CN101596535B - 一种滴灌带的超声波清洗装置及清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滴灌带的超声波清洗装置及清洗方法，主要用于节水灌溉领域滴灌带和滴头流道的清洗。所述装置包括超声波发生器、换能器、清洗槽、四个滴灌带输送轴以及两个卷盘。本发明所述装置在清洗槽的内部具有四个滴灌带输送轴，用于对滴灌带在清洗槽中位置进行控制，使滴灌带在清洗液中始终处于浸没状态；同时，通过与清洗槽配合的两个卷盘的转动来控制滴灌带的前进速度，控制滴灌带在清洗槽中的停留时间和清洗时间。本发明所述装置的优势在于使用较小尺寸的清洗槽，即可对长尺寸的滴灌带进行彻底清洗，滴灌带的清洗长度不受清洗槽尺寸大小的制约，且清洗方法简单实用，采用本发明可对滴灌带进行高效清洗，以缓解滴头的堵塞问题，实现滴灌带的重复使用。

Description

一种滴灌带的超声波清洗装置及清洗方法

技术领域

本发明涉及一种超声波清洗装置和清洗方法，特别涉及节水灌溉领域滴灌带及滴头流道的超声波清洗装置和超声波清洗方法。

背景技术

滴灌是当前世界上最为节水、高效的灌溉技术之一。滴灌系统主要包括滴灌带及嵌入滴灌带内的滴头。滴头(亦称为灌水器)是滴灌带上的最关键部件，其作用是使有压水流通过其内部流道充分消能，以稳定、均匀的低流量滴入土壤。滴头的出水流量很小，一般单个滴头的流量只有1-8L/h，滴头内部流道结构多为锯齿形或迷宫形，流道宽度很窄，通常仅为0.3-2mm左右。因此滴头的致命弱点是极易被水中的污物、杂质等堵塞而导致报废。

根据堵塞的形成原因，可将滴头堵塞分为物理堵塞、化学堵塞和生物堵塞三种类型。其中，物理堵塞是指水中所含的有机或无机悬浮物，如生物残体、砂、淤泥和粘粒等；化学堵塞主要指溶解在水中的化学物质，在一定条件会变成不溶性物质，沉淀在灌水器内部造成堵塞；生物堵塞指水中的生物(包括藻类、浮游动物、细菌粘质等)，这些生物进入微灌系统后可能生长和繁殖，并造成滴头流道面积减小，引起灌水器堵塞。滴头流道的堵塞将会引起滴灌系统的灌水均匀度下降，导致整个滴灌系统报废。

滴灌系统的基建投资较高，因此滴灌系统一旦建成，通常需要连续使用3至5年才能收回建设成本并产生收益。目前，为避免滴头堵塞以保证滴灌系统的使用寿命，主要采用“预防”的措施来避免堵塞的发生。诸如：1)对灌溉水源进行更为严格的过滤以减少水中的杂质，从而减少物理堵塞的发生几率。2)对灌溉水进行化学处理(如氯化和酸化)，使灌溉水呈弱酸性(pH＜7)，从而减少钙、镁等离子在滴头流道内形成的化学沉淀。同时，使水呈微酸性在一定程度上也可减少藻类和一些浮游动物的在流道内的繁殖。但即使严格采取这些“预防”措施，在灌溉系统运行一段时间后仍会有部分滴头出现堵塞问题。目前对于这类已出现堵塞问题的滴灌带和滴头只能废弃不用，或送至塑料厂粉碎制成回收料。

如何提高滴灌带的使用寿命，以及如何对堵塞的滴灌带进行处理，从而使堵塞的滴灌带得到再生、重复使用是滴灌领域亟待解决的问题，也是本发明的宗旨所在。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种滴灌带的超声波清洗装置及清洗方法，特别适合滴灌系统中的滴灌带及滴头流道的清洗，所述清洗装置具有使用方便、清洗彻底的优点，使清洗后的滴灌带得到再生、重复使用，大大提高了滴灌系统的使用寿命。所述方法具有实用方便的优点。

本发明提出了一种滴灌带的超声波清洗装置，本装置包括内装有清洗液的清洗槽、设于清洗槽上的超声波发生器和换能器、设于清洗槽内的输送轴及设于清洗槽外的卷盘；其中，超声波发生器用于将交流电源转换成超声波频率的电源；换能器用于将超声波发生器产生的电磁振动转换成换能器本身的超声振动，并传入清洗槽中产生空化作用；输送轴用于控制所述滴灌带的位置，并使清洗槽中的滴灌带始终处于清洗液的浸没状态；卷盘用于带动滴灌带前进，控制清洗速度，使所述滴灌带及其上的滴头依次穿过清洗槽进行清洗，并将清洗后的滴灌带缠绕并打捆。

