CN101986123A - 一种喷头性能综合测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种喷头性能综合测试装置，其特征在于：它包括一水箱、一喷头连接管道、一套循环输水管道和一电动搅拌器；水箱顶部和周围设置有透明观察窗，水箱内设置有固定支撑架，水箱底部设置有一具有阀门的排水管道；水箱上部设置有一高于水箱内的试验水面的进气孔；喷头连接管道设置在固定支撑架上，喷头连接管道上设置有若干喷头连接座，用于安装试验喷头和测压接头；循环输水管道包括一主水泵，主水泵的两端通过主循环管道连接水箱内的试验水和喷头连接管道的进水端，主循环管道上设置有压力表、流量计和开关阀门；电动搅拌器包括一设置在水箱上的驱动电机，动力减速装置和传动轴，传动轴下部设置有若干搅拌叶片。

Description

一种喷头性能综合测试装置

技术领域

本发明涉及一种测试装置，特别是关于一种用于喷灌系统的喷头运行试验、强度试验和耐久性试验的喷头性能综合测试装置。

背景技术

喷灌与传统的地面灌溉不同，它是借助于喷头，将具有压力的水喷洒到空中，散成细小水滴，均匀地降落到田间，从而供给作物灌溉水。喷头是喷灌的关键设备，其与动力机、水泵、管道等组成一套完整的喷灌机组或喷灌系统。一款性能优异的喷头，既要求其机械性能好，即结构简单，工作可靠；又要求其水力性能好，也就是能满足喷灌的主要技术要求。因此，评价一款喷头的优劣，需要全面掌握喷灌的综合性能指标，不能片面追求某一项指标而忽略其他要求，即需要对喷头进行全面的性能试验。喷头性能试验包括运行试验、强度试验及耐久性试验，每类试验又包含多项试验内容。

目前国内从事喷头研究、制造、检测等的相关单位主要开展喷头运行试验，包含喷头的流量一致性、水量分布特性、有效喷射直径等指标检测，上述技术指标测试时需要较大的试验场所；而对强度和耐久性的检测较少或不检测。不同试验内容对试验装置要求不同，如运行试验包含的水量分布特性试验需要较大的试验空间，强度试验需要试验装置的供水系统运行压力可调范围大，耐久性试验则需要试验装置允许长时间工作。不同试验装置在每项试验内容的测试过程中，要求供水压力和流量保持较高的稳定性。因此多数单位进行运行试验、强度试验和耐久性试验分别选用不同的试验装置。

现有喷头试验装置的技术不足是：1、试验装置功能单一，只能进行单项性能测试，而且各类试验装置分散安放、占地面积大。2、试验装置的水源主要有两类，即集水池和自来水。采用集水池供水时，需要将喷头试验水收集至水池内，经过滤后重新使用，该方法存在水的蒸发浪费，而且水质易污染需要过滤；直接采用自来水，压力不足时另需加压，且自来水喷洒至地面后未经收集直接排泄，水浪费严重。3、试验装置的供水参数易波动，试验工作压力和流量不稳定，对试验精度存在影响。4、只能开展清水试验，不能进行喷头耐磨损性能测试。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种集转速均匀性试验、压力流量试验、流量一致性试验、强度试验、耐久性试验和耐磨损试验于一体的喷头性能综合测试装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种喷头性能综合测试装置，其特征在于：它包括一水箱、一喷头连接管道、一套循环输水管道和一电动搅拌器；所述水箱顶部和周围设置有透明观察窗，所述水箱内设置有固定支撑架，所述水箱底部设置有一具有阀门的排水管道；所述水箱上部设置有一进气孔，且所述进气孔的位置高于所述水箱内的试验水面；所述喷头连接管道设置在所述固定支撑架上，所述喷头连接管道上至少设置有一排连接有取压管的试验喷头，各所述取压管另一端分别连接设置在所述水箱外的压力测量装置；所述循环输水管道包括一主水泵，所述主水泵的两端通过主循环管道连接所述水箱内的试验水和所述喷头连接管道的进水端，所述主水泵进水端的所述主循环管道上连接有一具有阀门的进水管道，所述主水泵进水端的所述主循环管道上设置有阀门，所述主水泵出水端的所述主循环管道上设置有压力表、流量计和阀门；所述电动搅拌器包括一设置在所述水箱顶部连接有动力减速装置的驱动电机，所述动力减速装置的传动轴穿过所述水箱顶部依次转动连接所述固定支撑架和固定在所述水箱底部的支撑部件上，所述传动轴下部设置有若干搅拌叶片。

