CN109115292A - 一种旋转启闭式灌溉水量计量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转启闭式灌溉水量计量装置，包括过水箱（5）、摆动机构、用于限位所述摆动机构的限位机构和水量计量机构，所述过水箱（5）安装在护坡（1）上，所述过水箱（5）上开设进水口（3）连通位于护坡（1）中的水，所述过水箱（5）上开设出水口（16）连通农田（15），所述摆动机构、所述限位机构和所述水量计量机构均安装在所述过水箱（5）中。本发明采用间歇式水量计量方法，通过累计水箱单次过水量和排水次数来计算总过水量，计量精度高于普通连续式水量计量装置。采用浮动销孔互锁机构及摆动阀门机构实现循环进水和排水，触发动作迅速，控制精度高，单次过水量稳定性高。

Description

一种旋转启闭式灌溉水量计量装置

技术领域

本发明涉及一种旋转启闭式灌溉水量计量装置，属于灌溉水量计量技术领域。

背景技术

农业用水是水资源消耗大户，近年来各地农业节水工程建设取得了一定成效。然而目前农业灌溉还是普遍采用粗放低效的利用形式，这在一定程度上加剧了水资源短缺程度。实践证明，建设农业用水计量设施、对农业用水进行计量收费与控制是农业可持续发展的有效措施和节水型社会建设的重要一环。随着我国农田灌溉需求的增加与灌区面积的不断扩大，制定严格且全面的灌区管理措施已成为当务之急。目前，灌区内各个用水户及用水机构间的矛盾严重，日益短缺的水资源已成为影响灌区进一步发展的重要问题。因此大力配置合理且高效的量水设施，实行有效节水、定额供水和按量收费已成为迫切任务。

灌区量水是实现合理计划用水、正确分配水资源、高效灌溉的重要手段，也是实行计量收费的重要保证。实践证明，建设农业用水计量设施、对农业用水进行计量收费与控制是农业可持续发展的有效措施和节水型社会建设的重要一环。目前，农业灌溉用水的计量是成本核订和计收水费的主要依据，但由于长期以来我国农业用水的传统理念，田间灌溉水量计量装置较少，即使有也大多安装于主渠道内，而对于独立田块的灌溉用水量基本不计量，在灌溉结束后通常根据户数平摊水费，一些地区的农田灌溉用水基本是福利水，农民灌溉不交水费或水费很低、多灌少灌一个样。这些问题给农业水资源的利用控制管理带来困难，造成了农民节水意识不强、大力漫灌、水资源浪费现象严重。作为灌区量水的重要组成部分，田间灌溉量水既是节约水资源、增加灌溉效率的有力措施，也是实行计划用水和准确配水、灌水的重要手段。作为灌区量水的重要组成部分，田间灌溉量水既是节约水资源、增加灌溉效率的有力措施，也是实行计划用水和准确配水、灌水的重要手段。因此，只有解决田间灌溉用水的计量问题，才能促使用水者节约用水，进而为灌溉用水定额管理、累进加价创造条件。

灌溉水量计量装置是农业用水的合理化、科学化的基础，目前，传统巴歇尔量水槽、U型量水槽等水量测定装置只适合于干渠、沟渠等大水量的测定，不适合对末级农田灌溉水量的精确计量。而一些精密流量设备，如超声波流量计、红外线流量计等虽然具有较高的测量精度，但是它们投资成本较高、安装复杂且维护成本较高，会增加农民的负担。针对目前我国农业农田灌溉特点及精准灌溉目标，因此，目前我国灌区亟需一种适用于末级渠道的农田灌溉用水计量和节水控制装置，在精确计量灌溉用水的同时能节约成本、便于维护，做到灌区水量的节约和灌溉效率的提高。

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，提供一种旋转启闭式灌溉水量计量装置，采用间歇过水离散计量方法进行水量计量，具有结构简单、计量精确的优点，可用于实现农田灌溉水量的精确计量，有利于提高我国农业水资源合理调配和智能控制。

