專(zhuān)利名稱(chēng)：一種壓力補(bǔ)償式滴灌灌水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種壓力補(bǔ)償式滴灌灌水裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉與先進(jìn)制造技術(shù)交叉領(lǐng)域，具體涉及一種變結(jié)構(gòu)的壓力補(bǔ)償式滴灌灌水裝置。
背景技術(shù)：
[0002]節(jié)水灌溉是世界各國(guó)發(fā)展農(nóng)業(yè)采取的主要措施，微灌作為節(jié)水灌溉中一種先進(jìn)的高標(biāo)準(zhǔn)灌溉技術(shù)，已被世界上很多國(guó)家采用。其中滴灌最具節(jié)水、增產(chǎn)、高效等顯著優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于果樹(shù)、蔬菜、花卉、藥材等經(jīng)濟(jì)作物種植中。灌水器是滴灌系統(tǒng)的核心部件，其性能好壞對(duì)整個(gè)滴灌系統(tǒng)的推廣應(yīng)用和使用效果起著決定性的作用。[0003]壓力補(bǔ)償式灌水器是上世紀(jì)70年代中期出現(xiàn)的滴灌產(chǎn)品，其出水流量受工作水壓變化的影響很小，同時(shí)具有自沖洗、抗堵塞性能良好等優(yōu)點(diǎn)。然而，壓力補(bǔ)償式灌水器的開(kāi)發(fā)難度大，技術(shù)含量高，是衡量滴灌設(shè)備生產(chǎn)廠商技術(shù)水平高低的主要標(biāo)志之一。國(guó)外對(duì)壓力補(bǔ)償灌水器的研究比較早，在這方面擁有近乎壟斷的地位，推出了多種形式和特點(diǎn)的壓力補(bǔ)償式灌水器。國(guó)內(nèi)對(duì)壓力補(bǔ)償式灌水器的研制起步較晚，在補(bǔ)償式灌水器的生產(chǎn)方面基本處在引進(jìn)、仿制階段，產(chǎn)品的性能不夠穩(wěn)定，流道狹小迂回，容易發(fā)生堵塞，降低了灌水器的使用壽命。[0004]目前，常用的壓力補(bǔ)償式灌水器主要有管上式和內(nèi)鑲式兩種，其在壓力補(bǔ)償范圍內(nèi)都能保證較好的出水均勻度。但是，兩種灌水器都存在一些缺陷，其中管上式壓力補(bǔ)償灌水器在處于補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)，彈性膜片下的水流為層流，流道變小，容易造成堵塞，而且壓力補(bǔ)償范圍不大；在沖洗狀態(tài)時(shí)，灌水器出水流量比補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)的流量大很多，對(duì)水泵的運(yùn)行不利。內(nèi)鑲式壓力補(bǔ)償灌水器中通過(guò)增加了一段迷宮流道來(lái)提高調(diào)節(jié)的精度和可靠性，但壓力調(diào)節(jié)范圍并沒(méi)有增大，且內(nèi)鑲式灌水器裝配結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高。發(fā)明內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有壓力補(bǔ)償灌水裝置出水均勻度不高，易堵塞，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高的缺點(diǎn)，提供一種壓力補(bǔ)償式滴灌灌水裝置，該灌水裝置流道簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)灌水裝置的壓力補(bǔ)償效果，并且有良好的出水均勻度和抗堵塞性能。