新型微灌產(chǎn)品介紹

1、新型微灌產(chǎn)品簡介華中科技大學、武漢大學的技術(shù)與產(chǎn)品華中科技大學材料成形與模具技術(shù)和武漢大學水資源與水電工程技術(shù)兩個國家重點實驗室的相關研究人員組成聯(lián)合課題組，自1996年至今，在國家科技攻關計劃項目、863重大專項和重點項目、國家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化基金以及國家自然科學基金等一批國家級項目資助下，對微灌產(chǎn)品的創(chuàng)新設計與快速制造進行了深入系統(tǒng)研究：構(gòu)建了微灌產(chǎn)品快速低成本制造理論與方法，通過了水利部和湖北省分別組織的兩次科技成果鑒定，認為整體技術(shù)達到國際先進水平；對實施微灌的關鍵功能部件（灌水器和過濾器）進行了創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設計，形成了系列產(chǎn)品，通過了水利部質(zhì)檢部門的性能檢測，并進行多點多作物的示范應用；

2、在微灌產(chǎn)品的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)和快速開發(fā)方面，獲4項發(fā)明專利、2項實用新型專利和2項軟件著作權(quán)，還有2項發(fā)明專利受理。以上成果構(gòu)成了實施微灌的成套技術(shù)與產(chǎn)品，極大地提升了微灌新產(chǎn)品的自主研發(fā)能力，項目“生態(tài)農(nóng)業(yè)滴灌關鍵部件快速低成本開發(fā)方法及其系列產(chǎn)品”和“HW系列新型結(jié)構(gòu)滴灌產(chǎn)品的研制與應用”分別獲得2006年湖北省科學技術(shù)發(fā)明二等獎和教育部科技進步二等獎。1、技術(shù)介介紹構(gòu)建的微灌灌產(chǎn)品低低成本快快速設計計開發(fā)方方法，是指利利用計算算機輔助助設計、計計算流體體動力學學、快速速成形與與快速制制模等先先進技術(shù)術(shù)，形成成微灌產(chǎn)產(chǎn)品從設設計、優(yōu)優(yōu)化、驗驗證到生生產(chǎn)的成成套解決決技術(shù)，能夠大大降低微灌新產(chǎn)品的開

3、發(fā)成本和開發(fā)周期。下表是新構(gòu)建設計與開發(fā)方法與傳統(tǒng)開發(fā)方法的比較情況。表4. 新新構(gòu)建的的低成本本快速開開發(fā)方法法與傳統(tǒng)統(tǒng)方法的的對比情情況比較項目傳統(tǒng)方法新方法技術(shù)原理首先經(jīng)過產(chǎn)產(chǎn)品設計計、模具具制作、樣樣品加工工、性能能測試等等過程。完完成上述述步驟后后，如果果性能參參數(shù)不能能滿足要要求，則則需要修修改模具具，重新新制作。在產(chǎn)品的設設計階段段，利用用三維造造型軟件件參數(shù)化化（提高高開發(fā)效效率）設設計出產(chǎn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)構(gòu)和內(nèi)流流道結(jié)構(gòu)構(gòu)，可以以根據(jù)所所需尺寸寸隨意控控制產(chǎn)品品結(jié)構(gòu)及及內(nèi)流道道結(jié)構(gòu)；并采用用數(shù)值模模擬技術(shù)術(shù)，可視視化了產(chǎn)產(chǎn)品的內(nèi)內(nèi)流道，為為產(chǎn)品的的設計和和優(yōu)化提提供了可可靠的依依據(jù)。

