CN103742655A - 全地理升降式农田管道灌溉多功能给水栓 - Google Patents

Abstract

一种全地理升降式农田管道灌溉多功能给水栓，主要由上栓体和下栓体组成，其特征是给水栓采用半固定式分体组合结构，下栓体置于地面耕作层以下，与管道三通相连接，形成向田间供水的固定装置；下栓体采用活塞式升降；上栓体与下栓体配套，上栓体底部设置十字支撑筋及开启驱动螺母，形成了向下推动浮体、开启下栓体的专用工具；外壳体内侧设置滑道，浮体止水阀安装于外壳体的滑道上。本发明下栓体全部埋设于地面耕作层以下，彻底解决了给水栓影响农机耕作的难题，同时该给水栓集自动升起、自动关闭、进气排气、用水计量等多功能于一体，结构简单，组合安装方便快捷，各项功能稳定。

Description

全地理升降式农田管道灌溉多功能给水栓

技术领域

本发明属农业灌溉技术技术领域。

背景技术

本发明背景技术主要有以下方面：

（一）给水栓俗称出水口，是管道灌溉工程中最重要的附属设施之一，目前管道灌溉工程所用管材、管件、泵阀、机电设备等产品国标、行标场已非常规范，生产厂家诸多，可选择性较大，市场已非常成熟；唯独给水栓这一产品没有国标、行标，专业生产厂家少之又少，产品研发相对滞后，市场产品参差不齐，问题众多，严重制约了管道灌溉工程效益的发挥。传统给水栓普遍存在以下六个方面问题：

一是外压止水，手动关闭，经常因关闭不紧、压力过大，产生水锤等因素而造成松动漏水，每次灌溉之前需逐一检查是否关紧，给工程管理造成极大不便和困难；

二是侧向出水，只能安装于地面以上，影响农机耕作，被农机碰坏情况较为普遍；

三是开启板手易于防制，乱开乱启现象较为严重，无法按轮灌制度有序灌溉；

四是功能单一，只能人工开启、关闭，无法实现自动关闭，用水计量、进气排水、保护管道等综合功能；

五是无计量设施，无法实现用水计量到户，无法实现按方收费到户；

六是保护装置多为现场砌筑、费工费时、占用农田。

（二）、与本发明相近的现有技术是专利权人宋庆波2012年3月4日申请的“农田管道灌溉给水装置”（专利号ZL201210065481.5），该专利与上述背景技术功能上已趋于完善，但不足之处为：

1、下栓体止水形式为内压止水，止水阀板为半球形，开启和关闭依靠栓体内部十字支撑螺母和半球形止水阀板下部连接的螺杆旋转完成，当内部水压较大时（一般大于0.4mpa时）开启力矩较大，开启比较困难；

2、自动关闭功能依靠半球形止水阀板边缘的分水翼，在水流作用下带动阀板反时针转动实现自动关闭功能；当水压相对较小时（一般小于0.01mpa时），因水流推力不够，无法带动止水阀板反时针转动，无法实现自动关闭功能。

3、半球形止水阀板周围边缘的分水翼和半球形阀板底部的凹形结构，造成正常运行时水流条件较差，水头损失较大，同时因生产负压而造成栓体震动。

4、由于进排气阀置于半球形止水阀板顶部下侧球腔内，受空间限制排气孔较小，排气量不足，管道内气体排放不畅，以至正常出水运行时仍有少量气体和水体同时排出，因而会造成栓体震动，同时系统关闭时进气效果相对不好。

发明内容

本发明的目的就是提供一种全地理升降式农田管道灌溉多功能给水栓，以解决上述问题。

本发明主要由上栓体和下栓体组成，解决其技术问题采用的技术方案是采用半固定式分体组合结构，下栓体置于地面耕作层以下（地面以下30-35厘米），与管道三通相连接，形成向田间供水的固定装置，无需砼管装置保护，彻底解决了影响耕作的难题；下栓体采用活塞式升降技术，非灌溉时隐藏于地面耕作以下，灌溉时自动升出地面；上栓体与下栓体配套，上栓体底部设置十字支撑筋及开启驱动螺母，形成了向下推动浮体、开启下栓体的专用工具；外壳体内侧设置滑道，浮体止水阀安装于外壳体的滑道上，便于浮体止水阀升降。

下栓体的外壳体为异型圆筒状，底部设连接承插口，便于与管道连接；外壳体顶部设置连接丝帽，连接丝帽外缘内壁为内丝，便于与外壳体旋紧；连接丝帽与外壳体顶部间设止水胶圈；连接丝帽下方内圈设置凹槽，凹槽的作用是升降筒上升后其底部限位台和止水胶圈进入凹槽内，腾出浮体止水阀顶面止水胶圈与连接丝帽底部平面接触的空间，以便密封止水；凹槽上方为固定升降筒的导向套，导向套内侧设置升降止转键；导向套外侧为固定防尘圈的压盖。

