管嘴一体式喷灌降水发生器

摘要

本发明涉及管嘴一体式喷灌降水发生器，包括管筒以及管筒上的切面和切口，位于管筒底部的输水入口与供水管线相连接，在管筒顶部斜切构成切面，切口位于切面下缘，切口与管筒外缘成锐角；将切面从切口根部平展，使切面向切口方向压制成抛物面碎流板；切口外缘向碎流板内侧压制形成弯曲面，该弯曲面与碎流板内侧根部构成束窄出水断面喷嘴；在碎流板上开有若干出水孔。本发明结构简单，成本低，加工装拆方便，只需两个切口，两次压制即可，通体一个部件，可一次成型；管嘴一体，可手持移动或管网固定组合使用；不需要较大型供水控制系统，只需小型水泵、普通输水管线、在有水电供应条件下安装，即可完成喷灌降水过程，按需供应耗水植物用水。

权利要求

1.管嘴一体式喷灌降水发生器，包括管筒[3]以及位于管筒上的切面[1]和切口[2]，位于管筒[3]底部的输水入口与供水管线相连接，其特征在于：在管筒[3]顶部斜切构成切面[1]，切口[2]位于切面[1]的下缘，切口[2]与管筒[3]外缘成锐角；将切面[1]从切口[2]根部平展，使切面[1]向切口[2]方向压制成抛物面碎流板[4]；切口[2]外缘向抛物面碎流板[4]内侧压制形成弯曲面[5]，该弯曲面[5]与抛物面碎流板[4]内侧根部构成束窄出水断面喷嘴[7]；在抛物面碎流板[4]上开有若干出水孔[6]。

2.按照权利要求1所述的管嘴一体式喷灌降水发生器，其特征在于：所述的切口[2]的切角β大于切面[1]的顶角α，切口[2]深度为管筒直径的70～80％。

3.按照权利要求2所述的管嘴一体式喷灌降水发生器，其特征是：所述的切面[1]的顶角α为20～45°，切口[2]的切角β为60～90°。

说明书

管嘴一体式喷灌降水发生器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种人工模拟降雨喷灌的装置，特别是管嘴一体式喷灌降水发生器。

背景技术

[0002] 人工模拟降雨是不受天然降雨控制，而采取人工手段通过供水系统、控制系统、降雨发生器系统等设备，完成模拟降雨喷灌过程，满足用水单元所需用水的装置。人工模拟降雨的核心技术是降雨发生器。近年来，国内外研制出许多类型的人工模拟降雨装置，广泛应用于水利工程和农业工程、水土保持等领域科学研究。

[0003] 其模拟降雨装置系统基本由供水系统、动力系统、控制系统、模拟降雨机组成。模拟降雨机由单独直立竖管、延伸管、降雨发生器及三角架等构成。各种模拟降雨发生器分为喷嘴式雨滴发生器和针管式雨滴发生器；喷嘴式是从喷嘴或喷孔中把水喷射至空中，受空气阻力作用的影响，水流破碎形成不同大小的雨滴，降落至地表，其产生的雨滴有大有小，与天然降雨的雨滴比较相似。针管式是水流流过众多针头或细管形成雨滴。由于产生的雨滴过于均匀，与天然降雨的雨滴分布相差甚远而使用较少。

[0004] 喷嘴式喷头又分为侧喷式、下喷式：侧喷式就是水流经碎流板遮挡以后呈一定角度向上喷射，到最大高度后呈自由落体运动降落地表，水滴的运动轨迹大致呈抛物线形式。最大优点在于水滴是自由落体运动，单个喷头的雨滴分布比较好，可通过选用不同的喷头组合和不同的喷嘴直径、调整水流压力来改变降雨强度。下喷式采用的是下喷形式产生降雨，特点是水滴离开降雨器时有一定的初速度。根据控制降雨强度的方式，可分为转臂式、转盘式和摆动式。转臂式由很多安装有多个喷头的旋转臂组成，通过调整旋转臂转动的速度可以实现降雨强度的控制。转盘式与转臂式比较类似，但降雨是通过旋转盘的开口处降落到地表。摆动式是通过调整喷头摆动的频率来控制降雨强度。