4、在在上述設設計的基基礎上，利利用快速速成形（RP/RT）制作出小批量的實驗用節(jié)水產(chǎn)品，進一步優(yōu)化設計節(jié)水產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及內(nèi)流道結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品定型后，采用注塑模具計算機輔助設計系統(tǒng)和注塑流動模擬軟件，設計出節(jié)水產(chǎn)品注塑模具，得出用以加工模具的二維圖紙，再生產(chǎn)出模具就可進行大規(guī)模的生產(chǎn)了。成本高大大降低設設計開發(fā)發(fā)成本（2500人民幣左右）開發(fā)周期較長（12年）大大降低新新產(chǎn)品的的開發(fā)周周期（5510天）產(chǎn)品性能產(chǎn)品性能不不穩(wěn)定、可可靠性差差在產(chǎn)品的設設計階段段，不但但可以很很大程度度的提高高節(jié)水產(chǎn)產(chǎn)品的性性能，而而且可以以根本上上避免重重復開發(fā)發(fā)的過程程。技術(shù)含量沒有成熟、可可靠的產(chǎn)產(chǎn)品設計計開發(fā)方方法

5、可以以依據(jù)。利用現(xiàn)代計計算機技技術(shù)和快快速成形形與快速速制模技技術(shù)，技技術(shù)成熟熟、可靠靠。意義時代不同為新型生態(tài)態(tài)農(nóng)業(yè)節(jié)節(jié)水產(chǎn)品品的推廣廣應用過過程奠定定了基礎礎；增強強了企業(yè)業(yè)的研發(fā)發(fā)能力，同時時使我們們的產(chǎn)品品更具有有競爭優(yōu)優(yōu)勢。2、微灌新新產(chǎn)品（1）灌水水器1）渦流灌灌水器（簡簡稱滴箭箭）圖1. 渦流滴箭產(chǎn)品產(chǎn)品結(jié)構(gòu)構(gòu)與工作作原理圖1. 渦流滴箭產(chǎn)品該灌水器的的流道創(chuàng)創(chuàng)造性地地引入錐錐腔結(jié)構(gòu)構(gòu)，錐腔腔為橫穿穿圓柱體體的通腔腔，其軸軸線垂直直于圓柱柱體軸線線，五個個錐腔均均勻排列列，相鄰鄰的兩個個錐腔軸軸向相反反，大圓圓端面為為進水端端，小圓圓端面出出水；進進水段、出出水段以以及連接接錐腔

6、的的引水段段為直方方槽，整整體流道道呈外鑲鑲型；出出水末端端為一個個垂直于于來水方方向的圓圓溝槽，進進水端面面由直方方槽切斷斷，出水水端面起起到止水水的作用用；圓溝溝槽的下下方為雙雙錐箭矢矢狀的固固定底座座，其橫橫截面呈呈“十”狀。產(chǎn)品的特特點該灌水器主主要借助助五個錐錐腔實現(xiàn)現(xiàn)消能目目的，水水流在五五個錐腔腔中形成成了復雜雜的立體體漩渦，有有較大的的局部水水頭損失失。同一一般的渦渦流不同同的是，此此時水流流的流態(tài)態(tài)主要表表現(xiàn)為連連續(xù)的渦渦體。由由于其流流態(tài)指數(shù)數(shù)x在0.44左右，壓壓力變化化并沒有有引起流流量太大大的波動動，所以以灌水器器出水均均勻、穩(wěn)穩(wěn)定；另另一方面面正是由由于立體體的連續(xù)

7、續(xù)漩渦使使水流中中的固相相物難以以沉積，從從而保證證了灌水水器較好好的抗堵堵塞能力力。應用場合合及使用用說明該滴箭灌水水器結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單、體體積小、易易使用，廣廣泛適用用于定株株種植瓜瓜果、花花卉、盆盆景和蔬蔬菜等經(jīng)經(jīng)濟作物物的節(jié)水水灌溉，它它具有更更高的出出水均勻勻度以及及良好的的抗堵塞塞能力。安安裝時，滴滴箭的流流道部分分套上塑塑料管，并并通過接接頭與毛毛管相連連。使用用時，直直接將滴滴箭的固固定部分分插入作作物的根根部附近近即可。滴滴箭的間間距可以以很方便便地根據(jù)據(jù)作物的的密度進進行調(diào)整整，因此此具有很很強的靈靈活性。2）預沉式式抗堵塞塞灌水器器 (簡稱稱預沉滴滴頭)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)構(gòu)與工作作原理本