浮体式止水阀置于升降筒下部，浮体式止水阀上对应立向设置浮体滑槽，浮体滑槽与外壳体内侧的滑道配合；浮体式止水阀采用扁平式浮体，浮体内设置浮体支撑筋，浮体式止水阀支撑筋为十字形结构，浮体式止水阀顶部中心位置设置丝杠推球座，非灌溉季节浮体在重力作用下下落至壳体底部，下栓体呈开启状态，浮体顶部设止水胶圈，上升后与连接丝帽底部平面接触配合，形成密封止水从而实现自动关闭功能。

升降筒置于外壳体内的导向套内，升降筒外围设置与升降止转键配合的升降止转槽，形成上下滑动的活塞结构；升降筒底部设进水缺口、止水胶圈及升起限位台；升降筒顶部设钻土帽，采用快速连接卡扣连接，钻土帽上设置若干排气射流孔，钻土帽内设置防尘网及止水胶圈；升降筒内侧上下各设置十字支撑架，十字支撑架由十字支撑筋和定位孔组成，传动杆置于升降筒内部十字支撑筋的定位孔内，与丝杠推球座接触；十字支撑架、十字支撑筋和定位孔为一体结构，主要作用是传递上栓体开启螺杆向下的推力，推动浮体止水阀下移，以开启给水栓向田间灌溉。

上栓体由外壳体、开启手柄、丝杠、快速接头帽、十字支撑螺母、灌溉水表组成；外壳体上部为出水弯管，出口处外侧设置止水胶圈，以便于绑扎小白龙，弯管上部为螺杆止水胶帽和固定止水胶帽的压盖；壳体中段为灌溉专用水表；壳体下部为快速接头帽，快速接头帽内设十字支撑筋、开启驱动螺母和止水胶圈；开启手柄和丝杠通过开启驱动螺母的驱动力推动浮体上下运动，实现下栓体的开启和关闭；开启手柄穿过支撑筋中心位置的开启驱动螺母与传动杆接触；十字支撑筋和开启驱动螺母为一体结构；顺时针转动开启手柄螺杆便向下推动浮体下滑，开启放水，反时针转动开启手柄，传动杆及丝杠便向上移动，浮体止水阀在浮力作用下沿滑道上升而实现自动关闭。

采用本发明的积极效果是下栓体全部埋设于地面耕作层以下，彻底解决了给水栓影响农机耕作的难题，同时该给水栓集自动升起、自动关闭、进气排气、用水计量等多功能于一体，结构简单，组合安装方便快捷，各项功能稳定，其关键技术及解决的主要问题有以下五个方面：

1、整套装置采取了半固定分体式组合结构，上下栓体快速连接使用，非灌溉季节下栓体固定于地面耕作层以下下栓体顶部距地面30—35厘米），省去了原有技术给水栓配套的砼管保护装置，彻底解决了原有技术给水栓及保护管影响农机耕作的难题。

2、下栓体创造性地采用了活塞式升降筒技术，利用管道内水的压力通过升降筒顶端钻土帽顶部的通气孔向上喷射水流，使升降筒顶部土体泥浆化，减小了升降筒升起的阻力，使升降筒顺利升出地面。

3、下栓体采用了本发明人已有的浮体式止水技术，升降筒升出地面后浮体止水阀在浮力作用下向上滑动，实现了自动关闭功能，这是本发明的核心技术之一，若没有此项功能，灌溉时期所有栓体升降筒升出地面后都将喷水不止，无法拧下钻土帽更换上栓体，导致无法按秩序轮灌。

4、浮体式止水结构使下栓体具备了进排气阀功能，钻土帽顶部的通气孔和土体的透气性能不会影响下栓体进排气功能的发挥，此功能可有效地解决管网系统水锤冲击和回水负压对管道系统的破坏。

5、上栓体加装了灌溉专用水表，实现了用水分户计量功能，解决了管道灌溉工程的水量计量到户问题，从而解决了按方收费到户的难题。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明进一步说明：

