CN108812218B - 一种压力补偿微喷灌水器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压力补偿微喷灌水器，包括压力补偿微喷适配器、以及安装在压力补偿微喷适配器上的旋转微喷头。压力补偿微喷适配器内设有下压力补偿腔、上压力补偿腔、压力补偿腔、后压力补偿腔、压力补偿台和压力补偿芯片组成的水压补偿系统，旋转微喷头包括包括喷嘴、框架和喷盘，旋转微喷头1可做360度旋转喷洒，喷洒半径2～6米，流量40～200L/h。喷盘工作的时候，水将其顶出，把水洒出去，停止工作时，喷盘自动落下与喷嘴平面重合，达到封闭状态，防止虫类、杂质进入。本发明在一定的压力差范围以内，不管压力如何变化，始终保证流量的一致，可确保作物获得水分、养分的一致性。
Description
技术领域
本发明涉及微喷灌领域，具体地说，特别涉及到一种压力补偿微喷灌水器。
背景技术
微喷灌作为灌溉的一种形式，比较适合果树、蔬菜等需水相对较大的作物，在实施过程中，通常灌溉管道会根据作物种植株距而铺设，单条支管的长度可能会达到上百米或者几百米，微喷头连接与灌溉支管连接取水，安装在作物附近喷洒。这种方式的缺陷在于：几百米的管道的入口端与末端会因为水口损失而导致压力差异很大，而普通微喷头通常的流量跟压力成正比，压力越大，流量越大，会导致前端作物获得水量与中间、末端获得的水分、养分都不一致的情况，进而影响作物产量和品质。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种压力补偿微喷灌水器，可在一定的压力差范围以内，不管压力如何变化，始终保证流量的一致，从而确保作物获得水分、养分的一致性。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种压力补偿微喷灌水器，包括压力补偿微喷适配器、以及安装在压力补偿微喷适配器上的旋转微喷头；
压力补偿微喷适配器的内部为空腔，在空腔内设有压力补偿台，在压力补偿台上设有压力补偿芯片，压力补偿芯片与压力补偿微喷适配器一侧的内壁构成上压力补偿腔，压力补偿芯片与内侧的压力补偿台构成压力补偿腔，压力补偿台和压力补偿微喷适配器另一侧的内壁构成后压力补偿腔体，上压力补偿腔和压力补偿芯片下方的空腔设为下压力补偿腔；
下压力补偿腔的进水端与位于压力补偿微喷适配器底部的毛管接口连通，下压力补偿腔的出水端分别与上压力补偿腔和压力补偿腔连通，在压力补偿台上开设有压力补偿副通道，压力补偿腔通过压力补偿副通道与后压力补偿腔体连通，后压力补偿腔体的出水口与位于压力补偿微喷适配器顶部的紊流腔连通，紊流腔的出水口与旋转微喷头连通。
进一步的，所述旋转微喷头包括喷嘴、位于喷嘴上方的框架、以及与框架活动连接的喷盘，喷嘴的入水口与紊流腔连通，喷嘴的出水口与喷盘的流道连通，流道的角度与圆周呈切线方向。
进一步的，所述压力补偿微喷适配器的压力补偿过程如下：
1)有压水通过毛管接口进入下压力补偿腔后，有压水的一部分会通过流道进入上压力补偿腔，有压水的另一部分会通过通孔进入压力补偿腔；
2)由于下压力补偿腔与上压力补偿腔连通的流道截面积大于通孔的截面积，下压力补偿腔的进水速度会大于压力补偿腔的进水速度，因此上压力补偿腔内的水压会大于压力补偿腔内的水压，位于上压力补偿腔和压力补偿腔之间的压力补偿芯片会在水压差的作用下向压力补偿台方向发生大幅度的形变；
3)当上压力补偿腔和压力补偿腔均灌满水后，由于上压力补偿腔和压力补偿腔相互连通，上压力补偿腔和压力补偿腔的水压趋于一致，压力补偿芯片的形变会恢复；
4)在上述过程中，压力补偿腔中的部分压力水会通过压力补偿副通道进入到后压力补偿腔体中，导致压力补偿腔的水压稍小于上压力补偿腔的水压，压力补偿芯片最终会保持小幅度的形变。
进一步的，所述后压力补偿腔体的主体为“W”型结构，后压力补偿腔体的入水口位于“W”型结构的中间，后压力补偿腔体的出水口位于“W”型结构的两端。