8、灌水器的的流道部部分創(chuàng)造造性地采采用了雙雙面流道道結(jié)構(gòu)。進進水端面面上的流流道由多多個尺寸寸相對較較大的沉沉淀槽組組成，沉沉淀槽之之間通過過一段較較小的通通道相連連接，在在最后一一個沉淀淀槽處通通過一個個圓孔和和出水端端流道相相連接，出出水端流流道為環(huán)環(huán)狀的平平面迷宮宮式流道道，單元元結(jié)構(gòu)為為鋸齒形形，斷面面為矩形形。配合合上下兩兩個蓋帽帽，組成成了最終終的雙面面流道。圖2. 預沉滴頭產(chǎn)品產(chǎn)品特點點圖2. 預沉滴頭產(chǎn)品本灌水器的的流道分分布在一一個中間間片圓柱柱體的上上下面上上，兩面面流道由由一個通通孔連接接起來，其其流態(tài)指指數(shù)為00.5左左右，保保證了較較高的出出水均勻勻性和較較好的抗抗堵塞

9、能能力。沉沉淀槽結(jié)結(jié)構(gòu)中每每個沉淀淀槽相互互獨立且且尺寸較較大，使使水流出出現(xiàn)間斷斷性的特特征，同同時在每每個沉淀淀池中流流速緩慢慢，沒有有形成湍湍急的漩漩渦，使使得密度度較大的的固體顆顆粒容易易發(fā)生沉沉淀，但但由于流流道的尺尺寸比較較大，故故還不足足以堵塞塞流道，因因而有效效地解決決了灌水水器的易易堵塞的的難題。另另一方面面，水流流在經(jīng)過過齒尖夾夾角不大大于300的鋸齒齒形結(jié)構(gòu)構(gòu)的迷宮宮流道時時，要克克服摩擦擦阻力、環(huán)環(huán)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)所引起起的離心心力以及及流道的的轉(zhuǎn)角處處形成漩漩渦等三三個方面面的消能能作用，使使得水流流的能量量在較短短的距離離內(nèi)得到到了較大大的消耗耗，實現(xiàn)現(xiàn)了灌水水器的消消能和

10、壓壓力調(diào)節(jié)節(jié)功效，使使得灌水水器出水水均勻、穩(wěn)穩(wěn)定。應用場合合及使用用說明本灌水器結(jié)結(jié)構(gòu)緊湊湊、體積積小、易易拆卸，可可廣泛應應用于果果樹等深深埋式作作物的根根部節(jié)水水灌溉，它它具有較較好的出出水均勻勻性和優(yōu)優(yōu)秀的抗抗堵塞性性能。安安裝時將將流道置置于進出出水蓋中中間，沉沉淀槽對對應進水水口，迷迷宮式流流道對應應出水口口，進出出水蓋通通過螺紋紋連接并并將流道道壓緊，進進水蓋的的上部套套上塑料料管，并并通過接接頭與毛毛管相連連。使用用時懸在在作物根根部附近近即可。使使用密度度可根據(jù)據(jù)作物密密度進行行調(diào)整。2.3.33繞流內(nèi)內(nèi)鑲片式式灌水器器（簡稱稱繞流滴滴灌帶）圖3. 繞流滴灌帶產(chǎn)品產(chǎn)品結(jié)構(gòu)構(gòu)與

