水端覆盖有与壳体连接的贴片，贴片上设有透水孔隙。
本方案窄径主流道远离变径流道的一端为出水口，球型补偿部件在受到一定压力条件时形状可变，使用时，将本方案的压力补偿滴头安装在毛管上，毛管中的水流由进水口进入滴头内部，经过宽径主流道、变径流道后进入螺旋状副流道，并以螺旋流态流入窄径主流道，与消能凸台发生冲击后从出水口流出，透过贴片上的透水孔隙最终进入土壤中，利用消能凸台的阻挡实现一次消能。
作为优化，所述贴片为弹性片，所述透水孔隙为十字孔隙，壳体的下端面设有与弹性片适配的安装槽，弹性片的侧边与安装槽的侧壁固接。本优化方案通过将贴片设置为弹性片，经过消能凸台消能后的水落至弹性片上时，将弹性片顶起，利用弹性片进行二次消能。
作为优化，变径流道的侧壁为曲面，变径流道的大径端直径与宽径主流道下端直径相等，变径流道的小径端与窄径主流道的直径相等。本优化方案将变径流道壁面设为圆台曲面或球曲面以过渡宽径主流道与窄径主流道，可将副流道中参与到压力调节的范围增大。
作为优化，宽径主流道呈圆台状，且宽径主流道的上端直径大于下端直径。本优化方案的设置，使宽径主流道存在一定的拔模角度，以方便加工时脱模操作。
作为优化，进水口的内腔呈上小下大的圆台状，且进水口的上端直径小于球型补偿部件的直径，进水口的下端与宽径主流道的上端连接。本优化方案通过变径流道侧壁和进水口对补偿部件进行轴向运动的限制，以保证其不脱离滴头腔体，停压后球体自身与外壳主体发生接触的位置发生改变，以提高补偿部件的耐久度。
作为优化，壳体的外侧面沿轴向依次设有防脱挡板Ⅰ、圆柱段和防脱挡板Ⅱ，防脱挡板Ⅰ的外径和防脱挡板Ⅱ的外径均大于圆柱段的外径。本优化方案通过设置防脱挡板Ⅰ，防止滴头自毛管脱落，通过设置防脱挡板Ⅱ，防止停机时负压将滴头吸入毛管内。
作为优化，壳体外侧面的上部设有上小下大的第一圆台体，第一圆台体的下端形成所述的防脱挡板Ⅰ，第一圆台体的上端外径小于圆柱段的外径。本优化方案通过设置第一圆台体，使其外侧壁带有一定锥度，方便滴头与毛管的安装。
作为优化，第一圆台体的上端设有向上延伸且上小下大的第二圆台体，第二圆台体的内孔形成所述的进水口。通过本优化方案的设置，在将球型补偿部件置于滴头主体内腔后，通过热融处理使入口端侧壁材料沿径向内收得到第二圆台体，从而将补偿部件限制在内腔中，同时形成进水口，且方便滴头的安装。
作为优化，消能凸台为沿周向均匀分布的四块，消能凸台的横截面为扇形，且消能凸台的弧面圆弧曲率与窄径主流道截面圆曲率一致，四块消能凸台形成“十”字型水流空隙。
作为优化，各透水孔隙的轴向投影均位于“十”字型水流空隙轴向的投影的侧方。本优化方案的设置，使得弹性片在被吸回时，弹性片上的无孔隙区域重新覆盖出水口，以防止土壤等杂质进入。
本发明的有益效果为：主体组成部分仅包括外壳、补偿部件和弹性贴片三部分，结构简单，且外壳、补偿部件和弹性贴片均可直接通过模具注塑或一般冲裁处理成型，制作工艺简单、生产成本低廉、产品组装方便，简化了以往纽扣式滴头主体、补偿片与端盖间精密复杂的装配工序；
球型弹性体结构具有空间几何上的各向同性，作为补偿部件，其耐久度远超一般片状补偿结构，从而延长了产品使用寿命；
弹性贴片可有效防止当压力供给装置停机时出水口处产生的倒吸现象，避免土壤等杂质的吸入，从而提高并保证了产品整体性能。
附图说明
图1为本发明整体结构的主视示意图；
图2为本发明整体结构的俯视示意图；
图3为图2的A-A断面剖视示意图；
图4为副流道结构的局部示意图；
图5为本发明主体结构的仰视示意图；
图6为防倒吸贴片结构的俯视示意图；
图7为本发明整体结构的轴测示意图；
图8为滴头-毛管整体装配示意图；
图9为装配局部示意图；
图中所示：
1、壳体，2、第二圆台体，3、进水口，4、补偿部件，5、宽径主流道，6、变径流道，7、防脱挡板Ⅰ，8、副流道， 9、窄径主流道，10、消能凸台，11、出水口，12、安装槽，13、贴片，14、十字孔隙，15、防脱挡板Ⅱ，16、毛管。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
