新型微灌产品介绍

1、新型微灌产品简介华中科技大学、武汉大学的技术与产品华中科技大学材料成形与模具技术和武汉大学水资源与水电工程技术两个国家重点实验室的相关研究人员组成联合课题组，自1996年至今，在国家科技攻关计划项目、863重大专项和重点项目、国家农业科技成果转化基金以及国家自然科学基金等一批国家级项目资助下，对微灌产品的创新设计与快速制造进行了深入系统研究：构建了微灌产品快速低成本制造理论与方法，通过了水利部和湖北省分别组织的两次科技成果鉴定，认为整体技术达到国际先进水平；对实施微灌的关键功能部件（灌水器和过滤器）进行了创新结构设计，形成了系列产品，通过了水利部质检部门的性能检测，并进行多点多作物的示范应用；

2、在微灌产品的创新结构和快速开发方面，获4项发明专利、2项实用新型专利和2项软件著作权，还有2项发明专利受理。以上成果构成了实施微灌的成套技术与产品，极大地提升了微灌新产品的自主研发能力，项目“生态农业滴灌关键部件快速低成本开发方法及其系列产品”和“HW系列新型结构滴灌产品的研制与应用”分别获得2006年湖北省科学技术发明二等奖和教育部科技进步二等奖。1、技术介介绍构建的微灌灌产品低低成本快快速设计计开发方方法，是指利利用计算算机辅助助设计、计计算流体体动力学学、快速速成形与与快速制制模等先先进技术术，形成成微灌产产品从设设计、优优化、验验证到生生产的成成套解决决技术，能够大大降低微灌新产品的开

3、发成本和开发周期。下表是新构建设计与开发方法与传统开发方法的比较情况。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传统方法新方法技术原理首先经过产产品设计计、模具具制作、样样品加工工、性能能测试等等过程。完完成上述述步骤后后，如果果性能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。在产品的设设计阶段段，利用用三维造造型软件件参数化化（提高高开发效效率）设设计出产产品结构构和内流流道结构构，可以以根据所所需尺寸寸随意控控制产品品结构及及内流道道结构；并采用用数值模模拟技术术，可视视化了产产品的内内流道，为为产品的的设计和和优化提提供了可可靠的依依据。

4、在在上述设设计的基基础上，利利用快速速成形（RP/RT）制作出小批量的实验用节水产品，进一步优化设计节水产品的结构及内流道结构。产品定型后，采用注塑模具计算机辅助设计系统和注塑流动模拟软件，设计出节水产品注塑模具，得出用以加工模具的二维图纸，再生产出模具就可进行大规模的生产了。成本高大大降低设设计开发发成本（2500人民币左右）开发周期较长（12年）大大降低新新产品的的开发周周期（5510天）产品性能产品性能不不稳定、可可靠性差差在产品的设设计阶段段，不但但可以很很大程度度的提高高节水产产品的性性能，而而且可以以根本上上避免重重复开发发的过程程。技术含量没有成熟、可可靠的产产品设计计开发方方法

5、可以以依据。利用现代计计算机技技术和快快速成形形与快速速制模技技术，技技术成熟熟、可靠靠。意义时代不同为新型生态态农业节节水产品品的推广广应用过过程奠定定了基础础；增强强了企业业的研发发能力，同时时使我们们的产品品更具有有竞争优优势。2、微灌新新产品（1）灌水水器1）涡流灌灌水器（简简称滴箭箭）图1. 涡流滴箭产品产品结构构与工作作原理图1. 涡流滴箭产品该灌水器的的流道创创造性地地引入锥锥腔结构构，锥腔腔为横穿穿圆柱体体的通腔腔，其轴轴线垂直直于圆柱柱体轴线线，五个个锥腔均均匀排列列，相邻邻的两个个锥腔轴轴向相反反，大圆圆端面为为进水端端，小圆圆端面出出水；进进水段、出出水段以以及连接接锥腔

