一种滴灌灌水器以及滴灌带的制作方法

本申请涉及滴灌设备技术领域，具体而言，涉及一种滴灌灌水器以及滴灌带。

背景技术：

滴灌灌水器作为滴灌系统最关键的部件之一，其作用是形成水头损失，压力水流进入灌水器消能，以稳定、均匀的低流量滴入土壤。灌水器出水流量很小，一般单个灌水器的流量只有1-8l/h，滴头内部流道结构参数尺寸及出水孔很小，出水孔的尺寸一般只有0.7-1.1mm左右，因此，滴灌灌水器极易被进入流道内部的物理颗粒堵塞。灌水器抗堵塞性能的优劣对滴灌系统的灌水均匀性、系统运行寿命影响很大。

技术实现要素：

本申请实施例的目的在于提供一种滴灌灌水器以及滴灌带，旨在解决现有的滴灌灌水器容易被堵塞的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种滴灌灌水器，滴灌灌水器包括滴灌主体，滴灌主体包括相对设置的第一面和第二面。第一面开设有弧形弯道，弧形弯道的两端延伸至滴灌主体的同一边缘，弧形弯道由具有第一弧面的第一安装部和具有第二弧面的第二安装部间隔设置形成，第一弧面和第二弧面朝同一方向凸起，水流沿弧形弯道的弧延伸方向流动时，经过第一弧面的水流速度大于经过第二弧面的水流速度。第二面开设有窗口槽、流道结构和蓄水槽，流道结构的进水口与窗口槽连通，流道结构的出水口与蓄水槽连通。滴灌主体还开设有连通弧形弯道和窗口槽的进水窗，进水窗靠近第一弧面设置。

在上述实现过程中，水流从弧形弯道通过时，水流沿弧形弯道的弧延伸方向流动，由于受到惯性作用，水流在弧形弯道内产生离心力，经过第一弧面的水流的离心力大于经过第二弧面的水流的离心力，也即是经过第一弧面的水流速度大于经过第二弧面的水流速度，则意味着经过第一弧面的水流的携砂能力较强。进水窗为连通流道结构和弧形弯道的唯一通道，由于进水窗靠近第一弧面设置，且经过第一弧面的水流的携砂能力较强，则降低了砂粒沉积和进入进水窗的机率，从而减小砂粒进入流道结构的机率，提高了滴灌灌水器的抗堵塞性能。

在一种可能的实施方案中，流道结构由多个流段组成，每个流段均呈齿状，流段包括沿水流方向依次连通的第一直线段、第二直线段以及第三直线段，第一直线段和第二直线段的轴线垂直设置，第三直线段与第二直线段的轴线成锐角，第一直线段和第二直线段的连接处为弧形过度结构，第二直线段和第三直线段的连接处为弧形过渡结构。

在上述实现过程中，该流道结构增大了低速区域的面积，提高了低速区域的最小湍动能值，从而使经过流道结构的低速区域的流体速度增大，更不容易造成砂粒的堆积和堵塞，滴灌灌水器的抗堵塞性能得以明显提升。

在一种可能的实施方案中，流道结构的齿高、齿底距、齿间距、底角弧长和底角半径之比为0.8～1:0.85～1.05:1.3～1.6:0.28～0.35：0.15～0.2，每个流段的齿底角β为115°～120°。

在上述实现过程中，流道结构由齿高h、齿底距a、齿底角β、底角半径r、底角弧长b与齿间距c共同决定，经测试，该方案中的流道结构低速区域内的湍动能的范围在0.404～1.438m²·s^-2之间，较弧齿型流道结构的最小湍动能有较大的增长，从而提升了滴灌灌水器的抗堵塞性能。

在一种可能的实施方案中，流道结构由多条并列设置且依次连通的流道组成，每条流道包括相对设置的进水端和出水端，相邻设置的两条流道的进水端与出水端设置在流道结构的同一侧。