11、工作作原理圖3. 繞流滴灌帶產(chǎn)品此種片式灌灌水器包包括流道道部分以以及進水水口濾網(wǎng)網(wǎng)，該灌灌水器的的主要特特征在于于：水流流端面處處設計了了規(guī)則排排列的網(wǎng)網(wǎng)狀進水水口；流流道的中中間設計計了凸臺臺，使得得單元流流道呈現(xiàn)現(xiàn)為回字字形狀；當水流流通過進進水口處處的濾網(wǎng)網(wǎng)之后進進入流道道部分，在在流道的的中間設設計了多多個凸臺臺，而流流道的外外測邊緣緣設計成成角度為為1030度度的鋸齒齒狀，與與凸臺相相對應，形形成了迷迷宮式回回形繞流流流道。產(chǎn)品特點點片式灌水器器的主要要特點是是引入了了繞流流流道結(jié)構(gòu)構(gòu)。水流流首先通通過網(wǎng)狀狀濾網(wǎng)，該該濾網(wǎng)的的尺寸相相對這個個流道較較小，有有效的保保護了整整個流道道

12、不被堵堵塞，從從整體上上提高了了灌水器器的抗堵堵塞性能能。當水水流流入入進水口口中，水水流的速速度會相相對減慢慢，避免免了形成成湍急漩漩渦的可可能性，水水流以相相對平穩(wěn)穩(wěn)的速度度流入流流道部分分。水流流在經(jīng)過過齒尖夾夾角不大大于300度的鋸鋸齒形結(jié)結(jié)構(gòu)的迷迷宮流道道時，一一方面克克服摩擦擦阻力的的作用；另一方方面，由由于流道道的轉(zhuǎn)角角急、多多且連續(xù)續(xù)，容易易形成局局部渦流流，這些些渦流也也具有消消能的作作用；此此外，水水流通過過灌水器器中央的的菱形凸凸臺時，形成兩條條分流，并并且在通通過菱形形凸臺后后匯聚成成一條流流道時，兩兩條分流流之間的的相互沖沖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夠在較短短的距離離內(nèi)得到到較大的的消耗，實實現(xiàn)了灌灌水器的的消能和和壓力的的調(diào)節(jié)。在在該流道道中的水水流流態(tài)態(tài)為全紊紊流，其其流態(tài)指指數(shù)為00.5左左右，不不超過00.577。而迷迷宮式環(huán)環(huán)形繞流流流道的的齒槽結(jié)結(jié)構(gòu)和菱菱形凸臺臺的尺寸寸決定了了灌水器器的出水水流量。應用場合合及使用用說明綜上所述，該該灌水器器創(chuàng)造性性地引入入了迷宮宮式環(huán)形形繞流流流道，在在有效地地解決灌灌水器易易堵塞難難題的同同時提供供了更為為高效的的消能效效果；另另外，灌灌水器還還采用了了和管道道在線一一體化成成型，降降低了成成本，體體積小用用料省，易易于田間間布置和和收取，真

14、真正做到到了低投投入、高高收益。本本發(fā)明可可廣泛應應用于用用于棉花花、甘蔗蔗及蔬菜菜，如西西紅柿、草草莓等的的灌溉。（2）微灌灌過濾器器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)構(gòu)與工作作原理該過濾器包包括多室室壓力罐罐體、二二位三通通（三向向）閥、自自動控制制器以及及水處理理介質(zhì)等等部分。罐罐體上設設有進水水口、出出水口、排排污口、檢檢修孔、鞍鞍座、控控制器以以及二位位三通閥閥，如圖44.a所所示。罐罐體的三三個過濾濾室內(nèi)均均裝有布布水管和和隔板。在在第一過過濾室內(nèi)內(nèi)裝有高高效纖維維束，在第二二過濾室室的布水水隔板上上裝有若若干濾帽帽和化學學性質(zhì)穩(wěn)穩(wěn)定的過過濾介質(zhì)質(zhì)，在第第三過濾濾室內(nèi)裝裝有電場場防垢抗抗堵塞裝裝置。產(chǎn)品特點

