CN108548581A - 一种自翻斗式灌溉水量计量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自翻斗式灌溉水量计量装置，包括过水箱、翻斗、进水闸门、用于计量翻斗灌溉次数的计量系统，翻斗转动连接过水箱，过水箱的进水侧开设配合进水闸门的敞口一，过水箱的出水侧开设配合翻斗的敞口二，翻斗的前端伸出敞口二，进水闸门滑动连接敞口一，进水状态下进水闸门在低位使得灌溉渠道中的水进入翻斗中，翻斗横向分布在过水箱中且翻斗的重心随着进水量增多而逐渐向翻斗的前端转移，当翻斗中的水位达到标定值时所述翻斗在自身重力作用下顺时针倾翻，同步带动所述进水闸门上升隔开灌溉渠道和翻斗，翻斗中的水流入农田。本发明平衡式翻斗机构实现间歇等量过水，从而对农田灌溉水量进行精确计量。

Description

一种自翻斗式灌溉水量计量装置

技术领域

本发明涉及一种自翻斗式灌溉水量计量装置，属于灌溉水量计量装置技术领域。

背景技术

我国属于典型农业缺水型国家，水资源的合理利用一直是影响我国农业发展及人民生活水平提高的重大问题，如何提高农业灌溉用水的利用效率和合理配置水资源已成为我国农业发展的瓶颈。目前我国农业灌溉还普遍采用粗放低效的管理形式，水资源浪费巨大，大部分农业灌溉用水是按面积或按亩收费，而不是按实际用水量收费，这就造成了人们对节约用水的意识不强，随意浪费水资源，在很大程度上加剧了水资源的短缺。作为灌区量水的重要组成部分，田间灌溉水量计量既是节约水资源、增加灌溉效率的有力措施，也是实行计划用水和准确配水的重要手段。

随着新型农业技术的飞速发展，精准农业正在全世界范围内大力推广。对于单位田块的灌溉水量、肥料施加量、农药投放量等都需要进行严格和精确的控制。例如水肥共施技术在应用过程中，肥料直接投放在灌溉水中，定量的肥料随水一同进入到土壤中，这就给灌溉水量的精准计量和控制提出了更高的要求。

灌溉水量的计量是一项基础而又关键的技术，传统的巴歇尔量水槽、U型量水槽等水量计量装置大多适用于大流量沟渠中，装置设备较大较复杂，也不适用于灌区单块农田的小过水量计量。而其他类型流量精准计量设备(如超声波流量计、红外线流量计)具有较高的流量计量精度，但投资成本较高、安装复杂且维护成本较高，并且使用条件比较苛刻，在野外长期使用过程中非常容易受水流冲击、泥沙、天气等因素影响而造成损坏。因此目前急需一种结构简单，成本低，计量精度高的田间灌溉水量计量装置，用于对独立田块的灌溉水量进行精确计量，从而为灌溉用水定额管理及合理调配创造条件，以提高我国农业节水灌溉管理水平。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种自翻斗式灌溉水量计量装置，通过非平衡式翻斗机构实现间歇等量过水，从而对农田灌溉水量进行精确计量。

为达到上述目的，本发明提供一种自翻斗式灌溉水量计量装置，包括过水箱、翻斗、进水闸门、用于计量所述翻斗灌溉次数的计量系统，所述翻斗转动连接所述过水箱，所述过水箱安置在灌溉渠道中且隔断灌溉渠道与农田，所述过水箱的进水侧开设配合所述进水闸门的敞口一，所述过水箱的出水侧开设配合所述翻斗的敞口二，所述翻斗的前端伸出所述敞口二，所述进水闸门滑动连接所述敞口一，进水状态下所述进水闸门在低位使得灌溉渠道中的水进入翻斗中，所述翻斗横向分布在所述过水箱中且所述翻斗的重心随着进水量增多而逐渐向所述翻斗的前端转移，当所述翻斗中的水位达到标定值时所述翻斗在自身重力作用下顺时针倾翻，同步带动所述进水闸门上升隔开灌溉渠道和翻斗，所述翻斗中的水流入农田。

优先地，所述翻斗包括前斗、挡水堰和后斗，所述前斗、所述挡水堰和所述后斗依次从前向后固定连接，所述挡水堰的最大深度均高于所述前斗、所述后斗的最大深度，所述前斗的最大深度为所述后斗最大深度的1/3～1/2。