在上述实现过程中，这样的流道结构能够增加水流的流动路径，水流消能作用更加明显，更不容易造成粒的堆积和堵塞。

在一种可能的实施方案中，相邻设置的两条流道通过圆弧段连接，进水端指向出水端的方向为预设方向，圆弧段沿预设方向凸出。

在上述实现过程中，水流经流道的出水端流向相邻的流道的进水端时需要经过该圆弧段，圆弧段有利于水流的流动，避免砂粒的沉积。

在一种可能的实施方案中，进水窗包括多个进水通道，多个进水通道沿第一弧面的边缘间隔设置。

在上述实现过程中，通过多个进水通道方便水流进入窗口槽。

在一种可能的实施方案中，第一弧面和第二弧面的圆弧半径相等，或者第一弧面的圆心与第二弧面的圆心相同。

在上述实现过程中，圆弧半径相同的第一弧面和第二弧面形成的弧形弯道以及圆心相同的第一弧面和第二弧面形成的弧形弯道均能减少砂粒沉积和降低砂粒进入进水窗的机率。

在一种可能的实施方案中，弧形弯道的两端延伸至滴灌主体的第一边缘，第二安装部具有第二边缘，第二边缘与第一边缘设置在第一面的同一侧，第二边缘与第一边缘之间具有间隙以形成安装槽，安装槽用于与安装设备的卡接件配合以安装滴灌灌水器。

在上述实现过程中，安装设备的卡接件与滴灌灌水器的安装槽卡接，滴灌灌水器能够被传送、安装。

在一种可能的实施方案中，第一面开设有托顶孔，托顶孔为盲孔。

在上述实现过程中，当需要将成型的滴灌灌水器从模具中取出时，由支撑杆支撑在托顶孔内将滴灌灌水器取出即可。

第二方面，本申请实施例提供了一种滴灌带，包括滴灌管和上述的滴灌灌水器，滴灌灌水器安装于滴灌管的内部，且第二面与滴灌管的内壁密封连接，滴灌管对应蓄水槽的位置开设有通孔，通孔用于将蓄水槽内的水排向外界。

在上述实现过程中，滴灌管内的灌溉水以一定的速度通过滴灌灌水器的第一面的弧形弯道时，经过进水窗的水流速度较快，携砂能力较强，从而降低了砂粒沉积并进入滴灌主体内部的概率，降低了滴灌灌水器堵塞的可能性。水流进入进水窗后，由于第二面的窗口槽与进水窗是互相连通的，通过进水窗的水流与砂粒就会进入窗口槽并到达流道结构内，经过流道结构的出水口进入蓄水槽内，并从通孔滴到入田间。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的滴灌灌水器的结构示意图；

图2为图1中的滴灌灌水器的第一面的结构示意图；

图3为图1中的滴灌灌水器的第二面的结构示意图；

图4为图3中流道结构的部分结构示意图；

图5为图3中流道结构的部分结构示意图；

图6为本申请实施例提供的流道结构的水流湍动能图；

图7为模拟的单个砂粒在现有的弧齿型流道结构的运动轨迹；

图8为模拟的单个砂粒在本申请实施例提供的流道结构运动轨迹。

图标：100-滴灌灌水器；110-滴灌主体；101-第一面；102-第二面；103-第一边缘；111-弧形弯道；12-第一安装部；121-第一弧面；13-第二安装部；131-第二弧面；132-第二边缘；14-窗口槽；15-流道结构；151-第一直线段；152-第二直线段；153-第三直线段；150-流道；1501-进水端；1502-出水端；1503-圆弧段；16-蓄水槽；17-进水窗；171-进水通道；18-安装槽；19-托顶孔。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

申请人在对提升滴灌灌水器的抗堵塞性能方面的研究中发现，流动滞止区(低速区)是引起灌水器堵塞的直接原因。某些研究以消除流道内漩涡和滞留区为基本思路，在这种设计思路中，没有了涡旋，所有的流道内都成为了主流区，但是涡旋并不是没有任何作用。涡旋的作用有两个：第一，涡旋能增加流道内部能耗；第二，涡旋是流道内部砂粒的上升力的来源。在迷宫流道内的流体为紊流，由于紊流的脉动性质，作用在颗粒上的力经常产生变化，再加上漩涡的旋转作用，颗粒在漩涡中不停的旋转沉降，而不是稳定的超某个方向下沉；同时由于湍流脉动的速度和方向也在不停的改变，使得颗粒受力也在不停的变化，因而颗粒下沉时会因为这些受力形成加速和减速的过程。因此，有时为防止沉淀，需要增加紊流程度，而并非完全消除涡旋。另外一些研究认为，可以利用涡旋来防止沉淀，使涡旋能移动从入口到出口，将沙土直接带出流道。

