CN114631420B - 一种滑块换向射流三通及脉冲微灌系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滑块换向射流三通及脉冲微灌系统，属于农业灌溉技术领域，包括水泵、施肥装置、过滤装置、干管、支管、毛管、射流脉冲三通、毛管接头、滴头、阀门、支管接头和干管接头；压力水流通过射流管进入射流空间形成射流，产生附壁效果。设置滑块气压换向装置，周期性改变大气压力作用方向，使射流方向呈现周期性交替变换。射流按照一定频率在射流脉冲三通内切换流动，产生脉冲水流进入微灌系统的管道，在灌水器内形成强烈的紊动与冲击水流，增强微灌系统的抗堵塞能力与灌水均匀性。本发明的射流脉冲三通射流换向更为稳定，可以根据需要设计脉冲参数，结构简单可靠、耐久性强、便于加工、制造成本低。

Description

一种滑块换向射流三通及脉冲微灌系统

技术领域

本发明属于农业节水灌溉技术领域，涉及微灌系统及其连接三通，具体涉及一种滑块换向射流三通及脉冲微灌系统。

背景技术

脉冲微灌具有抗堵塞性能强、灌水均匀度高的特点，受到世界各国的广泛关注与应用。脉冲发生器是将微灌系统中的压力水流变成脉冲水流的核心装置，现有脉冲发生器一般通过电子脉冲装置、脉冲电磁阀或橡胶、塑料膜、弹簧等弹性材料产生脉冲水流，造价高、安装、使用、维护相对复杂、易疲劳损坏。而以变频装置为核心构成的脉冲微灌系统，脉冲发生在微灌系统首部，脉冲波经过干管、支管、毛管到达灌水器时会大幅度衰减，大大降低了脉冲微灌的优势。现有的射流脉冲三通，解决了弹性材料的问题，但脉冲参数与管道流量及射流脉冲三通结构密切相关，射流脉冲三通结构设计定型后，脉冲参数随流量发生变化，难以根据需要设计理想的脉冲参数。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种滑块换向射流三通及脉冲微灌系统，可以根据需要设计脉冲参数；构建的射流脉冲微灌系统能够在干管、支管与毛管入口产生脉冲，脉冲波可以叠加，从而解决了脉冲波衰减问题。

一种滑块换向射流三通及脉冲微灌系统，包括水泵、施肥装置、过滤装置、干管、支管、毛管、射流脉冲三通、毛管接头、滴头、阀门、支管接头和干管接头；所述脉冲微灌系统首端是水泵，其后接施肥装置，而后接过滤装置，然后依次接干管、支管、毛管，管道三通处采用射流脉冲三通连接。

上述方案中，所述的射流脉冲三通包括进水管、射流管、换向装置、射流空间、左侧壁、右侧壁、左出口、右出口、左出水管、右出水管、分流劈；所述射流脉冲三通最前端是进水管，其后接射流管，然后接射流空间；射流空间的两侧分别为左侧壁与右侧壁，在左侧壁与右侧壁顶端开孔，分别以左换向通道、右换向通道连通；分流劈位于射流空间的末端，并将射流空间的末端分割成为左出口、右出口；左出口后接左出水管，右出口后接右出水管。

上述方案中，所述的射流换向装置包括滑块气压换向装置、负压换向装置、水压换向装置三种方案：

P1、滑块气压换向装置，包括左换向通道、右换向通道、滑动管、隔板、左进气孔、左内孔、右进气孔、右内孔；在射流空间顶端的左右边壁上开孔，分别以左换向通道、右换向通道连通；滑动管置于左换向通道、右换向通道交汇处的内部；滑动管中间设置隔板；在隔板左边的左换向通道及滑动管的上壁面分别开孔，形成左进气孔与左内孔；在隔板右边的右换向通道及滑动管的上壁面分别开孔，形成右进气孔与右内孔；所述的左换向通道、右换向通道、滑动管断面可以为圆形或方形，滑动管的外壁与左换向通道、右换向通道的内壁紧密贴合；当左进气孔与左内孔重合时，右进气孔被滑动管封堵，空气进入左换向通道；当右进气孔与右内孔重合时，左进气孔被滑动管封堵，空气进入右换向通道；水流通过射流管进入射流空间形成射流，产生附壁效果；如果先附壁于射流空间的左侧壁面，由射流卷吸作用，在左换向通道内产生负压，对滑动管产生向左侧的吸力，滑动管向左移动；当左进气孔与左内孔重合时，右进气孔被滑动管封堵，空气进入左换向通道，在大气压力作用下改变射流附壁的方向，射流转向附壁于射流空间的右侧壁面；反之亦然，如此循环往复，使得射流方向呈现周期性交替变换，在射流三通内形成射流脉冲效果。