如图1所示一种带有防倒吸功能的球型纽扣式压力补偿滴头，包括壳体1、贴片13和球型补偿部件4，壳体内沿水流方向自上而下依次设置有相连通的进水口3、宽径主流道5、变径流道6和窄径主流道9，窄径主流道远离变径流道的一端为出水口11，变径流道的大径端与宽径主流道连接且适配，变径流道的小径端与窄径主流道连接且适配，本实施例变径流道的大径端直径与宽径主流道下端直径相等，变径流道的小径端与窄径主流道的直径相等，即变径流道6上截面圆的尺寸要与宽径主流道5下截面圆的尺寸相同，其下截面圆的尺寸要与窄径主流道9上截面圆的尺寸相同，变径流道6的侧壁为曲面，可以为圆台曲面或球曲面，以过渡宽径主流道5与窄径主流道9，这种结构可将副流道8中参与到压力调节的范围增大。
滴头安装端部开设有圆形进水口3，其直径沿轴线向下先逐渐增大，直至与宽径主流道5尺寸相同，形成一定的圆台空腔，对应侧壁形成第二圆台体。具体的，进水口的内腔呈上小下大的圆台状，且进水口的上端直径小于球型补偿部件的直径，进水口的下端与宽径主流道的上端连接。
宽径主流道呈圆台状，且宽径主流道的上端直径大于下端直径，即在轴向上，其上截面圆尺寸要稍大于下截面圆尺寸，使其存在一定的拔模角度，以方便加工时脱模操作。
球型补偿部件4受到一定压力条件时形状可变，球型补偿部件4位于宽径主流道和变径流道形成的通道内，球型补偿部件的外径小于宽径主流道的内径和变径流道大径端的内径，球型补偿部件的外径大于变径流道小径端的内径和窄径主流道的内径。本实施例的补偿部件4采用无几何方向性的弹性球体结构，将其自由放置于宽径主流道5与变径流道6组成的腔内，通过变径流道6壁和第二圆台体2对球型补偿部件4进行轴向运动的限制，以保证其不脱离滴头腔体，停压后球体自身与外壳主体发生接触的位置发生改变，以提高球型补偿部件4的耐久度。
变径流道的内侧壁设有自变径流道大径端延伸至窄径主流道的螺旋状副流道8，窄径主流道内固设有位于螺旋状副流道下方的消能凸台10。消能凸台为沿周向均匀分布的四块，位于窄径主流道9轴向尺寸的下1/2或2/3处，消能凸台的横截面为扇形，且消能凸台的弧面圆弧曲率与窄径主流道截面圆曲率一致，消能凸台的下端与出水口11平齐，四块消能凸台形成“十”字型水流空隙。弹性贴片上各透水孔隙的轴向投影均位于“十”字型水流空隙轴向的投影的侧方，本实施例的四个各透水空隙沿周向均匀分布，使得各透水孔隙的轴向投影均位于“十”字型水流空隙轴向投影的外围。
副流道8开设于变径流道6壁面上，为具有一定的宽度、深度与弯曲角度的沟槽，在空间中表现为螺旋状，沟槽底面与变径流道5壁面平行，首尾两端面分别与宽径主流道5、窄径主流道9壁面对齐，两侧壁面与壳体中心轴线平行。水流通过副流道8后可表现为一种空间螺旋流态。
窄径主流道9的截面圆尺寸小于球型补偿部件4直径尺寸较多，以防止后者在高压情况下对其产生脱离或堵塞现象，本实施例窄径主流道9的内径为球型补偿部件4直径的1/3。窄径主流道出水端覆盖有与壳体连接的贴片13，贴片上设有多个透水孔隙，贴片为圆形薄片。 本实施例的贴片为弹性片，所述透水孔隙为十字孔隙14，壳体的下端面设有与弹性片适配的安装槽12，弹性片的侧边与安装槽的侧壁固接，本实施例采用激光焊接将弹性片固定在安装槽内。
滴头的外壳轮廓为圆台与圆柱之间衔接组成的纽扣状柱体，两圆台形状组成的上部分由于其侧壁带有一定锥度，方便滴头与毛管16的连接。具体的，壳体的外侧面沿轴向依次设有防脱挡板Ⅰ7、圆柱段和防脱挡板Ⅱ15，防脱挡板Ⅰ的外径和防脱挡板Ⅱ的外径均大于圆柱段的外径，中部圆柱体与圆台无曲面过渡衔接形成防脱挡板Ⅰ7以防止滴头自毛管16脱落；底部柱体尺寸大于中间柱体较多，形成防脱挡板Ⅱ15以防止停机时负压将滴头吸入毛管16内。壳体外侧面的上部设有上小下大的第一圆台体，第一圆台体的下端形成所述的防脱挡板Ⅰ，第一圆台体的上端外径小于圆柱段的外径。第一圆台体的上端设有向上延伸且上小下大的第二圆台体2，第二圆台体的内孔形成所述的进水口。
使用时，将压力补偿滴头安装在毛管16上，滴头与毛管的安装位置是相对的，可根据毛管铺设状态与地势条件进行安装位置的自主选择，毛管16中的水流由入水口3进入滴头内部，经过宽径主流道5、变径流道6后进入螺旋状副流道8，并以螺旋流态流入窄径主流道9，与消能凸台10发生冲击后从出水口11流出，透过贴片上的十字孔隙14最终进入土壤中。
在制作时，将补偿部件4置于滴头壳体内腔后，通过热融处理使入口端侧壁材料沿径向内收得到第二圆台体2，从而将补偿部件4限制在内腔中；再通过激光焊接技术将弹性贴片13侧壁与弹性贴片安装槽12的侧壁焊接在一起，弹性贴片13中间部分的无孔隙区域将出水口11覆盖。
