專利名稱：一種變結構的壓力補償式滴灌灌水器的制作方法
技術領域：
本發明屬于農業節水灌溉與先進制造技術交叉領域，具體涉及一種變結構的壓力補償式滴灌灌水器。
背景技術：
節水灌溉是世界各國發展農業采取的主要措施，微灌作為節水灌溉中一種先進的高標準灌溉技術，已被世界上很多國家采用。其中滴灌最具節水、增產、高效等顯著優勢，可廣泛應用于果樹、蔬菜、花卉、藥材等經濟作物種植中。灌水器是滴灌系統的核心部件，其性能好壞對整個滴灌系統的推廣應用和使用效果起著決定性的作用。壓力補償式灌水器是上世紀70年代中期出現的滴灌產品，其出水流量受工作水壓變化的影響很小，同時具有自沖洗、抗堵塞性能良好等優點。然而，壓力補償式灌水器的開發難度大，技術含量高，是衡量滴灌設備生產廠商技術水平高低的主要標志之一。國外對壓力補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的壓力補償式灌水器。國內對壓力補償式灌水器的研制起步較晚，在補償式灌水器的生產方面基本處在引進、仿制階段，產品的性能不夠穩定，流道狹小迂回，容易發生堵塞，降低了灌水器的使用壽命。目前，常用的壓力補償式灌水器主要有管上式和內鑲式兩種，其在壓力補償范圍內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，其中管上式壓力補償灌水器在處于補償狀態時，彈性膜片下的水流為層流，流道變小，容易造成堵塞，而且壓力補償范圍不大；在沖洗狀態時，灌水器出水流量比補償狀態時的流量大很多，對水泵的運行不利。內鑲式壓力補償灌水器中通過增加了一段迷宮流道來提高調節的精度和可靠性，但壓力調節范圍并沒有增大，且內鑲式灌水器裝配結構復雜，制造成本較高。
發明內容
本發明的目的在于克服現有壓力補償灌水器出水均勻度不高，易堵塞，結構復雜， 制造成本高的缺點，提供一種變結構的壓力補償式滴灌灌水器，該灌水器流道簡單，能實現灌水器的壓力補償效果，并且有良好的出水均勻度和抗堵塞性能。本發明提供的一種變結構的壓力補償式滴灌灌水器，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，均勻分布在流道內的兩側，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；背部柵欄位于灌水器的背部，并且與入水口相通。本發明選擇了與常規的壓力補償方法所不同的設計原理，設計成為成本較低的滴灌帶，利用流道齒狀端的彈性擋片發生彎曲，使水流流道結構變化，達到壓力補償的效果。 該種壓力補償原理打破了目前彈片式的壓力補償形式，將補償用的彈性結構與流道設計在一起，不需要另外再進行膜片的加工與制造，降低了產品的制造成本，能滿足大田作物滴灌一次投入低的要求。同時，該型灌水器在允許的最高和最低壓力范圍內，對壓力的敏感度較低，基本保持了穩定的出水流量，對灌溉的均勻度非常有利，同時具有自清洗功能。
圖1是變結構壓力補償式滴灌灌水器整體三視圖，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是灌水器流道的剖視圖；圖3是灌水器立體示意圖；圖4是灌水器彈性擋片處流道的放大示意圖；圖5是灌水器工作時的示意圖，其中，圖5. 1是灌水器處于沖洗狀態的示意圖，圖 5. 2是灌水器處于補償狀態的示意具體實施例方式該灌水器為內鑲式滴灌帶，流道結構為鋸齒狀迷宮型。其中，鋸齒結構呈線性、均勻分布，彈性擋片間隔，等距離分布在鋸齒狀結構上。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發生不同程度的彎曲擺動，使流道內的過流橫截面積隨著壓力的改變而改變，實現壓力補償效果。下面結合附圖和實例對本發明的具體工作方式做進一步詳細的闡述本發明要求灌水器在一定的工作水頭(壓力)范圍內，得到穩定的出水流量。如圖 1. 1所示，本發明的灌水器包括6個主要部分入水口 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，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位于灌水器的背部，并且與入水口 1相通。背部設計為柵欄結構是為了節省材料，減輕材料，同時柵欄結構能保證灌水器的使用強度。整個灌水器和水管通過熱壓之后粘貼在一起。下面以實例為本發明作進一步詳細說明一種實例，入水口 1為狹長矩形槽，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，長度為9mm，鋸齒端3的鋸齒結構上下各10 個，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。 彈性擋片4交替分布于鋸齒端上，一共5個，方向傾斜于水流方向一側，彈性擋片的寬度為 0. 