所述循环输水管道还包括一副水泵，所述副水泵通过两端的副循环管道，一端连接所述主水泵进水端的主循环管道上，另一端连接所述喷头连接管道的进水端，所述副水泵进水端的所述副循环管道上设置有阀门，所述副水泵出水端的所述副循环管道上设置有压力表、流量计和阀门。

所述循环输水管道还包括一副水泵，所述副水泵的两端通过具有阀门的管道并联连接在所述主水泵两端的主循环管道上。

所述主水泵出水端的主循环管道上还连接一副循环管道，所述副循环管道的输出端连通所述喷头连接管道的进水端或所述水箱内，所述副循环管道上设置有压力表、流量计和阀门。

所述水箱侧壁上设置有一位于所述水箱内的调控水温用的水温加热管。

所述水箱底部设置有四套行走轮，其中可旋转方向和不可旋转方向的所述行走轮各两套。

所述主水泵输出端的所述流量计与所述喷头连接管道之间的所述主循环管道的直线距离≥3m。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明包括一水箱，水箱箱体内设置有喷头连接管道和喷头连接座，箱体上设置有进水管道、排水管道及一套循环输水管道，通过循环输水管道和喷头连接管道可以将试验水循环提供给试验喷头，因此可以形成一闭式试验平台，试验用水可以循环利用，节约水源。2、本发明在箱盖周向和顶部设置有观察窗，通过观察窗可以观测箱体内试验喷头的工作状况；本发明在循环输水管道及进、排水管道上分别设置有阀门，在循环输水管道上还设置有水泵、压力表和流量计，通过调节水泵转速和控制阀门开度的大小，可以确保试验在恒压环境下进行，通过压力表和流量计可以控制试验过程中喷头工作压力和流量。因此，本发明是集喷头转速均匀性试验、压力流量试验、流量一致性试验、强度试验和耐久性试验于一体的喷头性能综合试验装置。3、本发明在箱体内设置有一电动搅拌器，通过电动搅拌器可以将人工配置的试验水砂搅拌均匀地供给试验喷头，因此可以模拟测试浑水条件下试验喷头的各项性能。4、本发明在箱体内设置有调控水温用的水温加热管，因此，可以模拟测试不同水温环境下试验喷头的各项性能。5、本发明还可以在流量计与箱体之间的管道段安装其他灌溉设备，如阀门、过滤器等，并对这些农业灌溉设备进行性能测试。本发明结构设计巧妙，操作方便，集多种试验测试功能于一体，可广泛用于喷头及其他农业灌溉设备的性能测试过程中。

附图说明

图1是本发明总体结构示意图

图2是本发明水箱结构示意图

图3是本发明电动搅拌器结构示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明包括一水箱10、一套循环输水管道20、一喷头连接管道30和一电动搅拌器40。

如图2所示，本发明的水箱10包括一呈多边形结构的箱体101，箱体101采用不锈钢材料焊接制成，其内壁设置有加强筋。箱体101顶部设置有一箱盖102，箱体101和箱盖102之间的连接面通过螺栓固定，并通过橡胶平垫密封。箱盖102的周向间隔设置有若干透明观察窗体，箱盖102顶部设置有一透明观察窗体。每一观察窗体包括一与箱盖102焊接于一体的固定架103，固定架103内设置有观察窗玻璃104。观察窗玻璃104与固定架103之间通过螺栓相连，并通过橡胶骨架密封。观察窗玻璃104采用有机玻璃或钢化玻璃制成。试验过程中，箱盖102周向设置的观察窗玻璃104需要经常拆卸，箱盖102顶部设置的观察窗玻璃104通常不需要拆卸。

