CN101922565A

CN101922565A - 自动给水栓

Info

Publication number: CN101922565A
Application number: CN 201010240661
Authority: CN
Inventors: 周玉印; 张士军; 周海涛; 沈荣开; 张瑜芳
Original assignee: SHANDONG JIANGHE TECHNOLOGY CONSULTING CENTER
Current assignee: SHANDONG JIANGHE TECHNOLOGY CONSULTING CENTER
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2010-12-22

Abstract

本发明公开了一种自动给水栓，包括给水栓本体和控制该给水栓本体状态的传感器，其中给水栓本体包括用于连接给水设备的出水管和通过给定压力接触封堵于该出水管管口的隔膜及形成于隔膜上侧的隔膜室；所述传感器则包括浮子机构和受控于该浮子机构的切换装置，该切换装置具有连接于所述隔膜室的第一控水管和连接于所述出水管的第二控水管，所述切换装置包括受控于所述浮子机构的具有上下运行自由度的阀芯和设置于切换装置上的卸压口，该切换装置在所述阀芯的一止点位置处于所述第一控水管与所述卸压口的连通状态，另一止点位置处于所述第一控水管与所述第二控水管的连通状态。本自动给水栓结构紧凑、成本低且控水效果好。

Description

自动给水栓

技术领域

本发明涉及一种自动给水栓，包括给水栓本体和控制该给水栓本体状态的传感器，其中给水栓本体包括用于连接给水设备的出水管和通过给定压力接触封堵于该出水管管口的隔膜及形成于隔膜上侧的隔膜室；所述传感器则包括浮子机构和受控于该浮子机构的切换装置，该切换装置具有连接于所述隔膜室的第一控水管和连接于所述出水管的第二控水管。

背景技术

水稻等水田作物淹灌是一种比较常用的灌溉方式，在作物的特定生长阶段保持水层的深度于预定范围内是必须的。常规的淹灌方式是采用通用的泵水设备以有人值守的方式进行作业，是一种效率低下，且效果比较差的作业方式。本领域的技术人员对此作了不少有益的探索，主要采用的是附加了控制装置的泵水设备或者其他的供水设备，所说的控制装置所普遍采用的是取自或仿自日本自动给水栓的具有内控结构的自动给水栓。

如说明书附图1所示的公知的自动给水栓的结构原理图，其主要由给水栓本体8和控制该给水栓本体供断水切换的传感器1，其中给水栓本体包括一可安装于供水设备上的刚性的出水管6和设置于该出水管管口的隔膜7，在该隔膜上侧形成一隔膜室，从该隔膜室引出第一控水管10，并从所述出水管引出第二控水管5；所述传感器则包括浮子机构4和受控于该浮子机构的切换装置11，其中切换装置包括受控于所述浮子机构可上下移动的控制球2和容纳该控制球的具有三个口的壳体，其中一个口连接所述第一控水管，一个口连接所述第二控水管，一个口位于所述壳体下部，作为排水口3使用。在图2所示的第一状态，浮子机构控制所述控制球使第一控水管与所述排水口连通，第二控水管也与排水口连通，此时，隔膜室内的水压近于零，所述出水管内的水压作用于隔膜的压力大于隔膜另一侧压力而实现给水；随着浮子机构的浮子上移控制球逐渐下移，第二控水管与第一控水管形成连通，出水管的压力水由第二控水管与第一控水管连通，隔膜上部的压力大于下部出水管给隔膜的压力，此时隔膜下移，逐渐将出水管关闭，实现停水。

上述自动给水拴，排水管由控制球的移动来实现是否排水，当排水时第一控水管与第二控水管仍旧连通，不能保证隔膜上部压力为零，受其影响，出水管进行放水时的放水量不会很大，且动作缓慢。另外，当控制球下移，要实现停水时，断水状态的密封性能难以保证，制作成本偏高。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种结构紧凑、成本低且控水效果好的自动给水栓。

本发明采用以下技术方案：

该发明自动给水栓，包括给水栓本体和控制该给水栓本体状态的传感器，其中给水栓本体包括用于连接给水设备的出水管和通过给定压力接触封堵于该出水管管口的隔膜及形成于隔膜上侧的隔膜室；所述传感器则包括浮子机构和受控于该浮子机构的切换装置，该切换装置具有连接于所述隔膜室的第一控水管和连接于所述出水管的第二控水管，所述切换装置包括受控于所述浮子机构的具有上下运行自由度的阀芯和设置于切换装置上的卸压口，该切换装置在所述阀芯的一止点位置处于所述第一控水管与所述卸压口的连通状态，另一止点位置处于所述第一控水管与所述第二控水管的连通状态。

将水位传感器中的切换装置称之为控制阀，引入控制阀技术领域的术语进行叙述，本方案中，阀芯的控制为机械控制式，具体是其受控于浮子机构，当然，目前应用到本技术领域中的浮子机构都是具有跟随浮标上下运动的构件，而浮标则跟随水位发生上下位置的变化，从结构上看，本方案所需考虑的状态类似于两位三通阀的控制状态，比较日本的同类自动给水栓的控制方式要简单得多，其设计制造趋于简化，设计制造成本大大降低。进一步地，该结构远较现有切换装置简单，结构紧凑。