6、的的引水段段为直方方槽，整整体流道道呈外镶镶型；出出水末端端为一个个垂直于于来水方方向的圆圆沟槽，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，其横横截面呈呈“十”状。产品的特特点该灌水器主主要借助助五个锥锥腔实现现消能目目的，水水流在五五个锥腔腔中形成成了复杂杂的立体体漩涡，有有较大的的局部水水头损失失。同一一般的涡涡流不同同的是，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，压压力变化化并没有有引起流流量太大大的波动动，所以以灌水器器出水均均匀、稳稳定；另另一方面面正是由由于立体体的连续

7、续漩涡使使水流中中的固相相物难以以沉积，从从而保证证了灌水水器较好好的抗堵堵塞能力力。应用场合合及使用用说明该滴箭灌水水器结构构简单、体体积小、易易使用，广广泛适用用于定株株种植瓜瓜果、花花卉、盆盆景和蔬蔬菜等经经济作物物的节水水灌溉，它它具有更更高的出出水均匀匀度以及及良好的的抗堵塞塞能力。安安装时，滴滴箭的流流道部分分套上塑塑料管，并并通过接接头与毛毛管相连连。使用用时，直直接将滴滴箭的固固定部分分插入作作物的根根部附近近即可。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）预沉式式抗堵塞塞灌水器器 (简称称预沉滴滴头)产品结构构与工作作原理本

8、灌水器的的流道部部分创造造性地采采用了双双面流道道结构。进进水端面面上的流流道由多多个尺寸寸相对较较大的沉沉淀槽组组成，沉沉淀槽之之间通过过一段较较小的通通道相连连接，在在最后一一个沉淀淀槽处通通过一个个圆孔和和出水端端流道相相连接，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点点图2. 预沉滴头产品本灌水器的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，其其流态指指数为00.5左左右，保保证了较较高的出出水均匀匀性和较较好的抗抗堵塞

9、能能力。沉沉淀槽结结构中每每个沉淀淀槽相互互独立且且尺寸较较大，使使水流出出现间断断性的特特征，同同时在每每个沉淀淀池中流流速缓慢慢，没有有形成湍湍急的漩漩涡，使使得密度度较大的的固体颗颗粒容易易发生沉沉淀，但但由于流流道的尺尺寸比较较大，故故还不足足以堵塞塞流道，因因而有效效地解决决了灌水水器的易易堵塞的的难题。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、环环状结构构所引起起的离心心力以及及流道的的转角处处形成漩漩涡等三三个方面面的消能能作用，使使得水流流的能量量在较短短的距离离内得到到了较大大的消耗耗，实现现了灌水水器的消消能和

10、压压力调节节功效，使使得灌水水器出水水均匀、稳稳定。应用场合合及使用用说明本灌水器结结构紧凑凑、体积积小、易易拆卸，可可广泛应应用于果果树等深深埋式作作物的根根部节水水灌溉，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，进进水盖的的上部套套上塑料料管，并并通过接接头与毛毛管相连连。使用用时悬在在作物根根部附近近即可。使使用密度度可根据据作物密密度进行行调整。2.3.33绕流内内镶片式式灌水器器（简称称绕流滴滴灌带）图3. 绕流滴灌带产品产品结构构与

11、工作作原理图3. 绕流滴灌带产品此种片式灌灌水器包包括流道道部分以以及进水水口滤网网，该灌灌水器的的主要特特征在于于：水流流端面处处设计了了规则排排列的网网状进水水口；流流道的中中间设计计了凸台台，使得得单元流流道呈现现为回字字形状；当水流流通过进进水口处处的滤网网之后进进入流道道部分，在在流道的的中间设设计了多多个凸台台，而流流道的外外测边缘缘设计成成角度为为1030度度的锯齿齿状，与与凸台相相对应，形形成了迷迷宫式回回形绕流流流道。产品特点点片式灌水器器的主要要特点是是引入了了绕流流流道结构构。水流流首先通通过网状状滤网，该该滤网的的尺寸相相对这个个流道较较小，有有效的保保护了整整个流道道