箱体101顶部设置有与箱体内壁焊接相连的井字形固定支撑架105。箱体底板设置有四套行走轮50，其中可旋转方向和不可旋转方向的行走轮50各两套(仅以此为例，但不限于此)。

箱体101的一侧壁上方设置间隔有三个孔口106、107、108，三个孔口106、107、108的内外两侧各焊接有一短管(图中未示出)，短管上设置有螺纹。孔口106、107、108的中心位于距离箱体101和箱盖102连接面下方5cm处，孔口106、107的间距为30cm，孔口108位于孔口106和107中间(仅以此为例，但不限于此)。在与该侧壁呈90°角的相邻一侧壁的上、下方，分别设置有孔口109、110，其中孔口109的外缘位于箱体101和箱盖102连接面下方2cm处，且高于箱体101内试验水面至少3cm(仅以此为例，但不限于此)，以用于消除试验过程中因电动搅拌器40旋转在箱体101内形成低压气流而产生的箱体振动等。孔口110用于安装调控水温用的水温加热管60(如图1所示)。在与该侧壁呈90°角的另一侧壁中心线的下方，开有孔口111，该孔口111的外缘高于箱体101的底板约1～2cm(仅以此为例，但不限于此)。箱体101的底板上设置有一具有阀门112的排水管，试验结束时，开启阀门112可以通过排水管将箱体101内的试验用水排掉。

如图1所示，本发明的循环输水管路20包括一安装在孔口111上的具有阀门201的进水管道，进水管道通过一个三通管件连接一具有阀门202的循环出水管道203，循环出水管道203并联连接主水泵204和副水泵205，主、副水泵204、205的进水端分别对应设置有阀门206、207，出水端分别对应设置有阀门208、209。主、副水泵204、205的输出端共同通过一设置有压力表210的管路并联连接主循环进水管道211和副循环进水管道212，主、副循环进水管道211、212上分别对应设置有阀门213、214，且还分别对应设置有流量计215、216。主、副循环进水管道211、212的输出端分别对应通过设置在箱体101孔口107、106上的短管连接喷头连接管道30。

在主水泵204运行过程中，副水泵205输出端的副循环进水管道212还可以直接连接箱体101上的孔口106，而不连接喷头连接管道30，因此，可将主水泵204输出端的主循环进水管道211内的一部分试验水，分流流回箱体101内，以更好的调节主循环进水管道211内的水压。

上述实施例中，压力表210也可以设置两个，分别设置在主、副循环进水管道211、212上。

上述实施例中，副水泵205的输出端还可以直接通过副循环进水管道212连接喷头连接管道30的另一进水端，副循环进水管道212上设置压力表、流量计和阀门(图中未示出)。

如图2所示，本发明的喷头连接管道30环绕井字形固定支撑架105的中心设置，并通过铁丝或夹子捆绑固定在井字形固定支撑架105上，喷头连接管道30上间隔设置有若干喷头连接座301。喷头连接座301用于安装试验用的喷头，且喷头连接座301上设置有测压接头，测压接头连接取压管，取压管通过箱体101孔口108上设置的短管连接压力表或压力传感器(图中未示出)。

上述实施例中，喷头连接管道30上可以设置有一排喷头连接座301，也可以并列设置两排喷头连接座301，同时，根据需要也可以布设不同数目或直径的喷头连接座301。

如图2、图3所示，电动搅拌器40包括一驱动电机401，驱动电机401的输出端连接一动力减速装置402，动力减速装置402的输出端连接一传动轴403，传动轴403的输出端连接一底部支撑结构404。其中驱动电机401和动力减速装置402设置在箱盖102顶部观察窗体的上方，传动轴403依次穿过箱盖顶部和井字固定支撑架103的中心，通过底部支撑结构404固定在箱体101内的底板上。位于箱体101内部的传动轴403上还设置有一中部支撑结构405和2～3片搅拌叶片406(仅以此为例，但不限于此)。中部支撑结构405设置在井字固定支撑架105中心的顶部，并通过井字形固定支撑架105的中心支撑；搅拌叶片406设置在靠近底部支撑结构404的位置，高于底部支撑结构404约5～10cm(仅以此为例，但不限于此)。