4mm,長 0. 5mm,厚度為 0. 1_。工作時，水流以一定的工作水頭從背部柵欄6流入，經過入水口 1流入灌水器流道，入水口 1是個截面(相對于流道的截面積)較大的矩形槽，所以水流在入水口 1中會變得較為緩慢，不易形成湍急的漩渦。接著水流進入流道2，當水流繞過鋸齒端3時，會對鋸齒端上的彈性擋片4產生一定的壓力，當工作水壓小于一定程度時，彈性擋片將不發生變形， 為沖洗狀態(如圖5. 1)；當工作水壓逐漸增大時，彈性擋片發生變形，使得流道的過流截面積逐漸減小，此狀態為補償狀態(如圖5. 。水流繞過彈性擋片后，會繞過一個鋸齒端，再次到達彈性擋片處，如此往復數次，水流到達出水口 5時，水壓近乎穩定，能保證在非常小的波動范圍內。該彈性擋片的設計使得該種流道具有了壓力調節的作用，從而實現灌水器的壓力補償效果。最后，水流經過出水口 5，流出水管壁，灌溉水管周圍的作物。至此，灌水器完成了從進水到出水的整個過程。除此實例外，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、個數都是可以改變的，例如，鋸齒端可以是三角形、矩形、橢圓形等，我們也可以通過改變鋸齒端的尺寸來改變流道的大小，鋸齒端的個數也是可以改變的，對于梯形鋸齒端， 我們還可以改變其夾角的大小，10度 30度亦可，鋸齒端應該是上下交錯的。彈性擋片4 的長度也是可以改變的，但是其長度不應超過最小流道寬度，其寬度也能改變，但不應超過流道厚度，其厚度則根據擋片的強度要求選擇一個合適的值。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。以上闡述了灌水器的結構特點和工作過程，下面主要說明灌水器的工作原理。該灌水器的主要特點是采用了與常規的壓力補償方法所不同的設計原理，產品的形式為滴灌帶，相比于孔口式和圓柱式滴頭，顯著降低了制造成本。灌水器利用流道鋸齒端的彈性擋片在工作水頭下發生彎曲，使水流流道截面變化，達到壓力補償的效果。本灌水器的最大特點是不采用傳統的彈片式壓力補償形式，而將補償用的彈性結構與流道設計在一起，直接一次成形出流道結構，不需要另外再進行膜片的加工與制造，降低了產品的制造成本，能滿足大田作物滴灌一次投入低的要求。根據流量壓力試驗結果，可以計算出該型灌水器的流態指數為0. 008，流量系數為 15. 0。其中，流態指數χ表征了灌水器的壓力補償特性，當χ值小于0. 4時，一般認為該灌水器為壓力補償灌水器，χ越接近0，灌水器的補償特性就越好，理想的壓力補償灌水器的流態指數等于0，而該型壓力補償式灌水器的流態指數χ值為0. 008,可見壓力補償作用非常明顯。在工作水頭下，灌水器的流量系數在15.0上下小幅度的波動，可見，該型灌水器在允許的最高和最低壓力范圍內，對壓力的敏感度較低，基本保持了穩定的出水流量，對灌溉的均勻度非常有利。同時，該灌水器在沖洗狀態下還具有自清洗功能。綜上所述，該灌水器創造性的引入了一種變過流截面壓力補償結構的新型流道， 將具有壓力補償作用的彈性擋片與灌水器流道設計為一體式結構，簡化了壓力補償式灌水器的結構設計，采用一體化成形技術降低了制造成本，體積小用料省。試驗結果表明，等距、 間隔分布彈性擋片，且擋片長度尺寸較大時，出水流量最小，并在4mH20 12mH20壓力范圍內具有很好的壓力補償效果。
權利要求
1. 一種壓力補償式滴灌灌水器，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(2)的另一端相通，鋸齒端(3)呈線性，均勻分布在流道(2)內的兩側，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)位于灌水器的背部，并且與入水口 (1)相通。
全文摘要
本發明公開了一種變結構的壓力補償式滴灌灌水器，其結構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，均勻分布在流道內的兩側，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；背部柵欄位于灌水器的背部，并且與入水口相通。該灌水器通過在傳統的迷宮流道齒狀結構端添加彈性擋片，達到將補償片、流道進行一體設計的目的，從而減少了補償片和流道之間的裝配誤差，減少了因裝配帶來的局部水頭損失。這種新型流道不僅可以實現壓力補償，還可用于內鑲式滴灌帶生產中，可以解決滴灌帶不宜實現壓力補償的問題。同時，本發明還具有自清洗，抗堵塞能力。
文檔編號A01G25/02GK102499025SQ201110329770
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月26日 優先權日2011年10月26日
發明者劉潔, 史玉升, 殷莉, 王聰, 蘆剛, 陸恒, 魏青松, 黎安 申請人:華中科技大學