專利名稱：一種異型繞流滴灌灌水器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術領域，涉及滴灌節(jié)水灌溉技術裝備，具體涉及一種異型繞流滴灌灌水器。
背景技術：
滴灌具有高效節(jié)水節(jié)肥、增產(chǎn)增收、便于管理等優(yōu)點，被世界各國廣泛應用，并快速發(fā)展；灌水器是滴灌技術的核心部件，主要作用是使水流穩(wěn)定、均勻滴施到作物根系的田間土壤，確保作物對水分及養(yǎng)分的需求；出流穩(wěn)定、抗堵塞能力強是對滴灌灌水器性能的基本要求，滴灌灌水器流道必須具備增阻減壓、固化物輸移及抗栓塞的流體動力學功能；灌水器流道結(jié)構、尺寸等因素決定了其出流穩(wěn)定性、抗堵塞能力等水力性能，水力性能的優(yōu)劣對滴灌系統(tǒng)的造價、能耗、灌水質(zhì)量及使用壽命等具有決定性作用。我國自1974年引進滴灌技術以來，滴灌灌水器經(jīng)歷了孔口式、渦流式、微管、螺紋長流道式、雙腔管微灌帶、迷宮流道式以及各種形式壓力補償式灌水器的發(fā)展過程，研制開發(fā)了側(cè)翼迷宮式滴灌帶、內(nèi)鑲片式迷宮滴灌管(帶)、內(nèi)鑲柱式迷宮滴灌管、內(nèi)鑲條式滴灌帶、壓力補償式滴灌管、管間式滴灌管、滴箭滴頭、地下滴灌管等產(chǎn)品，產(chǎn)品日益豐富，技術水平不斷提高；但相比國外發(fā)達國家，國內(nèi)產(chǎn)品品種規(guī)格相對較少，系列化程度有待提高， 在產(chǎn)品設計能力、研發(fā)周期、制造工藝、性能指標等方面還存在一定差距；目前滴灌系統(tǒng)的低壓、低能耗、低成本發(fā)展趨勢，使得滴灌系統(tǒng)對滴灌灌水器的結(jié)構、性能及制造水平提出了更高的要求，需要構建結(jié)構良好的滴灌灌水器，降低流態(tài)指數(shù)，提高灌水器出流穩(wěn)定性， 增強流道抗堵塞能力，降低灌水器工作壓力及造價，減少滴灌系統(tǒng)能量消耗和工程投入，促進滴灌灌水器產(chǎn)品多元化開發(fā)和應用。申請?zhí)枮?00620134352. 7的中國專利“微蠕動變徑迷宮式滴灌帶”的實施例5與申請?zhí)枮?00910023158. X的中國專利“一種內(nèi)齒對齒形流道節(jié)水灌水器”公開了一種流道單元平面投影為梯形，梯形兩個底邊上有流道單元進、出水口的滴灌灌水器流道，梯形長底邊兩個側(cè)面為尖角，沒有內(nèi)置繞流體；申請?zhí)枮?00810243612. 8的中國專利“三角環(huán)流滴灌灌水器流道”公開了一種流道單元平面投影為梯形，梯形兩個底邊上有流道單元進、出水口的滴灌灌水器流道，梯形長底邊兩個側(cè)面為尖角，同向內(nèi)置規(guī)則的三角繞流體，迎水面為平面，只有繞流作用，沒有反向挑流效果，兩側(cè)尖角內(nèi)易形成低速滯止區(qū)，容易導致水中雜質(zhì)沉積、凝結(jié)成塊、堵塞灌水器；申請?zhí)枮?00810236179. 5的中國專利“三角繞流滴灌灌水器流道”公開了一種流道單元平面投影為梯形，梯形兩個底邊上有流道單元進、出水口的滴灌灌水器流道，梯形長底邊兩個側(cè)面為尖角，反向內(nèi)置規(guī)則的三角繞流體，迎水面為尖角，只有繞流作用，沒有反向挑流效果，兩側(cè)尖角內(nèi)易形成低速滯止區(qū)，容易導致水中雜質(zhì)沉積、凝結(jié)成塊、堵塞灌水器；申請?zhí)枮?00810123829. 5的中國專利“縮放形圓柱繞流滴灌灌水器流道”公開了一種流道單元平面投影為梯形，梯形兩個底邊上有流道單元進、出水口的滴灌灌水器流道，梯形長底邊兩個側(cè)面為尖角，內(nèi)置圓柱繞流體，迎水面為凸形圓弧， 只有繞流作用，沒有反向挑流效果，兩側(cè)尖角內(nèi)易形成低速滯止區(qū)，容易導致水中雜質(zhì)沉積、凝結(jié)成塊、堵塞灌水器；申請?zhí)枮?00410061282. 