CN102288396A - 一种滴灌灌水器抗堵塞性能综合测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滴灌灌水器抗堵塞性能综合测试装置，其特征在于：它包括一机架，机架下方设置有供水系统，机架上方设置有滴灌系统，滴灌系统下方设置有复合移动装置，复合移动装置下方设置有集水槽；供水系统包括调节水箱，调节水箱侧面设置有水泵吸水管，水泵吸水管的另一端连接水泵，水泵的出水管分别连接一级分流管和二级分流管；一级分流管分别伸入调节水箱内；二级分流管末端分别连接过滤器组，过滤器组分别连接滴灌系统；滴灌系统包括滴灌管，若干滴灌灌水器和若干盛水单元；盛水单元设置在复合移动装置顶部。本发明解决了以往抗堵塞性能测试装置功能单一、智能化程度偏低、测试精度不高等问题，可以广泛应用于滴灌灌水器抗堵塞性能的综合测试中。

Description

一种滴灌灌水器抗堵塞性能综合测试装置

技术领域

本发明涉及一种测试装置，特别是关于一种滴灌灌水器抗堵塞性能综合测试装置。

背景技术

滴灌灌水器是滴灌系统最关键的部件之一，由于滴灌灌水器流道狭小(一般只有0.5～1.2mm)，因此水中的悬浮物、溶解盐、化学沉淀、有机物、微生物等杂质都极易引起滴灌灌水器流道及出水孔堵塞，水质因素是造成堵塞的最直接原因。滴灌系统堵塞可以分为物理、化学和生物堵塞三种类型，其中，物理堵塞是指水中所含的有机(生物残体)或无机(砂、淤泥和粘粒)悬浮物引起的堵塞，化学堵塞通常是由于灌溉水中钙、铁和锰等物质的沉淀而引起的堵塞，生物堵塞是指水体中微生物的大量生长繁殖而引起的堵塞。滴灌灌水器堵塞已成为滴灌技术推广应用中的关键性障碍问题，这个问题能否解决直接决定着滴灌系统的使用寿命和应用效益。虽然自1971年第一届国际滴灌会议在以色列召开以来，大量的科研学者试图从合理配置过滤设备、周期性酸和氯的处理以及滴灌灌水器迷宫流道优化设计等多方面来解决滴灌系统堵塞的问题，且取得了一些非常有意义的成果，但是依然未能很好地解决滴灌系统堵塞问题，其主要原因是人们对滴灌灌水器堵塞的机理还缺乏深入、系统的认识。

对滴灌灌水器抗堵塞性进行系统的综合测试是弄清滴灌灌水器堵塞机理的前提和基础，如何迅速、准确、便捷地实现滴灌灌水器抗堵塞性的综合测试，已成为滴灌灌水器研究人员普遍追求的目标。美国加利福尼亚灌溉技术研究所、南非农业工程研究所以及以色列NETAFIM现代农业公司等许多灌溉研究所及生产机构，都具有自己的滴灌灌水器水力性能测试平台，但是测试系统较为庞大、投资高、功能较为单一、标准不一，且仅停留在水力性能测试阶段，仅有美国加利福尼亚州灌溉技术研究所开发的装置涉及了简单的抗堵塞性能测试。国内李光永等(专利号：03149903.1)公开了一种滴灌灌水器抗堵塞和水力性能综合测试装置，实现了滴灌灌水器水力性能和抗堵塞性能的综合测试，主要集中在对于水力性能的测试，而对于滴灌灌水器抗堵塞性能测试较为简单，同时也还存在系统结构复杂、造价较高、智能化程度有限等问题。因而如何迅速、便捷、准确地对滴灌灌水器抗堵塞性能进行综合测试，以及开发相应的综合测试平台已经成为目前亟需研究的课题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种功能多、智能化程度高、测试精度好的滴灌灌水器抗堵塞性能综合测试装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种滴灌灌水器抗堵塞性能综合测试装置，其特征在于：它包括一机架，所述机架下方设置有一套供水系统，所述机架上方设置有一套滴灌系统，所述滴灌系统下方的机架上设置有一复合移动装置，所述复合移动装置下方的机架上设置有一集水槽，所述集水槽底部设置有一出水口；所述供水系统包括一位于所述集水槽出水口下方的顶部开口的调节水箱，所述调节水箱侧面设置有两根水泵吸水管，每一所述水泵吸水管的另一端连接一水泵，每一所述水泵的出水管分别连接一个一级分流管和一个二级分流管；两个所述一级分流管末端分别从所述调节水箱顶部伸入所述调节水箱内；每一所述二级分流管末端分别连接一过滤器组，每一所述过滤器组分别通过一个三级分流管连接所述滴灌系统；所述滴灌系统包括并联成排设置的滴灌管，若干间隔设置在每根所述滴灌管上的滴灌灌水器和若干设置在所述滴灌灌水器下方的盛水单元；所述盛水单元间隔设置在作水平方向二维运动的所述复合移动装置顶部。

