一种小流量抗堵塞滴灌滴头及其设计方法与流程

本发明属于农业节水滴灌设备领域，特别涉及一种小流量抗堵塞滴灌滴头及其设计方法。

背景技术：

1、滴灌是迄今为止农田灌溉最节水的灌溉技术之一，滴灌是按照作物需水要求，通过低压管道系统与安装在毛管上的灌水器，将水和作物需要的养分均匀而又缓慢地滴入作物根区土壤中的灌水方法，是一种科学、高效的灌水方式。滴灌是农业节水灌溉的重要方式，采用滴灌方式大大减少了水份的蒸发流失和地面渗透，优点显而易见。

2、目前常见的内镶贴片扁平滴灌滴头多采用迷宫流道，但这些滴头的迷宫流道仍存在抗堵塞性能差以及难以满足小流量要求的问题，若在滴灌时水中的颗粒物积聚则会引发灌水器迷宫流道堵塞，尤其是当滴灌系统中施入肥料时，未完全溶解的肥料颗粒会加剧迷宫流道堵塞，故开发一种小流量抗堵塞滴灌滴头是十分必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有内镶贴片扁平滴灌滴头的迷宫流道存在抗堵塞性能差以及难以满足小流量要求的问题，提供一种小流量抗堵塞滴灌滴头。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

3、一方面，本发明提供了一种小流量抗堵塞滴灌滴头，包括一体成型的滴头本体，滴头本体上设有汇流槽、迷宫流道、出口腔，汇流槽内均匀开设若干入口栅格孔，汇流槽靠近出口腔的一端连通迷宫流道的流道入口，迷宫流道的流道出口与出口腔连通，所述迷宫流道包括交错设置的三角齿和斜齿，斜齿的短边为迎流边，三角齿和斜齿的顶角均为圆角。

4、在本发明的其中一个实施方案中，滴头本体上设有汇流槽的侧面为安装面，安装面沿滴头长边的法向截面为圆弧形，相对安装面的背面设有分选槽、入口栅格筋。

5、在本发明的其中一个优选实施方案中，所述迷宫流道为u形双流道结构，三角齿为流道外圈，斜齿为流道内圈。

6、在本发明的其中一个优选实施方案中，所述迷宫流道为u形双流道结构，三角齿为流道内圈，斜齿为流道外圈。

7、在本发明的其中一个优选实施方案中，所述三角齿的顶角为30°，斜齿的顶角为70.82°。

8、在本发明的其中一个优选实施方案中，相邻的三角齿与斜齿的齿顶对齿间距为0.05mm。

9、另一方面，本发明提供了上述小流量抗堵塞滴灌滴头的设计方法，包括以下步骤：

10、1）确定滴头的整体外形尺寸

11、根据滴头在滴灌带中的安装排布要求，确定滴头的总长、总高、总宽和安装面的圆弧半径的参数值；

12、2）确定滴头的一体成型工艺

13、根据滴头的工作压力、环境、水质，选择滴头材质及对应的一体成型工艺；3）确定滴头的工艺结构参数

14、根据步骤（2）确定的一体成型工艺，确定在滴头结构上形成圆角和拔模斜度的参数值；

15、4）确定滴头的有效结构参数

16、以步骤1）确定的滴头整体外形尺寸的参数值减去步骤3）确定的工艺结构的参数值，得到滴头的有效结构参数；

17、5）确定滴头的分选槽的结构参数

18、根据滴头分选设备的要求明确分选槽的位置、深度、宽度；

19、6）确定滴头的入口栅格和汇流槽的结构参数

20、根据滴灌系统的压力、水质和过滤设备精度，明确入口栅格筋的厚度、入口栅格孔的尺寸和数量，再得到汇流槽尺寸；

21、7）确定滴头的出口腔的结构参数

22、根据步骤6）得到的汇流槽尺寸和位置，确定出口腔的长度、宽度和深度，要保证汇流槽与出口腔在滴头的同一面，且在此面剩余的区域为一长方形区域；

23、8）确定滴头的迷宫流道的结构参数

24、在步骤7）得到的剩余有效面上设计迷宫流道，初步给定流道入口和流道入口尺寸，三角齿和斜齿的组合方式，三角齿的高度、顶角角度，斜齿的顶角度数、长边与短边尺寸，三角齿和斜齿的齿顶对齿间距尺寸，迷宫流道的槽深；