2的中國專利“一種片式繞流灌水器” 公開了一種流道單元平面投影為菱形，菱形兩個頂角有流道單元進、出水口的滴灌灌水器， 內(nèi)置菱形繞流體，迎水面為尖角，只有繞流作用，沒有反向挑流效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠使滴灌灌水器流道內(nèi)的水流產(chǎn)生強烈紊動及渦流，過流斷面大，抗堵塞能力強，滴水均勻的異型繞流滴灌灌水器。本發(fā)明采取的技術解決方案是異型繞流滴灌灌水器，由進水槽、流道、出水槽和濾窗組成；濾窗設置在進水槽底部，進水槽后連接流道，流道由一個流道單元進口與另一個流道單元出口連接，若干個流道單元依次連接組成，最后連接出水槽；其特征在于所述流道單元由流道單元外壁、異型繞流體、流道單元進口、流道單元出口組成，流道單元外壁的平面投影長底邊兩端的兩個銳角倒為圓弧，成為流道單元外壁側(cè)角圓弧，投影的兩腰為直線或弧線，投影的長底邊上開口形成流道單元進口，單元進口側(cè)壁與水平面的夾角為進口角度，投影的短底邊上開口形成流道單元出口，異型繞流體的迎水面向異型繞流體內(nèi)凹進一定角度的凹弧，形成異型繞流體迎水面反向挑流弧，異型繞流體側(cè)壁為直線或弧線。所述流道單元外壁側(cè)角圓弧的角度為100° 160°，異型繞流體迎水面反向挑流弧的角度為20° 120°，流道單元進口寬度為O. 5 mm I. 2mm，異型繞流體迎水面反向挑流弧的弧角距流道單元外壁的距離為O. 5 mm I. 2mm，異型繞流體側(cè)壁距流道單元外壁的距離為O. 5mm I. 2mm,流道單兀出口寬度為O. 5 mm I. 2mm,流道深度為O. 5mm I. 5mm，進口角度彡90°。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明構造的異型繞流滴灌灌水器，當水流進入流道單元后， 沖擊異型繞流體迎水面的凹形反向挑流弧，受反向挑流弧的壁面影響，一部分水流會沿著挑流弧的壁面反射，迫使水流改變方向，朝向流道單元外壁側(cè)角的圓弧方向流動，增加側(cè)角的流動速度與紊流強度，沖刷流道，提高流道的消能、抗堵塞能力；同時梯形長底邊兩個側(cè)面的尖角倒為圓弧后，具有導流作用，減少了水流在側(cè)角的滯止區(qū)，防止水中雜質(zhì)沉積、凝結(jié)成塊、堵塞灌水器。所提出的異型繞流滴灌灌水器，具有異型繞流與反向挑流的性質(zhì)，縱向斷面具有周期性的突然擴大及突然縮小的特性，在通道中還分布有縱橫排列的齒形結(jié)構，水流紊動強烈，斷面平均尺寸大，具有較好的出流穩(wěn)定性及抗堵塞能力，能夠構造多種結(jié)構形式的滴灌灌水器，可廣泛適應于大田作物、蔬菜、林果業(yè)等灌溉的需求。


圖I是本發(fā)明實施例I的正剖面圖； 圖2是實施例I的后視圖3是圖I中的流道單元示意圖4是圖I中A-A剖視線的放大剖面圖； 圖5是圖I中B-B剖視線的放大剖面圖； 圖6是圖2中C-C剖視線的放大剖面圖； 圖7是本發(fā)明實施例2的正剖面圖；圖8是實施例2的后視圖9是圖7中的流道單元示意圖10是圖7中D-D剖視線的放大剖面圖11是圖7中E-E剖視線的放大剖面圖12是圖8中F-F剖視線的放大剖面圖。圖中，I、進水槽；2、流道單元；3、出水槽；4.濾窗；5.流道單元外壁；6.異型繞流體；7.異型繞流體側(cè)壁；8.流道單元外壁側(cè)角圓弧；9.異型繞流體迎水面反向挑流弧；10.流道單元進口；11.異型繞流體迎水面反向挑流弧的弧角距流道單元外壁的距離；12.異型繞流體側(cè)壁距流道單元外壁的距離；13.流道單元出口；14.流道深度；15. 進口角度。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。實施例I :