为达到上述目的，本发明提供一种旋转启闭式灌溉水量计量装置，包括过水箱、摆动机构、用于限位所述摆动机构的限位机构和水量计量机构，所述过水箱安装在护坡上，所述过水箱上开设进水口连通位于护坡中的水，所述过水箱上开设出水口连通农田，所述摆动机构、所述限位机构和所述水量计量机构均安装在所述过水箱中。

优先地，所述摆动机构包括转盘、用于开合进水口或出水口的摆动块和转轴，所述转盘通过所述转轴转动连接所述前后内侧壁，所述摆动块径向固定连接所述转盘。

优先地，所述转盘外侧壁上开设横截面为半圆形的凹槽，所述凹槽上径向开设两个限位孔，两个所述限位孔夹角为轴线夹角为40°~45°，所述限位孔直径与所述凹槽直径相同，所述限位孔深度等于所述转盘半径；所述转盘上开设配合所述摆动块的扇形牙口，所述摆动块固定连接所述扇形牙口。

优先地，所述过水箱包括上箱和下箱，所述上箱安装在所述下箱上，所述上箱内部密闭，所述上箱左侧为半圆筒结构，所述上箱右侧为长方体结构；所述上箱左侧上部开设有进水口，所述上箱左侧下部开设有出水口，所述上箱顶部还开设有用于平衡箱体内外的气压的透气孔；所述下箱为内部中空的长方体，所述下箱密封固定连接所述上箱，所述下箱左侧上端通过出水口连通所述上箱，所述下箱右侧开设有用于与农田连通的敞口。

优先地，所述限位机构包括两根导杆、浮筒、两个止动销和若干个支架，两根所述导杆上下两端垂直固定连接所述上箱内部上下内侧壁，所述浮筒穿于所述导杆上并可沿导杆自由滑动，若干个所述支架对称地固定于所述浮筒上下两端，两个所述止动销对称地固定于两个所述支架上。

优先地，所述限位机构包括两个所述支架、四个螺母和两个弹簧，四个螺母和两个弹簧对称地设置在两个所述支架上；所述支架为“Y”形结构，所述支架包括横板和L形板，所述L形板上端垂直固定连接所述横板，所述横板固定连接所述浮筒，所述横板外侧均螺纹连接一个所述螺母，所述L形板和所述横板之间均螺纹连接另一个所述螺母，所述弹簧套设在所述L形板和所述横板之间，所述弹簧位于另一个所述螺母外侧；所述止动销为圆棒形结构，所述止动销外表面开设外螺纹，所述止动销内端为球面，所述止动销直径小于所述限位孔内径1~1.5mm，两个止动销可沿轴线移动。

优先地，所述水量计量机构包括行程开关、控制箱和太阳能板，所述控制箱内置JDM-H型电子脉冲计数器和蓄电池，所述行程开关固定于所述过水箱内部上表面，所述行程开关位于所述支架上方，所述控制箱固定于所述过水箱外侧顶部，所述脉冲计数器电连接所述行程开关，所述蓄电池给所述脉冲计数器和所述行程开关供电。

优先地，所述浮筒为中空密闭的椭圆柱体结构，所述摆动块材料为高密度聚氨酯泡沫，所述摆动块直径小于所述上箱左侧的半圆筒结构直径1~2mm，所述摆动块扇形截面弧长大于所述进水口和所述出水口为20~30mm，所述摆动块宽度大于所述进水口和所述出水口为20~30mm；所述摆动块同轴固定于所述转盘上，所述摆动块两侧面与所述转盘上的两个限位孔之间的夹角相同。

