专利名称：射流脉冲三通的制作方法
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，具体涉及射流脉冲二通。
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. I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。
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射流脉冲三通。本发明采取的技术解决方案是一种射流脉冲三通，其特征在于一种射流脉冲三通，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；所述射流元件包括射流喷嘴、信号作用口 I、信号作用口 II、侧壁I、侧壁II、反馈通道I、反馈通道II、信号入口
I、信号入口 II、射流空间、分流劈、输出口 I、输出口 II、输出道I、输出道II ;射流元件最前端是喷嘴，喷嘴连接在进水段的末端；所述喷嘴两边的侧壁上分别对称设置信号作用口I和信号作用口 II，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的外侧壁上设置信号入口 I，输出口 II的外侧壁上设置信号入口II，通过反馈通道I从外侧连通信号作用口 I与信号入口 I，通过反馈通道II从外侧连通信号作用口 II与信号入口 II ;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；所述出口段共有两条，分别与射流元件的输出道I和输出道II连通，所述出口段尾部各连接一条毛管，毛管上安装若干灌水器。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，保持射流的稳定性，所述射流喷嘴、反馈通道I、反馈通道II、射流空间、输出口 I、输出口 II的横截面为矩形。为方便射流振荡三通与微灌系统毛的连接，所述出口段为前方后圆的通道，出水口为圆形，分别位于两条出口段的末端，出口段上设置有毛管连接件。为方便射流振荡三通与微灌系统支管的连接，所述进口段是一段前圆后方的通道，圆形进水口位于进口段的最前端，进口段上设置有支管连接件。 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4 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I :0. 3 I :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I :3 I :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° ;喷嘴深度为喷嘴正面与背面的间距，喷嘴深度与喷嘴宽度的比值为I :1 I :3。本发明工作时，支管中的压力水流由进水口进入进口段，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，一部分水流进入输出道I，通过出口段尾端的出水口 I进入与其相连的毛管；另一部分水流会通过输出口 I处的信号入口 I进入反馈通道I，经过反馈通道I到达信号作用口 I，作用于射流喷嘴处的水流，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。此时一部分水流进入输出道II，通过出口段尾端的出水口 II进入与其相连的毛管；另一部分水流则通过输出口 II处的信号入口 II进入反馈通道II，经过反馈通道II到达信号作用口 II，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，通过射流元件的水流换向，分别在两条毛管内产生持续的脉冲水流。本发明的有益效果本发明由于应用射流振荡技术，切换射流方向，在毛管内形成脉冲水流，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；射流振荡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，开发射流振荡三通模具，即可利用现有微灌三通的加工工艺、方法与设备进行注塑、力口工与成型，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I是本发明实施例的正剖面图。图2是实施例的三维示意图。图3是实施例与支管、毛管的连接示意图。图4是实施例的CFD模拟附壁效果图。图5是实施例的CFD模拟附壁效果图。图中，I.进水口 2.射流喷嘴3.信号作用口 I 4.信号作用口 II 5.侦^壁I 6.侧壁II 7.反馈通道I 8.反馈通道II 9.信号入口 I 10.信号入口 II
