专利名称：一种射流三通的制作方法
技术领域：
本发明属于农业节水灌溉技术领域，涉及微灌系统的毛管连接三通，具体涉及一种射流三通。
背景技术：
脉冲微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。脉冲发生器是将微灌系统中的压力水流变成脉冲水流的核心装置，现有脉冲发生器一般通过电子脉冲装置、脉冲电磁阀或橡胶、塑料膜、弹簧等弹性材料产生脉冲水流。电子脉冲装置、脉冲电磁阀等装置造价相对较高，安装、使用、维护相对复杂，往往需要电子相关专业人员进行操作与维护，而微灌系统的使用者大多为当地农户，缺乏相应的操作、维护技能；微灌系统一般运行时间较长，橡胶、塑料膜、弹簧等弹性材料在长时间、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，从而影响脉冲微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201010196385.5的中国专利“脉冲式低功耗滴灌自动控制装置及其控制方法”，公开了一种由脉冲式电磁阀、控制器、计时器等组成的脉冲式低功耗滴灌自动控制装置，通过控制器驱动电磁阀控制滴灌的脉冲频率。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。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、橡胶囊、壳体组成的脉冲发生器。通过橡胶囊的膨胀积蓄能量，打开出水口。利用橡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201210388918.9的中国专利“射流脉冲三通”和申请号为201210389275.x的中国专利“射流振荡三通”，公开了一种具有控制通道的射流三通，由控制通道反馈的水压切换水流附壁与流动方向，产生脉冲水流。其特点是不依赖于毛管，射流三通自身就能够产生脉冲水流。
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，利用射流射流附壁及负载反馈切换技术形成脉冲水流的射流三通。本发明采取的技术解决方案是:一种射流三通，其特征在于:由一个进口段、一个射流元件与两个出口段组成；所述射流元件包括收缩段、导流段、喷嘴、射流空间、侧壁1、侧壁I1、输出口 1、输出口 I1、分流劈、输出道1、输出道II ;所述射流元件最前端是前大后小形状的收缩段，收缩段的前端连接在进水段的末端，收缩段的末端连接导流段的前端，导流段的末端是喷嘴；所述喷嘴后是一段前小后大形状的射流空间，射流空间的两侧分别为侧壁I和侧壁II ;所述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输出口I和输出口 II ;所述输出口 I的后面连接输出道I，输出口 II的后面连接输出道II ;所述进口段前端与微灌系统支管连接；所述出口段I前端与射流元件的输出道I连通，出口段I后端连接毛管I ;所述出口段II前端与射流元件的输出道II连通，出口段II后端连接毛管II ;所述毛管I与毛管II上均安装有若干灌水器。为形成二维射流，尽可能减少能量损失，保证射流元件同侧壁的作用面积，减少射流同元件上下盖板间的相互作用面，保持射流的稳定性，所述射流喷嘴、射流空间、输出口
1、输出口II的横截面为矩形。为方便射流三通与微灌系统毛的连接，所述出口段I与出口段II横截面的外壁为圆形，内壁为矩形，出口段I与出口段II上设置有毛管连接件。为方便射流三通与微灌系统的支管连接，所述进口段横截面的外壁为圆形，内壁为矩形，进口段上设置有支管连接件。所述的一种射流三通，其特征在于喷嘴的中轴线与出口段I的中轴线夹角为6° 90°，喷嘴的中轴线与出口段II中轴线的夹角为6° 90°。所述喷嘴宽度是喷嘴左侧壁与右侧壁的间距，喷嘴宽度的值域为3 mm 25mm ’位差是喷嘴的左侧壁与射流空间的侧壁I之间的最小距离或喷嘴的右侧壁与射流空间的侧壁II之间的最小距离，位差与喷嘴宽度的比值为1:0.3 1:2 ;劈距是喷嘴至分流劈顶端的长度，劈距与喷嘴宽度的比值为1:3 1:12 ;张角是射流空间的侧壁I与喷嘴左侧壁的夹角或射流空间的侧壁II与喷嘴右侧壁的夹角，张角为6° 20° ;喷嘴深度为喷嘴前壁与后壁的净间距，喷嘴深度与喷嘴宽度的比值为1:1 1:3。
