一种滴灌灌水器及具有其的灌水系统

1.本发明涉及滴灌灌溉技术领域，具体涉及一种滴灌灌水器及具有其的灌水系统。


背景技术：

2.现代农业微灌技术包括：微喷灌、滴灌、渗灌等。其中，滴灌是一种先进的节水灌溉技术，可通过安装在毛管上的滴灌灌水器以滴水状出流的形式湿润作物表层及根系附近的土壤。灌水器是滴灌系统中的核心部件，是实现灌溉技术的重要单元，其作用是通过灌水器中的消能结构，降低管带内有压力水流的动能，从而达到稳定出水量进行滴渗灌溉的目的。


技术实现要素：

3.因此，本发明提供了一种消能效果良好的滴灌灌水器及具有其的灌水系统。
4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种滴灌灌水器，包括：出水口和进水口，所述出水口和进水口之间具有流道结构，所述流道结构由若干相同的流道单元串联组成，每个所述流道单元包括：
5.第一减能部，具有依次连通的第一螺旋流道、第一涡流腔和第二螺旋流道；
6.第二减能部，具有依次连通的第三螺旋流道、第二涡流腔和第四螺旋流道；
7.直流道，一端与所述第二螺旋流道连通，另一端与所述第三螺旋流道连通。
8.可选的，所述第一涡流腔上具有与所述第一螺旋流道连通的第一入口，还具有与所述第二螺旋流道连通的第一出口，所述第一入口和第一出口设置在所述第一涡流腔上不同的高度位置处。
9.可选的，所述第一入口和第一出口设置在所述第一涡流腔的同一侧；
10.所述第一螺旋流道与所述第二螺旋流道的螺旋方向相同。
11.可选的，所述第二涡流腔上具有与所述第三螺旋流道连通的第二入口，还具有与所述第四螺旋流道连通的第二出口，所述第二入口和第二出口设置在所述第二涡流腔上不同的高度位置处。
12.可选的，所述第二入口和第二出口设置在所述第二涡流腔的同一侧；
13.所述第三螺旋流道与所述第四螺旋流道的螺旋方向相同。
14.可选的，所述第一涡流腔和/或第二涡流腔呈圆柱状或多棱柱状。
15.可选的，所述第一涡流腔上的第一进口和第一出口之间的连接部分呈锥形；
16.所述第二涡流腔上的第二进口和第二出口之间的连接部分呈锥形。
17.可选的，所述第一螺旋流道和/或第三螺旋流道的流通面积沿流通方向逐渐减小。
18.可选的，所述第二螺旋流道和/或第四螺旋流道的流通面积沿流通方向逐渐增大。
19.还提供了灌水系统，包括上述的滴灌灌水器。
20.本发明技术方案，具有如下优点：
21.1.本发明提供的滴灌灌水器，每个流道单元包括第一减能部和第二减能部，第二减能部通过直流道与第一减能部连通，第一减能部包括依次连通的第一螺旋流道、第一涡
流腔和第二螺旋流道，水流经进水口进入第一螺旋流道，进入第一涡流腔内，水流在进入第一涡流腔时，会在第一涡流腔内产生涡流，并且水流在第一涡流腔内聚集后进入第二螺旋流道，水流在通过第一涡流腔进入第二螺旋流道时会消耗能量，再经过第二减能部中的第二涡流腔进一步消耗水流的能量，降低水流能量，消能效果良好，使其达到灌水器的出水条件。
22.2.本发明提供的滴灌灌水器，第一涡流腔上的第一入口和第一出口设置在不同的高度位置处，使得水流在经第一入口进入第一涡流腔内后，再进入第一出口时，有一个高度差，通过高度差能够进一步增强水流能量的消耗。
23.3.本发明提供的滴灌灌水器，第一入口和第一出口设置在第一涡流腔的同一侧，这样使得水流通过第一入口进入第一涡流腔内后沿第一涡流腔的内壁至少流动一周才能进入第一出口，同时，第一螺旋流道和第二螺旋流道的螺旋方向相同，第一入口与第一涡流腔产生的切向与第一出口与第一涡流腔产生的切向相同，这样从第一入口进入的水流方向与从第一出口流出的水流方向相反，进一步增强水流的耗能效果。
