CN102853132B - 一种旋转出流控制装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种农田灌溉设备，特别涉及一种出口流量自动调节的包含旋转部件的旋转出流控制装置及其使用方法。所述旋转出流控制装置包括壳体(1)，壳体(1)上带有侧盖(13)，一旋转件(6)安装在壳体内腔(2)内部；所述旋转件(6)内部设置有进水流道(9)和两个出水流道(10)；所述进水流道(9)与入水口(8)连通；两组活塞组件分别安装在两个的出水流道(10)的末端。本发明的装置在入水口和出水口处通过的水量在可调节范围内能实现流量的自动调节，提高了出水流量的均衡性；其结构简单，易于拆装，可广泛用于农业灌溉生产之中。

Description

一种旋转出流控制装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种农田灌溉设备，特别是关于一种出口流量自动调节的包含旋转部件的旋转出流控制装置及其使用方法。

背景技术

地面灌溉目前仍然是世界上特别是发展中国家广泛采用的灌水技术，我国有98%以上的灌溉面积仍采用传统的地面灌溉技术，具有巨大的节水潜力，低压管道输水是目前常用的田间配水形式。目前很多农田灌溉，特别是大型农田灌溉依靠较长的管道输水，靠近干管进口处的支管出水量大，远离干管进口处的支管出水量小，导致不同支管的配水流量不均。为满足远离干管进口的灌溉区的灌水量，靠近干管进口的灌水区的灌水量会超过需求，造成水资源浪费，并增大了灌水和更换水量调节设备的人力成本。农田灌溉中的水量调节设备有很多种，但现有水量调节设备一般不能调节灌水压力和灌水定额，也不能自动调节流量。

在中国专利申请号200810112192.X，授权公告号CN101278640B，名称为“一种灌溉装置及其灌溉方法”中公开了一种适用于根系分区交替灌溉的控制装置，单元长度管道通过卡箍快速连接，各部分灌水器都可以快速拆卸和组装，但没有解决多个出水管单元连接后出水均匀性调节的难题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种出口流量自动调节的旋转出流控制装置及其使用方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种旋转出流控制装置，包括壳体1、侧盖13，所述壳体1具有一轴向入水口8和一径向出水口11；所述入水口8向壳体内腔2延伸出一锥形轮毂凸台7；所述侧盖13的内侧中心设置有一旋转轴12；一旋转件6安装在壳体内腔2内部，一侧通过锥形凹槽17与锥形轮毂凸台7配合；另一侧通过轴向凹槽14与旋转轴12配合；所述旋转件6内部设置有一进水流道9和两个轴对称分布的出水流道10；所述进水流道9与入水口8连通；两组活塞组件分别安装在两个出水流道10的末端。

所述活塞组件包括：阀座3、弹簧4和活塞5；其中，所述阀座3通过螺纹固定在出水流道10的出水端口内部；阀座3内侧设置有一段锥形流道15和一段六角流道16；所述活塞5的头部设置有导水锥18，底部设置有锥台19，中上部设置有与出水流道10滑配的“T”型凸起20；所述弹簧4的两端分别固定在活塞5和阀座3上。

所述锥形流道15的锥角与所述活塞5的锥台19的锥角之间的差为7°～9°。

当活塞5移动到由弹簧4控制的相对于旋转件6的外止点时，活塞5与锥形流道15之间的有效过流面积减至最小，最小有效过流面积大于0。

所述导水锥18的锥角为120°；所述活塞5中上部设置有与出水流道10滑配的三个“T”型凸起20，三个“T”型凸起20的夹角均为120°。

所述出水流道10包括一段过渡连接流道和一段出水口流道；沿旋转轴线方向看，所述过渡连接流道的轴线为一段直线和与其相切连接的一段圆弧；所述出水口流道的轴线为旋转件6的圆形中心平面上一条与过渡连接流道中的所述圆弧相切的直线，该出水口流道横断面为圆形。

所述入水口8向壳体内腔2延伸的锥形轮毂凸台7的锥度为72°。

所述侧盖13与壳体1采用胶粘固定连接。

所述进水流道9为轴向圆柱形流道。

所述的一种旋转出流控制装置的使用方法，包括以下步骤：

1、将组装好的旋转出流控制装置壳体1的入水口8和出水口11分别连接浇灌地块的进水管道和出水管道；旋转出流控制装置未充水时，旋转件6未受到切向力，处于静止状态，两活塞5未受到水压力和离心力，弹簧4处于原长状态；