图1是本发明下栓体结构示意图；

图2是本发明上栓体结构示意图；

图3是本发明浮体止水阀结构示意图；

图4是本发明连接丝帽俯视图；

图5是本发明连接丝帽结构示意图；

图6是本发明升降筒结构示意图；

图7是本发明升降筒立体图；

图8是本发明十字支撑架、筋及定位孔示意图；

图9是本发明钻土帽结构示意图。

图1中1外壳体、2滑道、3浮体止水阀、4十字支撑架、5传动杆、6升降筒、7连接丝帽、8防尘圈压盖、9防尘圈、10防尘网、11钻土帽。

图2中23灌溉专用水表、24开启手柄、25止水胶圈压盖、26绑扎小白龙止水胶圈、27快速接头帽、28开启驱动螺母。

图3中12止水胶圈、22浮体滑槽、29浮体支撑筋、30丝杠推球座。

图4、5中13凹槽、14导向套、15升降止转键。

图6、7中16升起限位台、17升降止转槽、18快速接头卡扣。

图8中19定位孔、20十字支撑筋。

图9中21、排气射流孔。

具体实施方式

如图所示：该给水栓采用半固定式分体组合结构，下栓体置于地面耕作层以下（地面以下30厘米），与管道三通相连接，形成向田间供水的固定装置，无需砼管装置保护，彻底解决了影响耕作的难题；下栓体采用活塞式升降技术，非灌溉时隐藏于地面耕作以下，灌溉时自动升出地面；上栓体与下栓体配套，上栓体底部设置十字支撑筋20及开启驱动螺母29，形成了向下推动浮体、开启下栓体的专用工具；外壳体1内侧设置滑道2，浮体止水阀3安装于外壳体1的滑道2上，便于浮体止水阀3升降。

下栓体的外壳体1为异型圆筒状，底部侧面设连接承插口，便于与管道连接；外壳体1顶部设置连接丝帽7，连接丝帽7外缘内壁为内丝，便于与外壳体1旋紧；连接丝帽7与外壳体顶部间设止水胶圈12；连接丝帽7下方内圈设置凹槽13，凹槽13的作用是升降筒上升后其底部限位台和止水胶圈12进入凹槽13内，腾出浮体止水阀13顶面止水胶圈12与连接丝帽7底部平面接触的空间，以便密封止水；凹槽13上方为固定升降筒6的导向套14，导向套14内侧设置升降止转键15；导向套14外侧为固定防尘圈的压盖8。

浮体式止水阀3置于升降筒6下部，浮体式止水阀3上对应立向设置浮体滑槽22，浮体滑槽22与外壳体内侧的滑道2配合；浮体式止水阀3采用扁平式浮体，浮体式止水阀3内设置浮体支撑筋29，浮体支撑筋29为十字形结构，浮体式止水阀3顶部中心位置设置丝杠推球座，非灌溉季节浮体在重力作用下下落至壳体底部，下栓体呈开启状态，浮体顶部设止水圈，上升后与连接丝帽底部平面接触配合，形成密封止水从而实现自动关闭功能。

升降筒6置于外壳体1内的导向套14内，升降筒6外围设置与升降止转键15配合的升降止转槽17，形成上下滑动的活塞结构；升降筒6底部设进水缺口、止水胶圈及升起限位台16；升降筒6顶部设钻土帽11，采用快速连接卡扣18连接，钻土帽11上设置五组排气射流孔21，钻土帽11内设置防尘网10及止水胶圈12；升降筒内侧上下各设置十字支撑架4，十字支撑架4由十字支撑筋20和定位孔19组成，传动杆5置于升降筒6内部十字支撑筋20的定位孔19内，与丝杠推球座接触；十字支撑架、十字支撑筋和定位孔为一体结构，主要作用是传递上栓体开启螺杆向下的推力，推动浮体止水阀下移，以开启给水栓向田间灌溉。

上栓体由外壳体、开启手柄、丝杠、快速接头帽、十字支撑螺母、灌溉水表组成；外壳体上部为出水弯管，出口处外侧设置止水胶圈，以便于绑扎小白龙，弯管上部为螺杆止水胶帽和固定止水胶帽的压盖；壳体中段为灌溉专用水表；壳体下部为快速接头帽17，快速接头帽17内设十字支撑筋20、开启驱动螺母28和止水胶圈12；开启手柄24和丝杠通过开启驱动螺母28的驱动力推动浮体上下运动，实现下栓体的开启和关闭；开启手柄24穿过十字支撑筋20中心位置的开启驱动螺母28与传动杆5接触；十字支撑筋和开启驱动螺母为一体结构。顺时针转动开启手柄螺杆便向下推动浮体下滑，开启放水，反时针转动开启手柄，传动杆及丝杠便向上移动，浮体止水阀在浮力作用下沿滑道上升而实现自动关闭。

工作状态描述：

1、下栓体固定埋设于地面耕作层以下，非灌溉时期下栓体内的浮体止水阀在重力作用下位于栓体底部，下栓体呈开启状态；开始灌溉时，管道内大量气体通过升降筒顶端钻土帽上部的排气孔，通过土体向外排气，实现自动排气功能。