这种结构较公知给水栓的状态转换速度快，基于本方案的切换装置仅用于两种基本状态的转换，其阀芯的行程比较短，灵敏度比现有自动给水栓好。而水位控制可以转嫁于浮子机构部分，而浮子机构部分惯常的设计制造包括后续的检修都很简单，使基于本方案的自动给水栓适用性更好。

上述自动给水栓，所述阀芯与所述浮子机构的连接结构为外露于所述切换装置的阀芯的推杆通过传动机构与所述浮子机构的导向构件连接。

上述自动给水栓，所述传动机构为同步传动机构。

上述自动给水栓，所述同步传动机构包括平行于所述推杆的第一构件、倾斜地连接于该第一构件与所述推杆间的第二构件和倾斜地连接于所述第一构件与所述导向构件间的第三构件。

上述自动给水栓，所述第三构件平行于所述第二构件，且斜向上设置，并在其连接于所述第一构件的一端设有配重。

上述自动给水栓，所述浮子机构的导向构件下部设有一对调整浮标上下限位置的限位环，浮标在两限位环间具有沿所述导向构件滑行的自由度。

上述自动给水栓，在机架上设有标示浮标位置的刻度尺。

上述自动给水栓，所述出水管设有用于连接给水设备的法兰。

上述自动给水栓，其特征在于：所述第二控水管设有过滤器和防水锤。

上述自动给水栓，所述隔膜室上部设有排气阀。

附图说明

下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步的说明，其中：

图1为公知给水栓的结构原理图。

图2为公知给水栓的给水状态示意图。

图3为公知给水栓的停水状态示意图。

图4为基于本发明技术方案的一种自动给水栓的结构原理图。

图5为基于本发明技术方案的一种自动给水栓给水状态图。

图6为基于本发明技术方案的一种自动给水栓停水状态图。

图7为一种浮子机构与传动机构的配合状态图。

图中：1、传感器，2、控制球，3、排水口，4、浮子机构，5、第二控水管，6、出水管，7、隔膜，8、给水栓本体，9、流量调节阀，10、第二控水管，11、切换装置，12、杠杆机构，13、下水位指示线，14、上水位指示线，15、卸压口，16、阀芯，17、法兰，18、传动机构。

具体实施方式

参照说明书附图4，其示出了一种自动给水栓，包括给水栓本体9和控制该给水栓本体状态的传感器1，其中给水栓本体包括用于连接给水设备的出水管6和通过给定压力接触封堵于该出水管管口的隔膜8及形成于隔膜上侧的隔膜室；所述传感器则包括浮子机构5和受控于该浮子机构的切换装置12，该切换装置具有连接于所述隔膜室的第一控水管11和连接于所述出水管的第二控水管6，所述切换装置包括受控于所述浮子机构的具有上下运行自由度的阀芯17和设置于切换装置上的卸压口16，该切换装置在所述阀芯的一止点位置处于所述第一控水管与所述卸压口的连通状态，另一止点位置处于所述第一控水管与所述第二控水管的连通状态。

基于本实施方式的自动给水栓的样机成本相当于进口同类产品的1/4，且经验侧，其使用性能要优于进口同类产品。

基于本方案的给水栓，参考图5所示的给水状态，水田处于低水位状态，此时第一控水管与所述卸压口连通，隔膜室内的压强基本与环境大气压相同，隔膜下侧的压强则是水头的压强，水头顶开隔膜而处于给水状态。随着水位的上涨，最终处于图6所示的高水位状态，此时，第一控水管和第二控水管连通，卸压口封闭，隔膜室内的压强与水头压强相同，但隔膜上部受压面积大于下部受压面积，因此隔膜上部压力大于下部压力，同时附加给定的压力，使得隔膜可以对出水管可靠封堵。同时，由于卸压口被封闭，保证了隔膜室的压力控制。进而，使得给定压力不需要太大，可以忽略不计，并使得给水栓本体部分的设计制造难度降低。

所说的给定压力需要说明，单纯的从出水管的出水控制上来看，依据隔膜室的结构即可完成控制，给定压力的作用一个是使隔膜对出水管的封堵更可靠；另一方面，也便于常态下的隔膜密封和通过手动控制出水管的出水状态。

关于隔膜的设置可以采用公知的膜垫，最好选用橡胶膜垫，并根据水田供水管路的压力选择合适弹性模量的橡胶膜垫。

关于切换装置接口的设置，本方案可以采用的方式很多，一种是第一控水管接口在上面，第二控水管接口在下面，此时卸压口位于第一控水管接口同一高度线处或者上侧。另一种方式则是第一二控水管的位置调换，此时卸压口位于底部。