优先地，所述前斗的底壁竖向横截面为圆弧形，所述后斗竖向横截面为梯形，所述挡水堰底部横截面为倒置的U形，所述前斗和所述后斗的宽度均与所述过水箱内部宽度相同。

优先地，包括转轴，所述过水箱上两相对应侧壁上均开设配合所述转轴的轴承孔，所述转轴穿过所述翻斗伸入所述轴承孔中，所述前斗圆弧形底壁的中心线与所述转轴轴线之间的垂直距离为所述后斗梯形截面中位线的中点至所述转轴轴线之间的垂直距离的3～4倍。

优先地，所述计量系统包括脉冲计数器、行程开关和电池，所述行程开关安装在所述后斗竖向梯形横截面的斜面下方，所述脉冲计数器电连接所述行程开关，所述电池给所述脉冲计数器、行程开关供电。

优先地，所述敞口一两侧壁上开设滑动连接所述进水闸门的导向槽；包括用于防止灌溉渠道中淤泥进入的进水挡板，所述进水挡板固定连接所述敞口一下端，所述进水闸门与进水挡板21的间距为1～2mm，所述进水挡板、所述进水闸门和所述翻斗的高度相同，均为所述过水箱高度的1/3～1/2。

优先地，所述后斗向所述进水闸门一侧延伸形成用于封闭所述翻斗与所述进水闸门之间间隙的凸缘。

优先地，包括若干个缓冲垫片，若干个所述缓冲垫片固定设置在所述后斗竖向梯形横截面的斜面下方，若干个所述缓冲垫片的厚度均小于所述行程开关的高度。

优先地，包括尼龙绳、滑轮、两个挂环，所述进水闸门顶部固定设置一所述挂环，所述翻斗前端固定设置一所述挂环，所述滑轮转动连接所述过水箱内顶壁，所述尼龙绳绕过所述滑轮且两端分别固定连接一所述挂环。

优先地，所述过水箱材质为PVC板，所述过水箱外形为内部中空的长方体；所述翻斗材质为不锈钢。

本发明所达到的有益效果：

1.本装置具有结构简单、计量精确、全自动计量等优点，适用于对田间灌溉用水的统一管理和调配，实现对农业灌溉水量配给的科学管理；通过非平衡式翻斗机构实现间歇等量过水，从而对农田灌溉水量进行精确计量；采用非平衡式翻斗机构进行间歇式过水控制，触发动作迅速，且每次触发倾翻动作的水量均保持一致，通过对倾翻次数的累计可精确计量指定时间内的过水量，测量精度高。

2.本发明采用间歇过水方式，可有效的稳定沟渠中的水位高度，在大量使用的条件下不会造成沟渠上游和下游出现明显的水位波动，适应性强。

3.本发明采用全机械式触发结构，装置计量精度不易受灌溉水中携带的泥沙等杂质的影响，同时进水侧设置的进水挡板可有效的阻挡沟渠底部泥沙进入，保证了装置的长期稳定工作，具有较好的免维护性。

4.本发明具有结构简单，制造和维护成本低，且具有较好的便携性，即适合于农田灌溉用水量的长期运行管理，也适用于临时水量计量控制，具有较好的适应性。

附图说明

附图1是本发明进水状态的剖视图；

附图2是本发明出水状态的剖视图；

附图3是本发明的右视图；

附图4是本发明中翻斗的结构图；

附图5是本发明的结构图；

附图6是本发明的结构图。

附图标记含义，1是水面、2是尼龙绳、3是滑轮、4是过水箱、5是脉冲计数器、6是翻斗、7是农田、8是行程开关、9是转轴、10是渠底、11是缓冲垫片、12是进水闸门、13是渠壁、14是后斗、15是前斗、16是挂环、17是凸缘、18是轴承孔、19是导向槽、20是挡水堰、21是进水挡板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种自翻斗式灌溉水量计量装置，包括过水箱4、翻斗6、进水闸门12、用于计量所述翻斗6灌溉次数的计量系统，所述翻斗6转动连接所述过水箱4，所述过水箱4安置在灌溉渠道中且隔断灌溉渠道与农田，所述过水箱4的进水侧开设配合所述进水闸门12的敞口一，所述过水箱4的出水侧开设配合所述翻斗6的敞口二，所述翻斗6的前端伸出所述敞口二，所述进水闸门12滑动连接所述敞口一，进水状态下所述进水闸门12在低位使得灌溉渠道中的水进入翻斗6中，所述翻斗6横向分布在所述过水箱4中且所述翻斗6的重心随着进水量增多而逐渐向所述翻斗6的前端转移，当所述翻斗6中的水位达到标定值时所述翻斗在自身重力作用下顺时针倾翻，同步带动所述进水闸门上升隔开灌溉渠道和翻斗，所述翻斗6中的水流入农田7。