15、點該過濾器將將傳統(tǒng)的的立式改改成臥式式結(jié)構(gòu)，使使其在幾幾何尺寸寸相同的的條件下下提高過過濾能力力達300500%，過過濾室設設計成單單體多腔腔形式，將將混凝、沉沉淀和過過濾三個個環(huán)節(jié)融融為一體體，拋棄棄了單罐罐單層或或多層介介質(zhì)堆積積的傳統(tǒng)統(tǒng)過濾方方式，創(chuàng)創(chuàng)造性地地設計了了單罐分分室和多多層連續(xù)續(xù)過濾的的新模式式，提高高了過濾濾流速，成功解解決了反反沖洗時時容易出出現(xiàn)的介介質(zhì)串混混和沖洗洗不充分分等難題題。另外外，采用用濾帽或或集水管管實現(xiàn)布布水方式式，可減減少罐體體體積并并降低制制造成本本。對觸摸屏屏電子控控制器（圖圖4.bb）、二二位三通通閥（圖圖4.cc）、疊疊片式濾濾管（圖圖4.dd）

16、等關關鍵部件件進行自自主研發(fā)發(fā)，構(gòu)成成了智能自自動控制制系統(tǒng)，提提高了過過濾的自自動化程程度和工工作效率率。應用場合合及使用用說明該新型高效效過濾器器（圖44.e）體體積小、效效率高、性性能好、成成本低且且易于管管理，可可廣泛應應用于包包括滴灌灌在內(nèi)的的各種節(jié)節(jié)水灌溉溉工程中中的水源源過濾，圖圖4.ff是應用用現(xiàn)場的的實例照照片。1-進水口口；2-布水隔隔板；33-本體體；4-集水管管；5-二位三三通閥；6-布布水管；7-出出水口；8-排排污口；9-濾濾帽；10-清洗洗口；111-鞍鞍座；112-排排污口；13-檢修孔孔；144-控制制器（a）新型型過濾器器結(jié)構(gòu)示示意圖圖4. 新新型高效效過濾

17、器器與應用用3、技術(shù)優(yōu)優(yōu)勢與知知識產(chǎn)權(quán)權(quán)如前所述，受受多項國國家級項項目的資資助，聯(lián)聯(lián)合了制制造和節(jié)節(jié)水領域域兩個國國家重點點實驗室室的相關關研究人人員，在在國內(nèi)外外最先進進微灌產(chǎn)產(chǎn)品及其其開發(fā)技技術(shù)基礎礎之上，經(jīng)經(jīng)過長期期攻關對對微灌產(chǎn)產(chǎn)品的創(chuàng)創(chuàng)新設計計和快速速開發(fā)兩兩個方面面進行了了深入系系統(tǒng)研究究。構(gòu)建建了基于于多項先先進設計計和制造造技術(shù)的的節(jié)水產(chǎn)產(chǎn)品低成成本快速速開發(fā)平平臺技術(shù)術(shù)，并研研制成功功了系列列實施微微灌的關關鍵功能能器件，形形成了多多種規(guī)格格類型的灌水器器和過濾濾器產(chǎn)品品。初步步生產(chǎn)的的中試產(chǎn)產(chǎn)品均通通過了國國家相關關質(zhì)檢部部門的性性能檢測測，并進進行了多多點多作作物的示示

18、范應用用。實踐踐證明，我我們新研研發(fā)的微微灌產(chǎn)品品可廣泛泛適用于于不同作作物、不不同地區(qū)區(qū)的農(nóng)業(yè)、園園林和綠綠化等用用途的節(jié)節(jié)水灌溉溉。在此過過程中，針針對微灌灌產(chǎn)品及及其開發(fā)發(fā)方法的的多項關關鍵和核核心技術(shù)術(shù)方面獲獲得或申申請了國國家專利利，具體情情況如下下表所示示。表5. 授授權(quán)和受受理的專專利情況況序號名稱類型授權(quán)號申請?zhí)?一種插桿式式灌水器器發(fā)明專利ZL2000310011112688.42一種預沉式式抗堵塞塞灌水器器發(fā)明專利ZL2000410001332244.23一種環(huán)式擾擾流灌水水器發(fā)明專利ZL2000410006113655.14一種基于兩兩相流模模擬的滴滴灌灌水水器抗堵堵塞設計計方法發(fā)明專利ZL2000610001884933.75一