P2、负压换向装置，包括左换向通道、右换向通道；在射流空间顶端的左右边壁上开孔，分别以左换向通道、右换向通道连通；水流通过射流管进入射流空间形成射流，产生附壁效果；如果先附壁于射流空间的左侧壁面，由射流卷吸作用，在左换向通道内产生负压；随着射流的持续，负压将传递到右换向通道内，在射流的两侧产生压差，形成负压反馈作用，使射流换向到右侧壁面；如此循环往复，使得射流方向呈现周期性交替变换，在射流三通内形成射流脉冲效果。

P3、水压换向装置，包括左换向通道、右换向通道；在射流空间顶端的左右边壁上各开一个孔，在左出水管与右出水管的外壁面上各开一个孔，用通道连通同侧的两个孔，形成左右换向通道；压力水流通过射流管进入射流空间形成射流，在射流卷吸作用下产生附壁效果；如果先附壁于射流空间的左侧壁面，进入左出水管，一部分水流由左出水管输出进入管道，另一部分水流通过左换向通道对射流施加压力，形成水压反馈作用，使射流换向到右侧壁面，进入右出水管；如此循环往复，使得射流周期性的在出水管切换输出，在射流三通内形成射流脉冲效果。

上述方案中，所述的射流脉冲三通有三种连接方式：第一种方式是毛管射流三通的进水管以插接的方式接入支管内，左出水管、右出水管通过毛管接头各自连接一条毛管；第二种方式是支管射流三通的进水管通过阀门与干管连接，左出水管、右出水管通过支管接头各自连接一条支管；第三种方式是干管射流三通的进水管通过干管接头与干管连接，左出水管、右出水管通过干管接头各自连接一条干管接头。

上述方案中，所述的脉冲微灌系统包括以下7种方案：第一种方案是脉冲微灌系统中只使用毛管射流三通；第二种方案是脉冲微灌系统中只使用支管射流三通；第三种方案是脉冲微灌系统中只使用干管射流三通；第四种方案是脉冲微灌系统中使用毛管射流三通与支管射流三通的组合方式；第五种方案是脉冲微灌系统中使用毛管射流三通与干管射流三通的组合方式；第六种方案是脉冲微灌系统中使用支管射流三通与干管射流三通的组合方式；第七种方案是脉冲微灌系统中使用毛管射流三通、支管射流三通与干管射流三通的组合方式。

上述方案中，所述进水管是一段前圆、后方的通道，圆形进水口位于最前端，后接一个收缩管，断面面积前面大、后面小；所述射流空间为前面小、后面大的梯形形状，横截面可以为矩形或中间矩形、两边为半圆形所组成的形状。

上述方案中，所述射流管、左出口与右出口横截面可以为矩形或中间矩形、两边为半圆形所组成的形状；所述左出水管与右出水管为前方后圆的通道，断面面积前面小、后面大。

上述方案中，所述毛管射流三通的进水管进口直径为6mm-40mm；所述支管射流三通的进水管进口直径为40mm-110mm；所述干管射流三通的进水管进口直径为63mm-400mm。

本发明的有益效果：

1.本发明中设置滑块气压换向装置，周期性改变大气压力作用方向，使射流方向呈现周期性交替变换。射流按照一定频率在射流脉冲三通内切换流动，产生脉冲水流进入微灌系统的管道，在灌水器内形成强烈的紊动与冲击水流，增强微灌系统的抗堵塞能力与灌水均匀性。

2.本发明滑块气压换向装置中利用滑块滑动改变大气压力作用方向，从而切换射流附壁方向使得附壁换向更为稳定。

3.通过设置滑动管进气孔与内孔的间距，可以方便的调节射流脉冲的频率，获得较为理想的脉冲波形与参数。

4.本发明中采用射流换向装置替代变频器、脉冲电磁阀等电子装置及橡胶、弹簧等弹性结构体，元件结构简单、便于加工、制造成本较低，运行更为可靠、持久。

5.应用滑块气压射流控制技术，切换水流的射流方向，可以在毛管、支管、干管内形成叠加的脉冲水流，可以有效解决脉冲波衰减问题；增加对灌水器流道的冲洗能力，增强灌水器的抗堵塞能力与灌水均匀性。