本发明工作时，支管中的压力水流进入进口段，经收缩段的调整，使水流更为流畅的进入导流段，经过导流段的导向及平稳水流，通过喷嘴形成射流，进入射流空间。由于射流元件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，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，到达该侧的射流输出口。假设射流首先附壁于侧壁I，并沿该壁面流动，到达输出口 I，进入输出道I，经过出口段I进入与其相连的毛管I。随着时间的推移，进入毛管I内的水流逐渐增多，毛管I进口处的水压就逐渐增加。毛管I进口处的水压，会通过出口段1、输出道1、输出口 I反馈至侧壁I处的水流，当反馈至侧壁I出的水压达到一定的值时，将会使射流发生偏转，附壁于侧壁II，沿该侧壁面流动至输出口
II。此时水流进入输出道II，经过出口段II进入与其相连的毛管II，随着时间的推移，进入毛管II内的水流逐渐增多，毛管II进口处的水压就逐渐增加。毛管II进口处的水压，会通过出口段I1、输出道I1、输出口 II反馈至侧壁II处的水流，当反馈至侧壁II处的水压达到一定的值时，使得射流再次偏转至侧壁I输出，形成一次脉冲过程。如此循环往复，通过射流元件的附壁与水流换向，分别在两条毛管内产生一定频率的脉冲水流。本发明的有益效果:本发明由于应用射流附壁及负载反馈切换技术，利用毛管内的反馈水压，切换射流方向，在毛管内形成脉冲水流，使得脉冲频率与毛管内的水压密切相关，只有毛管内具有一定的水压时，水流才发生切换，有利于保证灌水器的工作压力。毛管内的脉冲水流进入灌水器，在灌水器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；省去现有脉冲微灌系统中常用的电子脉冲装置、脉冲电磁阀、橡胶、塑料膜、弹簧等弹性结构体，简化了脉冲微灌系统的结构，使得脉冲发生器的运行更为可靠、持久；射流三通无需任何附加装置，可采用现有微灌三通常用的制造材质，开发射流三通模具，即可利用现有微灌三通的加工工艺、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形式的脉冲微灌系统，可广泛适应于大田作物、蔬菜、林果业等灌溉的需求。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明实施例1的正剖面图。图2是实施例1的三维示意图。图3是实施例1与支管、毛管的连接示意图。图4是实施例1的CFD模拟附壁效果图。图5是本发明实施例2的正剖面图。图6是实施例2与支管、毛管的连接示意图。 图7是实施例2的CFD模拟附壁效果图。图中，1.进水段2.收缩段3.导流段4.喷嘴5.射流空间6.侧壁I 7.侧壁II 8.输出口 I 9.输出口 II 10.分流劈11.输出道II 12.输出道I 13.出口段II 14.出口段I 15.毛管II 16.毛管I M.毛管连接件C.支管连接件F.射流元件Z.支管D.灌水器B.喷嘴宽度S.位差L.劈距Θ.张角。
