專利名稱：一種反沖洗式涌泉根灌灌水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于旱區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟林灌溉技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種涌泉根灌灌水器，特別涉及一種反沖洗式涌泉根灌灌水器。
背景技術(shù)：
在大力發(fā)展現(xiàn)代節(jié)水灌溉的同時，人們普遍認識到，地下灌溉(如地下滲灌和滴灌)是最省水的技術(shù)，但灌水器的堵塞問題一直是阻礙滴灌技術(shù)應用與發(fā)展的最大瓶頸。按堵塞原因分類，有由固體顆粒引起的物理堵塞、由化學反應生成的難溶性鹽所引起的化學堵塞以及由微生物活動和生長引起的生物堵塞。有研究表明，灌水器堵塞的直接原因是各種形式堵塞介質(zhì)在灌水器微小彎曲流道中的運移規(guī)律和沉積特性，即便綜合利用各種物理化學方法進行處理，灌水器流道堵塞仍無法消除。為了防止灌水器的堵塞，除了對水質(zhì)進行處理，改善灌水器流道結(jié)構(gòu)外，設計一種能對灌水器流道進行沖洗的結(jié)構(gòu)，也是改善灌水器堵塞行之有效的途徑之一。申請人:在研究過程中，分別向國家專利行政部門提交了以下專利申請
1、一種適用于樹木的地下涌泉根灌方法(申請?zhí)?00810150395. 8)，提出了涌泉根灌的新概念，并制作了一種簡單的助理灌水器，將由直徑為4mm的微管流出的水經(jīng)由助理灌水器導入作物根部，不僅克服了地上和地下滴灌方式的缺點，毛管使用壽命由5-8年增加到20年，而且將水分直接補充到作物根系部位，實現(xiàn)由灌溉土壤到灌溉作物轉(zhuǎn)變，減少了地面蒸發(fā)和灌水器的堵塞，提高了灌水利用效率，當時還沒有形成一種真正意義上的涌泉根灌產(chǎn)品。2、一種螺紋迷宮流道式式涌泉根灌灌水器(申請?zhí)?01010156199. 9)，將螺紋式迷宮流道、進水口、沖沙孔和通氣導水口集成于一體，適用于各種不同土質(zhì)的土壤進行涌泉根灌，當土壤透水性強時，通過出水口的水全部入滲，當土壤透水性差時，來不及入滲的水通過通氣導水管流出進入滲池，由此達到兩種灌水方法相結(jié)合，以保證水分全部進入作物根部，灌溉水利用效率高。內(nèi)部灌水器流道長過水斷面面積大，螺紋迷宮流道中心線總長 1500mm、最小寬度為2mm，而以往迷宮流道滴頭最小寬度在0. 5-1. 2mm，流道中心線總長在 IOOmm左右，螺紋迷宮流道流態(tài)指數(shù)小于0. 5，消能和紊流效果好。其結(jié)構(gòu)簡單，具有根灌和涌泉的特點；與暴露在地面的管道相比，使用壽命由3-5年提高到20年以上，造價降低20% 以上。3、一種壓力可調(diào)式涌泉根灌灌水器(申請?zhí)?01010156210. 1)，該壓力可調(diào)式涌泉根灌灌水器包括一個圓管，圓管的管壁上有圓環(huán)型迷宮流道，圓管上有進水口、排沙孔和通氣導水口，進水口和排沙孔內(nèi)有過濾網(wǎng)，進水口和圓環(huán)型迷宮流道進口相連通，在圓環(huán)型迷宮流道分布有由壓力調(diào)節(jié)橡膠圈封閉的低壓出水口、中壓出水口和高壓出水口。其流道長且過水斷面面積大，流道主航道最小寬度為2mm，轉(zhuǎn)動壓力調(diào)節(jié)橡膠圈，使壓力調(diào)節(jié)橡膠圈圓孔與某一位置的出水口重疊，就可以打開所需要的壓力出水口，進而實現(xiàn)同一灌水器在不同壓力下獲得相同流量的效果。