附图说明

图1为本发明实施例涉及到的滑块换向射流三通及脉冲微灌系统的示意图；

图2为本发明图1中涉及到的射流脉冲三通的正剖面示意图；

图3为图2的A-A剖面图；

图4为图3进气换向示意图；其中，图为左侧进气示意图，图为右侧进气示意图；

图5为本发明实施例涉及到的负压换向射流脉冲三通正剖面示意图；

图6为本发明实施例涉及到的水压换向射流脉冲三通正剖面示意图；

图7为毛管射流三通与毛管及支管的连接示意图；

图8为支管射流三通与干管及支管的连接示意图；

图9为干管射流三通与干管及干管的连接示意图。

附图标记如下：

S-水泵；F-施肥装置；W-过滤装置；G-干管；Z-支管；M-毛管；T-射流脉冲三通；1-进水管；2-射流管；3-换向装置；3-1-左换向通道；3-2-右换向通道；3-3-滑动管；3-4-隔板；3-5- 左进气孔；3-6-左内孔；3-7-右进气孔；3-8-右内孔；4-射流空间；5-左侧壁；6-右侧壁；7- 左出口；8-右出口；9-左出水管；10-右出水管；11-分流劈；T1-毛管射流三通；MP-毛管接头；D-灌水器；T2-支管射流三通；V-阀门；ZP-支管接头；T3-干管射流三通；GP-干管接头。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

结合附图1所示，一种滑块换向射流三通及脉冲微灌系统，包括水泵S、施肥装置F、过滤装置W、干管G、支管Z、毛管M、射流脉冲三通T、毛管接头MP、滴头D、阀门V、支管接头ZP、干管接头GP；其特征在于，所述的脉冲微灌系统首端是水泵S，其后接施肥装置F，而后接过滤装置W，然后依次接干管G、支管Z、毛管M，管道三通处采用射流脉冲三通T连接；所述脉冲微灌系统中所使用射流脉冲三通T的组合情况，包括以下7种方案：第1至第3种方案是只使用毛管射流三通T1、支管射流三通T2或干管射流三通T3的其中一种；第4至第6种方案是使用毛管射流三通T1、支管射流三通T2与干管射流三通T3其中二种进行组合的方式；第7种方案是用毛管射流三通T1、支管射流三通T2与干管射流三通T3的组合方式。

结合附图2所示，所述射流脉冲三通T包括进水管1、射流管2、换向装置3、射流空间4、左侧壁5、右侧壁6、左出口7、右出口8、左出水管9、右出水管10、11分流劈；所述射流脉冲三通T最前端是进水管1，其后接射流管2，然后接射流空间4；射流空间4的两侧分别为左侧壁5与右侧壁6，在左侧壁5与右侧壁顶端开孔，分别以左换向通道3-1、右换向通道3-2连通；分流劈11位于射流空间4的末端，并将射流空间4的末端分割成为左出口7、右出口8；左出口7后接左出水管9，右出口8后接右出水管10；所述进水管1是一段前圆、后方的通道，圆形进水口位于最前端，后接一个收缩管，断面面积前面大、后面小；所述射流空间4为前面小、后面大的梯形形状，横截面可以为矩形或中间矩形、两边为半圆形所组成的形状；所述射流管2、左出口7与右出口8横截面可以为矩形或中间矩形、两边为半圆形所组成的形状；所述左出水管9与右出水管10为前方后圆的通道，断面面积前面小、后面大。

结合附图3、图4所示，所述换向装置3为滑块换向装置，包括左换向通道3-1、右换向通道3-2、滑动管3-3、隔板3-4、左进气孔3-5、左内孔3-6、右进气孔3-7、右内孔3-8；在射流空间4顶端的左右边壁上开孔，分别以左换向通道3-1、右换向通道3-2连通；滑动管 3-3置于左换向通道3-1、右换向通道3-2交汇处的内部；滑动管3-3中间设置隔板3-4；在隔板3-4左边的左换向通道3-1及滑动管3-3的上壁面分别开孔，形成左进气孔3-5与左内孔 3-5；在隔板3-4右边的右换向通道3-2及滑动管3-3的上壁面分别开孔，形成右进气孔3-7 与右内孔3-8；所述的一种滑块换向射流三通及脉冲微灌系统，其特征在于，所述左换向通道3-1、右换向通道3-2、滑动管3-3断面可以为圆形或方形，滑动管3-3的外壁与左换向通道3-1、右换向通道3-2的内壁紧密贴合；当左进气孔3-5与左内孔3-6重合时，右进气孔3-7 被滑动管3-3封堵，空气进入左换向通道3-1；当右进气孔3-7与右内孔3-8重合时，左进气孔3-5被滑动管3-3封堵，空气进入右换向通道3-2；水流通过射流管2进入射流空间4形成射流，产生附壁效果；如果先附壁于射流空间4的左侧壁面5，由射流卷吸作用，在左换向通道3-1内产生负压，对滑动管3-3产生向左侧的吸力，滑动管3-3向左移动；当左进气孔 3-5与左内孔3-6重合时，右进气孔3-7被滑动管3-3封堵，空气进入左换向通道3-1，在大气压力作用下改变射流附壁的方向，射流转向附壁于射流空间4的右侧壁面6；反之亦然，如此循环往复，使得射流方向呈现周期性交替变换，在射流脉冲三通T内形成射流脉冲效果。