2、开启管道阀门，水流通过壳体1的入水口8进入旋转件6的出水流道10，旋转件6由于受到切向力的作用，开始旋转；活塞5受到离心力和水压力的作用，开始压缩弹簧4，弹簧力增大，通过锥形流道15的有效过流面积减小，旋转件6中出水流道10内的水流速度降低，旋转件6所受的切向力减小，旋转件6的转速减小，活塞5受到的离心力减小；当活塞5移动到由弹簧4控制的外止点时，活塞5与锥形流道15之间的有效过流面积减至最小，活塞4开始反向运动，弹簧4压缩量减小，弹簧力减小，通过锥形流道15的有效过流面积增大，旋转件6中出水流道10内的水流速度增大，旋转件6所受的切向力增大，旋转件6的转速增大，活塞5受到的离心力增大；当活塞5移动到由弹簧4控制的内止点时，活塞5与锥形流道15之间的有效过流面积增至最大，活塞5开始向压缩弹簧的方向移动；

3、对于进水管流量较大的旋转出流控制装置，弹簧4的最大压缩量较大，通过锥形流道15的有效过流面积较小，通过旋转件6中的出水流道10的水流速度较低，则通过旋转件6的流量减小量较多；对于进水管流量较小的旋转出流控制装置，弹簧4的最大压缩量较小，通过锥形流道15的有效过流面积较大，通过旋转件6中的出水流道10的水流速度较高，则通过旋转件6的流量减小量较少。

本发明具有以下优点：

1、本发明由于在入水口和出水口通过的水量具有在可调节范围内能实现流量的自动调节，因此提高了出水流量的均衡性；

2、本发明由于自动调节出水流量，从而实现较长管道输水距离和多个出水口条件下，使次级支管的出水流量具有均匀性和稳定性；

3、本发明有助于缓解农业水资源的短缺，能有效提高农田灌溉用水的综合利用率和效率，结构简单，易于拆装，可广泛用于农业灌溉生产之中。

附图说明

图1是本发明的旋转出流控制装置的结构主视图（其中旋转件的出水流道和活塞组件均采用旋转剖）；

图2是本发明的旋转出流控制装置的结构仰视图；

图3是本发明的旋转出流控制装置的结构侧视图；

图4是本发明的旋转件的结构主视图（其中旋转件的出水流道和活塞组件均采用旋转剖）；

图5是以导水锥为前端，本发明的活塞的前视图；

图6是以导水锥为前端，本发明的活塞的后视图；

图7是本发明的旋转件的结构俯视图；

图8是以导水锥为前端，本发明的阀座的后视图；

图9是以导水锥为前端，本发明的阀座的前视图。

【主要组件符号说明】

1     壳体

2     壳体内腔

3     阀座

4     弹簧

5     活塞

6     旋转件

7     锥形轮毂凸台

8     入水口

9     进水流道

10    出水流道

11    出水口

12    旋转轴

13    侧盖

14    轴向凹槽

15    锥形流道

16    六角流道

17    锥形凹槽

18    导水锥

19    锥台

20    “T”型凸起

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～图3所示，是本发明的旋转出流控制装置的结构主视图、仰视图和侧视图。该旋转出流控制装置包括一壳体1，一侧盖13，一旋转件6和两套活塞组件。

其中，所述壳体1为塑料材质，其圆柱顶面一侧设置有一用于连接进水管的轴向入水口8，入水口8向壳体内腔2延伸出一锥形轮毂凸台7；壳体1的圆柱面一侧设置有一径向出水口11；入水口8和出水口11外侧分别设置有连接螺纹，分别用于与进水管和出水管连接。

所述侧盖13内侧中心设置有一旋转轴12。

结合图4和图7所示，为本发明的旋转件的结构主视图和结构俯视图，其中，所述旋转件6安装在壳体1的壳体内腔2中，所述旋转件6一侧的圆柱端面为轴向进水端口，进水端口内壁面设置有一与入水口8的锥形轮毂凸台7配合的锥形凹槽17；旋转件6的另一侧圆柱端面设置有一与侧盖13上的旋转轴12配合的轴向凹槽14，用于旋转件6的定位和支撑。

所述旋转件6内部设置有一进水流道9和两个轴对称分布的出水流道10。所述进水流道9通过进水端口与入水口8连通，所述进水流道9为一轴向圆柱形流道，其直径与入水口8的锥形轮毂凸台7的最小内径相等。所述出水流道10包括一段过渡连接流道和一段出水口流道；沿旋转轴线方向看，所述过渡连接流道的轴线为一段直线和与其相切连接的一段圆弧；所述出水口流道的轴线为旋转件6的圆形中心平面上一条与过渡连接流道中圆弧相切的直线，该出水口流道横断面为圆形，所述出水流道10靠近出水端口处设置有一段内螺纹。