基于此，本申请实施例提供一种滴灌灌水器100，旨在解决现有的滴灌灌水器100容易被堵塞的问题。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

请参看图1，图1为本申请实施例提供的滴灌灌水器100的结构示意图。滴灌灌水器100包括滴灌主体110，示例性地，滴灌主体110整体为长方体状。可以理解的是，滴灌主体110的外形也可以设置成其他形状，例如长条形、梯形等，本申请实施例对滴灌主体110的外形不做具体限定。

滴灌主体110包括相对设置的第一面101和第二面102。请参照图1和图2，第一面101开设有弧形弯道111，弧形弯道111的两端延伸至滴灌主体110的同一边缘。也即使说，如图2所示，弧形弯道111的两端均延伸至滴灌主体110的第一边缘103，第一边缘103为滴灌主体110的底端边缘。弧形弯道111由具有第一弧面121的第一安装部12和具有第二弧面131的第二安装部13间隔设置形成，如图2所示，其中，第一安装部12设置在第二安装部13的上方，第一弧面121和第二弧面131共同限定出弧形弯道111。第一弧面121和第二弧面131朝同一方向凸起，如图2所示，第一弧面121和第二弧面131均朝向滴灌主体110的顶端方向凸起。

由河流弯道理论可以得知，水流从弧形弯道111通过时，水流沿弧形弯道111的弧延伸方向流动，由于受到惯性作用，水流在弧形弯道111内产生离心力，第一弧面121相对于第二弧面131来说为外弧，经过外弧面(也即是第一弧面121)的水流的离心力大于经过第二弧面131的水流的离心力。由于离心力的作用使得弧形弯道111内的水流流速和含沙量分布不均，经过第一弧面121的水流速度大于经过第二弧面131的水流速度，也即是意味着经过第一弧面121的水流的携砂能力较强。在一种可能的实施方案中，第一弧面121和第二弧面131的圆弧半径相等。在一种可能的实施方案中，第一弧面121的圆心与第二弧面131的圆心相同，也即是说，第一弧面121的圆心与第二弧面131的圆心为同一圆心。示例性地，第一弧面121和第二弧面131的圆弧半径为30～45mm。

请参照图1和图3，第二面102开设有窗口槽14、流道结构15和蓄水槽16，流道结构15的进水口与窗口槽14连通，流道结构15的出水口与蓄水槽16连通。示例性地，窗口槽14沿滴灌主体110的长度方向设置，蓄水槽16设置在第二面102的左端。滴灌主体110还开设有连通弧形弯道111和窗口槽14的进水窗17，进水窗17靠近第一弧面121设置。

进水窗17为连通流道结构15和弧形弯道111的唯一通道，由于进水窗17靠近第一弧面121设置，且经过第一弧面121的水流的携砂能力较强，则降低了砂粒沉积和进入进水窗17的机率，从而减小砂粒进入流道结构15的机率，提高了滴灌灌水器100的抗堵塞性能。示例性地，进水窗17包括多个进水通道171，多个进水通道171沿第一弧面121的边缘间隔设置。通过多个进水通道171方便水流进入窗口槽14。需要说明的是，这里的多个指的是两个或两个以上，进水通道171设置两个或两个以上时，多个进水通道171间隔均匀分布。可以理解的是，进水通道171也可以只设置一个。在本实施例中，进水通道171设置6～20个，进水通道171为长条状，进水通道171的长度(滴灌主体110的宽度方向)为0.67～0.85mm，宽度(滴灌主体110的长度方向)为0.38～0.5mm。

水流以一定的速度通过弧形弯道111，经过第一弧面121的水流的速度较快，也即是说经过进水窗17的水流速度较快，携砂能力较强，降低了砂粒沉积并进入流道结构15的机率。水流经过进水窗17进入到窗口槽14，窗口槽14与流道结构15连通，则水流经过窗口槽14进入到流道结构15然后流向蓄水槽16。