參照圖I、圖2、圖3、圖4、圖5及圖6，異型繞流滴灌灌水器由進水槽I、流道、出水槽3、 濾窗4組成，濾窗4設置在進水槽I底部，進水槽I后連接流道，流道由一個流道單元進口 10與另一個流道單元出口 13連接，若干個流道單元2依次連接組成，為減少流道總長度，流道按照兩排排列，最后連接出水槽3，出水槽3與進水槽I在灌水器的同一個端點處；流道單元2由流道單元外壁5、異型繞流體6、流道單元進口 10、流道單元出口 13組成,流道單元外壁5的平面投影是一個由梯形變化而來的幾何圖形，梯形長底邊兩個側(cè)面的兩個銳角倒為圓弧，成為流道單元外壁側(cè)角圓弧8，梯形的兩腰為直線，梯形的長底邊上開口形成流道單元進口 10，單元進口 10的側(cè)壁與水平面的夾角為進口角度15，梯形的短底邊上開口形成流道單元出口 13 ;異型繞流體6的迎水面向異型繞流體內(nèi)6凹進兩個凹弧，形成異型繞流體迎水面反向挑流弧9，異型繞流體側(cè)壁7為直線。本實施例流道單元外壁側(cè)角圓弧8的角度為135°，異型繞流體迎水面反向挑流弧9的角度為68°，流道單元進口寬度10為O. 7 mm，異型繞流體迎水面反向挑流弧的弧角距流道單元外壁的距離11為O. 7 mm，異型繞流體側(cè)壁距流道單元外壁的距離12為O. 8 mm, 流道單元出口 13寬度為O. 7 mm，流道深度14為O. 8 mm，進口角度為90° ;經(jīng)過數(shù)值模擬及實驗測試，本實施例的流態(tài)指數(shù)為O. 49，流道最小斷面面積為O. 56_2。具體實施過程壓力水流經(jīng)過濾窗4進入進水槽I，然后依次通過每個流道單元2， 最后進入出水槽3 ;當水流經(jīng)過流道單元進口 10進入流道單元2后，沖擊異型繞流體迎水面反向挑流弧9，受反向挑流凹形弧的壁面影響，一部分水流會沿著凹形挑流弧反射，改變水流方向，使水流朝向流道單元外壁側(cè)角圓弧8方向流動，在主流壓力及慣性作用下，水流最終流向流道單元外壁5與異型繞流體側(cè)壁7所形成的通道，到達流道單元出口 13，然后進入下一個流道單元。異型繞流體的反向挑流效果，增加側(cè)角的流動速度與紊流強度，沖刷流道，提高流道的消能、抗堵塞能力；同時梯形長底邊兩個側(cè)面的尖角倒為圓弧后，具有導流作用，減少了水流在側(cè)角的滯止區(qū)，防止水中雜質(zhì)沉積、凝結(jié)成塊、堵塞灌水器；流道斷面平均尺寸大， 縱向斷面具有周期性突然擴大及突然縮小的特性，通道中分布有縱橫排列的齒形結(jié)構，進一步加劇了水流的紊動，具有較好的出流均勻性及抗堵塞能力。實施例2:
參照圖7、圖8、圖9、圖10、圖11及圖12，異型繞流滴灌灌水器由進水槽I、流道、出水槽3、濾窗4組成，濾窗4設置在進水槽I底部，進水槽I后連接流道，流道由一個流道單元進口 10與另一個流道單元出口 13連接，若干個流道單元2依次連接組成，流道按照一字形排成一列，最后連接出水槽，出水槽與進水槽在灌水器的兩個不同端點處；流道單元2由流道單元外壁5、異型繞流體6、流道單元進口 10、流道單元出口 13組成,流道單元外壁5的平面投影是一個由梯形變化而來的幾何圖形，梯形長底邊兩個側(cè)面的尖角倒為圓弧，成為流道單元外壁側(cè)角圓弧8，梯形的兩腰為弧線，梯形的長底邊上開口形成流道單元進口 10，單元進口 10的側(cè)壁與水平面的夾角為進口角度15，梯形的短底邊上開口形成流道單元出口 13 ;異型繞流體6的迎水面向異型繞流體6內(nèi)凹進一個凹弧，形成異型繞流體迎水面反向挑流弧9，異型繞流體側(cè)壁7為弧線。