新型微灌产品介绍

1、新型微灌灌产品简简介华中科技技大学、武汉大大学的技技术与产产品华中科技技大学材材料成形形与模具具技术和和武汉大大学水资资源与水水电工程程技术两两个国家家重点实实验室的的相关研研究人员员组成联联合课题题组，自自19996年至至今，在在国家科科技攻关关计划项项目、8863重重大专项项和重点点项目、国家农农业科技技成果转转化基金金以及国国家自然然科学基基金等一一批国家家级项目目资助下下，对微微灌产品品的创新新设计与与快速制制造进行行了深入入系统研研究：构构建了微微灌产品品快速低低成本制制造理论论与方法法，通过过了水利利部和湖湖北省分分别组织织的两次次科技成成果鉴定定，认为为整体技技术达到到国际先先进

2、水平平；对实实施微灌灌的关键键功能部部件（灌灌水器和和过滤器器）进行行了创新新结构设设计，形形成了系系列产品品，通过过了水利利部质检检部门的的性能检检测，并并进行多多点多作作物的示示范应用用；在微灌产产品的创创新结构构和快速速开发方方面，获获4项发发明专利利、2项项实用新新型专利利和2项项软件著著作权，还有22项发明明专利受受理。以以上成果果构成了了实施微微灌的成成套技术术与产品品，极大大地提升升了微灌灌新产品的的自主研研发能力力，项目目“生态农农业滴灌灌关键部部件快速速低成本本开发方方法及其其系列产产品”和“HW系系列新型型结构滴滴灌产品品的研制制与应用用”分别获获得20006年年湖北省省科

3、学技技术发明明二等奖奖和教育育部科技技进步二二等奖。1、技术术介绍构建的微微灌产品品低成本本快速设设计开发发方法，是指利利用计算算机辅助助设计、计算流流体动力力学、快快速成形形与快速速制模等等先进技技术，形形成微灌灌产品从从设计、优化、验证到到生产的的成套解解决技术术，能够够大大降降低微灌灌新产品品的开发发成本和和开发周周期。下下表是新构建建设计与与开发方方法与传传统开发发方法的的比较情情况。表4.新新构建的的低成本本快速开开发方法法与传统统方法的的对比情情况比较项目目传统方法法新方法技术原理理首先经过过产品设设计、模模具制作作、样品品加工、性能测测试等过过程。完完成上述述步骤后后，如果果性能

4、参参数不能能满足要要求，则则需要修修改模具具，重新新制作。在产品的的设计阶阶段，利利用三维维造型软软件参数数化（提提高开发发效率）设计出出产品结结构和内内流道结结构，可可以根据据所需尺尺寸随意意控制产产品结构构及内流流道结构构；并采采用数值值模拟技技术，可可视化了了产品的的内流道道，为产产品的设设计和优优化提供供了可靠靠的依据据。在上上述设计计的基础础上，利利用快速速成形（RP/RT）制作出出小批量量的实验验用节水水产品，进一步步优化设设计节水水产品的的结构及及内流道道结构。产品定定型后，采用注注塑模具具计算机机辅助设设计系统统和注塑塑流动模模拟软件件，设计计出节水水产品注注塑模具具，得出出用

5、以加加工模具具的二维维图纸，再生产出模具就可可进行大大规模的的生产了了。成本高大大降低低设计开开发成本本（25500人人民币左左右）开发周期期较长（112年）大大降低低新产品品的开发发周期（510天）产品性能能产品性能能不稳定定、可靠靠性差在产品的的设计阶阶段，不不但可以以很大程程度的提提高节水水产品的的性能，而且可可以根本本上避免免重复开开发的过过程。技术含量量没有成熟熟、可靠靠的产品品设计开开发方法法可以依依据。利用现代代计算机机技术和和快速成成形与快快速制模模技术，技术成成熟、可可靠。意义时代不同同为新型生生态农业业节水产产品的推推广应用用过程奠奠定了基基础；增增强了企企业的研研发能力力