4、一種斜齒迷宮流道涌泉根灌灌水器(申請?zhí)?01010208686. 5)，該斜齒迷宮寬流道式涌泉根灌灌水器，包括一中空帶底的圓管，圓管的外管壁上有斜齒迷宮寬流道，圓管上部有進水口和通氣導水口，進水口內(nèi)設置有流道進口濾網(wǎng)，進水口通過流道進口和斜齒迷宮寬流道相連通，在所述流道末端設有緩水區(qū)、駐水區(qū)和出水口，所述流道末端通過流道出口和所述緩水區(qū)連通，緩水區(qū)和駐水區(qū)連通，所述駐水區(qū)由所述中空帶底的圓管的內(nèi)部空腔形成，所述圓管的底部設置網(wǎng)孔形成出水口。其流量大、抗堵塞性能高。上述涌泉根灌灌水器均采用了一體式結(jié)構(gòu)，并對灌水器流道進行了優(yōu)化設計，與現(xiàn)存的滴頭、穩(wěn)流器等灌水器相比，顯著增強了抗堵塞性能，但是，這些灌水器在使用過程仍然有堵塞的可能性。因此，對于解決涌泉根灌灌水器的堵塞問題，仍然是本領(lǐng)域技術(shù)人員所關(guān)注的。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決灌水器的堵塞問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種反沖洗式涌泉根灌灌水器，該灌水器采用組合式結(jié)構(gòu)，當灌水器發(fā)生堵塞時，可使水流從原出水口進入，沖刷流道及進、出水口處中堵塞物質(zhì)，避免了灌水器的更換，降低了灌溉系統(tǒng)成本。為了實現(xiàn)上述任務，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案
一種反沖洗式涌泉根灌灌水器，其特征在于，由蓋子和灌水器芯通過螺紋組合而成；所述蓋子上方中央有進水口，蓋子周圍分布有通氣導水孔，所述的灌水器芯是一個中空帶隔板的圓管，圓管外壁上分布有斜齒迷宮流道，斜齒迷宮流道上有濾網(wǎng)和出水口，所述隔板設置在濾網(wǎng)與出水口之間，圓管上下兩端有與蓋子相配的外螺紋。本發(fā)明的反沖洗式涌泉根灌灌水器，還包括一個配套使用的套筒，所述的套筒兩端通透，套筒內(nèi)徑等于蓋子的外徑，將灌水器芯插入套筒中，整體埋于地下使用。避免根系入侵和負壓吸泥，減少堵塞的發(fā)生。本發(fā)明的反沖洗式涌泉根灌灌水器，不同于以往的微灌灌水器，采用組合式結(jié)構(gòu)， 進水口與通氣導水口在蓋子上，濾網(wǎng)、斜齒迷宮流道、出水口、隔板在灌水器芯上，蓋子與芯通過螺絲連接。其組合式結(jié)構(gòu)和隔板是該灌水器反沖洗功能的關(guān)鍵。該反沖洗式涌泉根灌灌水器可以適用于不同土質(zhì)的土壤進行涌泉根灌，當土壤透水性強時，通過出水口的水全部入滲，當土壤透水性差時，來不及入滲的水通過通氣導水管流出進入附近土壤繼續(xù)入滲， 具有根灌和涌泉的特點，以保證水分全部進入作物根部，灌溉水利用效率高，結(jié)構(gòu)簡單，水力性能良好，流道抗堵性能好，并且具有反沖洗功能，能避免更換灌水器導致的成本升高。 該反沖洗式涌泉根灌灌水器可使管道全部埋于地下，與暴露在地面管道相比，使用壽命大大提高。