所述复合移动装置包括横向移动装置和纵向移动装置；所述横向移动装置包括一连接在所述机架上的电机，一设置在所述电机输出轴上的齿轮，另一与所述齿轮啮合的齿轮，该齿轮的输出轴上设置有若干牵引钢丝，所述牵引钢丝分别连接在横向支架底部；所述纵向移动装置包括一设置在所述横向支架顶部的气缸，所述气缸的输出端连接一纵向支架，所述纵向支架顶部设置所述盛水单元。

所述盛水单元包括一底座，所述底座上设置一称重式传感器，所述称重式传感器顶部设置一四通阀，所述四通阀的顶部通过一连接件连接一集水桶，所述四通阀余下的两管口分别连接一电磁阀。

两个所述三级分流管分别连接一支管，每一所述支管的末端连接一多孔回水管，所述多孔回水管位于所述集水槽内；每一所述滴灌管的末端连接一回水管，所述回水管末端位于所述集水槽内。

每一所述一级分流管上设置有一粗调调压阀；每一所述二级分流管上设置有一压力表和一微调调压阀；每一所述三级分流管上设置有一微调调压阀和一压力表。

每一所述二级分流管上的所述微调调压阀的一端连接一施肥器的进水管，另一端连接所述施肥器的出水管，所述施肥器的进水管上连接有一开关阀门。

每一组所述滴灌管的一侧设置有一角度调节装置，所述角度调节装置包括设置在所述机架上且连接该组所述滴灌管的一横向管，所述横向管通过螺栓连接在所述机架上。

所述过滤器组采用网式、砂石、叠片、网式+叠片四种过滤模式中的一种以上。

本发明在考虑滴灌灌水器水力性能测试的基础上，重点对滴灌灌水器抗堵塞性能进行了精细、综合测试，可以实现如下测试内容：1、本发明可以对不同水质(包括高含沙水源、再生水、微咸水、雨水以及人工调配等)滴灌条件下滴灌灌水器抗堵塞性能进行测试，以便揭示滴灌灌水器堵塞的物理、化学、微生物学机制。2、本发明可以对不同类型滴灌灌水器、滴灌灌水器工作压力、滴灌灌水器几何参数、过滤器类型及组合方式、以及地形坡度等对滴灌灌水器抗堵塞的影响因素进行测试。3、本发明可以对滴灌灌水器不同位置堵塞特征进行测试。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于在调节水箱侧面设置了两个具有高度差的水泵吸水管，同时将两个一级分流管的末端在调节水箱的回水也设置有高度差，再加上集水槽出水口的垂向出水，因此可以使调节水箱中的水同时产生水平漩涡扰动和垂向扰动作用，使水体在三维扰动状态下达到水体内颗粒物的离底悬浮，实现了调节水箱内水体颗粒物浓度均匀的目的。2、本发明设置的复合移动装置可以迅速切断滴灌管与盛水单元之间的水力联系，使得盛水单元测量结果同步性极高，测试过程更为灵活便捷。3、本发明设计的盛水单元，可以实现集水-称重-泄水全过程的全自动处理，大幅提升了测试效率。4、本发明由于采用多孔回水管将三级分流管道内的水回流到集水槽内，以及将从滴灌管组末端流出的水经过回水管回流到集水槽内，因此可以大幅提升了集水槽的自清理功能，减少了颗粒物残留引起的测量误差。5、本发明由于采用三级联调测试压力控制模式，即将水泵输出水分流到两个分流管道，然后通过若干调压阀分别实现水压的粗调和微调，因而可以使滴灌灌水器工作压力达到较为稳定的额定压力，且可以有效避免反复调节压力以及测试装置运行过程中压力变化引起的测试不准确等问题。6、本发明由于设置了可以调节滴灌管与水平面夹角的角度调节装置，因此可以实现在不同坡度条件下滴灌灌水器抗堵塞性能的测试。7、本发明由于在过滤器组中设置了网式、砂石、叠片、网式+叠片四种过滤模式中的一种以上，因此可以根据需要用于各种不同水质的测试过程中。本发明解决了以往抗堵塞性能测试装置功能单一、智能化程度偏低、测试精度不高等问题，可以广泛应用于滴灌灌水器抗堵塞性能的综合测试中。