所述过水箱4的进水侧即所述过水箱4的后侧壁，所述过水箱4的出水侧即所述过水箱4的前侧壁。

进一步地，所述翻斗6包括前斗15、挡水堰20和后斗14，所述前斗15、所述挡水堰20和所述后斗14依次从前向后固定连接，所述挡水堰20的最大深度均高于所述前斗15、所述后斗14的最大深度，所述前斗15的最大深度为所述后斗14最大深度的1/3～1/2。

进一步地，所述前斗15的底壁竖向横截面为圆弧形，所述后斗14竖向横截面为梯形，所述挡水堰20底部横截面为倒置的U形，所述前斗15和所述后斗14的宽度均与所述过水箱4内部宽度相同。

进一步地，包括转轴9，所述过水箱4上两相对应侧壁上均开设配合所述转轴9的轴承孔18，所述转轴9穿过所述翻斗6伸入所述轴承孔18中，所述前斗15圆弧形底壁的中心线与所述转轴9轴线之间的垂直距离为所述后斗14梯形截面中位线的中点至所述转轴9轴线之间的垂直距离的3～4倍。

进一步地，所述计量系统包括脉冲计数器5、行程开关8和电池，所述行程开关8安装在所述后斗14竖向梯形横截面的斜面下方，所述脉冲计数器5电连接所述行程开关8，所述电池给所述脉冲计数器5、行程开关8供电，脉冲计数器型号：GW636-1-12-11-1-1。

进一步地，所述敞口一两侧壁上开设滑动连接所述进水闸门12的导向槽19；包括用于防止灌溉渠道中淤泥进入的进水挡板21，所述进水挡板21固定连接所述敞口一下端，所述进水闸门12与进水挡板21的间距为1～2mm，所述进水挡板21、所述进水闸门12和所述翻斗6的高度相同，均为所述过水箱4高度的1/3～1/2。

进一步地，所述后斗14向所述进水闸门12一侧延伸形成用于封闭所述翻斗6与所述进水闸门12之间间隙的凸缘17。

进一步地，包括2个缓冲垫片11，2个所述缓冲垫片11固定设置在所述后斗14竖向梯形横截面的斜面下方，若干个所述缓冲垫片11的厚度均小于所述行程开关8的高度。

进一步地，包括尼龙绳2、滑轮3、两个挂环16，所述进水闸门12顶部固定设置一所述挂环16，所述翻斗6前端固定设置一所述挂环16，所述滑轮3转动连接所述过水箱4内顶壁，所述尼龙绳2绕过所述滑轮3且两端分别固定连接一所述挂环16。

进一步地，所述过水箱4材质为PVC板，所述过水箱4外形为内部中空的长方体；所述翻斗6材质为不锈钢。

本发明的工作原理：

当翻斗6处于水平状态时，进水闸门12处于最低位置，此时沟渠内的水可从进水挡板21和进水闸门12的顶部流入翻斗6中，而渠底的泥沙会被进水挡板21而不会进入过水箱4中。进入翻斗6中的水首先汇集在后斗14中，随着流入水量的增加，后斗14中的水位逐渐升高并逐渐从挡水堰顶部溢流进入前斗15中，使得前斗15的重量增大，翻斗6的重心逐渐向着前斗15方向移动。当前斗15中的水量达到一定量时，翻斗6的重心移到转轴9的外侧，此时翻斗6发生失稳并快速向外侧倾翻，翻斗6内的水流出，同时通过尼龙绳2带动进水闸门12提升，沟渠中的水暂时不能流入进水箱4中。在翻斗6处于倾翻状态下，后斗14斜面下方的缓冲垫片11对翻斗6起到限位作用，同时还触发行程开关8，控制器5接收到触发信号后进行累加计数，并转换为累加过水量。

翻斗6中的水流出后，翻斗6的重心迅速移动到转轴9的左侧，同时进水闸门12的重力也通过尼龙绳作用在前斗15的外边缘上，这使得翻斗6快速转回到初始水平位置，进水闸门12也随之下降回到初始进水状态，从而完成一次出水过程。