[0006]本實(shí)用新型提供的一種壓力補(bǔ)償式滴灌灌水裝置，其特征在于，它包括入水口、流道、鋸齒端、彈性擋片、出水口和背部柵欄；入水口與流道的一端相通，出水口與流道的另一端相通，鋸齒端呈線性，均勻分布在流道內(nèi)的兩側(cè)，彈性擋片間隔、等距離分布于鋸齒端上， 其寬度略小于鋸齒厚度，防止其與流道摩擦，彈性擋片的偏斜方向沿水流方向；背部柵欄位于灌水裝置的背部，并且與入水口相通。[0007]本實(shí)用新型選擇了與常規(guī)的壓力補(bǔ)償方法所不同的設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)成為成本較低的滴灌帶，利用流道齒狀端的彈性擋片發(fā)生彎曲，使水流流道結(jié)構(gòu)變化，達(dá)到壓力補(bǔ)償?shù)男Ч?。該種壓力補(bǔ)償原理打破了目前彈片式的壓力補(bǔ)償形式，將補(bǔ)償用的彈性結(jié)構(gòu)與流道設(shè)計(jì)在一起，不需要另外再進(jìn)行膜片的加工與制造，降低了產(chǎn)品的制造成本，能滿足大田作物滴灌一次投入低的要求。同時(shí)，該型灌水裝置在允許的最高和最低壓力范圍內(nèi)，對(duì)壓力的敏感度較低，基本保持了穩(wěn)定的出水流量，對(duì)灌溉的均勻度非常有利，同時(shí)具有自清洗功能。

圖1是變結(jié)構(gòu)壓力補(bǔ)償式滴灌灌水裝置整體三視圖，其中，圖1. 1為正視圖，圖1. 2 為后視圖，圖1.3為俯視圖；圖2是灌水裝置流道的剖視圖；圖3是灌水裝置立體示意圖；圖4是灌水裝置彈性擋片處流道的放大示意圖；圖5是灌水裝置工作時(shí)的示意圖，其中，圖5. 1是灌水裝置處于沖洗狀態(tài)的示意圖，圖5. 2是灌水裝置處于補(bǔ)償狀態(tài)的示意具體實(shí)施方式
該灌水裝置為內(nèi)鑲式滴灌帶，流道結(jié)構(gòu)為鋸齒狀迷宮型。其中，鋸齒結(jié)構(gòu)呈線性、 均勻分布，彈性擋片間隔，等距離分布在鋸齒狀結(jié)構(gòu)上。彈性擋片的寬度略小于鋸齒厚度， 其傾斜方向和水流方向一致，彈性擋片在水壓不同的情況下會(huì)發(fā)生不同程度的彎曲擺動(dòng)， 使流道內(nèi)的過(guò)流橫截面積隨著壓力的改變而改變，實(shí)現(xiàn)壓力補(bǔ)償效果。
以下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型的具體工作方式做進(jìn)一步詳細(xì)的闡述本實(shí)用新型要求灌水裝置在一定的工作水頭(壓力)范圍內(nèi)，得到穩(wěn)定的出水流量。如圖1. 1所示，本實(shí)用新型的灌水裝置包括6個(gè)主要部分入水口 1，流道2，鋸齒端3， 彈性擋片4，出水口 5，背部柵欄6。入水口 1與流道2前半部分相通，出水口 5與流道2后半部分相通。鋸齒端3呈線性，均勻分布在流道2的兩側(cè)，彈性擋片4間隔，等距離分布與于鋸齒端上，其寬度略小于鋸齒厚度(兩者差值最好在0. lmm-0. 5mm之間)，防止其與流道摩擦，彈性擋片的偏斜方向沿水流方向。背部柵欄6位于灌水裝置的背部，并且與入水口 1 相通。背部設(shè)計(jì)為柵欄結(jié)構(gòu)是為了節(jié)省材料，減輕材料，同時(shí)柵欄結(jié)構(gòu)能保證灌水裝置的使用強(qiáng)度。整個(gè)灌水裝置和水管通過(guò)熱壓之后粘貼在一起。下面以實(shí)例為本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明一種實(shí)例，入水口 1為狹長(zhǎng)矩形槽，出水口 5為寬大矩形槽，背部柵欄6與入水口 1 相通。流道2的寬度為0. 63mm，深度為0. 5mm，長(zhǎng)度為9mm，鋸齒端3的鋸齒結(jié)構(gòu)上下各10 個(gè)，交替擺放，形成流道2，鋸齒的齒尖夾角為30度，齒尖倒圓角處理，使水流有擾流性質(zhì)。 