附图说明

图1是本发明结构示意图

图2是图1的调节水箱结构示意图

图3是图1的滴灌系统局部放大示意图

图4是图1的横向移动装置结构示意图

图5是图1的纵向移动装置结构示意图

图6是图1的盛水单元结构示意图

图7是图1的多孔回水管结构示意图

图8是图1的回水管结构示意图

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，本发明包括一机架，在机架下方设置有一套供水系统10，在机架上方设置有一套滴灌系统30，滴灌系统30下方的机架上设置有一复合移动装置50，复合移动装置50下方的机架上设置有一集水槽70，集水槽70底部设置有一出水口(图中未示出)。

如图1、图2所示，本发明的供水系统10包括一位于集水槽70出水口下方的顶部开口的调节水箱11，调节水箱11底部设置有排水阀(图中未示出)，其侧面设置有两根具有高度差的水泵吸水管12，每一水泵吸水管12的另一端连接一水泵13，每一水泵13的出水管14通过一个三通15连接一个一级分流管16和一个二级分流管17。两个一级分流管16末端分别从调节水箱11顶部伸入调节水箱11内，且两末端具有高度差。两个二级分流管17末端分别连接一过滤器组18，每一过滤器组18通过一个三级分流管19连接设置在机架上方的滴灌系统30。

如图1、图3所示，本发明的滴灌系统30包括并联成排设置的滴灌管31，若干间隔设置在每根滴灌管31上的滴灌灌水器32和若干设置在各滴灌灌水器32下方的盛水单元33。盛水单元33间隔设置在复合移动装置50顶部。为了节省空间和提高测试精度，本发明可以将滴灌管31设置成两组，每一组滴灌管31的进水端连接供水系统10的一个三级分流管19，两组滴灌管31呈上、下两排排列，且上面一组的滴灌管31分别位于下面一组相邻滴灌管31之间。这样由于滴灌管31和滴灌灌水器32都是整齐排列设置的，因此可以将上面一组的一个滴灌灌水器32和相邻的下面一组的一个滴灌灌水器32的水滴滴入同一个盛水单元33中。比如：本实施例中每一组设置了三根滴灌管31，在六根交错设置的滴灌管31下面设置了三排盛水单元33(仅以此为例，但不限于此)。

如图4、图5所示，本发明的复合移动装置50包括横向移动装置51和纵向移动装置52，复合移动装置50用来带动盛水单元33做水平方向的二维运动。横向移动装置51包括一连接在机架上的电机53，一设置在电机53输出轴上的齿轮54，一与齿轮54啮合的齿轮55，在齿轮55的输出轴上设置有若干牵引钢丝56，各牵引钢丝56分别连接在同一横向支架57底部，电机53的转动可以通过齿轮54、齿轮55和牵引钢丝56带动横向支架57横向移动。纵向移动装置52包括一设置在横向支架57顶部的气缸58，气缸58的输出端59连接一纵向支架60，纵向支架60顶部设置上述各盛水单元33。气缸58通过气管连接气源61，气缸58的驱动可以带动纵向支架60纵向移动。

如图6所示，本发明上述盛水单元33可以包括一底座34，底座34上设置一称重式传感器35，称重式传感器35顶部设置一四通阀36，四通阀36的顶部通过一连接件37连接一集水桶38，集水桶38用于接纳滴灌灌水器32流出的水。四通阀36余下的两管口分别连接一电磁阀39，电磁阀39用于将集水桶38收集的水排出，测试完毕后，一电磁阀39排水，另一电磁阀39备用。本发明的盛水单元33还可以采用其它结构形式。