进一步的，所述压力补偿微喷适配器包括外壳和本体，在外壳的口部设有一组对称分布的凹槽，在本体上设有与凹槽配合的锁紧凸台，外壳和本体通过由凹槽和锁紧凸台组成的卡合结构连接固定。
进一步的，在所述紊流腔的圆锥面上设有若干导流筋。
进一步的，所述喷嘴的入水口的口径大于喷嘴的出水口的口径，其用于提供高速水流冲击喷盘的流道。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
通过采用由下压力补偿腔、上压力补偿腔、压力补偿腔、后压力补偿腔、压力补偿台和压力补偿芯片组成的水压补偿系统，使得在本发明在一定的压力差范围以内，不管压力如何变化，始终保证流量的一致，可确保作物获得水分、养分的一致性。
附图说明
图1为本发明所述的压力补偿微喷灌水器的结构示意图。
图2为本发明所述的压力补偿微喷灌水器的剖面示意图。
图3为本发明所述的旋转微喷头的剖面图。
图4为本发明所述的旋转微喷头的结构示意图。
图5为本发明所述的压力补偿微喷适配器的剖面图。
图6为本发明所述的压力补偿芯片的形变示意图。
图7为本发明所述的压力补偿微喷适配器的外壳示意图。
图8为本发明所述的压力补偿微喷适配器的本体示意图。
图9为本发明所述的压力补偿微喷适配器的分解结构示意图。
图10为本发明所述的压力补偿微喷适配器的组装结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1-图10，本发明所述的一种压力补偿微喷灌水器，包括旋转微喷头1和压力补偿微喷适配器2。
其中，旋转微喷头1包括喷嘴3、位于喷嘴上方的框架4、以及与框架4活动连接的喷盘5，喷嘴3的入水口与紊流腔20连通，喷嘴3的出水口与喷盘5的流道40连通，流道40的角度与圆周呈切线方向。旋转微喷头1可做360度旋转喷洒，喷洒半径2～6米，流量40～200L/h。喷盘5工作的时候，水将其顶出，把水洒出去，停止工作时，喷盘5自动落下与喷嘴3平面重合，达到封闭状态，防止虫类、杂质进入。
喷盘5的流道40为不规则的斜面，出口角度与圆周成切线方向。喷盘5底部旋转立柱插入框架的位置41，内径比喷盘旋转立柱大，且比立柱深2～4mm立杆42一端插入到框架的固定位置内，一端插入到土中，旋转微喷头1的站立工作；通过压力补偿微喷适配器的稳定流量通过喷嘴3的出水口21高速射入到喷盘5的流道40上，驱动喷盘5转动，形成微喷效果。工作时喷盘5上升工作，不工作时喷盘落下，达到防虫作用。
本发明可以通过改变出水口21孔径的大小以及与压力补偿副通道16的尺寸，得到从20～400L/h的不同流量规格。
压力补偿微喷适配器2包括由外壳7和本体8；外壳7大致为圆柱形，内有不同直径的通孔，口部有两个对称分布的凹槽30，凹槽与本体8上设置的锁紧凸台31配合。本体8的内孔与外壳7插入的部分的外径一致，形成密封状态。在外壳7和本体8之间设有用于放置密封圈9的安装槽11。
压力补偿微喷适配器2的内部为空腔，在空腔内设有压力补偿台15，在压力补偿台15上设有压力补偿芯片10，压力补偿芯片10与压力补偿微喷适配器2一侧的内壁构成上压力补偿腔12，压力补偿芯片10与内侧的压力补偿台15构成压力补偿腔13，压力补偿台15和压力补偿微喷适配器2另一侧的内壁构成后压力补偿腔体18，上压力补偿腔12和压力补偿芯片10下方的空腔设为下压力补偿腔17；
下压力补偿腔17的进水端与位于压力补偿微喷适配器2底部的毛管接口6连通，下压力补偿腔17的出水端分别与上压力补偿腔12和压力补偿腔13连通，在压力补偿台15上开设有压力补偿副通道16，压力补偿腔13通过压力补偿副通道16与后压力补偿腔体18连通，后压力补偿腔体18的出水口与位于压力补偿微喷适配器2顶部的紊流腔20连通，紊流腔20的出水口与旋转微喷头1连通。