圖1為本發(fā)明的反沖洗式涌泉根灌灌水器結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖Ia是分解示意圖， 圖Ib是整體剖面圖。圖中的標記為1、蓋子，2、灌水器芯，3、進水口，4、通氣導水孔，5、隔水板，6、流道，7、濾網(wǎng)，8、出水口，9、灌水器芯上的外螺紋，10、蓋子上的內(nèi)螺紋。圖2為本發(fā)明的反沖洗式涌泉根灌灌水器反沖洗原理示意圖。圖3為本發(fā)明的反沖洗式涌泉根灌灌水器壓力流量關(guān)系曲線圖，其中橫坐標為壓力(m)，縱坐標為流量(L/h)。圖4為流道壓力分布圖。圖5是流道速度矢量圖，圖fe為整體速度分布圖，圖恥是局部放大速度圖。以下結(jié)合附圖和發(fā)明人給出的具體實施例對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。
具體實施例方式如圖1，本實施例給出一種反沖洗式涌泉根灌灌水器，該灌水器為組合式結(jié)構(gòu)，包括蓋子1，灌水器芯2。蓋子1和灌水器2芯通過螺紋連接在一起，蓋子1的上方中央有進水口 3，蓋子1周圍有2個通氣導水孔4。灌水器芯2是一個中空帶隔板5的圓管，圓管外壁上分布有斜齒迷宮流道6，濾網(wǎng)7，出水口 8，隔板5位于濾網(wǎng)7與出水口 8之間，圓管上下端都有與蓋子1相配的螺紋9。如圖2所示，本實施例的反沖洗式涌泉根灌灌水器工作原理為正常情況下，蓋子 1與灌水器芯2的上端的螺紋密合，水流從進水口 1進入灌水器芯2的內(nèi)部，由于隔水板5 的存在，水流經(jīng)濾網(wǎng)7過濾后進入斜齒迷宮流道6消能，由出水口 8從灌水器芯2內(nèi)流出。 當反沖洗式涌泉根灌灌水器發(fā)生堵塞時，將灌水器芯2倒置，蓋子1與灌水器芯2下端的螺紋擰緊，水流從出水口 8流入沖刷斜齒迷宮流道6，從濾網(wǎng)7處流出，起到反沖洗功能。在實際使用中，多余的水流可以通過通氣導水孔4導入附近土壤繼續(xù)灌溉。所述灌水器流道為斜齒形迷宮流道，流道總長度為306mm，流道總寬為3. 5mm，齒高1mm，齒間距3. 8mm，流道深2mm。當壓力為IOm時，出水口 8的流量為7L/h。該斜齒形迷宮流道過水斷面大，能有效減少堵塞的發(fā)生概率。 在本實施例中，灌水器芯2的長度為78mm，外徑32. 5mm,壁厚3. 2mm,灌水器芯2外
壁上還有包裹有一層厚度為2mm的塑料外皮。斜齒形迷宮流道6總長度為306mm，流道總寬為3. 5mm,齒高1mm，齒間距3. 8mm,流道深2mm。濾網(wǎng)7的形狀為9個1. 5 X 2mm長方形，出水口 8的形狀為1. 8 X 2mm長方形。灌水器芯2上下兩端的螺紋完全相同，螺距為2. 6mm,螺距截面為正方形。隔板5的厚度為3mm，由于隔板5的阻隔作用，水流由進水口 8進入后，水位抬高， 從濾網(wǎng)7進入斜齒形迷宮流道6。蓋子1的外徑為50mm，2個通氣導水孔4用于與直徑為4mm的微管相連接。本發(fā)明的反沖洗式涌泉根灌灌水器，還包括一個配套使用的套筒(圖中未示出)， 該套筒兩端通透，套筒內(nèi)徑等于蓋子1外徑(50mm)，將反沖洗式涌泉根灌的灌水器芯2插入該套筒中，整體埋于地下使用，避免根系入侵和負壓吸泥，減少堵塞的發(fā)生。申請人:采用CFD分析軟件Fluent，對反沖洗式涌泉根灌的斜齒形迷宮流道6進行單相流分析計算，得到斜齒迷宮流道6在不同壓力下的流量，并擬合其壓力流量關(guān)系曲線如圖3所示，該斜齒迷宮流道6的流態(tài)指數(shù)為0. 516，說明水流處于紊流狀態(tài)，消能效果良好，當額定壓力為IOm時，流量為7L/h。參見圖4，申請人通過觀察壓力分布圖可知，當斜齒迷宮流道6進口工作壓力為 IOm時，壓力沿斜齒迷宮流道的排列方向逐漸降低，到出口處壓力減為-1. 5X IO3Pa,近似于
大氣壓。
