CN102599036A - 一种振荡脉冲滴灌灌水器及滴灌方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于农业节水灌溉技术领域，涉及滴灌灌水器，具体涉及一种振荡脉冲滴灌灌水器及滴灌方法。所述灌水器，由进水槽、振荡脉冲发生器、流道和出水槽组成，进水槽设有滤窗并与振荡脉冲发生器连通，振荡脉冲发生器与流道连通，出水槽位于流道末端。应用射流反馈振荡技术，驱使水流在两条流道内间歇性流动，实现持续的脉冲过程，在流道内形成强烈的紊动与冲击水流，增强灌水器的抗堵塞能力与灌水均匀性。省去现有滴灌脉冲发生器的橡胶、塑料膜、弹簧等弹性体结构，具有结构简单、可靠性、耐久性强的特点，可广泛适应于大田作物、蔬菜、林果业等灌溉的需求。

Description

一种振荡脉冲滴灌灌水器及滴灌方法

技术领域

本发明属于农业节水灌溉技术领域，涉及滴灌灌水器，具体涉及一种振荡脉冲滴灌灌水器及滴灌方法。

背景技术

脉冲滴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；脉冲滴灌系统通过脉冲发生器储水与脉冲的循环产生持续的脉冲水流，其工作过程一般由充水增压与出水减压两个互为独立的阶段组成，二个阶段自动循环往复，使得水流以一定的脉冲频率由滴灌灌水器间歇性的流出，实现脉冲滴灌方式。

脉冲发生器是将滴灌系统中的压力水流变成脉冲水流的核心装置，现有脉冲发生器大都具有一个可膨胀及复位的弹性腔体，弹性腔体由橡胶、塑料隔膜或弹簧等弹性材料所构成；在充水增压阶段，压力水流进入弹性腔体，腔体开始膨胀，随着压力水在腔体内不断积累,腔体膨胀到至极限时，在膜片或弹簧等作用下出水口被打开, 腔体内的压力水流迅速通过出水通道泄出，完成一次脉冲；当弹性腔体内的压力水被瞬间释放后，腔体在弹性作用下恢复原始状态，出水口被封闭, 进入下一个脉冲过程；循环往复，形成脉冲水流。

现有脉冲滴灌利用橡胶、塑料、弹簧等弹性材料的扩张与复位，来实现脉冲水流的目的；滴灌系统一般运行时间较长，弹性材料在长时间、高频率的频繁往复运行过程中，易于疲劳，甚至损坏；脉冲频率取决于弹性材料的刚度和初始压缩量，长时间运行将导致弹性材料刚度和弹性模量发生变化，弹性减退，灵敏性、可靠性会不同程度的下降，从而影响脉冲滴灌系统的持久运行与使用；弹性材料的使用势必增加脉冲发生器的结构复杂性，对机械密封性、制造精度、可靠性及耐久性提出更高的要求。

申请号为97232713.4的中国专利“微灌脉冲发生器” 公开了一种由型芯、脉冲胶囊、壳体组成的脉冲发生器。通过胶囊的膨胀积蓄能量，打开出水口，利用胶囊的弹性作用恢复原状，封闭出水口，实现脉冲滴灌；申请号为201110074154.1的中国专利“脉冲滴灌系统” 公开了一种脉冲阀，由阀体、进水口、进水腔、导杆、闸体、出水腔、闸体推拉弹簧、出水口、控制腔、隔膜拉簧等组成，通过进水腔的有压水流推动隔膜，拉伸隔膜拉簧，挤压闸体推拉弹簧，推动闸体打开出水口，利用隔膜拉簧拉动隔膜复位，推拉弹簧拉动闸体复位，封闭出水口，实现脉冲滴灌。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，造价低，抗堵塞能力强，使用寿命长，利用射流反馈振荡技术形成脉冲水流的振荡脉冲滴灌灌水器。