上述各组件中，毛管接口6的内径为2mm，外部为锥口。
压力补偿台15位于本体8上，其结构为圆柱凸台，直径4～6mm，高度2MM，中心有压力补偿副通道16，压力补偿副通道16直径1～3mm。
压力补偿副通道16位于压力补偿台15的平面上，宽度为0.5～1mm，长度与压力补偿台15直径一致，深度为0.3～1mm。
压力补偿芯片10为腰型结构的弹性芯片，厚度1.2mm，位于压力补偿放置台19上，将上压力补偿腔12与压力补偿腔13隔开，并保证周边的密封。
上压力补偿腔12为由压力补偿片10外表面与外壳7内壁形成的腔体，并于与下压力补偿17通过流道连通。
压力补偿腔13位于上压力补偿腔12、下压力补偿腔17、后压力补偿腔18之间。压力补偿腔13通过通孔14与下压力补偿腔17联通，压力补偿腔13通过压力补偿副通道16与后压力补偿腔18连通。
压力补偿腔17，贯穿本体8的上、下部，并有一部分与后压力补偿腔18平行分布在压力补偿腔的下方。
后压力补偿腔18，其主体为W型的流道形状，水流从压力补偿台15中间的压力补偿副通道16进入倒"W"型流道的中心，然后从两边"v"流出，进入紊流腔20。
压力补偿芯片放置台19，其水平高度比15压力补偿台高2mm。
紊流腔20，在其圆锥面上设计有8条规则分布的导流筋，将稳流水快速引导，射入喷嘴3的出水口21。
喷嘴3的出水口21，直径为0.5～1.4mm，进口大、出口小，使得水流流速变快，形成高速小水柱射入喷盘的流道当中，提供喷盘旋转动力。
本发明的压力补偿过程如下：
1)有压水通过毛管接口6进入下压力补偿腔17后，有压水的一部分会通过流道进入上压力补偿腔12，有压水的另一部分会通过通孔14进入压力补偿腔13；
2)由于下压力补偿腔17与上压力补偿腔12连通的流道截面积大于通孔14的截面积，下压力补偿腔17的进水速度会大于压力补偿腔13的进水速度，因此上压力补偿腔12内的水压会大于压力补偿腔13内的水压，位于上压力补偿腔12和压力补偿腔13之间的压力补偿芯片10会在水压差的作用下向压力补偿台15方向发生大幅度的形变；
3)当上压力补偿腔12和压力补偿腔13均灌满水后，由于上压力补偿腔12和压力补偿腔13相互连通，上压力补偿腔12和压力补偿腔13的水压趋于一致，压力补偿芯片10的形变会恢复；
4)在上述过程中，压力补偿腔13中的部分压力水会通过压力补偿副通道16进入到后压力补偿腔体18中，导致压力补偿腔13的水压稍小于上压力补偿腔12的水压，压力补偿芯片10最终会保持小幅度的形变。
在一定的小压力范围内(5～200kPa)时，水流都只能通过完整的压力补偿副通道16进入后压力补偿腔18，并且在0.5～2kPa区间，通过"w"流道的设计，抵消2kPa时相对0.5kPa的相对能量，保持流量的稳定；
在相对大的压力范围内时(200～400Pa)时，压力补偿芯片10已超出常规的变形型变规律，承受巨大异型变形，特别是压力补偿副通道16处压差大的位置，压力补偿芯片10变形位置随着压力增加而部分进入到压力补偿副通道16当中，改变了压力补偿副通道16内的横截面积和体积，从而达到不同相对高压下不同压力补偿副通道16横截面积与高压高流速的匹配，最终也达到流量的一致性。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种压力补偿微喷灌水器，其特征在于，包括压力补偿微喷适配器(2)、以及安装在压力补偿微喷适配器(2)上的旋转微喷头(1)；
压力补偿微喷适配器(2)的内部为空腔，在空腔内设有压力补偿台(15)，在压力补偿台(15)上设有压力补偿芯片(10)，压力补偿芯片(10)与压力补偿微喷适配器(2)一侧的内壁构成上压力补偿腔(12)，压力补偿芯片(10)与内侧的压力补偿台(15)构成压力补偿腔(13)，压力补偿台(15)和压力补偿微喷适配器(2)另一侧的内壁构成后压力补偿腔体(18)，上压力补偿腔(12)和压力补偿芯片(10)下方的空腔设为下压力补偿腔(17)；