[0005] 目前，国内外各种模拟降雨装置虽然都能模拟天然降雨过程，各项测试指标都符合规范要求，但其设备比较复杂，无不采取多重结构，或是组合或是增加附加设备来实现模拟降雨过程。如2003年～2009年申请人研制单喷头人工模拟降雨装置，曾开发出四代产品：1.单喷头人工模拟降雨装置(ZL03214113.0)；2.双调控人工模拟降雨喷头(ZL200620090015.2)；3.曲面侧抛式降雨喷灌喷头(ZL200620090125.9)；4.单喷头振荡式人工模拟降雨发生器(ZL200820012232.9)。实现了以单喷头代替多喷头组合模拟降雨2
的目标。模拟降雨过程可调，降雨区域呈扇形，控制面积≥150m，可模拟降雨强度为30～
200mm/h(而实际应用适于农作物的降雨强度最好低于50mm/h)；模拟降雨雨滴直径接近天然降雨的雨滴直径，完全体现了降雨实质，降雨均匀，没有“空心”现象，模拟降雨的性能变幅较小。通过了CMA节水灌溉设备质量检测中心测试，结果符合GBJ85-85质量要求。尽管经多次改造完善，在保持性能不变的前提下，简化了结构设计，但仍需要近10个零部件进行组装，还不能称之为结构简单，性能不变。

[0006] 据相关资料显示：我国是世界上水资源严重紧缺的国家之一，人均水资源占有量约为世界平均水平的1/4，农业水资源总量不足，增量有限。如果全国旱作耕地应用雨水高3
效利用技术，可使降水利用率提高5～10个百分点，即可增加利用降水量200～400亿m。
充分利用天然降水，大力发展旱作节水农业，将成为解决我国水资源短缺的重大战略途径。
解决“三农”问题的关键在于发展节水灌溉农业、设施农业。因此，研制结构简单，装拆方便的简易快捷的喷灌降水发生器，成为解决发展节水灌溉农业、设施农业的重要内容之一。

发明内容

[0007] 本发明任务是针对现有喷灌降雨装置存在的不足，设计一种管嘴一体式喷灌降水发生器。该喷灌降水发生器结构简单，装拆方便，不需要较大型供水系统、控制系统，只需小型水泵、普通输水管线、在有水源、电力供应的前提下，安装该降水发生器，即可完成喷灌过程，按需供应植物消耗用水。

[0008] 本发明设计的管嘴一体式喷灌降水发生器，是在管筒一端通过切割、锻压，构成出水经过的弯曲面与抛物面碎流板结合体；水流通过供水管线输送，在供水压力作用下，经出水口抛物面碎流板及弯曲面向周围空中喷射，射出水舌经过充分掺气而自然形成水滴，落入地面完成降雨过程。为完成上述任务本发明提出的技术方案是：管嘴一体式喷灌降水发生器，包括管筒以及位于管筒上的切面和切口，位于管筒底部的输水入口与供水管线相连接，其特征在于：在管筒顶部斜切构成切面，切口位于切面的下缘，切口与管筒外缘成锐角；将切面从切口根部平展，使切面向切口方向压制成抛物面碎流板；切口外缘向碎流板内侧压制形成弯曲面，该弯曲面与抛物面碎流板内侧根部构成束窄出水断面喷嘴；在抛物面碎流板上开有若干出水孔。

[0009] 选择上下两侧出水形式在于：水流从抛物面碎流板上侧出水孔出水，当水束下落时，必然穿击水流从抛物面碎流板内侧喷出水舌层，不仅产生碎流作用，保证降水均匀度，而且增加近程落水量，消除喷灌“空心”现象，控制近程喷灌用水面积；水流从抛物面碎流板内侧出水，控制远程喷灌用水面积。