彈性擋片4交替分布于鋸齒端上，一共5個(gè)，方向傾斜于水流方向一側(cè)，彈性擋片的寬度為 0. 4mm,長(zhǎng) 0. 5mm,厚度為 0. 1_。工作時(shí)，水流以一定的工作水頭從背部柵欄6流入，經(jīng)過(guò)入水口 1流入灌水裝置流道，入水口 1是個(gè)截面(相對(duì)于流道的截面積)較大的矩形槽，所以水流在入水口 1中會(huì)變得較為緩慢，不易形成湍急的漩渦。接著水流進(jìn)入流道2，當(dāng)水流繞過(guò)鋸齒端3時(shí)，會(huì)對(duì)鋸齒端上的彈性擋片4產(chǎn)生一定的壓力，當(dāng)工作水壓小于一定程度時(shí)，彈性擋片將不發(fā)生變形， 為沖洗狀態(tài)(如圖5. 1)；當(dāng)工作水壓逐漸增大時(shí)，彈性擋片發(fā)生變形，使得流道的過(guò)流截面積逐漸減小，此狀態(tài)為補(bǔ)償狀態(tài)(如圖5.2。水流繞過(guò)彈性擋片后，會(huì)繞過(guò)一個(gè)鋸齒端，再次到達(dá)彈性擋片處，如此往復(fù)數(shù)次，水流到達(dá)出水口 5時(shí)，水壓近乎穩(wěn)定，能保證在非常小的波動(dòng)范圍內(nèi)。該彈性擋片的設(shè)計(jì)使得該種流道具有了壓力調(diào)節(jié)的作用，從而實(shí)現(xiàn)灌水裝置的壓力補(bǔ)償效果。最后，水流經(jīng)過(guò)出水口 5，流出水管壁，灌溉水管周?chē)淖魑铩Ｖ链?，灌水裝置完成了從進(jìn)水到出水的整個(gè)過(guò)程。[0018]除此實(shí)例外，入水口 1和流道2的寬度，鋸齒端3、彈性擋片4和背部柵欄6的形式都是可以改變的。例如，入水口 1的寬度可以在1-2倍流道寬度間變化。鋸齒端3的具體形狀、尺寸、個(gè)數(shù)都是可以改變的，例如，鋸齒端可以是三角形、矩形、橢圓形等，我們也可以通過(guò)改變鋸齒端的尺寸來(lái)改變流道的大小，鋸齒端的個(gè)數(shù)也是可以改變的，對(duì)于梯形鋸齒端， 我們還可以改變其夾角的大小，10度 30度亦可，鋸齒端應(yīng)該是上下交錯(cuò)的。彈性擋片4 的長(zhǎng)度也是可以改變的，但是其長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)最小流道寬度，其寬度也能改變，但不應(yīng)超過(guò)流道厚度，其厚度則根據(jù)擋片的強(qiáng)度要求選擇一個(gè)合適的值。背部柵欄6的形式并不局限于豎直平行柵欄狀，也可以是水平柵欄狀、交叉柵欄狀、菱形柵欄狀等。[0019]以上闡述了灌水裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作過(guò)程，下面主要說(shuō)明灌水裝置的工作原理。該灌水裝置的主要特點(diǎn)是采用了與常規(guī)的壓力補(bǔ)償方法所不同的設(shè)計(jì)原理，產(chǎn)品的形式為滴灌帶，相比于孔口式和圓柱式滴頭，顯著降低了制造成本。灌水裝置利用流道鋸齒端的彈性擋片在工作水頭下發(fā)生彎曲，使水流流道截面變化，達(dá)到壓力補(bǔ)償?shù)男Ч１竟嗨b置的最大特點(diǎn)是不采用傳統(tǒng)的彈片式壓力補(bǔ)償形式，而將補(bǔ)償用的彈性結(jié)構(gòu)與流道設(shè)計(jì)在一起，直接一次成形出流道結(jié)構(gòu)，不需要另外再進(jìn)行膜片的加工與制造，降低了產(chǎn)品的制造成本，能滿足大田作物滴灌一次投入低的要求。[0020]根據(jù)流量壓力試驗(yàn)結(jié)果，可以計(jì)算出該型灌水裝置的流態(tài)指數(shù)為0. 008，流量系數(shù)為15.0。