下压力补偿腔(17)的进水端与位于压力补偿微喷适配器(2)底部的毛管接口(6)连通，下压力补偿腔(17)的出水端分别与上压力补偿腔(12)和压力补偿腔(13)连通，在压力补偿台(15)上开设有压力补偿副通道(16)，压力补偿腔(13)通过压力补偿副通道(16)与后压力补偿腔体(18)连通，后压力补偿腔体(18)的出水口与位于压力补偿微喷适配器(2)顶部的紊流腔(20)连通，紊流腔(20)的出水口与旋转微喷头(1)连通，
所述旋转微喷头(1)包括喷嘴(3)、位于喷嘴上方的框架(4)、以及与框架(4)活动连接的喷盘(5)，喷嘴(3)的入水口与紊流腔(20)连通，喷嘴(3)的出水口与喷盘(5)的流道(40)连通，流道(40)的角度与圆周呈切线方向，
所述压力补偿微喷适配器(2)的压力补偿过程如下：
1)有压水通过毛管接口(6)进入下压力补偿腔(17)后，有压水的一部分会通过流道进入上压力补偿腔(12)，有压水的另一部分会通过通孔(14)进入压力补偿腔(13)；
2)由于下压力补偿腔(17)与上压力补偿腔(12)连通的流道截面积大于通孔(14)的截面积，下压力补偿腔(17)的进水速度会大于压力补偿腔(13)的进水速度，因此上压力补偿腔(12)内的水压会大于压力补偿腔(13)内的水压，位于上压力补偿腔(12)和压力补偿腔(13)之间的压力补偿芯片(10)会在水压差的作用下向压力补偿台(15)方向发生大幅度的形变；
3)当上压力补偿腔(12)和压力补偿腔(13)均灌满水后，由于上压力补偿腔(12)和压力补偿腔(13)相互连通，上压力补偿腔(12)和压力补偿腔(13)的水压趋于一致，压力补偿芯片(10)的形变会恢复；
4)在上述过程中，压力补偿腔(13)中的部分压力水会通过压力补偿副通道(16)进入到后压力补偿腔体(18)中，导致压力补偿腔(13)的水压稍小于上压力补偿腔(12)的水压，压力补偿芯片(10)最终会保持小幅度的形变，
所述后压力补偿腔体(18)的主体为“W”型结构，后压力补偿腔体(18)的入水口位于“W”型结构的中间，后压力补偿腔体(18)的出水口位于“W”型结构的两端，
压力补偿芯片(10)为腰型结构的弹性芯片，位于压力补偿放置台(19)上，将上压力补偿腔(12)与压力补偿腔(13)隔开，并保证周边的密封，
上压力补偿腔(12)为由压力补偿片(10)外表面与外壳(7)内壁形成的腔体，并于与下压力补偿(17)通过流道连通；
压力补偿腔(13)位于上压力补偿腔(12)、下压力补偿腔(17)、后压力补偿腔(18)之间，压力补偿腔(13)通过通孔(14)与下压力补偿腔(17)联通，压力补偿腔(13)通过压力补偿副通道(16)与后压力补偿腔(18)连通，
压力补偿腔(17)，贯穿本体(8)的上、下部，并有一部分与后压力补偿腔(18)平行分布在压力补偿腔的下方；
后压力补偿腔(18)，其主体为W型的流道形状，水流从压力补偿台(15)中间的压力补偿副通道(16)进入倒″W″型流道的中心，然后从两边″v″流出，进入紊流腔(20)。
2.根据权利要求1所述的压力补偿微喷灌水器，其特征在于，所述压力补偿微喷适配器(2)包括外壳(7)和本体(8)，在外壳(7)的口部设有一组对称分布的凹槽(30)，在本体(8)上设有与凹槽(30)配合的锁紧凸台(31)，外壳(7)和本体(8)通过由凹槽(30)和锁紧凸台(31)组成的卡合结构连接固定。
3.根据权利要求1所述的压力补偿微喷灌水器，其特征在于，在所述紊流腔(20)的圆锥面上设有若干导流筋。
4.根据权利要求1所述的压力补偿微喷灌水器，其特征在于，所述喷嘴(3)的入水口的口径大于喷嘴(3)的出水口的口径，其用于提供高速水流冲击喷盘(5)的流道(40)。
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