一种滴灌用大面积均匀管控、高抗堵灌水器

本发明属于滴灌设备领域，尤其涉及一种滴灌用大面积均匀管控、高抗堵灌水器。

背景技术：

1、农业滴灌系统逐步向规模化、现代化方向发展，滴灌系统的单控面积逐渐成为滴灌系统运行质量的评价标准之一，较大的单控面积即同一套滴灌系统首部装置在同样能耗的前提下，可以对更大面积的农田进行高均匀灌溉及高精度控制，但目前国内的灌水器产品流量多集中于1-3l/h范围内，在保证滴灌带高均匀灌溉的前提(滴灌带首个滴头与末尾滴头的流量偏差不大于10％)下，滴灌带的最长铺设距离主要集中在60-80m，而国外的灌水器产品流量可以低至0.35l/h，铺设距离可以达到300m，因此，亟需一种超长铺设距离且高均匀的灌水器产品，此外，灌水器铺设距离增加，意味着滴头流量减少，即灌水器流道尺寸减少，这说明滴灌系统的水源存在较多颗粒杂质时会极易发生堵塞，因此，亟需一种滴灌用大面积均匀管控、高抗堵灌水器。

2、现有技术中，专利号201621445287.x提出了一种弧形紊流齿结构，提升灌水器抗堵塞性能，但流量和铺设距离属于国内现有产品的基本范围，无法实现超长距离铺设。

3、再如现有技术专利中，专利号201920246502.0公开了一种滴灌灌水器以及滴灌带，提出n型流道的高抗堵结构，该发明通过深入分析比较与n型流道的水力性能，提出一种优于n型流道的抗堵塞结构，且该发明提出的灌水器流量更小，铺设距离更长，单控面积更大，此外其他现有专利技术例如cn118104551a一种小流量抗堵塞滴灌滴头、cn103651053a涉及的小型高抗堵塞滴灌灌水器均是采用的对称斜三角齿的流道，设置有多个首尾相接的类三角形内齿单元，但是其均是传统的滴灌器的设计流道结构，其提高滴灌的均匀性的效果有限，cn109673482a涉及一种滴灌灌水器，虽然能够通过调整齿高h、齿底距a、齿底角β、底角半径r、底角弧长b与齿间距c等参数并结合湍动能和漩涡区定义进行综合分析，但是其设计结构仍然存在较大的改进空间。

4、因此，亟需提出一种滴灌用大面积均匀管控、高抗堵灌水器，在大幅缩减滴灌系统投资成本的同时，保证灌水均匀性，该发明对农业绿色可持续发展具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的在于提供一种滴灌用大面积均匀管控、高抗堵灌水器，旨在解决超长距离铺设，并保证均匀灌溉及高抗堵塞性能的问题。

2、本发明实施例是这样实现的，一种滴灌用大面积均匀管控、高抗堵灌水器，所述灌水器包括：

3、灌水器壳体；

4、进水部，所述进水部内嵌于灌水器壳体的中心部位，且所述进水部底部设置有片式栏污栅；

5、其中，所述进水部的底部一侧设置有出水部，所述出水部设置在灌水器壳体内部；

6、流道部，所述流道部两侧分别与进水部和出水部相连通，所述流道部为齿状往返结构，所述流道部由多个流道单元固定连接组成，且每个所述流道单元均呈齿状，所述流道单元沿水流方向依次设置有第一直线段、第一斜线段、第二斜线段、第三斜线段和第二直线段。

7、第一直线段和第一斜线段形成迎水面以扩大湍动能高值区分布面积，第二斜线段和第三斜线段形成背水面以减少背水区湍动能低值区分布面积，所述迎水面与背水面设置有多个且多个迎水面与背水面呈反向对称交叉阵列分布，且流道宽度处于反向对称交叉阵列分布的迎水面和背水面之间。

8、作为本发明实施例技术方案的进一步限定，水流流经进水部并依次进入流道部和出水部内部，所述流道部设置在灌水器壳体的内部顶侧。

9、作为本发明实施例技术方案的进一步限定，所述出水部和流道部均延垂直灌水器壳体长度方向的截面顶部与底部均为等半径的弧线。

10、所述流道单元位于灌水器壳体内部，其中所述流道单元包括：

11、第一直线段，所述第一直线段与水流总体流向垂直；

12、第一斜线段，所述第一斜线段与第一直线段呈钝角连接；

13、第二斜线段，所述第二斜线段与第一斜线段之间形成齿角，所述齿角的圆角半径范围为18°-38°，所述齿角的圆角半径范围为0.03-0.1mm，且所述齿角轴线方向与第一直线段方向一致，其中，所述第二斜线尺寸范围为0.2-0.7mm；