在灌溉过程中，水流在压力的作用下从毛管16内腔经进水口3进入宽径主流道5，同时推动腔内的补偿部件4与变径流道6的壁面发生接触，补偿部件4的轴向运动受到限制，主要过水空间被堵塞，水流通过副流道8以空间螺旋流态向下运动，与消能凸台10发生冲击实现消能作用，水流向出水口11流出，将覆盖在出水口11处的弹性贴片13顶起，实现二次消能，并最终透过贴片上的十字孔隙进入到土壤中。其中，在持续加压过程中，球型补偿部件4的上下压差发生变化从而使其产生一定变形，改变其嵌入副流道8的尺寸，从而影响过流面积与起调节作用的副流道范围，实现较好的压力补偿作用，在一定的压力变化范围内，滴头流量保持相对稳定；供压设备停止时，负压将被顶起的弹性贴片13吸回，出水口11重新被弹性贴片13上的无孔隙的区域覆盖，以防止土壤等杂质进入。
由于本发明补偿部件采用无方向性的球型弹性体，突破了一般压力补偿滴头中“片状”补偿部件装配复杂、耐久度低的限制，简化了装配工艺、延长了使用寿命；同时弹性贴片的设计可有效防止供压设备停机时出水口处的倒吸现象，以避免土壤等杂质吸入，从而提高并保证了产品整体性能。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。
Claims (10)
1.一种带有防倒吸功能的球型纽扣式压力补偿滴头，其特征在于：包括壳体（1）和球型补偿部件（4），壳体内沿水流方向依次设置有进水口（3）、宽径主流道（5）、变径流道（6）和窄径主流道（9），变径流道的大径端与宽径主流道连接，变径流道的小径端与窄径主流道连接，球型补偿部件（4）位于宽径主流道和变径流道形成的通道内，球型补偿部件的外径小于宽径主流道的内径和变径流道大径端的内径，球型补偿部件的外径大于变径流道小径端的内径和窄径主流道的内径；
变径流道的内侧壁设有自变径流道大径端延伸至窄径主流道的螺旋状副流道（8），窄径主流道内固设有位于螺旋状副流道下方的消能凸台（10）；
窄径主流道出水端覆盖有与壳体连接的贴片（13），贴片上设有透水孔隙。
2.根据权利要求1所述的一种带有防倒吸功能的球型纽扣式压力补偿滴头，其特征在于：所述贴片为弹性片，所述透水孔隙为十字孔隙（14），壳体的下端面设有与弹性片适配的安装槽（12），弹性片的侧边与安装槽的侧壁固接。
3.根据权利要求1所述的一种带有防倒吸功能的球型纽扣式压力补偿滴头，其特征在于：变径流道（6）的侧壁为曲面，变径流道的大径端直径与宽径主流道下端直径相等，变径流道的小径端与窄径主流道的直径相等。
4.根据权利要求3所述的一种带有防倒吸功能的球型纽扣式压力补偿滴头，其特征在于：宽径主流道呈圆台状，且宽径主流道的上端直径大于下端直径。
5.根据权利要求1所述的一种带有防倒吸功能的球型纽扣式压力补偿滴头，其特征在于：进水口的内腔呈上小下大的圆台状，且进水口的上端直径小于球型补偿部件的直径，进水口的下端与宽径主流道的上端连接。
6.根据权利要求1所述的一种带有防倒吸功能的球型纽扣式压力补偿滴头，其特征在于：壳体的外侧面沿轴向依次设有防脱挡板Ⅰ（7）、圆柱段和防脱挡板Ⅱ（15），防脱挡板Ⅰ的外径和防脱挡板Ⅱ的外径均大于圆柱段的外径。
7.根据权利要求6所述的一种带有防倒吸功能的球型纽扣式压力补偿滴头，其特征在于：壳体外侧面的上部设有上小下大的第一圆台体，第一圆台体的下端形成所述的防脱挡板Ⅰ，第一圆台体的上端外径小于圆柱段的外径。
8.根据权利要求7所述的一种带有防倒吸功能的球型纽扣式压力补偿滴头，其特征在于：第一圆台体的上端设有向上延伸且上小下大的第二圆台体（2），第二圆台体的内孔形成所述的进水口。
9.根据权利要求1所述的一种带有防倒吸功能的球型纽扣式压力补偿滴头，其特征在于：消能凸台为沿周向均匀分布的四块，消能凸台的横截面为扇形，且消能凸台的弧面圆弧曲率与窄径主流道截面圆曲率一致，四块消能凸台形成“十”字型水流空隙。
10.根据权利要求9所述的一种带有防倒吸功能的球型纽扣式压力补偿滴头，其特征在于：各透水孔隙的轴向投影均位于“十”字型水流空隙轴向的投影的侧方。
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