本发明采取的技术解决方案是：一种振荡脉冲滴灌灌水器，由进水槽、射流振荡脉冲发生器、流道和出水槽组成，进水槽设有滤窗并与射流振荡脉冲发生器连通，射流振荡脉冲发生器与流道连通，出水槽位于流道末端，其特征在于：所述射流振荡脉冲发生器由脉冲发生器进口、收缩段、导流段、射流喷嘴、第一振荡反馈信号作用口、第二振荡反馈信号作用口、第一振荡反馈信号通道、第二振荡反馈信号通道、射流空间、第一振荡反馈信号入口、第二振荡反馈信号入口、第一射流出口、第二射流出口和分流劈组成；射流振荡脉冲发生器最前端是脉冲发生器进口，其后接一个前大后小的收缩段，然后是一个导流段与一个射流喷嘴，射流喷嘴两边的侧壁上分别设置第一振荡反馈信号作用口和第二振荡反馈信号作用口，射流喷嘴后是一段前小后大形状的射流空间，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射流振荡脉冲发生器的第一射流出口和第二射流出口，第一射流出口与第一流道相连通，第二射流出口与第二流道相连通，第一射流出口的侧壁上设置第一振荡反馈信号入口，第二射流出口的侧壁上设置第二振荡反馈信号入口，在第一振荡反馈信号作用口和第一振荡反馈信号入口一侧的壁面上开槽，连通第一振荡反馈信号作用口与第一振荡反馈信号入口，形成第一振荡反馈信号通道，在第二振荡反馈信号作用口和第二振荡反馈信号入口一侧的壁面上开槽，连通第二振荡反馈信号作用口与第二振荡反馈信号入口，形成第二振荡反馈信号通道Ⅱ。

流道共有两条，分别为第一流道和第二流道，第一流道与射流振荡脉冲发生器的第一射流出口连通，第二流道与射流振荡脉冲发生器的第二射流出口连通，流道结构形式为迷宫式、绕流式、长流道式或孔口流道形式。

出水槽位于流道的末端，出水槽有两种构成方案：第一种方案是设置两个独立的出水槽，分别为第一水槽和第二出水槽，第一出水槽与第一流道连通，第二出水槽与第二流道连通，形成具有两个出水口的射流振荡脉冲滴灌灌水器；第二种方案是在两条流道的末端设置一个出水槽，由出水槽将第一流道与第二流道的末端连通，两条流道共用一个出口，形成具有一个出水口的射流振荡脉冲滴灌灌水器；在构建射流振荡脉冲滴灌灌水器时，出水槽结构可在二种方案中任选其一。

本发明工作时，毛管中的压力水流由滤窗进入进水槽，由脉冲发生器进口进入射流振荡脉冲发生器，通过收缩段、导流段与射流喷嘴形成射流，射流在通过喷嘴后进入射流空间，由于射流振荡脉冲发生器几何结构的微小不对称性及射流本身存在的紊乱，射流的卷吸和两侧壁面之间的干涉效应将不对称，在射流两侧产生压差，这一压差推动射流的偏转，将产生附壁效应，贴附于射流空间的一侧壁面上，沿壁面流动，到达该侧的射流出口；假设射流首先附壁于第一射流出口一侧的射流空间的侧壁面，并沿该壁面流动，到达第一射流出口，一部分水流进入与第一射流出口相连通的第一流道，通过第一流道尾端的出水槽滴出；另一部分水流会通过第一射流出口处的第一振荡反馈信号入口进入第一振荡反馈信号通道，经过第一振荡反馈信号通道到达第一振荡反馈信号作用口，作用于射流喷嘴处的水流，使射流发生偏转，转向附壁于第二射流出口一侧的射流空间的侧壁面，沿该侧壁面流动至第二射流出口，此时一部分水流进入与第二射流出口相连通的第二流道，通过第二流道尾端的出水槽滴出；另一部分水流则通过第二射流出口处的第二振荡反馈信号入口进入第二振荡反馈信号通道，经过第二振荡反馈信号通道到达Ⅱ振荡反馈信号作用口，作用于射流喷嘴处的水流，使射流再次发生偏转，水流恢复到第一射流出口一侧的射流空间侧壁面，形成一次振荡脉冲过程；如此循环往复，通过振荡脉冲发生器的水流振荡，分别在两条流道内产生脉冲水流。