具体实施例方式实施例1:参照图1、图2与图3，射流三通由一个进口段1、一个射流元件F与出口段I 14及出口段II 13组成。参照图1与图2，射流元件F包括收缩段2、导流段3、喷嘴4、射流空间5、侧壁I 6、侧壁II 7、输出口 I 8、输出口 II 9、分流劈10、输出道I 12、输出道II 11 ;射流元件F最前端是前大后小形状的收缩段2，收缩段2的前端连接在进水段I的末端，收缩段2的末端连接导流段3的前端，导流段3的末端是喷嘴4 ;喷嘴4后是一段前小后大形状的射流空间5，射流空间5的两侧分别为侧壁I 6和侧壁II 7 ;分流劈10位于射流空间5的末端，并将射流空间5的末端分割成为输出口 I 8和输出口 II 9;输出口 I 8的后面连接输出道I 12，输出口 II 9的后面连接输出道II 11。参照图3，进口段I前端与微灌系统支管Z连接；出口段I 14前端与射流元件F的输出道I 12连通，出口段I 14后端连接毛管I 16;出口段II 13前端与射流元件F的输出道II 11连通，出口段II 13后端连接毛管II 15;毛管I 16与毛管II 15上均安装有若干灌水器D。参照图2，射流喷嘴4、射流空间5、输出口 I 8、输出口 II 9的横截面为矩形。出口段I 14与出口段II 13横截面的外壁为圆形，出口段I 14与出口段II 13上设置有毛管连接件M。进口段I横截面的外壁为圆形，进口段I上设置有支管连接件C。
参照图1、图2、图3与图4，喷嘴4的中轴线与出口段I 14的中轴线夹角为90°，喷嘴4的中轴线与出口段II 13中轴线的夹角为90°，毛管I 16与毛管II 15分布于支管Z的两侧。参照图3，喷嘴宽度B为5.2 mm，位差S与喷嘴宽度B的比值为1:0.5，劈距L与喷嘴宽度B的比值为1:7.6，张角Θ为12°，喷嘴深度与喷嘴宽度B的比值为1:1.6。具体实现过程:本发明工作时，支管Z中的压力水流进入进口段1，经收缩段2的调整，使水流更为流畅的进入导流段3，经过导流段3的导向及平稳水流，通过喷嘴4形成射流，进入射流空间5。由于射流元件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，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，到达该侧的射流输出口。假设射流首先附壁于侧壁I 6，并沿该壁面流动，到达输出口 I 8，进入输出道I 12，经过出口段I 14进入与其相连的毛管I 16。随着时间的推移，进入毛管I 16内的水流逐渐增多，毛管I 16进口处的水压就逐渐增加。毛管I 16进口处的水压，会通过出口段I 14、输出道I 12、输出口 I 8反馈至侧壁I 6处的水流，当反馈至侧壁I 6出的水压达到一定的值时，将会使射流发生偏转，附壁于侧壁II 7，沿该侧壁面流动至输出口 II 9。此时水流进入输出道II 11，经过出口段II 13进入与其相连的毛管II 15。随着时间的推移，进入毛管II 15内的水流逐渐增多，毛管II 15进口处的水压就逐渐增加。毛管II 15进口处的水压，会通过出口段II 13、输出道II 11、输出口 II 9反馈至侧壁II 7处的水流，当反馈至侧壁II 7处的水压达到一定的值时，使得射流再次偏转至侧壁I 6输出，形成一次脉冲过程。如此循环往复，通过射流元件的附壁与水流换向，分别在两条毛管内产生一定频率的脉冲水流。实施效果:参照图4，图4是实施例的CFD软件模拟的内部流速分布图，CFD模拟结果表明，水流能够附壁于一侧壁面，图4中附壁于左侧壁面。但在没有连接毛管时，射流不会发生偏转，只能由一侧通道输出。实施例2:参照图5、图6和图7。实施例2所示的一种射流三通，喷嘴4的中轴线与出口段I 14的中轴线夹角为12°，喷嘴4的中轴线与出口段II 13中轴线的夹角为12°，毛管I 16与毛管II 15分布于支管Z的一侧。其余零部件的结构特征与实施例1相同，具有相同结构的部分由相同的附图标记表示，不再对其进行说明。该实施例的原理与实现过程也与第I实施例相同，因此省略对其的说明。本发明射流三通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。如进口段和收缩段可以和2为I ;分流劈顶面可以为尖角、弧面、平面等；支管连接件与毛管连接件可以是承插、螺旋、锥体等各种连接方式。在表明本发明的范围时，应参考所附的权利要求书，而不是前述的说明。
权利要求