上述实施例中，循环出水管道203，以及主、副循环进水管道211、212的下方分别设置有若干支撑管道的支撑架217。

上述实施例中，箱体、管道、管件、水泵、阀门等均采用不锈钢或铜等材料制成，以防止锈蚀，确保试验水符合试验要求。本发明的流量计、压力表等量测设备的安装均要符合有关技术标准和要求，而且流量计215、216与箱体1之间的循环进水管道段的直线距离应超过3m，以允许在该管道段内可以安装其他灌溉设备，并对其进行性能测试。

上述实施例中，循环出水管道203并联连接的主、副水泵204、205的流量、扬程调节范围不一致，且安装管径不同，分别为DN50和DN25；主、副循环进水管道211、212上对应设置的流量计215、216的口径不同，上述设置可以更好的为测试喷头性能提供不同大小的水压条件。

上述实施例中，箱体101上的两孔口106、107的其中之一可以不设置，循环出水管道203可以只连接一个水泵，水泵输出端也只连接一条循环进水管道，循环进水管道的输出端穿过箱体101上设置的一孔口连接喷头连接管道30的进水端(图中未示出)。

本发明可以用于进行转速均匀性试验、压力流量试验、流量一致性试验、强度试验、耐久性试验和耐磨损试验，同时还能完成部分灌溉设备性能检测测试，其具体试验的测试方法如下。

1)将试验喷头安装于箱体101内的喷头连接座301上，将喷头连接管道30上的其他喷头连接座301用堵头堵住；

2)打开阀门201，关闭阀门112和阀门202，向箱体101内加清水，箱体101内所蓄水深以不淹没井字形固定支撑架105为好，并要确保孔口109的外缘高出水面距离至少3cm；

3)根据被测试喷头流量选择其中一台水泵。如果选择主水泵204，则打开阀门202、206、208，关闭阀门112、201、207、209、213和214。启动水泵204，缓慢打开阀门213，试验水进入主循环进水管道211，通过主循环进水管道211上的流量计215可以读取试验水的流量，试验水通过主循环进水管道211进入喷头连接管道30，最后到达被测试的喷头。如果选择副水泵205，则打开阀门202、207、209，关闭阀门112、201、206、208、213和214。启动副水泵205，缓慢打开阀门214，试验水进入副循环进水管道212，通过副循环进水管道212上的流量计216可以读取试验水的流量，试验水通过副循环进水管道212进入喷头连接管道30，最后到达被测试的喷头。

4)喷头开始旋转，进行各项测试试验：

①喷头的转速均匀性试验：通过观察窗玻璃104，可以按照现行测试技术标准对喷头的转速均匀性进行测定。

②喷头的压力流量试验：通过喷头连接座301上的测压接头、与测压接头连接的取压管，以及取压管连接的压力表或压力传感器，读取喷头的工作压力，通过流量计读取管道流量(即喷头工作流量)；喷头的压力流量关系是喷头的重要水力性能之一。采用清水测试，按照现行测试技术标准进行测定，可以通过记录喷头工作时的工作压力和流量计读数完成。

③喷头的流量一致性试验：将一组喷头分别进行试验，读取相同工作压力下的喷头流量与公称流量之间的偏差，然后采用清水按照现行测试技术标准进行测定分析。

④喷头的强度试验：喷头的常温耐压与密封性试验。常温耐压中需要将喷嘴堵住，试验最大压力是喷头最大工作压力的两倍；密封性试验前喷头先正常压力下运行24h，然后按一定压力递增至额定工作压力，这两个试验都需要观测喷头旋转轴处是否漏水，按照现行测试技术标准测定。