6、，同时时使我们们的产品品更具有有竞争优优势。2、微灌灌新产品（1）灌灌水器1）涡流流灌水器器（简称称滴箭）图1. 涡流滴箭产品产品结结构与工工作原理理该灌水器器的流道道创造性性地引入入锥腔结结构，锥锥腔为横横穿圆柱柱体的通通腔，其其轴线垂垂直于圆圆柱体轴轴线，五五个锥腔腔均匀排排列，相相邻的两两个锥腔腔轴向相相反，大大圆端面面为进水水端，小小圆端面面出水；进水段段、出水水段以及及连接锥锥腔的引引水段为为直方槽槽，整体体流道呈呈外镶型型；出水水末端为为一个垂垂直于来来水方向向的圆沟沟槽，进进水端面面由直方方槽切断断，出水水端面起起到止水水的作用用；圆沟沟槽的下下方为双双锥箭矢矢状的固固定底座座，

7、其横横截面呈呈“十”状。产品的的特点该灌水器器主要借借助五个个锥腔实实现消能能目的，水流在在五个锥锥腔中形形成了复复杂的立立体漩涡涡，有较较大的局局部水头头损失。同一般般的涡流流不同的的是，此此时水流流的流态态主要表表现为连连续的涡涡体。由由于其流流态指数数x在0.44左右，压力变变化并没没有引起起流量太太大的波波动，所所以灌水水器出水水均匀、稳定；另一方方面正是是由于立立体的连连续漩涡涡使水流流中的固固相物难难以沉积积，从而而保证了了灌水器器较好的的抗堵塞塞能力。应用场场合及使使用说明明该滴箭灌灌水器结结构简单单、体积积小、易易使用，广泛适适用于定定株种植植瓜果、花卉、盆景和和蔬菜等等经济作

8、作物的节节水灌溉溉，它具具有更高高的出水水均匀度度以及良良好的抗抗堵塞能能力。安安装时，滴箭的的流道部部分套上上塑料管管，并通通过接头头与毛管管相连。使用时时，直接接将滴箭箭的固定定部分插插入作物物的根部部附近即即可。滴滴箭的间间距可以以很方便便地根据据作物的的密度进进行调整整，因此此具有很很强的灵灵活性。2）预沉沉式抗堵堵塞灌水水器(简简称预沉沉滴头)产品结结构与工工作原理理本灌水器器的流道道部分创创造性地地采用了了双面流流道结构构。进水水端面上上的流道道由多个个尺寸相相对较大大的沉淀淀槽组成成，沉淀淀槽之间间通过一一段较小小的通道道相连接接，在最最后一个个沉淀槽槽处通过过一个圆圆孔和出出水

9、端流流道相连连接，出出水端流流道为环环状的平平面迷宫宫式流道道，单元元结构为为锯齿形形，断面面为矩形形。配合合上下两两个盖帽帽，组成成了最终终的双面面流道。图2. 预沉滴头产品产品特特点本灌水器器的流道分分布在一一个中间间片圆柱柱体的上上下面上上，两面面流道由由一个通通孔连接接起来，其流态态指数为为0.55左右，保证了了较高的的出水均均匀性和和较好的的抗堵塞塞能力。沉淀槽槽结构中中每个沉沉淀槽相相互独立立且尺寸寸较大，使水流流出现间间断性的的特征，同时在在每个沉沉淀池中中流速缓缓慢，没没有形成成湍急的的漩涡，使得密密度较大大的固体体颗粒容容易发生生沉淀，但由于于流道的的尺寸比比较大，故还不不足