24.4.本发明提供的滴灌灌水器，第二涡流腔上的第二入口和第二出口设置在不同的高度位置处，使得水流在经第二入口进入第二涡流腔内后，再进入第二出口时，有一个高度差，通过高度差能够进一步增强水流能量的消耗。
25.5.本发明提供的滴灌灌水器，第二入口和第二出口设置在第一涡流腔的同一侧，这样使得水流通过第二入口进入第二涡流腔内后沿第二涡流腔的内壁至少流动一周才能进入第二出口，同时，第三螺旋流道和第四螺旋流道的螺旋方向相同，第二入口与第二涡流腔产生的切向与第二出口与第二涡流腔产生的切向相同，这样从第二入口进入的水流方向与从第二出口流出的水流方向相反，进一步增强水流的耗能效果。
26.6.本发明提供的滴灌灌水器，第一涡流腔和/或第二涡流腔设置为圆柱状或多棱柱状，规则的形状在高度方向控制入口与出口之间的高度差，同时，加工过程较简单，制作较容易。
27.7.本发明提供的滴灌灌水器，第一螺旋流道和/或第三螺旋流道的流通面积沿流通方向逐渐减小，并且第二螺旋流道和/或第四螺旋流道的流通面积沿流通方向逐渐增大，使得水流流动时，在第一螺旋流道内加速，流至第一涡流腔内内时缓冲，在第二螺旋流道内减速，水流不断的经过加速、缓冲、减速，在此过程中，水流的能量不断被消耗，直至达到消能效果流出灌水器。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
29.图1为本发明本实施例提供的滴灌灌水器的结构示意图；
30.图2为本发明本实施例提供的滴灌灌水器的俯视图；
31.图3为本发明本实施例提供的滴灌灌水器的仰视图；
32.图4为本发明本实施例提供的滴灌灌水器的主视图；
33.图5为本发明本实施例提供的滴灌灌水器流道单元的俯视流线图；
34.图6为本发明本实施例提供的滴灌灌水器流道单元的仰视流线图；
35.图7为本发明本实施例提供的滴灌灌水器的压力流量关系图。
36.附图标记说明：
37.1、进水口；2、进水流道；3、第一螺旋流道；41、第一涡流腔；42、第二涡流腔；6、第二螺旋流道；7、直流道；8、第三螺旋流道；9、第四螺旋流道；10、出水流道；11、出水口。
具体实施方式
38.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
42.实施例1
43.本实施例提供了滴灌灌水器的一种具体的实施方式，如图1、图2和图3所示，灌水器包括进水口1和出水口11，进水口1与出水口11之间具有流道结构，流道结构包括进水流道2和出水流道10，进水口1设置在进水流道2的端部，出水口11设置在出水流道10的端部。流道结构由若干个相同的流道单元串联组成，以其中一个流道单元为例，流道单元包括第一减能部和第二减能部，第二减能部通过直流道7与第一减能部连通，第一减能部包括依次连通的第一螺旋流道3、第一涡流腔41和第二螺旋流道6，第一螺旋流道3与进水流道2连通，水流经进水口1进入第一螺旋流道3，进入第一涡流腔41内，水流在进入第一涡流腔41时，会在第一涡流腔41内产生涡流，并且水流在第一涡流腔41内聚集后进入第二螺旋流道6，水流在通过第一涡流腔41进入第二螺旋流道6时会消耗能量，再经过第二减能部时，水流经直流道7流向第三螺旋流道8，进入第二涡流腔42内，再进入第四螺旋流道9，经过第二减能部的第二涡流腔42进一步消耗水流的能量，降低水流能量，消能效果良好，使其达到灌水器的出水条件。
44.如图4所示，第一涡流腔41上的第一入口和第一出口设置在不同的高度位置处，使得水流在经第一入口进入第一涡流腔41内后，再进入第一出口时，有一个高度差，通过高度差能够进一步增强水流能量的消耗。
45.第二涡流腔42上的第二入口和第二出口设置在不同的高度位置处，使得水流在经第二入口进入第二涡流腔42内后，再进入第二出口时，有一个高度差，通过高度差能够进一步增强水流能量的消耗。