所述活塞组件分别安装在两个出水流道10的末端，包括一阀座3、一弹簧4和一头部设置有一导水锥18的活塞5。

结合图8～图9所示，是以导水锥为前端，本发明的阀座的后视图和前视图；所述阀座3的外周设置有与出水流道10的出水端口处的内螺纹相配合的螺纹，阀座3内侧设置有一段锥形流道15和一段六角流道16，所述六角流道16用于活塞组件的拆装；

结合图5～图6所示，是以导水锥为前端，本发明的活塞的前视图和后视图；所述活塞5为不锈钢材质，活塞5头部设置有一导水锥18，所述导水锥18的锥角为120°；所述活塞5的中上部设置有与出水流道10滑配的三个“T”型凸起20，三个“T”型凸起20的夹角均为120°；所述活塞5的底部设置有一锥台19；若所述锥形流道15的锥角为α，所述活塞5的锥台19的锥角为β，则二者之间的锥角之差β-α为7°～9°；所述弹簧4为不锈钢材质，并同时固定在活塞5和阀座3上。

上述实施例中，入水口8向内腔2延伸的锥形轮毂凸台7的锥度为72°，与旋转件6进水口的锥形凹槽17间隙配合，用于旋转件6的定位和支撑。

上述实施例中，侧盖13与壳体1的连接采用密封胶粘接。

上述实施例中，阀座3、弹簧4和活塞5可以采用胶粘固定连接，也可以采用其它方式连接。

上述实施例中，当活塞5移动到由弹簧4控制的外止点时，活塞5与锥形流道15之间的有效过流面积减至最小，最小有效过流面积大于0。

本发明旋转出流控制装置的使用方法为：

1）将组装好的旋转出流控制装置壳体的入水口8和出水口11分别连接浇灌地块的进水管道和出水管道。旋转出流控制装置未充水时，旋转件6未受到切向力，处于静止状态，两活塞5未受到水压力和离心力，弹簧4处于原长状态。

2）开启管道阀门，水流通过壳体入水口8进入旋转件6的进水流道9和出水流道10，当水流进入旋转件6的出水流道10后，旋转件6由于受到切向分力的作用，开始旋转；活塞5受到离心力和水压力的作用，开始压缩弹簧4，弹簧力增大，通过锥形流道15的有效过流面积减小，旋转件6中出水流道10内的水流速度降低，旋转件6所受的切向力减小，旋转件6的转速减小，活塞5受到的离心力减小；当活塞5移动到由弹簧4控制的外止点时，活塞5与锥形流道15之间的有效过流面积减至最小，活塞5开始反向运动，弹簧压缩量减小，弹簧力减小，通过锥形流道15的有效过流面积增大，旋转件6中出水流道10内的水流速度增大，旋转件6所受的切向力增大，旋转件6的转速增大，活塞5受到的离心力增大；当活塞5移动到由弹簧4控制的内止点时，活塞5与阀座3之间的有效过流面积增至最大，活塞5开始向压缩弹簧的方向移动。上述运动如此往复，即可以在设定范围内自动调节通过旋转出流控制装置的流量。

3）对于进水管8流量较大的旋转出流控制装置，弹簧4的最大压缩量较大，通过锥形流道15的有效过流面积较小，通过旋转件6中的出水流道10的水流速度较低，则通过旋转件6的流量减小量较多；对于进水管8流量较小的旋转出流控制装置，弹簧4的最大压缩量较小，通过锥形流道15的有效过流面积较大，通过旋转件6中的出水流道10的水流速度较高，则通过旋转件6的流量减小量较少。通过上述调节，所述旋转出流控制装置可自动实现对流量大小的调节。

根据作物不同生长期需水量改变，或应用于隔沟交替灌溉，需调节多单元出水流量时，可选择不同尺寸的旋转件6、不同型号的活塞5、不同型号的弹簧4和不同尺寸的阀座3，实现不同的流量自动调节范围。

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改变的，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 (9)