10、以堵堵塞流道道，因而而有效地地解决了了灌水器器的易堵堵塞的难难题。另另一方面面，水流流在经过过齿尖夹夹角不大大于300的锯齿齿形结构构的迷宫宫流道时时，要克克服摩擦擦阻力、环状结结构所引引起的离离心力以以及流道道的转角角处形成成漩涡等等三个方方面的消消能作用用，使得得水流的的能量在在较短的的距离内内得到了了较大的的消耗，实现了了灌水器器的消能能和压力力调节功功效，使使得灌水水器出水水均匀、稳定。应用场场合及使使用说明明本灌水器器结构紧紧凑、体体积小、易拆卸卸，可广广泛应用用于果树树等深埋埋式作物物的根部部节水灌灌溉，它它具有较较好的出出水均匀匀性和优优秀的抗抗堵塞性性能。安安装时将将流道置置于

11、进出出水盖中中间，沉沉淀槽对对应进水水口，迷迷宫式流流道对应应出水口口，进出出水盖通通过螺纹纹连接并并将流道道压紧，进水盖盖的上部部套上塑塑料管，并通过过接头与与毛管相相连。使使用时悬悬在作物物根部附附近即可可。使用用密度可可根据作作物密度度进行调调整。2.3.3绕流流内镶片片式灌水水器（简简称绕流流滴灌带带）图3. 绕流滴灌带产品产品结结构与工工作原理理此种片式式灌水器器包括流流道部分分以及进进水口滤滤网，该该灌水器器的主要要特征在在于：水水流端面面处设计计了规则则排列的的网状进进水口；流道的的中间设设计了凸凸台，使使得单元元流道呈呈现为回回字形状状；当水水流通过过进水口口处的滤滤网之后后进

12、入流流道部分分，在流流道的中中间设计计了多个个凸台，而流道道的外测测边缘设设计成角角度为110330度的的锯齿状状，与凸凸台相对对应，形形成了迷迷宫式回回形绕流流流道。产品特特点片式灌水水器的主主要特点点是引入入了绕流流流道结结构。水水流首先先通过网网状滤网网，该滤滤网的尺尺寸相对对这个流流道较小小，有效效的保护护了整个个流道不不被堵塞塞，从整整体上提提高了灌灌水器的的抗堵塞塞性能。当水流流流入进进水口中中，水流流的速度度会相对对减慢，避免了了形成湍湍急漩涡涡的可能能性，水水流以相相对平稳稳的速度度流入流流道部分分。水流流在经过过齿尖夹夹角不大大于300度的锯锯齿形结结构的迷迷宫流道道时，一一

13、方面克克服摩擦擦阻力的的作用；另一方方面，由由于流道道的转角角急、多多且连续续，容易易形成局局部涡流流，这些些涡流也也具有消消能的作作用；此此外，水水流通过过灌水器器中央的的菱形凸凸台时，形成两条条分流，并且在在通过菱菱形凸台台后汇聚聚成一条条流道时时，两条条分流之之间的相相互冲刷刷具有更更加高效效的消能能效果。在上述述三方面面的共同同作用下下，使得得水流的的能量能能够在较短短的距离离内得到到较大的的消耗，实现了了灌水器器的消能能和压力力的调节节。在该该流道中中的水流流流态为为全紊流流，其流流态指数数为0.5左右右，不超超过0.57。而迷宫宫式环形形绕流流流道的齿齿槽结构构和菱形形凸台的的尺寸

14、决决定了灌灌水器的的出水流流量。应用场场合及使使用说明明综上所述述，该灌灌水器创创造性地地引入了了迷宫式式环形绕绕流流道道，在有有效地解解决灌水水器易堵堵塞难题题的同时时提供了了更为高高效的消消能效果果；另外外，灌水水器还采采用了和和管道在在线一体体化成型型，降低低了成本本，体积积小用料料省，易易于田间间布置和和收取，真正做做到了低低投入、高收益益。本发发明可广广泛应用用于用于于棉花、甘蔗及及蔬菜，如西红红柿、草草莓等的的灌溉。（2）微微灌过滤滤器产品结结构与工工作原理理该过滤器器包括多多室压力力罐体、二位三三通（三三向）阀阀、自动动控制器器以及水水处理介介质等部部分。罐罐体上设设有进水水口、

