CN116447365A - 一种压力调节器及灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力调节器，包括：外壳体，包括进水口、出水口、调节腔和安装腔；调压组件和弹性件，设置于安装腔内，调压组件包括过流道，弹性件两端抵接调压组件和安装腔内壁，调压组件在进水口水压大于预设压力时朝进水口运动；调压组件包括调节头，调节头设置于过流道的入口且调节头在调节腔内运动1，调节腔为圆台构型且小圆面与调节头的尖端均朝向进水口；调压膜片，为柔性圆环构型且连通出水口，调压膜片内圆过盈套设于调压组件的外壁，外圆固定设置于外壳体内壁。本发明通过调节头和调节腔使调节头越靠近进水口，其对于水压的调节能力越强，同时通过柔性调压膜片改变出水口位置的受压面积，使压力调节器适用于高压调节工况。

Description

一种压力调节器及灌溉系统

技术领域

本发明涉及农业灌溉设备技术领域，特别涉及一种用于农业精准灌溉系统的压力调节器及灌溉系统。

背景技术

现代农业灌溉技术，如喷灌、微灌等，是将水加压后通过灌溉管网运输至田间的有压灌溉技术，而灌溉系统管网内的压力分布，会直接影响有压灌溉的安全性和精准程度，同时，对于灌溉系统控制面积较大，或地形起伏的丘陵地区，水力摩阻损失和地形高差等不利因素会进一步影响系统灌溉压力的分布均匀性。

现有技术为了保证灌溉系统的安全性和灌溉均匀度，会采用在各轮灌组(灌水小区)的入口处安装支管压力调节器，当支管方向上水力摩阻损失大，且铺设地形高低起伏导致各毛管入口压力不均匀时，安装于毛管入口位置的压力调节器可将原本各毛管入口不均匀的压力调节输出为均匀压力，以此保障各轮灌组入口压力均匀且安全，降低轮灌组的设计难度，但现有的压力调节器，如图1所示，包括上游外壳1、下游外壳2、调压杯体3、弹簧4和密封圈5构成，其调节原理为，下游水压力随着上游水压力的增加而增加，当上游压力达到一定值时，调压杯体3在下游水压力作用下克服弹簧力向上游移动，随着上游压力的进一步增大，调压杯体3继续上移，导致进水口断面减小，水头损失增大，出口压力降低；反之，当上游压力降低时，下游压力随之降低，在弹簧力的作用下，调压杯体3下移，过水断面增大，水头损失减小，出口压力增大，最终保证出口压力稳定在预置压力附近。

上述压力调节器的调压过程中，下游的受压面积固定不变，同时对上游进水口的过流区域的调节为端面线性减小调节，即压力调节器对于水压的调节过程为线性调节，在水压较大时难以快速降低上游水压，同时由于调压杯体3的上游受压面为平面，因此调压杯体3易在较大的上游水压直接冲击下产生晃动，影响其对水压的调节功能，导致毛管存在爆管风险，此外，密封圈5在使用过程需涂抹润滑剂以降低摩擦，长时间与水接触会导致润滑剂损失而磨损密封圈5，进而影响压力调节器的调压性能。

因此，如何提升压力调节器对毛管内水流压力的调节能力，提升压力调节精度，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种压力调节器，以提升其对毛管内水流压力的调节能力，并提升压力调节精度。

本发明的另一目的在于提供一种包含上述压力调节器的灌溉系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种压力调节器，包括：

外壳体，包括进水口、出水口、调节腔和安装腔；

调压组件和弹性件，均设置于所述安装腔内，所述调压组件包括连通所述进水口和所述出水口的过流道，所述弹性件的两端分别抵接所述调压组件和所述安装腔内壁，所述调压组件在所述进水口水压大于预设压力时压缩所述弹性件并朝向所述进水口运动；

所述调压组件包括圆锥构型的调节头，所述调节头设置于所述过流道的入口且所述调节头在所述调节腔内运动，所述调节腔为圆台构型，所述调节头的尖端及所述调节腔的小圆面均朝向所述进水口；

调压膜片，为柔性的圆环构型且与所述出水口连通，所述调压膜片的内圆过盈套设于所述调压组件的外壁，外圆固定设置于所述外壳体的内壁。

优选地，在上述压力调节器中，所述调压膜片包括一体成型且同心的内圆环、形变环和外圆环，所述调压膜片沿径向从其圆心向外依次为所述内圆环、所述形变环和所述外圆环，所述形变环在所述调压组件朝向所述进水口运动时被拉伸形变并增大其与所述出水口的连通面积。

优选地，在上述压力调节器中，所述形变环为V型或W型的环状结构。

优选地，在上述压力调节器中，所述调压组件的外壁上设置有工字槽，所述内圆环卡入所述工字槽并被所述工字槽的两块翼板夹紧固定。

优选地，在上述压力调节器中，所述调节头与所述过流道之间的连接区开设有供流体通过的过流孔，所述过流孔开设于所述连接区的弧形外壁。

优选地，在上述压力调节器中，所述外壳体包括上游外壳和下游外壳，所述上游外壳和所述下游外壳的接合面为所述安装腔靠近所述出水口的一侧，所述上游外壳与所述下游外壳压紧固定所述外圆环。