该滴灌灌水器100在具体使用时，通过滴灌带生产线，将滴灌灌水器100安装进滴灌管中，采用热熔贴片的方式，将滴灌灌水器100的第二面102与滴灌管的内管壁粘贴在一起，保证滴灌灌水器100的第二面102与滴灌管的管壁密封结合。利用打孔装置对滴灌管在蓄水槽16对应的位置打孔得到通孔，该通孔连通蓄水槽16与外界，则经过流道结构15流向蓄水槽16的水经过通孔滴到田间，从而对田间作物进行滴灌。示例性地，滴灌管为塑料材质，例如聚乙烯或者聚丙烯等。

进一步地，请继续参照图1和图2，第二安装部13具有第二边缘132，第二边缘132与第一边缘103设置在第一面101的同一侧，也即是都设置在第一面101的底端一侧，第二边缘132与第一边缘103之间具有间隙以形成安装槽18，该安装槽18用于与安装设备的卡接件配合以安装滴灌灌水器100。

示例性地，滴灌主体110的第一边缘103为平直设置，第二安装部13的第二边缘132也平直设置。使用时，安装设备的卡接件与滴灌灌水器100的安装槽18卡接，滴灌灌水器100能够被传送、安装。

另外，本实施例的滴灌灌水器100由模具加工完成，为了方便将成型后的滴灌灌水器100从模具中取出，滴灌灌水器100的第一面101开设有托顶孔19，该托顶孔19为盲孔，也即是说，托顶孔19没有连通第一面101和第二面102。当需要将成型的滴灌灌水器100从模具中取出时，由支撑杆支撑在托顶孔19内将滴灌灌水器100取出即可。示例性地，本实施例的托顶孔19开设有多个，多个托顶孔19沿滴灌主体110的长度方向均匀间隔设置，这样可以使得滴灌主体110受力均匀，保证滴灌灌水器100的结构完整。示例性地，托顶孔19的外形为圆柱体或圆锥状。

在一种可能的实施方案中，流道结构15由多个流段组成，请参照图3-图5，多个流段之间依次连通，每个流段均呈齿状，每个流段包括沿水流方向依次连通的第一直线段151、第二直线段152以及第三直线段153，第一直线段151和第二直线段152的轴线垂直设置，第三直线段153与第二直线段152的轴线成锐角，第一直线段151和第二直线段152的连接处为弧形过渡结构，第二直线段152和第三直线段153的连接处为弧形过渡结构。另外，流段的第三直线段153与相邻的流段的第一直线段151也是弧形过渡结构。

该流道结构15增大了低速区域a的面积(相较于弧齿型流道结构)，提高了低速区域a的最小湍动能值，从而使流道结构15的低速区域a的流体从时均流中提取更多的能量，速度增大，更不容易造成砂粒的堆积和堵塞，滴灌灌水器100的抗堵塞性能得以明显提升。

请继续参照图3，在一种可能的实施方案中，流道结构15由多条并列设置且依次连通的流道150组成，每条流道150包括相对设置的进水端1501和出水端1502，相邻设置的两条流道150的进水端1501与出水端1502设置在流道结构15的同一侧。也即是说，沿流道结构15的顶端指向底端的方向，第一条流道的进水端1501与第二条流道的出水端1502在同一侧(位于滴灌主体110的左侧)，第二条流道的进水端1501与第三条流道的出水端1502在同一侧(位于滴灌主体110的右侧)，以此类推。这样的流道结构15能够增加水流的流动路径，水流消能作用更加明显，更不容易造成粒的堆积和堵塞。可以理解的是，流道结构15也可以只设置一条流道150。

进一步地，相邻设置的两条流道150通过圆弧段1503连接，进水端1501指向出水端1502的方向为预设方向，圆弧段1503沿预设方向凸出。通过圆弧段1503将两条流道150连接，且圆弧段1503沿进水端1501指向出水端1502的方向凸出，则水流经流道150的出水端1502流向相邻的流道150的进水端1501时需要经过该圆弧段1503，圆弧段1503有利于水流的流动，避免砂粒的沉积。

本实施例以两条流道150并列设置为例进行说明，沿流道结构15的顶端指向底端的方向，第一条流道的进水端1501位于滴灌主体110的左侧，第一条流道的出水端1502位于滴灌主体110的右侧，第一条流道的进水口与窗口槽14连通。第一条流道的出水端1502通过圆弧段1503与第二条流道的进水端1501连通，圆弧段1503向滴灌主体110的右端凸出，第二条流道的进水端1501也设置在滴灌主体110的右侧，第二条流道的出水端1502设置在滴灌主体110的左侧，第二条流道的出水端1502具有出水口，该出水口与蓄水槽16连通。