1.一种射流三通，其特征在于:由一个进口段(I)、一个射流元件(F)与出口段I (14)和出口段II (13)组成；所述射流元件(F)包括收缩段(2)、导流段(3)、喷嘴(4)、射流空间(5)、侧壁I (6)、侧壁II (7)、输出口 I (8)、输出口 II (9)、分流劈(10)、输出道I (12)、输出道II (11);所述射流元件(F)最前端是前大后小形状的收缩段(2)，收缩段(2)的前端连接在进水段(I)的末端，收缩段(2)的末端连接导流段(3)的前端，导流段(3)的末端是喷嘴(4);所述喷嘴(4)后是一段前小后大形状的射流空间(5)，射流空间(5)的两侧分别为侧壁I (6)和侧壁II (7);所述分流劈(10)位于射流空间(5)的末端，并将射流空间(5)的末端分割成为输出口 I (8)和输出口 II (9);所述输出口 I (8)的后面连接输出道I (12)，输出口 II (9)的后面连接输出道II (11);所述进口段(I)前端与微灌系统支管(Z)连接；所述出口段I (14)前端与射流元件(F)的输出道I (12)连通，出口段I (14)后端连接毛管I(16);所述出口段II (13)前端与射流元件(F)的输出道II (11)连通，出口段II (13)后端连接毛管II (15);所述毛管I (16)与毛管II (15)上分别安装有若干灌水器(D)。
2.根据权利要求1所述的一种射流三通，其特征在于，所述射流喷嘴(4)、射流空间(5)、输出口 I (8)、输出口 II (9)的横截面为矩形。
3.根据权利要求1或2所述的一种射流三通，其特征在于，所述出口段I(14)与出口段II (13)横截面的外壁为圆形，内壁为矩形，出口段I (14)与出口段II (13)上设置有毛管连接件(M)。
4.根据权利要求1或2所述的一种射流三通，其特征在于，所述进口段(I)横截面的外壁为圆形，内壁为矩形，进口段(I)上设置有支管连接件(C)。
5.根据权利要求1或2所述的一种射流三通，其特征在于，所述喷嘴(4)的中轴线与出口段I (14)的中轴线夹角为6° 90°，喷嘴(4)的中轴线与出口段II (13)中轴线的夹角为6。 90°。
6.根据权利要求1或2所述的一种射流三通，其特征在于，所述喷嘴宽度(B)是喷嘴(4)左侧壁与右侧壁的间距，喷嘴宽度(B)的值域为3 mm 25mm;位差(S)是喷嘴(4)的左侧壁与射流空间(5)的侧壁I (6)之间的最小距离或喷嘴(4)的右侧壁与射流空间(5)的侧壁II (7)之间的最小距离，位差(S)与喷嘴宽度(B)的比值为1:0.3 1:2 ;劈距(L)是喷嘴(4)至分流劈(10)顶端的长度，劈距(L)与喷嘴宽度(B)的比值为1:3 1:12 ;张角(Θ )是射流空间(5)的侧壁I (6)与喷嘴(4)左侧壁的夹角或射流空间(5)的侧壁II (7)与喷嘴(4)右侧壁的夹角，张角(Θ )为6° 20° ;喷嘴深度为喷嘴(4)前壁面与后壁面的净间距，喷嘴深度与喷嘴宽度(B)的比值为1:1 1:3。
全文摘要
本发明公开一种微灌用射流三通，由一个进口段、一个射流元件与两个出口段组成。应用于微灌系统时，进口段与支管连接，射流元件位于进口段与出口段之间，两个出口段各连接一条毛管，水流由支管经过进口段进入射流元件，产生射流附壁作用，在毛管内水压负载的反馈作用下，附壁水流发生间歇性偏转，使得水流按照一定频率在两条毛管内切换流动，毛管内形成脉冲水流，脉冲水流进入灌水器，在灌水器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。本发明具有结构简单、可靠性、耐久性强的特点。可一次注塑成型，加工工艺简单，制造成本低，安装使用方便，适用于大田作物、蔬菜、林果业等各种微灌系统的需求。
文档编号B05B1/08GK103203293SQ20131012009
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月9日 优先权日2013年4月9日
发明者王新坤 申请人:江苏大学