⑤喷头的耐久性试验：喷头在最大工作压力下连续运行一定时间后喷头转动状况及各项性能情况，按照测试技术标准测定。

⑥喷头的耐磨损试验：测试方法与耐久性试验基本相同，区别在于试验水为预先调配好的一定水砂浓度的浑水。试验过程中需要开启电动搅拌器40，进行搅拌，并按照现行测试技术标准测定。

⑦其他灌溉设备性能检测：可以完成灌溉阀门的压力损失试验、过滤器的性能试验等。需要将试验设备串接在流量计与箱体之间的连接管道上。可以进行清水或浑水试验，并按照现行测试技术标准测定。

上述实施例中，在用本发明装置进行各项试验测试时，可以通过箱体101上设置的水温加热管60为箱体101内的清水或浑水加热，以测试不同水温环境下喷头的各项性能。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种喷头性能综合测试装置，其特征在于：它包括一水箱、一喷头连接管道、一套循环输水管道和一电动搅拌器；

所述水箱顶部和周围设置有透明观察窗，所述水箱内设置有固定支撑架，所述水箱底部设置有一具有阀门的排水管道；所述水箱上部设置有一进气孔，且所述进气孔的位置高于所述水箱内的试验水面；

所述喷头连接管道设置在所述固定支撑架上，所述喷头连接管道上至少设置有一排连接有取压管的试验喷头，各所述取压管另一端分别连接设置在所述水箱外的压力测量装置；

所述循环输水管道包括一主水泵，所述主水泵的两端通过主循环管道连接所述水箱内的试验水和所述喷头连接管道的进水端，所述主水泵进水端的所述主循环管道上连接有一具有阀门的进水管道，所述主水泵进水端的所述主循环管道上设置有阀门，所述主水泵出水端的所述主循环管道上设置有压力表、流量计和阀门；

所述电动搅拌器包括一设置在所述水箱顶部连接有动力减速装置的驱动电机，所述动力减速装置的传动轴穿过所述水箱顶部依次转动连接所述固定支撑架和固定在所述水箱底部的支撑部件上，所述传动轴下部设置有若干搅拌叶片。

2.如权利要求1所述的一种喷头性能综合测试装置，其特征在于：所述循环输水管道还包括一副水泵，所述副水泵通过两端的副循环管道，一端连接所述主水泵进水端的主循环管道上，另一端连接所述喷头连接管道的进水端，所述副水泵进水端的所述副循环管道上设置有阀门，所述副水泵出水端的所述副循环管道上设置有压力表、流量计和阀门。

3.如权利要求1所述的一种喷头性能综合测试装置，其特征在于：所述循环输水管道还包括一副水泵，所述副水泵的两端通过具有阀门的管道并联连接在所述主水泵两端的主循环管道上。

4.如权利要求3所述的一种喷头性能综合测试装置，其特征在于：所述主水泵出水端的主循环管道上还连接一副循环管道，所述副循环管道的输出端连通所述喷头连接管道的进水端或所述水箱内，所述副循环管道上设置有压力表、流量计和阀门。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种喷头性能综合测试装置，其特征在于：所述水箱侧壁上设置有一位于所述水箱内的调控水温用的水温加热管。

6.如权利要求1或2或3或4所述的一种喷头性能综合测试装置，其特征在于：所述水箱底部设置有四套行走轮，其中可旋转方向和不可旋转方向的所述行走轮各两套。

7.如权利要求5所述的一种喷头性能综合测试装置，其特征在于：所述水箱底部设置有四套行走轮，其中可旋转方向和不可旋转方向的所述行走轮各两套。

8.如权利要求1或2或3或4或7所述的一种喷头性能综合测试装置，其特征在于：所述主水泵输出端的所述流量计与所述喷头连接管道之间的所述主循环管道的直线距离≥3m。

9.如权利要求5所述的一种喷头性能综合测试装置，其特征在于：所述主水泵输出端的所述流量计与所述喷头连接管道之间的所述主循环管道的直线距离≥3m。

10.如权利要求6所述的一种喷头性能综合测试装置，其特征在于：所述主水泵输出端的所述流量计与所述喷头连接管道之间的所述主循环管道的直线距离≥3m。

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