2、排气过程结束后管道充满水体，水压逐步增加，水流通过升降筒钻土帽项部排气孔向上喷射水流，钻土帽上方土体逐步湿润并形成泥浆，减少了土体阻力，从而升降筒在水压力作用下迅速上升并钻出地面。

3、升降筒升出地面后，升降筒底部限位台和止水圈进入下栓体顶部连接丝帽下方的凹槽内，浮体止水阀在浮力作用下同步上升，浮体止水阀顶部的止水圈与连接丝帽底部凹槽外侧平面接触形成密封止水，从而实现了自动关闭功能。

4、反时针拧下钻土帽，顺时针转动上栓体，使上下栓体快速连接，再顺时针转动开启板手，螺杆在上体下方十字支撑螺母内转动并向下推动传力杆，传力杆推动浮体止水阀向下滑动，便打开了下栓体，水流沿浮体周边空间向上进入上栓体，并通过小白龙输水带流向田间。

5、水管员记录上栓体水表起止码，实现了水量计量到农户的功能，一个农户灌溉结束后再记录水表起止码进行下一农户灌溉。

6、一个给水栓控制灌溉面积结束后，反时针转动开启手柄，螺杆便向上移动，浮体止水阀在浮力作用下向上滑动关闭给水栓，再反时针转动上栓体，上下栓体便快捷脱开，拿下上栓体，再将钻土帽拧在升降筒上，一个给水栓灌溉过程即全部完成，再按轮灌秩序进行下一个给水栓灌溉。

7、整个灌溉系统全部完成后，管道系统首部泵站停机，管道内水流便无压力，打开管道系统排水阀门将管道内水流排出，将升降筒下压至下栓体以内，此时升降筒顶部回位于地面耕作层以下，完全不影响农机耕作，整个灌溉周期全部结束。

Claims (8)

1.一种全地理升降式农田管道灌溉多功能给水栓，主要由上栓体和下栓体组成，其特征是给水栓采用半固定式分体组合结构，下栓体置于地面耕作层以下，与管道三通相连接，形成向田间供水的固定装置；下栓体采用活塞式升降；上栓体与下栓体配套，上栓体底部设置十字支撑筋及开启驱动螺母，形成了向下推动浮体、开启下栓体的专用工具；外壳体内侧设置滑道，浮体止水阀安装于外壳体的滑道上。

2.根据权利要求1所述的全地理升降式农田管道灌溉多功能给水栓，其特征是下栓体的外壳体为异型圆筒状，底部设连接承插口，便于与管道连接；外壳体顶部设置连接丝帽，连接丝帽外缘内壁为内丝；连接丝帽与外壳体顶部间设止水胶圈；连接丝帽下方内圈设置凹槽；凹槽上方为固定升降筒的导向套，导向套内侧设置升降止转键；导向套外侧为固定防尘圈的压盖。

3.根据权利要求1所述的全地理升降式农田管道灌溉多功能给水栓，其特征是浮体式止水阀置于升降筒下部，浮体式止水阀上对应立向设置浮体滑槽，浮体滑槽与外壳体内侧的滑道配合；浮体式止水阀顶部中心位置设置丝杠推球座。

4.根据权利要求2所述的全地理升降式农田管道灌溉多功能给水栓，其特征是升降筒置于外壳体内的导向套内，升降筒外围设置与升降止转键配合的升降止转槽，形成上下滑动的活塞结构；升降筒底部设进水缺口、止水胶圈及升起限位台；升降筒顶部设钻土帽，采用快速连接卡扣连接。

5.根据权利要求1所述的全地理升降式农田管道灌溉多功能给水栓，其特征是上栓体下部为快速接头帽，快速接头帽内设十字支撑筋、开启驱动螺母和止水胶圈；开启手柄穿过支撑筋中心位置的开启驱动螺母与传动杆接触；十字支撑筋和开启驱动螺母为一体结构。

6.根据权利要求3所述的全地理升降式农田管道灌溉多功能给水栓，其特征是浮体式止水阀采用扁平式浮体，浮体内设置浮体支撑筋，浮体式止水阀支撑筋为十字形结构。

7.根据权利要求4所述的全地理升降式农田管道灌溉多功能给水栓，其特征是钻土帽上设置若干排气射流孔，钻土帽内设置防尘网及止水胶圈。

8.根据权利要求2所述的全地理升降式农田管道灌溉多功能给水栓，其特征是升降筒内侧上下各设置十字支撑架，十字支撑架由十字支撑筋和定位孔组成，传动杆置于升降筒内部十字支撑筋的定位孔内，与丝杠推球座接触；十字支撑架、十字支撑筋和定位孔为一体结构。

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