其中，流態(tài)指數(shù)χ表征了灌水裝置的壓力補(bǔ)償特性，當(dāng)χ值小于0.4時(shí)，一般認(rèn)為該灌水裝置為壓力補(bǔ)償灌水裝置，χ越接近0，灌水裝置的補(bǔ)償特性就越好，理想的壓力補(bǔ)償灌水裝置的流態(tài)指數(shù)等于0，而該型壓力補(bǔ)償式灌水裝置的流態(tài)指數(shù)χ值為0. 008，可見(jiàn)壓力補(bǔ)償作用非常明顯。在工作水頭下，灌水裝置的流量系數(shù)在15. 0上下小幅度的波動(dòng)， 可見(jiàn)，該型灌水裝置在允許的最高和最低壓力范圍內(nèi)，對(duì)壓力的敏感度較低，基本保持了穩(wěn)定的出水流量，對(duì)灌溉的均勻度非常有利。同時(shí)，該灌水裝置在沖洗狀態(tài)下還具有自清洗功能。[0021]綜上所述，該灌水裝置創(chuàng)造性的引入了一種變過(guò)流截面壓力補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的新型流道，將具有壓力補(bǔ)償作用的彈性擋片與灌水裝置流道設(shè)計(jì)為一體式結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了壓力補(bǔ)償式灌水裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用一體化成形技術(shù)降低了制造成本，體積小用料省。試驗(yàn)結(jié)果表明，等距、間隔分布彈性擋片，且擋片長(zhǎng)度尺寸較大時(shí)，出水流量最小，并在4mH20 12mH20 壓力范圍內(nèi)具有很好的壓力補(bǔ)償效果。
權(quán)利要求1. 一種壓力補(bǔ)償式滴灌灌水裝置，其特征在于其特征在于，它包括入水口(1)、流道 (2)、鋸齒端(3)、彈性擋片(4)、出水口 (5)和背部柵欄(6)；入水口 (1)與流道(2)的一端相通，出水口(5)與流道O)的另一端相通，鋸齒端(3)呈線性，均勻分布在流道O)內(nèi)的兩側(cè)，彈性擋片(4)間隔、等距離分布于鋸齒端(3)上，其寬度略小于鋸齒厚度，防止其與流道摩擦，彈性擋片的偏斜方向沿水流方向；背部柵欄(6)位于灌水裝置的背部，并且與入水口(1)相通。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種壓力補(bǔ)償式滴灌灌水裝置，其結(jié)構(gòu)為入水口與流道的一端相通，出水口與流道的另一端相通，鋸齒端呈線性，均勻分布在流道內(nèi)的兩側(cè)，彈性擋片間隔、等距離分布于鋸齒端上，其寬度略小于鋸齒厚度，防止其與流道摩擦，彈性擋片的偏斜方向沿水流方向；背部柵欄位于灌水裝置的背部，并且與入水口相通。該灌水裝置通過(guò)在傳統(tǒng)的迷宮流道齒狀結(jié)構(gòu)端添加彈性擋片，達(dá)到將補(bǔ)償片、流道進(jìn)行一體設(shè)計(jì)的目的，從而減少了補(bǔ)償片和流道之間的裝配誤差，減少了因裝配帶來(lái)的局部水頭損失。這種新型流道不僅可以實(shí)現(xiàn)壓力補(bǔ)償，還可用于內(nèi)鑲式滴灌帶生產(chǎn)中，可以解決滴灌帶不宜實(shí)現(xiàn)壓力補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題。同時(shí)，本實(shí)用新型還具有自清洗，抗堵塞能力。
文檔編號(hào)A01G25/02GK202285732SQ201120413679
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者劉潔, 史玉升, 殷莉, 王聰, 蘆剛, 陸恒, 魏青松, 黎安 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)