为了获得较高的计量精度，本装置在使用前应准确标定翻斗6的触发水量/标定值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自翻斗式灌溉水量计量装置，其特征在于，包括过水箱(4)、翻斗(6)、进水闸门(12)、用于计量所述翻斗(6)灌溉次数的计量系统，所述翻斗(6)转动连接所述过水箱(4)，所述过水箱(4)安置在灌溉渠道中且隔断灌溉渠道与农田，所述过水箱(4)的进水侧开设配合所述进水闸门(12)的敞口一，所述过水箱(4)的出水侧开设配合所述翻斗(6)的敞口二，所述翻斗(6)的前端伸出所述敞口二，所述进水闸门(12)滑动连接所述敞口一，进水状态下所述进水闸门(12)下降使得灌溉渠道中的水进入翻斗(6)中，所述翻斗(6)横向分布在所述过水箱(4)中且所述翻斗(6)的重心随着进水量增多而逐渐向所述翻斗(6)的前端转移，当所述翻斗(6)中的水位达到标定值时所述翻斗(6)在自身重力作用下顺时针倾翻，同步带动所述进水闸门(12)上升隔开灌溉渠道和翻斗(16)，所述翻斗(6)中的水流入农田(7)。

2.根据权利要求1所述的一种自翻斗式灌溉水量计量装置，其特征在于，所述翻斗(6)包括前斗(15)、挡水堰(20)和后斗(14)，所述前斗(15)、所述挡水堰(20)和所述后斗(14)依次从前向后固定连接，所述挡水堰(20)的最大深度均高于所述前斗(15)、所述后斗(14)的最大深度，所述前斗(15)的最大深度为所述后斗(14)最大深度的1/3～1/2。

3.根据权利要求2所述的一种自翻斗式灌溉水量计量装置，其特征在于，所述前斗(15)的底壁竖向横截面为圆弧形，所述后斗(14)竖向横截面为梯形，所述挡水堰(20)底部横截面为倒置的U形，所述前斗(15)和所述后斗(14)的宽度均与所述过水箱(4)内部宽度相同。

4.根据权利要求3所述的一种自翻斗式灌溉水量计量装置，其特征在于，包括转轴(9)，所述过水箱(4)上两相对应侧壁上均开设配合所述转轴(9)的轴承孔(18)，所述转轴(9)穿过所述翻斗(6)伸入所述轴承孔(18)中，所述前斗(15)圆弧形底壁的中心线与所述转轴(9)轴线之间的垂直距离为所述后斗(14)梯形截面中位线的中点至所述转轴(9)轴线之间的垂直距离的3～4倍。

5.根据权利要求3所述的一种自翻斗式灌溉水量计量装置，其特征在于，所述计量系统包括脉冲计数器(5)、行程开关(8)和电池，所述行程开关(8)安装在所述后斗(14)竖向梯形横截面的斜面下方，所述脉冲计数器(5)电连接所述行程开关(8)，所述电池给所述脉冲计数器(5)、行程开关(8)供电。

6.根据权利要求1所述的一种自翻斗式灌溉水量计量装置，其特征在于，所述敞口一两侧壁上开设滑动连接所述进水闸门(12)的导向槽(19)；包括用于防止灌溉渠道中淤泥进入的进水挡板(21)，所述进水挡板(21)固定连接所述敞口一下端，所述进水闸门(12)与进水挡板(21)的间距为1～2mm，所述进水挡板(21)、所述进水闸门(12)和所述翻斗(6)的高度相同，均为所述过水箱(4)高度的1/3～1/2。

7.根据权利要求2所述的一种自翻斗式灌溉水量计量装置，其特征在于，所述后斗(14)向所述进水闸门(12)一侧延伸形成用于封闭所述翻斗(6)与所述进水闸门(12)之间间隙的凸缘(17)。

8.根据权利要求5所述的一种自翻斗式灌溉水量计量装置，其特征在于，包括若干个缓冲垫片(11)，若干个所述缓冲垫片(11)固定设置在所述后斗(14)竖向梯形横截面的斜面下方，若干个所述缓冲垫片(11)的厚度均小于所述行程开关(8)的高度。

9.根据权利要求1所述的一种自翻斗式灌溉水量计量装置，其特征在于，包括尼龙绳(2)、滑轮(3)、两个挂环(16)，所述进水闸门(12)顶部固定设置一所述挂环(16)，所述翻斗(6)前端固定设置一所述挂环(16)，所述滑轮(3)转动连接所述过水箱(4)内顶壁，所述尼龙绳(2)绕过所述滑轮(3)且两端分别固定连接一所述挂环(16)。

10.根据权利要求1所述的一种自翻斗式灌溉水量计量装置，其特征在于，所述过水箱(4)材质为PVC板，所述过水箱(4)外形为内部中空的长方体；所述翻斗(6)材质为不锈钢。