12、不被堵堵塞，从从整体上上提高了了灌水器器的抗堵堵塞性能能。当水水流流入入进水口口中，水水流的速速度会相相对减慢慢，避免免了形成成湍急漩漩涡的可可能性，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，并并且在通通过菱形形凸台后后汇聚成成一条流流道时，两两条分流流之间的的相互冲冲刷具有有更加高高效的消消能效果果。在上上述三

13、方方面的共共同作用用下，使使得水流流的能量量能够在较短短的距离离内得到到较大的的消耗，实实现了灌灌水器的的消能和和压力的的调节。在在该流道道中的水水流流态态为全紊紊流，其其流态指指数为00.5左左右，不不超过00.577。而迷迷宫式环环形绕流流流道的的齿槽结结构和菱菱形凸台台的尺寸寸决定了了灌水器器的出水水流量。应用场合合及使用用说明综上所述，该该灌水器器创造性性地引入入了迷宫宫式环形形绕流流流道，在在有效地地解决灌灌水器易易堵塞难难题的同同时提供供了更为为高效的的消能效效果；另另外，灌灌水器还还采用了了和管道道在线一一体化成成型，降降低了成成本，体体积小用用料省，易易于田间间布置和和收取，真

14、真正做到到了低投投入、高高收益。本本发明可可广泛应应用于用用于棉花花、甘蔗蔗及蔬菜菜，如西西红柿、草草莓等的的灌溉。（2）微灌灌过滤器器产品结构构与工作作原理该过滤器包包括多室室压力罐罐体、二二位三通通（三向向）阀、自自动控制制器以及及水处理理介质等等部分。罐罐体上设设有进水水口、出出水口、排排污口、检检修孔、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。在在第一过过滤室内内装有高高效纤维维束，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。产品特点

15、点该过滤器将将传统的的立式改改成卧式式结构，使使其在几几何尺寸寸相同的的条件下下提高过过滤能力力达300500%，过过滤室设设计成单单体多腔腔形式，将将混凝、沉沉淀和过过滤三个个环节融融为一体体，抛弃弃了单罐罐单层或或多层介介质堆积积的传统统过滤方方式，创创造性地地设计了了单罐分分室和多多层连续续过滤的的新模式式，提高高了过滤滤流速，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（图图4.bb）、二二位三通通阀（图图4.cc）、叠叠片式滤滤管（图图4.dd）

16、等关关键部件件进行自自主研发发，构成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。应用场合合及使用用说明该新型高效效过滤器器（图44.e）体体积小、效效率高、性性能好、成成本低且且易于管管理，可可广泛应应用于包包括滴灌灌在内的的各种节节水灌溉溉工程中中的水源源过滤，图图4.ff是应用用现场的的实例照照片。1-进水口口；2-布水隔隔板；33-本体体；4-集水管管；5-二位三三通阀；6-布布水管；7-出出水口；8-排排污口；9-滤滤帽；10-清洗洗口；111-鞍鞍座；112-排排污口；13-检修孔孔；144-控制制器（a）新型型过滤器器结构示示意图图4. 新新型高效效过滤

17、器器与应用用3、技术优优势与知知识产权权如前所述，受受多项国国家级项项目的资资助，联联合了制制造和节节水领域域两个国国家重点点实验室室的相关关研究人人员，在在国内外外最先进进微灌产产品及其其开发技技术基础础之上，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，形形成了多多种规格格类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

18、范应用用。实践践证明，我我们新研研发的微微灌产品品可广泛泛适用于于不同作作物、不不同地区区的农业、园园林和绿绿化等用用途的节节水灌溉溉。在此过过程中，针针对微灌灌产品及及其开发发方法的的多项关关键和核核心技术术方面获获得或申申请了国国家专利利，具体情情况如下下表所示示。表5. 授授权和受受理的专专利情况况序号名称类型授权号申请号1一种插杆式式灌水器器发明专利ZL2000310011112688.42一种预沉式式抗堵塞塞灌水器器发明专利ZL2000410001332244.23一种环式扰扰流灌水水器发明专利ZL2000410006113655.14一种基于两两相流模模拟的滴滴灌灌水水器抗堵堵塞设计计方法发明专利ZL2000610001884933.75一