本发明的有益效果：本发明由于应用射流振荡技术，切换水流的射流方向，驱使水流在两条流道内间歇性流动，实现持续的脉冲过程，在流道内形成强烈的紊动与冲击水流，有益于冲刷流道，提高固化物输运能力，增加灌水器的抗堵塞能力；水流的强烈紊动保证了灌水器具有高效的消能效果，有利于降低灌水器的流态指数，滴水更加均匀；省去现有脉冲滴灌灌水器的橡胶、塑料膜、弹簧等弹性体结构，简化了脉冲滴灌灌水器的结构，使得脉冲发生器的运行更为可靠、持久；射流振荡脉冲滴灌灌水器无需任何附加装置，材质可与现有常用滴灌灌水器材质相同，只需开发射流振荡脉冲滴灌灌水器模具，即可采用现有滴灌灌水器或滴灌管带的加工工艺、方法与设备进行注塑、加工与成型，加工工艺简单，制造成本较低，安装使用方便，本发明能够构造多种结构形式的脉冲滴灌灌水器，可广泛适应于大田作物、蔬菜、林果业等灌溉的需求。

附图说明

图1是本发明实施例1的正剖面图；

图2实施例1的后视图；

图3是图1中A-A剖视线的放大剖面图；

图4是图1中B-B剖视线的放大剖面图；

图5是本发明实施例2的正剖面图；

图6是实施例2的后视图；

图7是图5中C-C剖视线的放大剖面图；

图8是图5中D-D剖视线的放大剖面图；

图中， 1.进水槽  2.脉冲发生器进口  3.收缩段  4.导流段  5.射流喷嘴  6. 第一振荡反馈信号作用口  7. 第二振荡反馈信号作用口   8. 第一振荡反馈信号通道  9. 第二振荡反馈信号作用口  10.射流空间  11. 第一振荡反馈信号入口  12. 第二振荡反馈信号入口 13.第一射流出口  14.第二射流出口  15.分流劈    16.第一流道  17.第二流道  18.第一出水槽Ⅰ  19.第二出水槽  20.滤窗。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

参照图1、图2、图3、图4，进水槽1底部设有滤窗20，进水槽1末端连通脉冲发生器进口2；震荡脉冲发生器由脉冲发生器进口2、收缩段3、导流段4、射流喷嘴5、第一振荡反馈信号作用口6、第二振荡反馈信号作用口Ⅱ、第一振荡反馈信号通道8、第二振荡反馈信号通道9、射流空间10、第一振荡反馈信号入口11、第二振荡反馈信号入口12、第一射流出口13、第二射流出口14和分流劈15组成，射流震荡脉冲发生器最前端是脉冲发生器进口2，脉冲发生器进口2前面连通进水槽1，脉冲发生器进口2后面连通一个前大后小的倒喇叭形收缩段3，收缩段3后连通一个矩形的导流段4，矩形的导流段4后连通一个射流喷嘴5，射流喷嘴两边的侧壁上分别设置第一振荡反馈信号作用口6和第二振荡反馈信号作用口7，射流喷嘴5后是一段前小后大形状的射流空间10，分流劈15成尖角形，位于射流空间10的末端，并将射流空间10的末端分割成为射流振荡脉冲发生器的第一射流出口13和第二射流出口14，第一射流出口13的侧壁上设置第一振荡反馈信号入口11，第二射流出口的侧壁上设置第二振荡反馈信号入口12，在第一振荡反馈信号作用口6和第二振荡反馈信号入口11一侧的壁面上开槽，连通第一振荡反馈信号作用口6与第二振荡反馈信号入口11，形成第一振荡反馈信号通道8，在第二振荡反馈信号作用口7和第二振荡反馈信号入口12一侧的壁面上开槽，连通第二振荡反馈信号作用口7与第二振荡反馈信号入口12，形成第二振荡反馈信号通道9；震荡脉冲发生器的第一射流出口13与第一流道16连通，第二射流出口14与第二流道17连通；第一出水槽18与第一流道16连通，第二出水槽19与第二流道17连通，由此构成的一个整体形成一种振荡脉冲滴灌灌水器，即为本发明的第1实施例。