优先地，两个所述止动销轴线与所述转轴轴线在同一个平面内，两个所述止动销的球面端可沿所述凹槽滑动并交替插入到两个所述限位孔中。

优先地，包括两个挡块，两个所述挡块分别固定于所述进水口右侧上方和所述出水口右侧下方的壁面上，所述挡块边缘到所述进水口和所述出水口边缘的距离均为10~15mm。

本发明所达到的有益效果：

1) 本发明采用间歇式水量计量方法，通过累计水箱单次过水量和排水次数来计算总过水量，计量精度高于普通连续式水量计量装置。

2) 采用浮动销孔互锁机构及摆动阀门机构实现循环进水和排水，触发动作迅速，控制精度高，单次过水量稳定性高。

3) 所采用的间歇过水方式，可有效的稳定沟渠中的水位高度，在同一沟渠中大量使用时不会造成沟渠上游和下游出现明显的水位波动，适应性强。

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半剖主视图；

附图2是本发明排水状态的半剖主视图；

附图3是附图1的A-A向视图；

附图4是发明中摆动机构的示意图；

附图5是本发明中的限位机构示意图；

附图6是本发明中过水箱的剖面图。

图中的1是护坡、2是水面、3是进水口、4是挡块、5是过水箱、6是行程开关、7是控制箱、8是太阳能板、9是导杆、10是浮筒、11是转盘、12是摆动块、13是止动销、14是支架、15是农田、16是出水口、17是渠床、18是转轴、19是限位孔、20是凹槽、21是螺母、22是弹簧、23是透气孔。

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。

一种旋转启闭式灌溉水量计量装置，包括过水箱5、摆动机构、用于限位所述摆动机构的限位机构和水量计量机构，所述过水箱5安装在护坡1上，所述过水箱5上开设进水口3连通位于护坡1中的水，所述过水箱5上开设出水口16连通农田15，所述摆动机构、所述限位机构和所述水量计量机构均安装在所述过水箱5中。

进一步地，所述摆动机构包括转盘11、用于开合进水口3或出水口16的摆动块12和转轴18，所述转盘11通过所述转轴18转动连接所述前后内侧壁，所述摆动块12径向固定连接所述转盘11。

进一步地，所述转盘11外侧壁上开设横截面为半圆形的凹槽20，所述凹槽20上径向开设两个限位孔19，两个所述限位孔19夹角为轴线夹角为40°~45°，所述限位孔19直径与所述凹槽20直径相同，所述限位孔19深度等于所述转盘11半径；所述转盘11上开设配合所述摆动块12的扇形牙口，所述摆动块12固定连接所述扇形牙口。

进一步地，所述过水箱5包括上箱和下箱，所述上箱安装在所述下箱上，所述上箱内部密闭，所述上箱左侧为半圆筒结构，所述上箱右侧为长方体结构；所述上箱左侧上部开设有进水口3，所述上箱左侧下部开设有出水口16，所述上箱顶部还开设有用于平衡箱体内外的气压的透气孔23；所述下箱为内部中空的长方体，所述下箱密封固定连接所述上箱，所述下箱左侧上端通过出水口16连通所述上箱，所述下箱右侧开设有用于与农田15连通的敞口。

进一步地，所述限位机构包括两根导杆9、浮筒10、两个止动销13和若干个支架14，两根所述导杆9上下两端垂直固定连接所述上箱内部上下内侧壁，所述浮筒10穿于所述导杆9上并可沿导杆9自由滑动，若干个所述支架14对称地固定于所述浮筒10上下两端，两个所述止动销13对称地固定于两个所述支架14上。

进一步地，所述限位机构包括两个所述支架14、四个螺母21和两个弹簧22，四个螺母21和两个弹簧22对称地设置在两个所述支架14上；所述支架14为“Y”形结构，所述支架14包括横板和L形板，所述L形板上端垂直固定连接所述横板，所述横板固定连接所述浮筒10，所述横板外侧均螺纹连接一个所述螺母21，所述L形板和所述横板之间均螺纹连接另一个所述螺母21，所述弹簧22套设在所述L形板和所述横板之间，所述弹簧22位于另一个所述螺母21外侧；所述止动销13为圆棒形结构，所述止动销13外表面开设外螺纹，所述止动销13内端为球面，所述止动销13直径小于所述限位孔19内径1~1.5mm，两个止动销13可沿轴线移动。

进一步地，所述水量计量机构包括行程开关6、控制箱7和太阳能板8，所述控制箱7内置JDM11-6H型电子脉冲计数器和蓄电池，所述行程开关6固定于所述过水箱5内部上表面，所述行程开关6位于所述支架14上方，所述控制箱7固定于所述过水箱5外侧顶部，所述脉冲计数器电连接所述行程开关6，所述蓄电池给所述脉冲计数器和所述行程开关6供电。