结合附图7至图9所示，所述射流脉冲三通T有三种连接方式：第一种方式是毛管射流三通T1的进水管1以插接的方式接入支管内，左出水管9、右出水管10通过毛管接头MP 各自连接一条毛管M；第二种方式是支管射流三通T2的进水管1通过阀门V与干管G连接，左出水管9、右出水管10通过支管接头ZP各自连接一条支管Z；第三种方式是干管射流三通T3的进水管1通过干管接头GP与干管G连接，左出水管9、右出水管10通过干管接头 GP各自连接一条干管接头GP；所述毛管射流三通T1的进水管1进口直径为6mm-40mm；所述支管射流三通T2的进水管1进口直径为40mm-110mm；所述干管射流三通T3的进水管1进口直径为63mm-400mm。

实施例2：

结合附图1至图9所示，实施例2基本结构特征及实施方法与实施例1相似，与实施例 1的不同之处在于射流换向装置3的结构及换向方法。

结合附图5所示，所述射流换向装置3为负压换向装置，包括左换向通道3-1、右换向通道3-2；在射流空间4顶端的左右边壁上开孔，分别以左换向通道3-1、右换向通道3-2连通；水流通过射流管2进入射流空间4形成射流，产生附壁效果；如果先附壁于射流空间的左侧壁面5，由射流卷吸作用，在左换向通道3-1内产生负压；随着射流的持续，负压将传递到右换向通道3-2内，在射流的两侧产生压差，形成负压反馈作用，使射流换向到右侧壁面6；如此循环往复，使得射流方向呈现周期性交替变换，在射流三通内形成射流脉冲效果。

实施例3：

结合附图1至图9所示，实施例3基本结构特征及实施方法与实施例1相似，与实施例 1的不同之处在于射流换向装置3的结构及换向方法.

结合附图6所示，所述射流换向装置3为水压换向装置，包括左换向通道3-1、右换向通道3-2；在射流空间4顶端的左右边壁上各开一个孔，在左出水管9与右出水管10的外壁面上各开一个孔，用通道连通同侧的两个孔，分别形成左换向通道3-1、右换向通道3-2；压力水流通过射流管2进入射流空间4形成射流，在射流卷吸作用下产生附壁效果；如果先附壁于射流空间4的左侧壁面5，进入左出水管9，一部分水流由左出水管9输出进入管道，另一部分水流通过左换向通道3-1对射流施加压力，形成水压反馈作用，使射流换向到右侧壁面6，进入右出水管10；如此循环往复，使得射流周期性的在出水管切换输出，在射流三通内形成射流脉冲效果。

本发明中毛管射流三通T1、支管射流三通T2和干管射流三通T3结构相同。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种滑块换向射流三通及脉冲微灌系统，其特征在于，包括水泵（S）、施肥装置（F）、过滤装置（W）、干管（G）、支管（Z）、毛管（M）、射流脉冲三通（T）、毛管接头（MP）、滴头（D）、阀门（V）、支管接头（ZP）和干管接头（GP）；首端是水泵（S），其后接施肥装置（F），而后接过滤装置（W），然后依次接干管（G）、支管（Z）、毛管（M），管道三通处采用射流脉冲三通（T）连接；