另外，请参照图5，本实施例的流道结构15由齿高h、齿底距a、齿底角β、底角半径r、底角弧长b与齿间距c共同决定。示例性地，流道结构15的齿高h、齿底距a、齿间距c、底角弧长b和底角半径r之比为0.8～1:0.85～1.05:1.3～1.6:0.28～0.35：0.15～0.2，每个流段的齿底角β为115°～120°。示例性地，齿高h为0.8～1.0mm、齿底距a为0.85～1.05mm，底角半径r为0.15～0.2mm，底角弧长b为0.28～0.35mm，齿间距c为1.3～1.6mm。

请参照图6，图6为流道结构15(两条流道150的情况)的水流湍动能图，从图中可以看出，本实施例的流道结构15的低速区域a内湍动能的范围在0.404～1.438m²·s^-2之间，同比现有弧齿型流道结构最高提升52％～200％。且低速区域a内的湍动能分布均匀，当砂粒进入低速区域a后会在湍流的携带作用下运移，不容易形成沉积。

申请人通过数值模拟手段，分析模拟了单个砂粒在现有的弧齿型流道结构和本申请的流道结构15的运动轨迹，其结果分别如图7和图8所示，其中，不同的颜色代表不同的滞留时间，红色代表滞留时间较长。弧齿型流道结构中砂粒进入低速区后周转圈数较多，无疑增加了其在流道结构内的运移时间，也就增大灌水器的堵塞机率。从图7也证实了这一点，砂粒在低速区的运移时间为红色和黄色，则证明了弧齿型流道结构增加了砂粒在流道结构内的运移时间，增大了灌水器的堵塞机率。从图8可以看出，砂粒在本申请实施例的流道结构15内只有1次完全进入低速区域a，并且在不规则运动一周后逃离漩涡区域，较弧齿型流道结构的砂粒轨迹路程有进一步减少，这表明本实施例的流道结构15有利于砂粒脱离漩涡区域，大大提高了滴灌灌水器100的抗堵塞性能。

本实施例还提供一种滴灌带，包括滴灌管和上述的滴灌灌水器100，滴灌灌水器100安装于滴灌管的内部，且第二面102与滴灌管的内壁密封连接，滴灌管对应蓄水槽16的位置开设有通孔，通孔用于将蓄水槽16内的水排向外界。

在具体实施时，该滴灌灌水器100通过滴灌带生产线，将滴灌灌水器100安装进滴灌管中，采用热熔贴片的方式，将滴灌灌水器100的第二面102与滴灌管的内管壁粘贴在一起，保证滴灌灌水器100的第二面102与滴灌管的管壁密封结合。利用打孔装置将滴灌管在蓄水槽16对应的位置打孔得到通孔，该通孔连通蓄水槽16与外界，由此，滴灌灌水器100安装完成。在实际灌溉工程中，滴灌管内的灌溉水以一定的速度通过滴灌灌水器100的第一面101的弧形弯道111时，经过第一弧面121的水流速度较快，也即是经过进水窗17的水流速度较快，携砂能力较强，从而降低了砂粒沉积并进入滴灌主体110内部的概率，降低了滴灌灌水器100堵塞的可能性。如果当水流中携带的砂粒随着水流进入进水窗17后，由于第二面102的窗口槽14与第一面101的进水窗17是互相连通的，通过进水窗17的水流与砂粒就会进入窗口槽14内，到达流道结构15内，砂粒随着水流在流道结构15内做不规则的曲线运动。主流区的水流流速较大，砂粒不易沉积形成沉淀；当砂粒进入低速区域后，该流道结构15增大了低速区域的湍动能值，保证进入低速区域后的砂粒能够保持高速运动，不容易会在低速区域形成沉淀，随着低速区域湍流脉动的速度和方向不停的改变，砂粒最终进入主流区，经过出水口进入蓄水槽16内，并从通孔滴到入田间。本申请实施例的滴灌灌水器100通过弧形弯道111和流道结构15的作用，提升了滴灌灌水器100的抗堵塞性能。

以上所述仅为本实用新型的示例性的实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。