[0010] 本发明设计的切口角度大于切面角度，切口深度为管筒直径的70～80％。

[0011] 所述的切面的顶角α设计为20～45°，切口的切角β设计为60～90°。

[0012] 所述的出水孔内径与碎流板的抛物面成锐角并且均匀分布在碎流板上。

[0013] 本发明技术性能：1、模拟降雨强度：5～100mm/h；2、降雨均匀度：＞80％；3、降雨2
面积为扇形，扇形夹角＞150°；4、降雨半径＞2m，降雨控制面积＞150m。

[0014] 本发明具有如下优点：

[0015] 1、结构简单，加工装拆方便。加工只需2个切口，2次压制即可完成，通体一个部件，即输水管连接、抛物面碎流板、弯面喷嘴构成一个整体，若采用浇筑件，可一次成型；

[0016] 2、不需要较大型供水系统、控制系统，只需小型水泵、普通输水管线、在有水源、电力供应的前提下，装上管嘴一体式(简易)喷灌降雨发生器，即可完成模拟降雨式喷灌过程，按需供应耗水植物用水；

[0017] 3、原材料广泛，产品成本大幅降低；

[0018] 4、管嘴一体，可手持移动或管网固定组合使用。

附图说明

[0019] 图1为本发明切割后压制前的结构示意图。

[0020] 图2为压制后本发明结构立体图。

[0021] 图3为压制后本发明侧面示意图。

[0022] 图中：1、切面，2、切口，3、管筒，4、抛物面碎流板，5、弯曲面，6、出水孔，7、喷嘴。

具体实施方式

[0023] 下面通过附图结合本发明的实施方式作详细描述。

[0024] 参见图1、图2、图3，本发明设计的管嘴一体式喷灌降水发生器，是在管筒3上切割一个切面1和一条切口2，切面1和切口2通过锻压构成出水经过的弯曲面5与抛物面碎流板4的结合体。具体设计结构是：在管筒3一端的输水入口设有螺纹接口，螺纹接口与供水管线相连接；在管筒3的另一端作的切面1和切口2近似于“八”字形，即在管筒3顶部斜切断构成切面1，切口2位于切面1的下缘，切口2深度为管筒3直径的70～80％；切口2与管筒3外缘成锐角，切口2与切面1的交角为45～120°；切口2的角度大于切面1角度，切面1的顶角α设计为30～45°，切口2的切角β设计为70～80°。本发明管筒可以使用不同材质、不同直径的管材，如钢或铁质等金属材料，或塑料等非金属材料。

[0025] 见图1、图2、图3，将切面1从切口2根部平展，使切面1向切口2的方向锻压制成出水口抛物面碎流板4；切口2外缘以轴线方向向碎流板4内侧压制形成弯曲面5，该弯曲面5与抛物面碎流板4内侧根部构成束窄出水断面喷嘴7，即碎流板4的根部与弯曲面5结合的外侧，由圆形出水口被弯曲面挤压约束成狭窄的月牙形出水口即喷嘴7；在抛物面碎流板4上开有若干出水孔6，出水孔6内径与碎流板4的抛物面成锐角，并且该出水孔6均匀分布在碎流板4上。

[0026] 工作时水流通过供水管线输送，在供水压力作用下，水流通过管筒3、弯曲面5外侧的束窄喷嘴7被挤压到碎流板4的抛物面内侧，其中一部分水流沿着切面1制成的抛物面内侧边缘射出水舌并向周边喷射，另一部分水流从碎流板4上的出水孔6向空中射出水束；降水面积呈扇形，喷射出的水束经过充分掺气而自然形成水滴，最终完成喷灌降水过程。本设计结构的喷灌面积为扇形，喷灌半径取决于供水压力。