上述实施例中，如图1、图7所示，两个三级分流管19可以分别连接一支管，每一支管末端连接一多孔回水管20，多孔回水管20位于集水槽70内。

上述实施例中，如图8所示，还可以在每一组滴灌管31另一端连接一回水管40，每一回水管40上设置有一水表41，每一回水管40末端分别伸入集水槽70内，为了保护水表41，可以在回水管40上并联一支管42，平时不测试流量时，关闭设置在水表41前面的阀门，打开支管42上的阀门。

上述实施例中，如图1所示，本发明可以采用三级联调的控制模式，即在每一个一级分流管16上设置一粗调调压阀21，粗调调压阀21可以大范围调节滴灌管31入口工作压力；在每一个二级分流管17上间隔设置有一压力表22和一微调调压阀23，压力表22可以用来测量分流进入二级分流管17的水压，微调调压阀23可以用来小范围调节滴灌管31入口工作压力；在每一个三级分流管19上间隔设置有一微调调压阀24和一压力表25，微调调压阀24可以用来小范围调节滴灌管31入口工作压力，压力表25可以用来测量滴灌管31工作压力。在多孔回水管处还可以设置一微调调压阀26，微调调压阀26也可以用来小范围调节滴灌管31入口工作压力。

上述实施例中，如图1所示，每一个二级分流管17上的微调调压阀23的一端连接一施肥器27的进水管，另一端连接施肥器27的出水管，且在施肥器27的进水管连接有一开关阀门28。使用施肥器27时，关闭微调调压阀23，打开开关阀门28；不使用施肥器27时，关闭开关阀门28，打开微调调压阀23。

上述实施例中，如图3所示，本发明的每一组滴灌管31与水平面夹角可以采用0～10°中的任一角度，每一组滴灌管31的一侧设置有一角度调节装置，角度调节装置包括设置在机架上且连接该组滴灌管31的一横向管43，在两侧机架上通过螺栓44调节横向管43的高度，便可以实现对滴灌管31一侧的抬高和降低，实现滴灌管31与水平面之间角度的调节。

上述实施例中，如图1所示，过滤器组18可以采用网式、砂石、叠片、网式+叠片四种过滤模式，运行时根据水质需要打开过滤器组18的前阀门选择一种过滤形式或者几种过滤形式组合。

上述实施例中，本发明的复合移动装置50可以采用上述移动装置，也可以采用现有技术中的各种移动装置，在此不再赘述。

测试时，在调节水箱11中加入易造成滴灌系统堵塞的含有物理、化学和/或生物质的水；启动两个水泵13，调节粗调调压阀21使压力表25读数接近滴灌管31入口额定工作压力；再调节微调调压阀23、微调调压阀24和微调调压阀26，使压力表25读数调到滴灌管31入口额定工作压力，测试正式开始。调节水箱11的水经过水泵吸水管12进入水泵13，由水泵13提供工作驱动力，水泵13输出水经水泵出水管14后，通过三通15分流为一级分流管16水和二级分流管17水。一级分流管16水经过调压阀21的作用回流到调节水箱11内。二级分流管17的水流经过滤器组18，经过过滤的水一部分引入滴灌管31，引入滴灌管31的水在调压阀24作用下一部分经过滴灌灌水器32流出，另一部分经回水管40流入集水槽70；未引入滴灌管31的水在调压阀26的作用下，经多孔回水管20排入集水槽70内。

在初始的非测试时间内，移动复合移动装置50以及其上的盛水单元33使之与滴灌管31错开。滴灌管31内的水经过滴灌灌水器32直接流到集水槽70内；滴灌管31末端流出的水经过回水管40后流入集水槽70内；多孔回水管20流出的水流入集水槽70内。集水槽70内的水从其出水口流入到调节水箱11内，集水槽70内的水可以冲刷集水槽70，避免水质沉淀，从而达到了水体浓度均匀。

间隔一定时间后，移动复合移动装置50，使盛水单元33位于滴灌管31正下方。滴灌管31内的水经过滴灌灌水器32流入盛水单元33；滴灌管31另一端流出的水经过回水管40后流入集水槽70内；多孔回水管20流出的水流入集水槽70内。集水槽70内的水从其出水口流入到调节水箱11内。

测定单位时间内盛水单元33收集的水量，分析盛水单元33相对流量和灌水均匀度。试验结束，排干盛水单元33内的水，并将调节水箱11中的水由底部的排水阀排出。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构和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)