进一步地，所述浮筒10为中空密闭的椭圆柱体结构，所述摆动块12材料为高密度聚氨酯泡沫，所述摆动块12直径小于所述上箱左侧的半圆筒结构直径1~2mm，所述摆动块12扇形截面弧长大于所述进水口3和所述出水口16为20~30mm，所述摆动块12宽度大于所述进水口3和所述出水口16为20~30mm；所述摆动块12同轴固定于所述转盘11上，所述摆动块12两侧面与所述转盘11上的两个限位孔19之间的夹角相同。

进一步地，两个所述止动销13轴线与所述转轴18轴线在同一个平面内，两个所述止动销13的球面端可沿所述凹槽20滑动并交替插入到两个所述限位孔19中。

进一步地，包括两个挡块4，两个所述挡块4分别固定于所述进水口3右侧上方和所述出水口16右侧下方的壁面上，所述挡块4边缘到所述进水口3和所述出水口16边缘的距离均为10~15mm。

本发明的工作原理：

初始状态下浮筒位于导杆9下端，摆动块12处于下位，本计量装置处于进水状态。摆动块12封堵住了过水箱5的出水口16。此时浮筒10上部的止动销13插入到转盘11的第一限位孔19中。沟渠中的水通过进水口3流入过水箱5中。随着过水箱5内水位的上升，浮筒10逐渐上升，上部的止动销13逐渐从第一限位孔19中拔出，在此过程中，由于限位销13阻止了装盘11的转动，使得摆动块12一直处于下位，从而让出水口16一直保持关闭状态。当过水箱5内的水位达到一定高度时，上部的止动销13从第一限位孔中抽出，而下部止动销13的球头端在弹簧22的作用下紧压在转盘11的凹槽20内。同时行程开关6被上部支架14触发，并将电脉冲信号传输给控制箱7内的脉冲计数器，脉冲计数器累计获得的脉冲数并转换为总过水量。摆动块12在浮力的作用下迅速顺时针转动，并受到上部挡块4的阻碍而停止转动。此时下部限位销13刚好插入到第二限位孔19中，进水口3被摆动块12封闭，而出水口16开启，本计量装置转换为排水状态。过水箱5内的水从通过下箱快速流入到农田15中。

随着箱内水位的下降，浮筒10下部的限位销13逐渐从第二限位孔19中抽出，但在此过程中，由于限位销13阻止了装盘11的转动，使得摆动块12一直处于上位，从而让进水口3一直保持关闭状态。当箱内的水位下降至较低位置时，下部限位销13从第二限位孔19中抽出，摆动块12在重力作用下带动转盘11逆时针转动，并受到下部挡块4的阻碍而停止并封闭出水口16，此时上部限位销13再次插入第一限位孔19中，装置再次转换为进水状态。

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)

1.一种旋转启闭式灌溉水量计量装置，其特征在于，包括过水箱（5）、摆动机构、用于限位所述摆动机构的限位机构和水量计量机构，所述过水箱（5）安装在护坡（1）上，所述过水箱（5）上开设进水口（3）连通位于护坡（1）中的水，所述过水箱（5）上开设出水口（16）连通农田（15），所述摆动机构、所述限位机构和所述水量计量机构均安装在所述过水箱（5）中。

2.根据权利要求1所述的一种旋转启闭式灌溉水量计量装置，其特征在于，所述摆动机构包括转盘（11）、用于开合进水口（3）或出水口（16）的摆动块（12）和转轴（18），所述转盘（11）通过所述转轴（18）转动连接所述前后内侧壁，所述摆动块（12）径向固定连接所述转盘（11）。

3.根据权利要求2所述的一种旋转启闭式灌溉水量计量装置，其特征在于，所述转盘（11）外侧壁上开设横截面为半圆形的凹槽（20），所述凹槽（20）上径向开设两个限位孔（19），两个所述限位孔（19）夹角为轴线夹角为40°~45°，所述限位孔（19）直径与所述凹槽（20）直径相同，所述限位孔（19）深度等于所述转盘（11）半径；所述转盘（11）上开设配合所述摆动块（12）的扇形牙口，所述摆动块（12）固定连接所述扇形牙口。