11.射流空间12.分流劈13.输出口 I 14.输出口 II 15.输出道I 16.输出 道II 17.出水口 I 18.出水口 II 19.毛管连接件B.喷嘴宽度S.位差L.劈距 Θ.张角E.进口段 F.射流元件O.出口段T.射流脉冲三通Z.支管M.毛管D.灌水器
具体实施例方式实施例I :
参照图2，射流脉冲三通由一个进口段E、一个射流元件F与两个出口段O组成。参照图I，射流元件F包括射流喷嘴2、信号作用口 I 3、信号作用口 II 4、侧壁I 5、侧壁II 6、反馈通道I 7、反馈通道II 8、信号入口 I 9、信号入口 II 10、射流空间11、分流劈
12、输出口I 13、输出口 II 14、输出道I 15、输出道II 16 ;射流元件F最前端是喷嘴2，喷嘴2连接在进水段E的末端；所述喷嘴2两边的侧壁上分别对称设置信号作用口 I 3和信号作用口 II 4，喷嘴2后是一段前小后大形状的射流空间11，射流空间11的两侧分别为侧壁I 5和侧壁II 6 ;所述分流劈12位于射流空间11的末端，并将射流空间11的末端分割成为输出口 I 13和输出口 II 14 ;所述输出口 I 13的外侧壁上设置信号入口 I 9，输出口 II 14的外侧壁上设置信号入口 II 10，通过反馈通道I 7从外侧连通信号作用口 I 3与信号入口I 9，通过反馈通道II 8从外侧连通信号作用口 II 4与信号入口 II 10 ;输出口 I 13的后面连接输出道I 15，输出口 II 14的后面连接输出道II 16。参照图3，进口段E前端与微灌系统支管Z连接；所述出口段O共有两条，分别与射流元件F的输出道I 15和输出道II 16连通，所述出口段O尾部各连接一条毛管M，毛管上安装若干灌水器D。参照图I和图2，射流喷嘴2、反馈通道I 7、反馈通道II 8、射流空间11、输出口I 13、输出口 II 14的横截面为矩形；出口段O为前方后圆的通道，出水口 17与出水口 18为圆形，分别位于两条出口段O的末端，出口段O上设置有毛管连接件19 ;进口段E是一段前圆后方的通道，圆形进水口 I位于进口段E的最前端，进口段E上设置有支管连接件。参照图1，喷嘴宽度B为6 mm，位差S与喷嘴宽度B的比值为I :0. 7，劈距L与喷嘴宽度B的比值为I :6. 5，张角Θ为15°，喷嘴深度与喷嘴宽度B的比值为I :1. 5。具体实现过程支管Z中的压力水流由进水口 I进入进口段E，通过喷嘴2形成射流，进入射流空间11，由于射流的卷吸和两侧壁面之间的不对称干涉效应，在射流两侧产生压差，推动射流的偏转，贴附于射流空间的一侧壁面上流动，到达该侧的射流输出口。假设射流首先附壁于侧壁I 5，并沿该壁面流动，到达输出口 I 13，一部分水流进入输出道I 15，通过出口段O尾端的出水口 I 17进入与其相连的毛管；另一部分水流会通过输出口I 13处的信号入口 I 9进入反馈通道I 7，经过反馈通道I 7到达信号作用口 I 3，作用于喷嘴2处的水流，使射流发生偏转，转向附壁于侧壁II 6，沿该侧壁面流动至输出口 II 14。此时一部分水流进入输出道II 16，通过出口段O尾端的出水口 II 18进入与其相连的毛管；另一部分水流则通过输出口 II 14处的信号入口 II 10进入反馈通道II 8，经过反馈通道II 8到达信号作用口 II 4，作用于射流喷嘴2处的水流，使射流再次发生偏转，水流恢复到侧壁I 5输出，形成一次振荡脉冲过程。如此循环往复，通过射流元件的水流换向，分别在两条毛管内产生持续的脉冲水流。利用脉冲过程频繁的强烈水流冲击，冲刷并携带微灌系统的易堵塞物质，提高灌水器的抗堵塞能力与出水的均匀性。实施效果参照图4和图5，图4和图5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，水流可以在两侧通道内完全切换，95%以上的流量通过一个通道输出。CFD模拟得到该射流振荡三通的输出流量为450L/h，输出压力为O. IMpa，进出口压力差为O. 003 Mpa，满足目前大田常用滴灌系统的需求。本发明射流脉冲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。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
