一种自冲洗式变量灌水器及其应用的制作方法

1.本发明涉及滴灌系统领域，具体而言，涉及一种自冲洗式变量灌水器及其应用。


背景技术：

2.滴灌系统最重要的核心部件为灌水器，灌水器在使用过程中容易发生堵塞，从而增加了滴灌系统瘫痪风险，不利于目前绿色高效农业发展。
3.目前国内外发明了一系列的抗堵性能良好或者具有自冲洗的灌水器，对提高滴灌系统稳定性有一定的提升作用。
4.但是，目前现有灌水器的内部流道抗堵机制仍存在一些技术壁垒，如现有冲洗功能的灌水器仅能够从本体内部向外进行冲刷，而杂质或者菌落或者杂絮的增长往往是会发生在灌水器与水接触的任一位置；
5.且，冲洗只能是流道内部的恒定式冲洗，不能实现变量冲洗，即不能随压力的变化实现大流量冲洗；
6.又，在滴灌过程中，通常滴灌是以点源灌形式出现，水平面湿润峰较短，而垂直面湿润峰较长，这就造成了水盐的渗漏，不利于水肥效率的提高；
7.此外，目前灌水器还存在系统运行能耗过高等问题；
8.为此，我们提出了一种自冲洗式变量灌水器及其应用。