具体实现过程：滴灌系统毛管中的压力水流由滤窗20进入进水槽1，由脉冲发生器进口2进入射流振荡脉冲发生器，通过收缩段3、导流段4与射流喷嘴5形成射流，射流在通过喷嘴5后进入射流空间10，假设射流首先附壁于第一射流出口13一侧的射流空间10的侧壁面，并沿该壁面流动，到达第一射流出口13，一部分水流进入与第一射流出口13相连通的第一流道16，通过第一流道16尾端的第一出水槽18滴出；另一部分水流会通过第一射流出口13处的第一振荡反馈信号入口11进入第一振荡反馈信号通道8，经过第一振荡反馈信号通道8到达第一振荡反馈信号作用口6，作用于射流喷嘴5处的水流，使射流发生偏转，转向附壁于第二射流出口14一侧的射流空间10侧壁面，沿该侧壁面流动至第二射流出口14，此时一部分水流进入与第二射流出口14相连通的第二流道17，通过第二流17尾端的出水槽19滴出；另一部分水流则通过第二射流出口14处的第二振荡反馈信号入口12进入第二振荡反馈信号通道9，经过第二振荡反馈信号通道9到达第二振荡反馈信号作用口7，作用于射流喷嘴5处的水流，使射流再次发生偏转，水流恢复到第一射流出口13一侧的射流空间10的侧壁面，形成一次振荡脉冲过程；如此循环往复，通过振荡脉冲发生器的水流振荡，分别在两条流道内产生脉冲水流，利用脉冲过程频繁的强烈水流冲击，冲刷并携带滴灌系统的易堵塞物质，提高灌水器的抗堵塞能力，脉冲水流造成的强烈冲击，使得流道内水流产生剧烈紊动，增强了流道的效能效果，能够降低灌水器的流态指数，提高出水的均匀性。

实施例2：

参照图5、图6、图7、图8，基本结构特征与实施例1相似，与实施例1的不同之处在于分流劈15前端为凹弧形，第一振荡反馈信号通道8与第二振荡反馈信号通道9为“L”形，只有一个出水槽18，由出水槽18将第一流道16与第二流道17的末端连通，两条流道共用一个出口，形成具有一个出水口的射流振荡脉冲滴灌灌水器。

本发明射流脉冲滴灌灌水器已通过实施例予以充分揭示，但所述实施例并非用以限制本发明，在不脱离本发明的精神或基本特征的前提下还可有其它的实施方式；如滤窗可以是多孔网格、多孔阵列等形式，滤窗的位置还可以在进水槽的侧面；可以设置多个进水槽，进水槽结构、形状可以是圆形、椭圆形、梯形、三角形等多种几何形状；收缩段可位于进水槽末端，成为一个收缩口，使导流段直接与进水槽连通，导流段可以为矩形槽也可以为圆形槽；分流劈顶面可以为弧面、平面等；振荡反馈信号通道可以为“L”形、“U”形等；射流空间还可以是各种梯形、三角形、弧形扩口等其他前小后大的几何图形；流道可以有两排以上的排列方式，流道结构还可以是绕流式、长流道式、孔口及各种迷宫式流道等形式，两个出水槽可以布置在两个不同的方向。

Claims (6)