所述超声波清洗原理是利用超声波在液体中产生的每秒数万次振动而形成的空化作用的机械力，将被清洗件上附着的杂质、污物分离出来。本发明由上述超声清洗原理可知，凡是液体浸到、空化产生的地方都有清洗作用，不受清洗件表面复杂形状的限制，如部件表面的空穴、凹槽、狭缝和深孔、微孔都能得到清洗，而这些部件用一般刷洗方法是不能清洗干净的。因此，不论滴头流道的形状多么复杂，将其放入清洗液内，只要是能接触到液体的地方，超声波的清洗作用都能达到。尤其是对于形状和结构复杂、人工及其它清洗方式不能完全有效地进行清洗的工件，具有显著的清洗效果。由于清洗时清洗液内产生的气泡非常均匀，因此对流道的清洗效果也非常理想。滴灌带在清洗槽中的停留时间(即清洗时间)及前进速度均由卷盘的转速控制，根据滴头的堵塞程度不同，可以通过调节卷盘的转速来控制清洗时间和清洗效果。本发明通过卷盘和输送轴的配合来控制滴灌带的各个部分(各个滴头)依次经过清洗槽，此结构的优势在于可以使用小尺寸的清洗槽，而对需要清洗的滴灌带的长度不受限制(可无限长)。因此本发明具有使用方便、清洗彻底的优点，而且能做到滴灌带清洗后的再生、重复使用，由于整个清洗过程几乎没有废弃物的产生，所以减小了环境污染。

为了达到更好的超声清洗效果，所述超声波发生器及换能器均设置在所述清洗槽的下方靠近底部的位置。

作为优选，所述输送轴为四个，其中两个设置在所述清洗槽的侧壁的顶部，另外两个设置在所述清洗槽的槽底。采用上述结构可对滴灌带在清洗槽中位置进行控制，保证滴灌带在清洗液中始终处于浸没状态，保证清洗的效果。

所述卷盘为两个分别设置在所述清洗槽的两侧，具体是相对于所述滴灌带运动的输入端及输出端设置。通过卷盘的转动带动滴灌带前进，从而实现在了采用一个小型清洗槽即可对滴灌带上的滴头进行逐个清洗。

进一步的，可根据滴头的堵塞类型，选择向清洗槽内加入不同的溶剂，作为超声波清洗的媒介液，如化学沉淀严重的滴头可选取氯酸、盐酸等作为清洗剂。配合清洗剂的使用，加速污染物的分离和溶解，可有效改善清洗效果，提高清洗效率。

本发明还提供了一种滴灌带的超声波清洗方法，按照如下步骤进行：

步骤A

首先将滴灌带全部缠绕于输入端卷盘上，然后将滴灌带的一端引出，依次穿过输送轴，并经由清洗槽，最后固定在输出端卷盘上；

步骤B

在清洗槽中，加注清洗液，并静置30分钟；

步骤C

打开超声波发生器，调整超声波清洗频率，转动卷盘，使滴灌带在输送轴的作用下穿过清洗槽，缓慢移动，清洗干净的滴灌带缠绕在输出端卷盘上，至所有的滴灌带均缠绕在输出端卷盘时，整个清洗过程结束。

本发明实施例的有益效果是：相比现有技术，采用本发明所述超声波清洗装置，可采用较小尺寸的清洗槽即可对堵塞的滴灌带(滴灌带长度一般为200m左右)进行高效清洗；且滴灌带的长度可无限长，被清洗的滴灌带的长度不受清洗槽尺寸的制约，清洗效果好；解决了滴头及滴灌带使用中产生的堵塞问题，从而实现滴灌带的重复使用。相比现有技术中的前期预防方法，本发明所述超声波清洗方法具有简单实用易操作的优点。

本发明不仅适合于滴灌系统中滴灌带及滴头的清洗，同时还可用于其它多孔柔性软管的清洗。

附图说明

图1是本发明实施例所述滴灌带的超声波清洗装置的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本发明所述滴头清洗前后压力流量关系变化曲线图。

图中：1超声波发生器，2换能器，3清洗槽，4滴灌带输送轴，5输入端卷盘A，6输出端卷盘B，7清洗液，8滴灌带，9滴头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

滴灌带的田间铺设长度一般为150-200米左右。鉴于滴头的堵塞是一个随时间累积的过程，因此可以设想在滴灌系统使用一段时间后(如1或2个作物的生长季结束后)，将田间的滴灌带采用卷盘打捆回收，进行一次集中清洗(以解决滴头的堵塞问题)，然后再将清洗后的滴灌带重新铺设至田间，以继续使用。但需要特别指出的是，由于滴头的流道尺寸较小，因此采用传统的物理清洗方法，诸如用浸泡、毛刷等普通方法清洗，无法完全将流道(流道宽度仅0.3-2mm)内的杂质完全清洁出来，从而也不可能做到清洗后再生、重复使用。