14、第三斜线段，所述第三斜线段与第二斜线段呈钝角连接；

15、第二直线段，所述第二直线段与第三斜线段呈钝角连接，且第二直线段与第三斜线段形成钝角范围为105°-165°，所述第二直线段与水流总体方向垂直。

16、作为本发明实施例技术方案的进一步限定，所述第一直线段尺寸范围为0.4～0.7mm，且第一直线段与第一斜线段所形成钝角范围为120°-165°。

17、作为本发明实施例技术方案的进一步限定，所述第一斜线段尺寸范围为0.15-0.4mm，所述第一斜线段与所述第二直线段成钝角范围为105°-165°，所述流道单元还包括：

18、流道宽度，所述流道宽度的范围为0.35-0.6mm；

19、齿圆角半径，所述齿圆角半径两侧分别与第一斜线段和第二斜线段相接；

20、齿高，所述齿高的范围为0.6-0.9mm；

21、齿间距，所述齿间距范围为0.9-1.5mm；

22、流道深度，所述流道深度的尺寸范围为0.35-0.8mm。

23、所述流道单元与水流接触的第一个面为迎水面，所述迎水面是垂直于水流总体方向的第一直线段和第一斜线段形成的面，垂直的迎水面壁面能够扩大齿尖和壁面的湍动能高值区分布面积，与迎水面相对的是背水面，所述背水面是由第二斜线段和第三斜线段形成的面，多线段的背水面能够减少背水区湍动能低值区分布面积，所述迎水面与背水面设置有多个，且多个迎水面与背水面呈反向对称交叉阵列分布，且流道宽度处于反向对称交叉阵列分布的迎水面和背水面之间。

24、有益效果：

25、1、与现有技术相比，本发明提出的适用于大面积均匀管控灌水器在额定压力(0.1mpa)下，流量在0.4l/h(以首个灌水器与末尾灌水器出流量相差不超过10％为参考标准)，先使水流总体通过第一直线段进入流道单元内，并撞击在垂直迎水面上，而撞击在迎水面最顶部的一部分水流会通过第一斜线段和齿圆角半径流向下一个流道单元内，此时水流在齿圆角半径即齿尖处产生最大能量耗散，从而有效提高了水流在流道单元内部的湍动能，以大幅度延长滴灌带的最大铺设距离，弥补了国内关于缺少超长距离铺设灌水器及滴灌带的空白。

26、2、与现有技术相比，本发明对流道结构进行优化，相比目前主流对称齿形流道，本发明通过迎水区垂直消能，使水流在流道单元内部的湍动能得到有效提升，而迎水面的反作用力会使水流向背水面方向移动，并在背水面壁面的反作用下使其与逐渐进入到流道宽度内的水流进行碰撞，形成涡区，减少了颗粒和杂质在流道单元的沉积现象，进而有效提高了产品在使用过程中的抗堵塞性能，而经过齿尖处的水流会与反向迎水面的水流进行混合，并进入到与反向迎水面相对的多线段背水面处，以大幅度提升此背水区低值区占比，进一步保证了产品的抗堵塞性能。

27、3、与现有技术相比，本技术中通过多个差异化功能的迎水面与背水面进行湍动能低值区和高值区的分布面积调节，迎水面与背水面呈反向对称交叉阵列分布，且流道宽度处于反向对称交叉阵列分布的迎水面和背水面之间，本发明提出的适用于大面积均匀管控、高抗堵灌水器能够实现在超长距离铺设的情况下，具有较强的抗堵塞性能，提高了产品的使用寿命，同时减少了产品在使用过程中的维护成本，进而减少了灌溉系统的整体维护成本和使用寿命，以使产品满足不同水质的使用需求，从而有效提高了产品的适用性。

28、综上所述，本产品通过设置呈反向对称交叉阵列分布的迎水面、背水面和齿圆角半径，使迎水面的垂直处逐步增加对流道单元内部水流进行的能量耗散，辅助提高了水流在流道单元内的湍动能，并在背水面处形成涡区，大大提高了产品的防堵塞性能，而随着水流的持续流动，经过齿圆角半径处的水流会与反向迎水面的水流进行混合，此时水流在齿圆角半径即齿尖处产生最大能量耗散，有效保证水流在流道单元内部的湍动能，而经过齿圆角半径处的水流会进入到与反向迎水面相对的背水面处，以大幅度提升此背水区低值区占比，减少背水区低值相互耦合配合，进一步保证了产品的抗堵塞性能，以保证产品的超长距离铺设和灌溉均匀性，从而提高了产品的综合性能和实用性。