技术实现要素：

9.为改善、甚至解决现有技术中的至少一个问题，本发明提出了一种自冲洗式变量灌水器及其应用。
10.本发明是这样实现的：
11.在第一方面，本发明的示例提供了一种自冲洗式变量灌水器结构。
12.该自冲洗式变量灌水器，包括进口模块、弹性模块、泄水主体及反射导流板，其中
13.所述进口模块包括锥形嘴、密封柱及卡接环，锥形嘴与密封柱及卡接环依次一体成型连接，整体内部为圆柱贯通；
14.所述泄水主体包括泄水主体首端、泄水主体尾端及夹在中间的泄水壁面构成，其中，泄水壁面均匀设置有若干个环形泄水孔，每个环形泄水孔由多个轴向支柱和径向肋板组成，径向肋板所在平面倾斜交于泄水主体中心轴线，且靠近泄水主体首端和靠近泄水主体尾端的径向肋板的倾斜方向相反；
15.所述反射导流板呈喇叭状，作为冲洗流体的反射面，其反射面角度应使得流体反射后恰好能冲洗到泄水主体末端处的泄水壁面，同时在反射导流板多个方向上设置有过水s型流道孔；
16.按照水流方向依次将所述进口模块、所述弹性模块及所述泄水主体进行密封式安装，所述进口模块的卡接环通过承插方式与泄水主体首端内壁面连接，而所述弹性模块内嵌于泄水主体首端内壁面，所述反射导流板小喇叭口端与泄水主体首端外壁面固定连接。
17.进一步地，所述进口模块的锥形嘴一端直径d1范围为2-3mm，另一端直径d2范围为4-6mm，其直径比为r＝d2/d1＝2，两端面间的距离h与大端面直径d2相等，所述密封柱外径与所述锥形嘴小断面直径d1相等。
18.进一步地，所述弹性模块有4个等大的扇形弹性单元体构成，迎水断面为球形断面，出水断面为平面。
19.进一步地，所述泄水主体两端的长度应不高于所述反射导流板的高度。
20.进一步地，所述s型流道孔至少设置两组，每组至少设置4个且为对称设置。
21.更进一步地，两组所述s型流道孔上下相邻位置位于一个空间垂直面，且两孔空间垂直距离不低于2cm。
22.在第二方面，本发明的示例提供了一种自冲洗式变量灌水器的应用方法。
23.在滴灌系统的pe毛管中进行开孔，孔方向为垂直朝上；
24.将所述锥形嘴插入孔中；
25.在进行正常作物滴灌时，控制pe毛管压力在0.05mpa以下，使得弹性模块处于微开状态，水流进入反射导流板的腔体内，通过s型流道孔，实现渗滴；
26.在作物灌溉完成后，进行灌水器的冲洗工作，此时提升毛管压力，使得弹性模块处于完全打开状态，水流经过泄水孔的倾斜径向肋板实现内部冲洗并起到引流作用，再经过反射导流板，实现对泄水主体尾端外壁面的冲洗；
27.当变换毛管压力时，即实现不同力度的变量自冲洗。
28.进一步地，该应用方法中要求所述开孔直径应略小于所述进口模块的密封柱外径。
29.进一步地，该应用方法中推荐在冲洗工作时，所述压力区间为0.08-0.12mpa。
30.有益效果：
31.1、通过特殊结构形状的弹性单元模块，实现了在小水压情况下弹性单元模块被轻微打开状态，继而水流被灌入由反射导流板构成的腔体内，在结合s型流道的设计，实现自由渗灌的效果，改变了传统灌水器需要依靠管道水压滴水的特性，因而这种渗灌在田间尺度上灌水均匀度极高；而在压力较大时，弹性单元模块被瞬间打开，通过差异化长度的泄水孔以及倾斜的径向肋板和反射导流板的组合设计，能够在冲洗模式下对整个灌水器的内外两侧均可以进行冲刷，大大提高清洁效果；
32.2、本发明中，通过控制灌水器进口压力，实现了滴灌和冲洗两种模式的自由切换，且在冲洗时，通过控制水压可以实现变量冲洗，弥补了灌水器变量冲洗的空白，同时由于常规滴灌压力要求0.1mpa才能满足滴灌工程设计，而本发明滴灌时压力仅为0.05mpa，极大降低了系统能耗；
33.3、本发明中，反射导流板开设多方向的s型流道，不但保证了水流不易通过流道射穿，实现水流的反射；同时，由于多方向的设置，使得常规灌水器由单个点源灌变为多个点源灌，从而增加了水平面湿润峰的距离，降低了垂直面湿润峰距离，极大程度上减弱了水盐的渗漏，提高了水肥效率。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附
可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
48.在本发明中，在不矛盾或冲突的情况下，本发明的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本发明中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本发明公开的内容自制。在本发明中，为了突出本发明的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。
49.一种自冲洗式变量灌水器被提供用以实现灌水器的低能耗滴灌与高效清洁，其爆炸结构图和剖面图，如图1和图2所示。
50.在第一方面，本发明的示例提供了一种自冲洗式变量灌水器结构。
51.包括进口模块1、弹性模块2、泄水主体3及反射导流板4；
52.如图3所示，
53.所述进口模块1包括锥形嘴11、密封柱12及卡接环13，锥形嘴11与密封柱12及卡接环13依次一体成型连接，整体内部为圆柱贯通；
54.所述泄水主体3包括泄水主体首端33、泄水主体尾端34及夹在中间的泄水壁面构成，其中，泄水壁面均匀设置有若干个环形泄水孔30，每个环形泄水孔由多个轴向支柱31和径向肋板32组成，径向肋板32所在平面倾斜交于泄水主体3中心轴线，且靠近泄水主体首端33和靠近泄水主体尾端34的径向肋板32的倾斜方向相反；
55.如图7所示，
56.所述反射导流板4呈喇叭状，作为冲洗流体的反射面，其反射面角度应使得流体反射后恰好能冲洗到泄水主体末端处的泄水壁面，同时在反射导流板4多个方向上设置有过水s型流道孔41；
57.按照水流方向依次将所述进口模块1、所述弹性模块2及所述泄水主体3进行密封式安装，所述进口模块1的卡接环13通过承插方式与泄水主体首端33内壁面连接，而所述弹性模块2内嵌于泄水主体首端33内壁面，所述反射导流板4小喇叭口端与泄水主体首端33外壁面固定连接。
58.通过特殊结构形状的弹性单元模块，实现了压力变化调节流量的功能，继而水流被灌入由反射导流板构成的腔体内，在结合s型流道的设计，实现自由渗灌的效果，改变了传统灌水器需要依靠管道水压滴水的特性，因而这种渗灌在田间尺度上灌水均匀度极高；当压力较大进行冲洗时，通过差异化长度的泄水孔以及倾斜的径向肋板和反射导流板的组合设计，能够在冲洗模式下对整个灌水器的内外两侧均可以进行冲刷，大大提高清洁效果。
59.进一步地，所述进口模块1的锥形嘴11一端直径d1范围为2-3mm，另一端直径d2范围为4-6mm，其直径比为r＝d2/d1＝2，两端面间的距离h与大端面直径d2相等，所述密封柱12外径与所述锥形嘴11小断面直径d1相等。
60.如图4和图5所示，
61.所述弹性模块2有4个等大的扇形弹性单元体21构成，迎水断面为球形断面，出水断面为平面。
62.进一步地，所述泄水主体3两端的长度应不高于所述反射导流板4的高度。
63.进一步地，所述s型流道孔41至少设置两组，每组至少设置4个且为对称设置。
64.更进一步地，两组所述s型流道孔41上下相邻位置位于一个空间垂直面，且两孔空间垂直距离不低于2cm。反射导流板开设多方向的s型流道，不但保证了水流不易通过流道射穿，实现水流的反射；同时，由于多方向的设置，使得常规灌水器由单个点源灌变为多个点源灌，从而增加了水平面湿润峰的距离，降低了垂直面湿润峰距离，极大程度上减弱了水盐的渗漏，提高了水肥效率。
65.在第二方面，本发明的示例提供了一种自冲洗式变量灌水器的应用方法。
66.在滴灌系统的pe毛管中进行开孔，孔方向为垂直朝上；
67.将所述锥形嘴11插入孔中；
68.如图6所示，
69.在进行正常作物滴灌时，控制pe毛管压力在0.05mpa以下，使得弹性模块2处于微开状态，水流进入反射导流板4的腔体内，通过s
70.型流道孔41，实现渗滴；
71.在作物灌溉完成后，进行灌水器的冲洗工作，此时提升毛管压力，使得弹性模块2处于完全打开状态，水流经过泄水孔30的倾斜径向肋板32实现内部冲洗并起到引流作用，再经过反射导流板4，实现对泄水主体尾端34外壁面的冲洗；
72.当变换毛管压力时，即实现不同力度的变量自冲洗。
73.进一步地，该应用方法中要求所述开孔直径应略小于所述进口模块的密封柱12外径。
74.进一步地，该应用方法中推荐在冲洗工作时，所述压力区间为0.08-0.12mpa。
75.该方法通过控制灌水器进口压力，实现了滴灌和冲洗两种模式的自由切换，且在冲洗时，通过控制水压可以实现变量冲洗，弥补了灌水器变量冲洗的空白，同时由于常规滴灌压力要求0.1mpa才能满足滴灌工程设计，而本发明滴灌时压力仅为0.05mpa，极大降低了系统能耗。
76.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。