本實施例流道單元外壁側(cè)角圓弧8的角度為118°，異型繞流體迎水面反向挑流弧9的角度為75°，流道單元進口寬度10為O. 7 mm，異型繞流體迎水面反向挑流弧的弧角距流道單元外壁的距離11為O. 7 mm，異型繞流體側(cè)壁距流道單元外壁的距離12為O. 8 mm，流道單元出口 13寬度為O. 7 mm，流道深度14為O. 7 mm，進口角度為68°，經(jīng)過數(shù)值模擬及實驗測試，本實施例的流態(tài)指數(shù)為O. 49，流道最小斷面面積為O. 49mm2。實施例2與實施例I實施過程相同。本發(fā)明異型繞流滴灌灌水器已通過實施例予以充分揭示，但所述實施例并非用以限制本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明的精神或基本特征的前提下還可有其它的實施方式。如濾窗可以是多孔網(wǎng)格、多孔陣列等形式，濾窗的位置還可以在進水槽的側(cè)面；可以設置多個進水槽，進水槽結(jié)構、形狀可以是圓形、橢圓形、梯形、三角形等多種幾何形狀；進水槽和出水槽可以位于灌水器的一端，也可以分別位于灌水器的兩端；流道單元外壁與異型繞流體側(cè)壁可以為直線型、弧形、折線形等多種形式；異型繞流體迎水面反向挑流弧可以是一個，也可以為若干個；在表明本發(fā)明的范圍時，應參考所附的權利要求書，而不是前述的說明。
權利要求
1.一種異型繞流滴灌灌水器，由進水槽(I)、流道、出水槽(3)和濾窗(4)組成，濾窗(4) 設置在進水槽(10)底部，進水槽(I)后連接流道，流道由一個流道單元進口( 10)與另一個流道單元出口(13)連接，若干個流道單元(2)依次連接組成，最后連接出水槽(3)，其特征在于所述流道單元(2)由流道單元外壁(5)、位于流道單元(2)內(nèi)的異型繞流體(6)、流道單元進口(10)和流道單元出口(13)組成；所述流道單元外壁(5)的平面投影長底邊兩端的兩個銳角倒為圓弧，成為流道單元外壁側(cè)角圓弧(8)，平面投影的長底邊上開口形成流道單元進口(10)，流道單元(2)進口側(cè)壁與水平面的夾角為進口角度(15)，平面投影的短底邊上開口形成流道單元出口(13)，異型繞流體(6)的迎水面向異型繞流體(6)內(nèi)凹進一定角度的凹弧，形成異型繞流體迎水面反向挑流弧(9)，異型繞流體(7)側(cè)壁為直線或弧線。
2.如權利要求I所述的一種異型繞流滴灌灌水器，其特征在于所述流道單元外壁側(cè)角圓弧(8)的角度為100° 160°，異型繞流體迎水面反向挑流弧(9)的角度為20° 120°，流道單元進口(10)的寬度為O. 5 mm I. 2mm，異型繞流體迎水面反向挑流弧(9)的弧角距流道單元外壁的距離(11)為O. 5 mm I. 2mm，異型繞流體側(cè)壁距流道單元外壁的距離(12)為O. 5mm I. 2mm,流道單兀出口( 13)的寬度為O. 5 mm I. 2mm,流道深度(14)為 O. 5mm I. 5mm,進口角度(15) < 90°。
全文摘要
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術領域，涉及滴灌節(jié)水灌溉技術裝備，具體涉及一種異型繞流滴灌灌水器。所述灌水器由進水槽、流道、出水槽、濾窗組成。流道單元內(nèi)置異型繞流體，異型繞流體的迎水面為凹弧形，具有異型繞流與反向挑流效果。當水流進入流道單元后，沖擊異型繞流體迎水面的凹形反向挑流弧，迫使水流沿著挑流弧的壁面，向流道單元外壁側(cè)角的圓弧方向流動，增加側(cè)角的流動速度與紊流強度，沖刷流道，增強流道的消能效果，消除側(cè)角的流動滯止區(qū)，降低雜質(zhì)沉積、凝結(jié)成塊的幾率，可廣泛適應于大田作物、蔬菜、林果業(yè)等灌溉的需求。
文檔編號A01G25/02GK102577912SQ20121007477
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月21日 優(yōu)先權日2012年3月21日
發(fā)明者王新坤 申請人:江蘇大學