25、9）优化调整滴头的迷宫流道的结构参数

26、以初步确定的滴头详细参数建立滴头迷宫流道的有限元仿真模型，对滴头的流量和颗粒流出迷宫流道的时间进行计算，若流量满足设计要求、颗粒流出时间小于指标时间，则设计参数通过，若流量满足设计要求、颗粒流出时间大于指标时间，则返回步骤8）调整斜齿的尺寸，若流量不满足设计要求、颗粒流出时间小于指标时间，则返回步骤8）调整迷宫流道的槽深、三角齿与斜齿的齿顶对齿间距，若流量不满足设计要求、颗粒流出时间大于指标时间，则返回步骤8）调整迷宫流道的深度、斜齿的尺寸、三角齿与斜齿的齿顶对齿间距。

27、进一步地，所述一体成型工艺为注塑成型工艺、热压成型工艺、机加工成型、三维打印成型工艺中的一种。

28、本发明的有益技术效果：

29、1.本发明的小流量抗堵塞滴灌滴头采用的迷宫流道具有交错设置的三角齿和斜齿，斜齿的短边为迎流边，三角齿和斜齿的顶角均为圆角，结合合理的三角齿与斜齿的齿顶对齿间距，迷宫流道不容易淤堵，降低了对水源的过滤要求，也降低了对滴灌水溶性肥料溶解程度的要求，且能满足小流量要求。

30、2.本发明的小流量抗堵塞滴灌滴头的设计方法中通过滴头的一体成型工艺反向确定滴头的有效结构参数，有利于滴头设计过程中就减小或避免滴头实际生产中产生的机械加工误差；并且基于初步的滴头详细参数建立滴头流道的有限元仿真模型，对滴头的流量和颗粒流出迷宫流道的时间进行计算，以优化调整滴头的迷宫流道的结构参数，有效解决了现有齿形迷宫流道存在内部流道容易堵塞，且难以满足小流量要求的问题。

技术特征：

1.一种小流量抗堵塞滴灌滴头，包括一体成型的滴头本体，滴头本体上设有汇流槽、迷宫流道、出口腔，汇流槽内均匀开设若干入口栅格孔，汇流槽靠近出口腔的一端连通迷宫流道的流道入口，迷宫流道的流道出口与出口腔连通，其特征在于：所述迷宫流道包括交错设置的三角齿和斜齿，斜齿的短边为迎流边，三角齿和斜齿的顶角均为圆角。

2.根据权利要求1所述的小流量抗堵塞滴灌滴头，其特征在于：滴头本体上设有汇流槽的侧面为安装面，安装面沿滴头长边的法向截面为圆弧形，相对安装面的背面设有分选槽、入口栅格筋。

3.根据权利要求2所述的小流量抗堵塞滴灌滴头，其特征在于：所述迷宫流道为u形双流道结构，三角齿为流道外圈，斜齿为流道内圈。

4.根据权利要求2所述的小流量抗堵塞滴灌滴头，其特征在于：所述迷宫流道为u形双流道结构，三角齿为流道内圈，斜齿为流道外圈。

5.根据权利要求3或4所述的小流量抗堵塞滴灌滴头的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的小流量抗堵塞滴灌滴头的设计方法，其特征在于：所述一体成型工艺为注塑成型工艺、热压成型工艺、机加工成型、三维打印成型工艺中的一种。

7.根据权利要求5所述的小流量抗堵塞滴灌滴头的设计方法，其特征在于：所述三角齿的顶角为30°，斜齿的顶角为70.82°。

8.根据权利要求5所述的小流量抗堵塞滴灌滴头，其特征在于：相邻的三角齿与斜齿的齿顶对齿间距为0.05mm。

技术总结本发明提供了一种小流量抗堵塞滴灌滴头，属于农业节水滴灌设备领域。该滴灌滴头包括一体成型的滴头本体，滴头本体上设有汇流槽、迷宫流道、出口腔，汇流槽内均匀开设若干入口栅格孔，汇流槽靠近出口腔的一端连通迷宫流道的流道入口，迷宫流道的流道出口与出口腔连通，所述迷宫流道包括交错设置的三角齿和斜齿，斜齿的短边为迎流边，三角齿和斜齿的顶角均为圆角。本发明采用的迷宫流道具有交错设置的三角齿和斜齿，斜齿的短边为迎流边，三角齿和斜齿的顶角均为圆角，结合合理的三角齿与斜齿的齿顶对齿间距，迷宫流道不容易淤堵，降低了对水源的过滤要求，也降低了对滴灌水溶性肥料溶解程度的要求，且能满足小流量要求。技术研发人员：刘玉华,冀宏,赵锐峰,张建军,杜斌受保护的技术使用者：甘肃亚盛亚美特节水有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2