4.根据权利要求3所述的一种旋转启闭式灌溉水量计量装置，其特征在于，所述过水箱（5）包括上箱和下箱，所述上箱安装在所述下箱上，所述上箱内部密闭，所述上箱左侧为半圆筒结构，所述上箱右侧为长方体结构；所述上箱左侧上部开设有进水口（3），所述上箱左侧下部开设有出水口（16），所述上箱顶部还开设有用于平衡箱体内外的气压的透气孔（23）；所述下箱为内部中空的长方体，所述下箱密封固定连接所述上箱，所述下箱左侧上端通过出水口（16）连通所述上箱，所述下箱右侧开设有用于与农田（15）连通的敞口。

5.根据权利要求4所述的一种旋转启闭式灌溉水量计量装置，其特征在于，所述限位机构包括两根导杆（9）、浮筒（10）、两个止动销（13）和若干个支架（14），两根所述导杆（9）上下两端垂直固定连接所述上箱内部上下内侧壁，所述浮筒（10）穿于所述导杆（9）上并可沿导杆（9）自由滑动，若干个所述支架（14）对称地固定于所述浮筒（10）上下两端，两个所述止动销（13）对称地固定于两个所述支架（14）上。

6.根据权利要求5所述的一种旋转启闭式灌溉水量计量装置，其特征在于，所述限位机构包括两个所述支架（14）、四个螺母（21）和两个弹簧（22），四个螺母（21）和两个弹簧（22）对称地设置在两个所述支架（14）上；所述支架（14）为“Y”形结构，所述支架（14）包括横板和L形板，所述L形板上端垂直固定连接所述横板，所述横板固定连接所述浮筒（10），所述横板外侧均螺纹连接一个所述螺母（21），所述L形板和所述横板之间均螺纹连接另一个所述螺母（21），所述弹簧（22）套设在所述L形板和所述横板之间，所述弹簧（22）位于另一个所述螺母（21）外侧；所述止动销（13）为圆棒形结构，所述止动销（13）外表面开设外螺纹，所述止动销（13）内端为球面，所述止动销（13）直径小于所述限位孔（19）内径1~1.5mm，两个止动销13可沿轴线移动。

7.根据权利要求5所述的一种旋转启闭式灌溉水量计量装置，其特征在于，所述水量计量机构包括行程开关（6）、控制箱（7）和太阳能板（8），所述控制箱（7）内置JDM11-6H型电子脉冲计数器和蓄电池，所述行程开关（6）固定于所述过水箱（5）内部上表面，所述行程开关（6）位于所述支架（14）上方，所述控制箱（7）固定于所述过水箱（5）外侧顶部，所述脉冲计数器电连接所述行程开关（6），所述蓄电池给所述脉冲计数器和所述行程开关（6）供电。

8.根据权利要求4所述的一种旋转启闭式灌溉水量计量装置，其特征在于，所述浮筒（10）为中空密闭的椭圆柱体结构，所述摆动块（12）材料为高密度聚氨酯泡沫，所述摆动块（12）直径小于所述上箱左侧的半圆筒结构直径1~2mm，所述摆动块（12）扇形截面弧长大于所述进水口（3）和所述出水口（16）20~30mm，所述摆动块（12）宽度大于所述进水口（3）和所述出水口（16）20~30mm；所述摆动块（12）同轴固定于所述转盘（11）上，所述摆动块（12）两侧面与所述转盘（11）上的两个限位孔（19）之间的夹角相同。

9.根据权利要求4所述的一种旋转启闭式灌溉水量计量装置，其特征在于，两个所述止动销（13）轴线与所述转轴（18）轴线在同一个平面内，两个所述止动销（13）的球面端可沿所述凹槽（20）滑动并交替插入到两个所述限位孔（19）中。

10.根据权利要求1所述的一种旋转启闭式灌溉水量计量装置，其特征在于，包括两个挡块（4），两个所述挡块（4）分别固定于所述进水口（3）右侧上方和所述出水口（16）右侧下方的壁面上，所述挡块（4）边缘到所述进水口（3）和所述出水口（16）边缘的距离均为10~15mm。