46.具体的，第一入口设置在第一涡流腔41的上方，第一出口设置在第一涡流腔41的下方；第二入口设置在第二涡流腔42的下方，与第一出口的高度对应设置，第二出口设置在第二涡流腔42的上方，并与第一入口的高度对应设置。水流在流入第一涡流腔41内时，水流沿第一涡流腔41内壁向下流动，流至第一出口经第二螺旋流道6、直流道7进入第三螺旋流道8，水流自第三螺旋流道8进入第二涡流腔42内时，第二入口位于下方，第二涡流腔42内的水位需达到一定的高度才可以通过第二出口流出，耗能效果更佳。
47.作为一种可替换的实施方式，第一入口和第一出口还可以设置在相同的高度，并且第一入口和第一出口也无需设置在第一涡流腔41的同一侧；第二入口和第二出口也可以设置在相同的高度上，并且，第二入口和第二出口也无需设置在第二涡流腔42的同一侧。只是这样设置消能效果较优选的设置方式较差一些，但也能达到消能效果。
48.如图5和图6所示，第一入口和第一出口设置在第一涡流腔41的同一侧，这样使得水流通过第一入口进入第一涡流腔41内后沿第一涡流腔41的内壁至少流动一周才能进入第一出口，同时，第一螺旋流道3和第二螺旋流道6的螺旋方向相同，第一入口与第一涡流腔41产生的切向与第一出口与第一涡流腔41产生的切向相同，这样从第一入口进入的水流方向与从第一出口流出的水流方向相反，如图5中所示，水流在流入第一涡流腔41内时为顺时针转动，而流出第一涡流腔41时为逆时针转动，再到流入第二涡流腔42内时，水流为逆时针转动，流出第二涡流腔42时水流为顺时针转动，通过涡流腔不断的改变水流的流动方向，水流每次改变流动方向时均会消耗能量，进一步增强水流的耗能效果。
49.第二入口和第二出口设置在第一涡流腔41的同一侧，这样使得水流通过第二入口进入第二涡流腔42内后沿第二涡流腔42的内壁至少流动一周才能进入第二出口，同时，第三螺旋流道8和第四螺旋流道9的螺旋方向相同，第二入口与第二涡流腔42产生的切向与第二出口与第二涡流腔42产生的切向相同，这样从第二入口进入的水流方向与从第二出口流出的水流方向相反，进一步增强水流的耗能效果。
50.第一涡流腔41和第二涡流腔42设置为圆柱状或多棱柱状，规则的形状在高度方向控制入口与出口之间的高度差，同时，加工过程较简单，制作较容易。
51.作为一种可替换的实施方式，第一涡流腔41和第二涡流腔42也可分别单独设置为圆柱状或多棱柱状。
52.第一螺旋流道3和第三螺旋流道8的流通面积沿流通方向逐渐减小，并且第二螺旋流道6和第四螺旋流道9的流通面积沿流通方向逐渐增大，使得水流流动时，在第一螺旋流道3内加速，流至第一涡流腔41内内时缓冲，在第二螺旋流道6内减速，水流不断的经过加速、缓冲、减速，在此过程中，水流的能量不断被消耗，直至达到消能效果流出灌水器。
53.作为一种可替换的实施方式，可以是第一螺旋流道3的流通面积不变，第三螺旋流道8的流通面积沿流通方向逐渐减小；还可以是第一螺旋流道3的流通面积沿流通方向逐渐减小，第三螺旋流道8的流通面积不变。
54.作为一种可替换的实施方式，可以是第二螺旋流道6的流通面积不变，第四螺旋流道9的流通面积沿流通方向逐渐增大；还可以是第二螺旋流道6的流通面积沿流通方向逐渐
增大，第四螺旋流道9的流通面积不变。
55.如图4所示，涡流腔的中间部分呈上大下小的锥形，即第一进口和第一出口之间的部分呈上大下小的锥形，第二进口和第二出口之间的部分呈上大下小的锥形，水流流经每个流道单元时，都会在在涡流腔的中间位置经历上大下小、上小下大的流动过程中，进一步增加消能效果。