參見圖fe和圖恥，斜齒迷宮流道6內(nèi)按流速的大小可以明顯地劃分為主流區(qū)和旋流區(qū)，主流區(qū)內(nèi)流速較高，達2. 15 3. 04m/s，旋流區(qū)流速較低，大概為0. 64 0. 15m/s, 是最容易造成堵塞的區(qū)域。但由于流道寬度比較大，主流區(qū)較寬闊，使水流有較大的挾沙能力，可以相對減小堵塞的發(fā)生概率。
權(quán)利要求
1.一種反沖洗式涌泉根灌灌水器，其特征在于，由蓋子(1)和灌水器芯(2)通過螺紋組合而成；所述蓋子(1)上方中央有進水口(3)，蓋子(1)周圍分布有通氣導水孔(4)，所述的灌水器芯(2)是一個中空帶隔板(5)的圓管，圓管外壁上分布有斜齒迷宮流道(6)，斜齒迷宮流道(6)上有濾網(wǎng)(7)和出水口(8)，所述隔板(5)設置在濾網(wǎng)(7)與出水口(8)之間，圓管上下兩端有與蓋子(1)相配的外螺紋(9)。
2.如權(quán)利要求1所述的反沖洗式涌泉根灌灌水器，其特征在于，所述的灌水器芯(2)的長度為78mm，外徑32. 5mm，壁厚3. 2mm，灌水器芯(2)的外壁上還包裹有一層厚度為2mm的塑料外皮。
3.如權(quán)利要求1所述的反沖洗式涌泉根灌灌水器，其特征在于，所述斜齒形迷宮流道 (6)，總長度為306mm，總寬為3. 5mm，齒高1謹，齒間距3. 8謹，深2謹，當壓力為IOm時，出水口(8)的流量為7L/h。
4.如權(quán)利要求1所述的反沖洗式涌泉根灌灌水器，其特征在于，所述濾網(wǎng)(7)的形狀為 9個1.5X2mm的長方形。
5.如權(quán)利要求1所述的反沖洗式涌泉根灌灌水器，其特征在于，所述出水口(8)形狀為1.8 X 2mm的長方形。
6.如權(quán)利要求1所述的反沖洗式涌泉根灌灌水器，其特征在于，所述灌水器芯(2)兩端的外螺紋(9)完全相同，螺距為2. 6mm，螺距截面為正方形。
7.如權(quán)利要求1所述的反沖洗式涌泉根灌灌水器，其特征在于，所述隔板(5)厚度為3mm ο
8.如權(quán)利要求1所述的反沖洗式涌泉根灌灌水器，其特征在于，所述通氣導水孔(4)為 2個，用于連接直徑為4mm的微管。
9.如權(quán)利要求1所述的反沖洗式涌泉根灌灌水器，其特征在于，還包括一個配套使用的套筒，所述的套筒兩端通透，套筒內(nèi)徑等于蓋子(1)的外徑，將灌水器芯(2)插入所述的套筒中，整體埋于地下使用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種反沖洗式涌泉根灌灌水器，由蓋子和灌水器芯通過螺紋組合而成；所述蓋子上方中央有進水口，蓋子周圍分布有通氣導水孔，所述的灌水器芯是一個中空帶隔板的圓管，圓管外壁上分布有斜齒迷宮流道，斜齒迷宮流道上有濾網(wǎng)和出水口，所述隔板設置在濾網(wǎng)與出水口之間，圓管上下兩端有與蓋子相配的外螺紋。正常情況下，蓋子與灌水器芯的上端的螺紋密合，水流從進水口進入芯的內(nèi)部，經(jīng)過濾網(wǎng)過濾進入斜齒迷宮流道消能，由出水口從芯內(nèi)流出。當灌水器發(fā)生堵塞時，將灌水器芯倒置，蓋子與灌水器下端的螺紋擰緊，水流從出水口流入沖刷流道，從濾網(wǎng)處流出，起到反沖洗功能。
文檔編號B05B1/34GK102389866SQ201110204558
公開日2012年3月28日 申請日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者仇振杰, 黨思思, 呂宏興, 戚春燕, 朱德蘭, 李令媛, 林佳, 牛文鵬, 王劍, 車銀偉 申請人:西北農(nóng)林科技大學