15、出出水口、排污口口、检修修孔、鞍鞍座、控控制器以以及二位位三通阀阀，如图44.a所所示。罐罐体的三三个过滤滤室内均均装有布布水管和和隔板。在第一一过滤室室内装有有高效纤纤维束，在第二二过滤室室的布水水隔板上上装有若若干滤帽帽和化学学性质稳稳定的过过滤介质质，在第第三过滤滤室内装装有电场场防垢抗抗堵塞装装置。产品特特点该过滤器器将传统统的立式式改成卧卧式结构构，使其其在几何何尺寸相相同的条条件下提提高过滤滤能力达达3050%，过滤滤室设计计成单体体多腔形形式，将将混凝、沉淀和和过滤三三个环节节融为一一体，抛抛弃了单单罐单层层或多层层介质堆堆积的传传统过滤滤方式，创造性性地设计计了单罐罐分室和和多

16、层连连续过滤滤的新模模式，提提高了过过滤流速速，成功解解决了反反冲洗时时容易出出现的介介质串混混和冲洗洗不充分分等难题题。另外外，采用用滤帽或或集水管管实现布布水方式式，可减减少罐体体体积并并降低制制造成本本。对触摸屏屏电子控控制器（图4.b）、二位三三通阀（图4.c）、叠片式式滤管（图4.d）等等关键部部件进行行自主研研发，构构成了智能自自动控制制系统，提提高了过过滤的自自动化程程度和工工作效率率。应用场场合及使使用说明明该新型高高效过滤滤器（图图4.ee）体积积小、效效率高、性能好好、成本本低且易易于管理理，可广广泛应用用于包括括滴灌在在内的各各种节水水灌溉工工程中的的水源过过滤，图图4.

17、ff是应用用现场的的实例照照片。1-进水水口；22-布水水隔板；3-本本体；44-集水水管；55-二位位三通阀阀；6-布水管管；7-出水口口；8-排污口口；9-滤帽；10-清清洗口；11-鞍座；12-排污口口；133-检修修孔；114-控控制器（a）新新型过滤滤器结构构示意图图图4. 新型高高效过滤滤器与应应用3、技术术优势与知知识产权权如前所述述，受多多项国家家级项目目的资助助，联合合了制造造和节水水领域两两个国家家重点实实验室的的相关研研究人员员，在国国内外最最先进微微灌产品品及其开开发技术术基础之之上，经经过长期期攻关对对微灌产产品的创创新设计计和快速速开发两两个方面面进行了了深入系系统

18、研究究。构建建了基于于多项先先进设计计和制造造技术的的节水产产品低成成本快速速开发平平台技术术，并研研制成功功了系列列实施微微灌的关关键功能能器件，形成了了多种规规格类型型的灌水器器和过滤滤器产品品。初步步生产的的中试产产品均通通过了国国家相关关质检部部门的性性能检测测，并进进行了多多点多作作物的示示范应用用。实践践证明，我们新新研发的的微灌产产品可广广泛适用用于不同同作物、不同地地区的农农业、园园林和绿绿化等用用途的节节水灌溉溉。在此过过程中，针对微微灌产品品及其开开发方法法的多项项关键和和核心技技术方面面获得或或申请了了国家专专利，具体情情况如下下表所示示。表5. 授权和和受理的的专利情情况序号名称类型授权号申请号1一种插杆杆式灌水水器发明专利利ZL2000311011112668.442一种预沉沉式抗堵堵塞灌水水器发明专利利ZL2000411001132224.223一种环式式扰流灌灌水器发明专利利ZL2000411006613665.114一种基于于两相流流模拟的的滴灌灌灌水器抗抗堵塞设设计方法法发明专利利ZL20006110011