所述射流脉冲三通（T）包括进水管（1）、射流管（2）、换向装置（3）、射流空间（4）、左侧壁（5）、右侧壁（6）、左出口（7）、右出口（8）、左出水管（9）、右出水管（10）和分流劈（11）；所述射流脉冲三通（T）最前端是进水管（1），其后接射流管（2），然后接射流空间（4）；射流空间（4）的两侧分别为左侧壁（5）与右侧壁（6），在左侧壁（5）与右侧壁（6）顶端开孔，分别与左换向通道（3-1）、右换向通道（3-2）连通；分流劈（11）位于射流空间（4）的末端，并将射流空间（4）的末端分割成为左出口（7）、右出口（8）；左出口（7）后接左出水管（9），右出口（8）后接右出水管（10）；

所述换向装置（3）为滑块气压换向装置；所述滑块气压换向装置包括左换向通道（3-1）、右换向通道（3-2）、滑动管（3-3）、隔板（3-4）、左进气孔（3-5）、左内孔（3-6）、右进气孔（3-7）和右内孔（3-8）；滑动管（3-3）置于左换向通道（3-1）、右换向通道（3-2）交汇处的内部；滑动管（3-3）中间设置隔板（3-4）；在隔板（3-4）左边的左换向通道（3-1）及滑动管（3-3）的上壁面分别开孔，形成左进气孔（3-5）与左内孔（3-6）；在隔板（3-4）右边的右换向通道（3-2）及滑动管（3-3）的下壁面分别开孔，形成右进气孔（3-7）与右内孔（3-8）。

2.根据权利要求1所述的一种滑块换向射流三通及脉冲微灌系统，其特征在于，所述左换向通道（3-1）、右换向通道（3-2）、滑动管（3-3）断面可以为圆形或方形，滑动管（3-3）的外壁与左换向通道（3-1）、右换向通道（3-2）的内壁紧密贴合。

3.根据权利要求1所述的一种滑块换向射流三通及脉冲微灌系统，其特征在于，当左进气孔（3-5）与左内孔（3-6）重合时，右进气孔（3-7）被滑动管（3-3）封堵，空气进入左换向通道（3-1）；当右进气孔（3-7）与右内孔（3-8）重合时，左进气孔（3-5）被滑动管（3-3）封堵，空气进入右换向通道（3-2）。

4.根据权利要求1所述的一种滑块换向射流三通及脉冲微灌系统，其特征在于，所述射流脉冲三通（T）有三种连接方式：第一种方式是毛管射流三通（T1）的进水管（1）以插接的方式接入支管内，左出水管（9）、右出水管（10）通过毛管接头（MP）各自连接一条毛管（M）；第二种方式是支管射流三通（T2）的进水管（1）通过阀门（V）与干管（G）连接，左出水管（9）、右出水管（10）通过支管接头（ZP）各自连接一条支管（Z）；第三种方式是干管射流三通（T3）的进水管（1）通过干管接头（GP）与干管（G）连接，左出水管（9）通过干管接头（GP）连接一条干管（G），右出水管（10）通过干管接头（GP）连接一条干管（G）。

5.根据权利要求1所述的一种滑块换向射流三通及脉冲微灌系统，其特征在于，所述脉冲微灌系统中根据使用射流脉冲三通（T）的组合情况，包括以下7种方案：第1至第3种方案是只使用毛管射流三通（T1）、支管射流三通（T2）或干管射流三通（T3）的其中一种；第4至第6种方案是使用毛管射流三通（T1）、支管射流三通（T2）与干管射流三通（T3）其中二种进行组合的方式；第7种方案是用毛管射流三通（T1）、支管射流三通（T2）与干管射流三通（T3）的组合方式。

6.根据权利要求1所述的一种滑块换向射流三通及脉冲微灌系统，其特征在于，所述进水管（1）是一段前圆、后方的通道，圆形进水口位于最前端，后接一个收缩管，断面面积前面大、后面小；所述射流空间（4）为前面小、后面大的梯形形状，横截面可以为矩形或中间矩形、两边为半圆形所组成的形状。

7.根据权利要求1所述的一种滑块换向射流三通及脉冲微灌系统，其特征在于，所述射流管（2）、左出口（7）与右出口（8）横截面可以为矩形或中间矩形、两边为半圆形所组成的形状；所述左出水管（9）与右出水管（10）为前方后圆的通道，断面面积前面小、后面大。

8.根据权利要求4所述的一种滑块换向射流三通及脉冲微灌系统，其特征在于，所述毛管射流三通（T1）的进水管（1）进口直径为6mm-40mm；所述支管射流三通（T2）的进水管（1）进口直径为40mm-110mm；所述干管射流三通（T3）的进水管（1）进口直径为63mm-400mm。

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