如图1和图2所示，本发明实施例所述的滴灌带的超声波清洗装置，包括清洗槽3、置于清洗槽3下方靠近底部的超声波发生器1和换能器2、设于清洗槽3侧壁顶部的两个滴灌带输送轴4及设于清洗槽3底部的两个滴灌带输送轴4、以及分设于清洗槽3两侧的两卷盘即输入端卷盘A 5和输出端卷盘B 6，共9个部分。具体实施时，还可根据实际需要设置滴灌带输送轴4及卷盘的数量，例如可以设置三个滴灌带输送轴4，清洗槽侧壁顶部设置两个，清洗槽底部设置一个，或根据结构及受力设置多个滴灌带输送轴4。具体实施时，超声波发生器1和换能器2位置也可以是任意的，例如任意设置在清洗槽3的四个侧壁上。

其中，清洗槽3用来容纳清洗液7及待清洗的滴灌带8和滴头9。超声波发生器1它将交流电源转换成超声波频率的电源，其频率范围一般16kHZ～68kHZ，最高可达1000kHZ。换能器2即振板，它把超声波发生器1产生的电磁振动转换成换能器2本身的超声振动，并传入清洗槽3中产生空化作用。四个滴灌带输送轴4用于控制滴灌带8在清洗槽3中的位置，使清洗槽3中的滴灌带8和滴头9始终处于清洗液7的浸没状态。两个卷盘的主要功能是：通过它的转动带动滴灌带8缓慢前进，控制清洗速度，使滴灌带8上的滴头9依次穿过清洗槽3进行清洗，并将清洗后的滴灌带8缠绕，并打捆以方便存放和运输。本例中采用两个卷盘，通过卷盘的转动带动滴灌带前进，从而实现在了采用一个小型清洗槽即可对滴灌带上的滴头进行逐个清洗。

为检验本发明的清洗效果，从玉米滴灌田内选取了已使用了一年的滴灌带200米采用本超声波滴灌带清洗装置进行清洗。在清洗开始之前，首先采用水利行业的标准方法，对上述200m已使用了一年的旧滴灌带“压力-流量”关系进行了检测，检测结果如图3中的线条所示。从图3中可以发现，由于滴头流道局部的堵塞，其各压力下的流量已明显小于其额定流量。

为检测本发明对滴灌带及滴头流道的清洗效果，将这200m旧滴灌带安装于本装置上，安装位置如图1所示。

参见图1，利用本发明实施例中所述清洗装置清洗滴灌带的方法，包括如下操作步骤：

首先将滴灌带8全部缠绕于“输入端卷盘A 5”上，然后将滴灌带8的一端引出，依次穿过四个滴灌带输送轴4，并经由清洗槽3，最后固定在输出端卷盘B 6上。

在清洗槽3中，加注清洗液7。待清洗液7达到清洗槽3高度的2/3时，停止加注，并静置30min，以使清洗液7通过滴头9的出水孔渗入至滴灌带8内，并使清洗液7和滴头9流道充分接触。本实施例中采用的清洗液7为10％的稀HcL溶液。

打开超声波发生器1，将超声波清洗频率调整为26kHZ(用户也可根据清洗效果选择其它的频率)，并顺时针转动输出端卷盘B 6，使滴灌带8在输送轴的作用下，穿过清洗槽3，缓慢移动(速度为1m/min)。最终直到输入端卷盘A 5上所有的滴灌带8均缠绕在输出端卷盘B 6上时，整个清洗过程结束。

在清洗过程结束后，再次对清洗后的滴灌带的“压力-流量”关系进行了检测，检测结果如图3中的线条所示。

经对比可发现，经清洗后，滴灌带在各压力下的流量均比清洗前有很大定程度的提升。充分说明本发明所涉及的超声波滴灌带清洗装置是可行的，且对滴灌带及滴头的清洗效果较好。

综上所述，采用本发明所述清洗装置可对堵塞的滴灌带进行高效清洗，清洗效果好，解决了滴头及滴灌带使用中产生的堵塞问题，从而实现滴灌带的重复使用。本发明所述方法具有简单实用的优点。本发明不仅适合于滴灌系统中滴灌带及滴头的清洗，同时还可用于其它多孔柔性软管的清洗。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种滴灌带的超声波清洗方法，其特征在于，按照如下步骤进行：

步骤A

首先将滴灌带全部缠绕于输入端卷盘上，然后将滴灌带的一端引出，依次穿过输送轴，并经由清洗槽，最后固定在输出端卷盘上；

步骤B

在清洗槽中，加注清洗液，并静置30分钟；

步骤C

打开超声波发生器，调整超声波清洗频率，转动输出端卷盘，使滴灌带在输送轴的作用下穿过清洗槽，缓慢移动，并使清洗后的滴灌带缠绕在输出端卷盘上，至所有的滴灌带均缠绕在输出端卷盘时，整个清洗过程结束。 

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