1.一种旋转出流控制装置，包括壳体(1)、侧盖(13)，其特征在于：

所述壳体(1)具有一轴向入水口(8)和一径向出水口(11)；

所述入水口(8)向壳体内腔(2)延伸出一锥形轮毂凸台(7)；

所述侧盖(13)的内侧中心设置有一旋转轴(12)；

一旋转件(6)安装在壳体内腔(2)内部，一侧通过锥形凹槽(17)与锥形轮毂凸台(7)配合；另一侧通过轴向凹槽(14)与旋转轴(12)配合；

所述旋转件(6)内部设置有一进水流道(9)和两个轴对称分布的出水流道(10)；所述进水流道(9)与入水口(8)连通；

所述出水流道(10)包括一段过渡连接流道和一段出水口流道,沿旋转轴线方向看，所述过渡连接流道的轴线为一段直线和与其相切连接的一段圆弧；所述出水口流道的轴线为旋转件(6)的圆形中心平面上一条与过渡连接流道中的所述圆弧相切的直线，该出水口流道横断面为圆形；

两组活塞组件分别安装在两个出水流道(10)的末端，所述活塞组件中包括阀座(3)、弹簧(4)和活塞(5)。

2.如权利要求1所述的旋转出流控制装置，其特征在于：

所述阀座(3)通过螺纹固定在出水流道(10)的出水端口内部；阀座(3)内侧设置有一段锥形流道(15)和一段六角流道(16)；

所述活塞(5)的头部设置有导水锥(18)，底部设置有锥台(19)，中上部设置有与出水流道(10)滑配的“T”型凸起(20)；

所述弹簧(4)的两端分别固定在活塞(5)和阀座(3)上。

3.如权利要求2所述的一种旋转出流控制装置，其特征在于：所述锥形流道(15)的锥角与所述活塞(5)的锥台(19)的锥角之间的差为7°～9°。

4.如权利要求2所述的一种旋转出流控制装置，其特征在于：当活塞(5)移动到由弹簧(4)控制的相对于旋转件(6)的外止点时，活塞(5)与锥形流道(15)之间的有效过流面积减至最小，最小有效过流面积大于0。

5.如权利要求2所述的旋转出流控制装置，其特征在于：所述导水锥(18)的锥角为120°；所述活塞(5)中上部设置有与出水流道(10)滑配的三个“T”型凸起(20)，三个“T”型凸起(20)的夹角均为120°。

6.如权利要求1或2所述的旋转出流控制装置，其特征在于：所述入水口(8)向壳体内腔(2)延伸的锥形轮毂凸台(7)的锥度为72°。

7.如权利要求1或2所述的旋转出流控制装置，其特征在于：所述侧盖(13)与壳体(1)采用胶粘固定连接。

8.如权利要求1或2所述的旋转出流控制装置，其特征在于：所述进水流道(9)为轴向圆柱形流道。

9.如权利要求1～8任一项所述的一种旋转出流控制装置的使用方法，包括以下步骤：

1、将组装好的旋转出流控制装置壳体（1）的入水口（8）和出水口（11）分别连接浇灌地块的进水管道和出水管道；旋转出流控制装置未充水时，旋转件（6）未受到切向力，处于静止状态，两活塞（5）未受到水压力和离心力，弹簧（4）处于原长状态；

2、开启管道阀门，水流通过壳体（1）的入水口（8）进入旋转件（6）的出水流道（10），旋转件（6）由于受到切向力的作用，开始旋转；活塞（5）受到离心力和水压力的作用，开始压缩弹簧（4），弹簧力增大，通过锥形流道（15）的有效过流面积减小，旋转件（6）中出水流道（10）内的水流速度降低，旋转件（6）所受的切向力减小，旋转件（6）的转速减小，活塞（5）受到的离心力减小；当活塞（5）移动到由弹簧（4）控制的外止点时，活塞（5）与锥形流道（15）之间的有效过流面积减至最小，活塞（4）开始反向运动，弹簧（4）压缩量减小，弹簧力减小，通过锥形流道（15）的有效过流面积增大，旋转件（6）中出水流道（10）内的水流速度增大，旋转件（6）所受的切向力增大，旋转件（6）的转速增大，活塞（5）受到的离心力增大；当活塞（5）移动到由弹簧（4）控制的内止点时，活塞（5）与锥形流道（15）之间的有效过流面积增至最大，活塞（5）开始向压缩弹簧的方向移动；

3、对于进水管流量较大的旋转出流控制装置，弹簧（4）的最大压缩量较大，通过锥形流道（15）的有效过流面积较小，通过旋转件（6）中的出水流道（10）的水流速度较低，则通过旋转件（6）的流量减小量较多；对于进水管流量较小的旋转出流控制装置，弹簧（4）的最大压缩量较小，通过锥形流道（15）的有效过流面积较大，通过旋转件（6）中的出水流道（10）的水流速度较高，则通过旋转件（6）的流量减小量较少。

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