优选地，所述阀芯与所述浮子机构的连接结构为外露于所述切换装置的阀芯的推杆通过传动机构19与所述浮子机构的导向构件连接。所说的传动机构可以选择既有的传动方式，比如公知的杠杆机构，但是这类机构使得导向构件与推杆运行方向不一致，造成切换装置的结构复杂性，因此，本例优选所述传动机构为同步传动机构。简易的同步机构可以是一个刚性的杆形件，因为所述推杆和导向构件都是竖直的运行的，使得两者同步机构的选择比较方便，公知的同步机构均可以使用。当然，杆形件过于简单，中间控制部分不容易设置。需要说明的是，这里的同步的本意倾向于方向相同，而不是速度一致。

优选地，所述同步传动机构包括平行于所述推杆的第一构件、倾斜地连接于该第一构件与所述推杆间的第二构件和倾斜地连接于所述第一构件与所述导向构件间的第三构件，减少单一构件的剪切力，提高传动机构的寿命和传动可靠性。

进一步地，所述第三构件平行于所述第二构件，且斜向上设置，并在其连接于所述第一构件的一端设有配重，以增加出水管给水和断开的稳定性。

优选地，所述浮子机构的导向构件下部设有一对调整浮标上下限位置的限位环，浮标在两限位环间具有沿所述导向构件滑行的自由度。据此，浮标在其自由浮动限制内，不会带动导向构件动作，增加了水田水层设定的灵活性。而当浮标运行到极限位置时，通过对推杆的行程控制完成水位的灵敏性控制。简单的做法增大所述传动机构的传动比，比如推杆的速度：导向构件的速度＞3，使得一旦到达设定水位，切换装置可以在较短的时间内完成状态转换，使得本方案具有更优于现有方案的效果。从而使得推杆的控制更趋于精确，相比于公知同类给水拴减少了中间的过渡阶段。

当然，本领域的技术人员可能还会想到继续在浮子机构上作改进，比如增加传动部分，据以调整传动比已达到所需要的控制精度。

为了便于调整，在机架上设有标示浮标位置的刻度尺。该刻度尺最好选用中间为0刻度的刻度尺，便于测控地上与地下水位，拓展其使用范围，除了进行淹灌还可以进行稻田湿润灌溉，以节约水资源。

优选地，所述出水管设有用于连接给水设备的法兰18。法兰连接更符合我国的水田给水设备安装，并且容易保证连接的密封。有别于日本给水栓采用螺纹连接的结构形式。

通常控水管的主要作用是控制，所以其管径都很细，而灌溉用水杂质通常都会有，个别的可能会存在大块杂质，所以所述第二控水管最好设置过滤器和防水锤，保证切换装置的运行可靠性。

可选地，所述隔膜室上部设有排气阀，以调整隔膜室的状态，排空气体。

Claims

1.一种自动给水栓，包括给水栓本体(8)和控制该给水栓本体状态的传感器(1)，其中给水栓本体包括用于连接给水设备的出水管(6)和通过给定压力接触封堵于该出水管管口的隔膜(8)及形成于隔膜上侧的隔膜室；所述传感器则包括浮子机构(4)和受控于该浮子机构的切换装置(11)，该切换装置具有连接于所述隔膜室的第一控水管(10)和连接于所述出水管的第二控水管(5)，其特征在于：所述切换装置包括受控于所述浮子机构的具有上下运行自由度的阀芯(16)和设置于切换装置上的卸压口(15)，该切换装置在所述阀芯的一止点位置处于所述第一控水管与所述卸压口的连通状态，另一止点位置处于所述第一控水管与所述第二控水管的连通状态。

2.根据权利要求1所述的自动给水栓，其特征在于：所述阀芯与所述浮子机构的连接结构为外露于所述切换装置的阀芯的推杆通过传动机构(18)与所述浮子机构的导向构件连接。

3.根据权利要求2所述的自动给水栓，其特征在于：所述传动机构为同步传动机构。

4.根据权利要求3所述的自动给水栓，其特征在于：所述同步传动机构包括平行于所述推杆的第一构件、倾斜地连接于该第一构件与所述推杆间的第二构件和倾斜地连接于所述第一构件与所述导向构件间的第三构件。

5.根据权利要求4所述的自动给水栓，其特征在于：所述第三构件平行于所述第二构件，且斜向上设置，并在其连接于所述第一构件的一端设有配重。

6.根据权利要求5所述的自动给水栓，其特征在于：所述浮子机构的导向构件下部设有一对调整浮标上下限位置的限位环，浮标在两限位环间具有沿所述导向构件滑行的自由度。

7.根据权利要求6所述的自动给水栓，其特征在于：在机架上设有标示浮标位置的刻度尺。

8.根据权利要求1至7任一所述的自动给水栓，其特征在于：所述出水管设有用于连接给水设备的法兰(17)。

9.根据权利要求8所述的自动给水栓，其特征在于：所述第二控水管设有过滤器和防水锤。

10.根据权利要求8所述的自动给水栓，其特征在于：所述隔膜室上部设有排气阀。