1.一种射流脉冲三通，其特征在于由一个进口段(E)、一个射流元件(F)与两个出口段(O)组成；所述射流元件(F)包括射流喷嘴(2)、信号作用口 I (3)、信号作用口 II (4)、侧壁I (5)、侧壁II (6)、反馈通道I (7)、反馈通道II (8)、信号入口 I (9)、信号入口 II (10)、射流空间(11)、分流劈(12)、输出口 I (13)、输出口 II (14)、输出道I (15)、输出道II (16)；射流元件(F)最前端是射流喷嘴(2 )，射流喷嘴(2 )连接在进水段(E )的末端；所述射流喷嘴(2)两边的侧壁上分别对称设置信号作用口 I (3)和信号作用口 II (4)，射流喷嘴(2)后是一段前小后大形状的射流空间(11)，射流空间(11)的两侧分别为侧壁I (5)和侧壁II (6);所述分流劈(12)位于射流空间(11)的末端，并将射流空间(11)的末端分割成为输出口 I(13)和输出口 II (14);所述输出口 I (13)的外侧壁上设置信号入口 I (9)，输出口 II (14)的外侧壁上设置信号入口 II (10)，通过反馈通道I (7)从外侧连通信号作用口 I (3)与信号入口 I (9)，通过反馈通道II (8)从外侧连通信号作用口 II (4)与信号入口 II (10);输出口 I (13)的后面连接输出道I (15)，输出口 II (14)的后面连接输出道II (16);所述进口段(E)前端与微灌系统支管(Z)连接；所述出口段(O)共有两条，分别与射流元件(F)的输出道I (15)和输出道II (16)连通，所述出口段(O)尾部各连接一条毛管(M)，毛管上安装若干灌水器(D)。
2.根据权利要求I所述的一种射流脉冲三通，其特征在于，所述射流喷嘴(2)、反馈通道I (7)、反馈通道II (8)、射流空间(11)、输出口 I (13)、输出口 II (14)的横截面为矩形。
3.根据权利要求I或2所述的一种射流脉冲三通，其特征在于，所述出口段(O)为前方后圆的通道，出水口(17)与出水口(18)为圆形，分别位于两条出口段(O)的末端，出口段(O)上设置有毛管连接件(19)。
4.根据权利要求I或2所述的一种射流脉冲三通，其特征在于，所述进口段(E)是一段前圆后方的通道，圆形进水口(I)位于进口段(E)的最前端，进口段(E)上设置有支管连接件。
5.根据权利要求I或2所述的一种射流脉冲三通，其特征在于，所述射流喷嘴(2)左侧壁与右侧壁的间距为喷嘴宽度B，喷嘴宽度B的值域为4 mm 25mm ;所述射流喷嘴(2)的左侧壁与射流空间(11)的侧壁I (5)之间的最小距离或射流喷嘴(2)的右侧壁与射流空间(11)的侧壁II (6)之间的最小距离为位差S，位差S与喷嘴宽度B的比值为I :0. 3 I :2 ;所述射流喷嘴(2)至分流劈(9)顶端的长度为劈距L，劈距L与喷嘴宽度B的比值为I :3 I12 ;所述射流空间(11)的侧壁I (5)与射流喷嘴(2)左侧壁的夹角或射流空间(11)的侧壁II (6)与射流喷嘴(2)右侧壁的夹角为张角Θ，张角Θ为6° 20° ;所述射流喷嘴(2)正面与背面的间距为喷嘴深度，喷嘴深度与喷嘴宽度B的比值为I :1 I :3。
全文摘要
本发明公开一种射流脉冲三通，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，由射流元件产生脉冲水流，使水流按照一定频率间歇性地在两条毛管内切换流动，在毛管内形成脉冲水流，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。本发明具有结构简单、可靠性、耐久性强的特点。可采用现有微灌三通的材质、加工设备与方法，一次注塑成型，加工工艺简单，制造成本低，安装使用方便。可广泛适应于大田作物、蔬菜、林果业等灌溉的需求。
文档编号F16L41/02GK102865429SQ201210388918
公开日2013年1月9日 申请日期2012年10月15日 优先权日2012年10月15日
发明者王新坤 申请人:江苏大学