56.如图7所示，在cfd分析软件fluent中进行了本实施例提供的滴灌灌水器的水力性能模拟，得到了滴灌灌水器在不同压力下的流量，并拟合出压力－流量关系曲线，其流态指数为0.5173，水力性能良好，压力随流道单元数量的增加而降低，流道的消能作用明显。
57.实施例2
58.本实施例提供了灌水系统的一种具体的实施方式，包括实施例1中的滴灌灌水器，滴灌灌水器与压力管道连接，压力管道中的水流流至滴灌灌水器内，经过流道结构的消能，满足灌水器出水口11水流压力的使用要求。
59.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种滴灌灌水器，其特征在于，包括：出水口(11)和进水口(1)，所述出水口(11)和进水口(1)之间具有流道结构，所述流道结构由若干相同的流道单元串联组成，每个所述流道单元包括：第一减能部，具有依次连通的第一螺旋流道(3)、第一涡流腔(41)和第二螺旋流道(6)；第二减能部，具有依次连通的第三螺旋流道(8)、第二涡流腔(42)和第四螺旋流道(9)；直流道(7)，一端与所述第二螺旋流道(6)连通，另一端与所述第三螺旋流道(8)连通。2.根据权利要求1所述的滴灌灌水器，其特征在于，所述第一涡流腔(41)上具有与所述第一螺旋流道(3)连通的第一入口，还具有与所述第二螺旋流道(6)连通的第一出口，所述第一入口和第一出口设置在所述第一涡流腔(41)上不同的高度位置处。3.根据权利要求2所述的滴灌灌水器，其特征在于，所述第一入口和第一出口设置在所述第一涡流腔(41)的同一侧；所述第一螺旋流道(3)与所述第二螺旋流道(6)的螺旋方向相同。4.根据权利要求1所述的滴灌灌水器，其特征在于，所述第二涡流腔(42)上具有与所述第三螺旋流道(8)连通的第二入口，还具有与所述第四螺旋流道(9)连通的第二出口，所述第二入口和第二出口设置在所述第二涡流腔(42)上不同的高度位置处。5.根据权利要求4所述的滴灌灌水器，其特征在于，所述第二入口和第二出口设置在所述第二涡流腔(42)的同一侧；所述第三螺旋流道(8)与所述第四螺旋流道(9)的螺旋方向相同。6.根据权利要求1－5中任一项所述的滴灌灌水器，其特征在于，所述第一涡流腔(41)和/或第二涡流腔(42)呈圆柱状或多棱柱状。7.根据权利要求1－5中任一项所述的滴灌灌水器，其特征在于，所述第一涡流腔(41)上的第一进口和第一出口之间的连接部分呈锥形；所述第二涡流腔(42)上的第二进口和第二出口之间的连接部分呈锥形。8.根据权利要求1－5中任一项所述的滴灌灌水器，其特征在于，所述第一螺旋流道(3)和/或第三螺旋流道(8)的流通面积沿流通方向逐渐减小。9.根据权利要求1－5中任一项所述的滴灌灌水器，其特征在于，所述第二螺旋流道(6)和/或第四螺旋流道(9)的流通面积沿流通方向逐渐增大。10.灌水系统，其特征在于，包括权利要求1－9中任一项所述的滴灌灌水器。

技术总结
本发明提供了一种滴灌灌水器及具有其的灌水系统，属于滴灌灌溉技术领域，其中，滴灌灌水器包括：出水口和进水口，流道结构，流道单元包括：第一减能部，具有依次连通的第一螺旋流道、第一涡流腔和第二螺旋流道；第二减能部，具有依次连通的第三螺旋流道、第二涡流腔和第四螺旋流道；直流道。本发明提供的滴灌灌水器，水流经进水口进入第一螺旋流道，进入第一涡流腔内，水流在进入第一涡流腔时，会在第一涡流腔内产生涡流，并且水流在第一涡流腔内聚集后进入第二螺旋流道，水流在通过第一涡流腔进入第二螺旋流道时会消耗能量，再经过第二减能部中的第二涡流腔进一步消耗水流的能量，降低水流能量，消能效果良好，使其达到灌水器的出水条件。件。件。


技术研发人员：王振华 王越 刘宁宁 李文昊 宋利兵 李海强 刘建
受保护的技术使用者：石河子大学
技术研发日：2021.11.29
技术公布日：2022/3/8