1.一种振荡脉冲滴灌灌水器，由进水槽、射流振荡脉冲发生器、流道和出水槽组成，进水槽设有滤窗并与射流振荡脉冲发生器连通，射流振荡脉冲发生器与流道连通，出水槽位于流道末端，其特征在于：所述射流振荡脉冲发生器由脉冲发生器进口、收缩段、导流段、射流喷嘴、第一振荡反馈信号作用口、第二振荡反馈信号作用口、第一振荡反馈信号通道、第二振荡反馈信号通道、射流空间、第一振荡反馈信号入口、第二振荡反馈信号入口、第一射流出口、第二射流出口和分流劈组成；射流振荡脉冲发生器最前端是脉冲发生器进口，其后接一个前大后小的收缩段，然后是一个导流段与一个射流喷嘴，射流喷嘴两边的侧壁上分别设置第一振荡反馈信号作用口和第二振荡反馈信号作用口，射流喷嘴后是一段前小后大形状的射流空间，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射流振荡脉冲发生器的第一射流出口和第二射流出口，第一射流出口与第一流道相连通，第二射流出口与第二流道相连通，第一射流出口的侧壁上设置第一振荡反馈信号入口，第二射流出口的侧壁上设置第二振荡反馈信号入口，在第一振荡反馈信号作用口和第一振荡反馈信号入口一侧的壁面上开槽，连通第一振荡反馈信号作用口与第一振荡反馈信号入口，形成第一振荡反馈信号通道，在第二振荡反馈信号作用口和第二振荡反馈信号入口一侧的壁面上开槽，连通第二振荡反馈信号作用口与第二振荡反馈信号入口，形成第二振荡反馈信号通道Ⅱ。

2.如权利要求1所述的一种振荡脉冲滴灌灌水器，其特征在于：所述第一流道或第二流道的结构形式为迷宫式、绕流式、长流道式或孔口流道形式。

3.如权利要求1所述的一种振荡脉冲滴灌灌水器，其特征在于：所述出水槽为两个独立的出水槽，分别为第一水槽和第二出水槽，第一出水槽与第一流道连通，第二出水槽与第二流道连通，形成具有两个出水口的振荡脉冲滴灌灌水器。

4.如权利要求1所述的一种振荡脉冲滴灌灌水器，其特征在于：所述出水槽将第一流道与第二流道的末端连通，两条流道共用一个出口，形成具有一个出水口的振荡脉冲滴灌灌水器。

5.如权利要求1所述的一种振荡脉冲滴灌灌水器，其特征在于：所述导流段为矩形；所述分流劈为尖角形或前端呈凹弧形的椭圆形；所述振荡反馈信号通道为“L”形或“U”形。

6.一种振荡脉冲滴灌方法，具体为：毛管中的压力水流由滤窗进入进水槽，由脉冲发生器进口进入射流振荡脉冲发生器，通过收缩段、导流段与射流喷嘴形成射流，射流在通过喷嘴后进入射流空间，贴附于射流空间的一侧壁面上，沿壁面流动，到达该侧的射流出口；假设射流首先附壁于第一射流出口一侧的射流空间的侧壁面，并沿该壁面流动，到达第一射流出口，一部分水流进入与第一射流出口相连通的第一流道，通过第一流道尾端的出水槽滴出；另一部分水流会通过第一射流出口处的第一振荡反馈信号入口进入第一振荡反馈信号通道，经过第一振荡反馈信号通道到达第一振荡反馈信号作用口，作用于射流喷嘴处的水流，使射流发生偏转，转向附壁于第二射流出口一侧的射流空间的侧壁面，沿该侧壁面流动至第二射流出口，此时一部分水流进入与第二射流出口相连通的第二流道，通过第二流道尾端的出水槽滴出；另一部分水流则通过第二射流出口处的第二振荡反馈信号入口进入第二振荡反馈信号通道，经过第二振荡反馈信号通道到达Ⅱ振荡反馈信号作用口，作用于射流喷嘴处的水流，使射流再次发生偏转，水流恢复到第一射流出口一侧的射流空间侧壁面，形成一次振荡脉冲过程；如此循环往复，通过振荡脉冲发生器的水流振荡，分别在两条流道内产生脉冲水流。

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