1.一种滴灌灌水器抗堵塞性能综合测试装置，其特征在于：它包括一机架，所述机架下方设置有一套供水系统，所述机架上方设置有一套滴灌系统，所述滴灌系统下方的机架上设置有一复合移动装置，所述复合移动装置下方的机架上设置有一集水槽，所述集水槽底部设置有一出水口；

所述供水系统包括一位于所述集水槽出水口下方的顶部开口的调节水箱，所述调节水箱侧面设置有两根水泵吸水管，每一所述水泵吸水管的另一端连接一水泵，每一所述水泵的出水管分别连接一个一级分流管和一个二级分流管；两个所述一级分流管末端分别从所述调节水箱顶部伸入所述调节水箱内；每一所述二级分流管末端分别连接一过滤器组，每一所述过滤器组分别通过一个三级分流管连接所述滴灌系统；

所述滴灌系统包括并联成排设置的滴灌管，若干间隔设置在每根所述滴灌管上的滴灌灌水器和若干设置在所述滴灌灌水器下方的盛水单元；所述盛水单元间隔设置在作水平方向二维运动的所述复合移动装置顶部。

2.如权利要求1所述的一种滴灌灌水器抗堵塞性能综合测试装置，其特征在于：所述复合移动装置包括横向移动装置和纵向移动装置；所述横向移动装置包括一连接在所述机架上的电机，一设置在所述电机输出轴上的齿轮，另一与所述齿轮啮合的齿轮，该齿轮的输出轴上设置有若干牵引钢丝，所述牵引钢丝分别连接在横向支架底部；所述纵向移动装置包括一设置在所述横向支架顶部的气缸，所述气缸的输出端连接一纵向支架，所述纵向支架顶部设置所述盛水单元。

3.如权利要求1所述的一种滴灌灌水器抗堵塞性能综合测试装置，其特征在于：所述盛水单元包括一底座，所述底座上设置一称重式传感器，所述称重式传感器顶部设置一四通阀，所述四通阀的顶部通过一连接件连接一集水桶，所述四通阀余下的两管口分别连接一电磁阀。

4.如权利要求2所述的一种滴灌灌水器抗堵塞性能综合测试装置，其特征在于：所述盛水单元包括一底座，所述底座上设置一称重式传感器，所述称重式传感器顶部设置一四通阀，所述四通阀的顶部通过一连接件连接一集水桶，所述四通阀余下的两管口分别连接一电磁阀。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种滴灌灌水器抗堵塞性能综合测试装置，其特征在于：两个所述三级分流管分别连接一支管，每一所述支管的末端连接一多孔回水管，所述多孔回水管位于所述集水槽内；每一所述滴灌管的末端连接一回水管，所述回水管末端位于所述集水槽内。

6.如权利要求1或2或3或4所述的一种滴灌灌水器抗堵塞性能综合测试装置，其特征在于：每一所述一级分流管上设置有一粗调调压阀；每一所述二级分流管上设置有一压力表和一微调调压阀；每一所述三级分流管上设置有一微调调压阀和一压力表。

7.如权利要求5所述的一种滴灌灌水器抗堵塞性能综合测试装置，其特征在于：每一所述一级分流管上设置有一粗调调压阀；每一所述二级分流管上设置有一压力表和一微调调压阀；每一所述三级分流管上设置有一微调调压阀和一压力表。

8.如权利要求6或7所述的一种滴灌灌水器抗堵塞性能综合测试装置，其特征在于：每一所述二级分流管上的所述微调调压阀的一端连接一施肥器的进水管，另一端连接所述施肥器的出水管，所述施肥器的进水管上连接有一开关阀门。

9.如权利要求1～8任一项所述的一种滴灌灌水器抗堵塞性能综合测试装置，其特征在于：每一组所述滴灌管的一侧设置有一角度调节装置，所述角度调节装置包括设置在所述机架上且连接该组所述滴灌管的一横向管，所述横向管通过螺栓连接在所述机架上。

10.如权利要求1～9任一项所述的一种滴灌灌水器抗堵塞性能综合测试装置，其特征在于：所述过滤器组采用网式、砂石、叠片、网式+叠片四种过滤模式中的一种以上。

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