优选地，在上述压力调节器中，所述上游外壳和所述下游外壳的连接方式为旋熔连接、热熔连接或螺纹连接。

优选地，在上述压力调节器中，所述下游外壳内沿圆心均匀设置有若干个限位台，所述限位台抵接限位所述调压组件。

优选地，在上述压力调节器中，所述外壳体的侧壁上开设有连通所述安装腔内外的空气通道。

优选地，在上述压力调节器中，所述弹性件为套设于所述调压组件外壁的弹簧，所述弹簧两端分别抵接所述安装腔靠近所述进水口的一侧和设置于所述调压组件外壁上的凸台。

优选地，在上述压力调节器中，所述调压组件在靠近所述进水口位置的外壁上套设有环形密封圈。

一种灌溉系统，包括多个用于执行灌溉动作的轮灌组，任一所述轮灌组的毛管进口处和支管入口处均设置有上述任一实施例提供的压力调节器。

从上述技术方案可以看出，本发明提供的压力调节器，包括外壳体、调压组件、弹性件和调压膜片，其中，外壳体包括进水口、出水口、调节腔和安装腔，进水口和出水口用于供流体进出外壳体，调节腔则用于供调压组件进行流体压力调节，安装腔用于安装调压组件和弹性件，具体地，调压组件和弹性件均设置于安装腔内，同时，调压组件包括连通进水口和出水口的过流道，即流入进水口的流体会经过过流道再到达出水口，弹性件的两端分别抵接调压组件和安装腔的内壁，调压组件在进水口水压大于预设压力时，会带动出水口位置水压增大，从而推动调压组件朝向进水口方向运动并压缩弹性件，在此基础上，调压组件设置有圆锥构型的调节头，调节头设置于过流道的入口位置，以使得经过进入口到达过流道的流体需要先流经调节头，同时调节头在被调压组件带动运动的路径均位于调节腔内，调节腔为圆台构型的腔体，特别地，圆锥构型的调节头的尖端和调节腔的小圆面均朝向进水口设置，上述结构通过调节头对调节腔的封堵作用以进行过流量的调节，随着调节头朝向进水口方向运动，其与调节腔之间供流体通过的区域减小，而由于圆锥构型的调节头与圆台构型的调节腔之间的配合作用，调节头在朝向进水口运动的过程中对调节腔的封堵作用会越来越强，即在进水口位置水压过高的工况下，调节头对过流量，即水压的调节能力更强，以适配进水口水压较大的工况，需要说明的是，在进水口位置水压恢复至不大于预设压力的值时，弹性件带动调压组件复位，而预设压力由设计人员根据运行需要选择对应规格的弹性件即可；调压膜片则为柔性材质的圆环构型，其与出水口连通以承受出水口位置的水压，调压膜片的内圆过盈套设于调压组件的外壁，而外圆则固定设置于外壳体的内壁，调压膜片在出水口位置水压增大、调压组件朝向进水口方向运动时，会被调压组件带动拉伸，从而使得出水口位置的受压面积增大，进水口位置压力越大，调节膜片的拉伸程度越大，出水口位置的受压面积越大，而出水口受压面积增大在进水口水压保持一定的情况下，出水口位置所受的压力降低，且出水口位置的受压面积随着进水口水压大小自适应调节，使得本发明提供的压力调节器不仅适用于高压工况，且其对上下游流体的调压更为精密。

本发明提供的压力调节器，通过在调压组件上过流道的入口位置设置圆锥构型的调节头，以配合圆台构型的调节腔，进行对进入流道流体的阶梯性调节，即随着调节头在随着调压组件朝向进水口方向运动的过程中，对调节腔的封堵作用会越来越强，从而在进水口水压较大时能够快速降低出水口的流量以实现调压，同时通过设置调压膜片，使得出水口位置的受压面积随着进水口水压大小自适应调节，进水口水压越大，出水口位置的受压面积也越大，对于出水口位置的压力调节也更迅速和有效，从而使得本发明提供的压力调节器不仅适用于高压工况，且其对上下游流体的调压更为精密，同时，由于圆锥构型的调节头尖端朝向进水口，其能够对进水口通过的流体起到一端的导流作用，使流体沿调节头的锥面流动，从而避免了高压来流直接冲击而产生的调压组件晃动问题，使调压过程更加稳定；再者，由于调压膜片两端均固定设置，通过其本身柔性拉伸性能实现腔体的密封，因此其无需如现有技术一样涂抹润滑剂以降低摩擦力，从而增加了本发明提供的压力调节器的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中压力调节器剖面结构示意图；

图2为本发明实施例提供的压力调节器常态时的剖面结构示意图；

图3为图2中调压膜片拉伸状态示意图；

图4为本发明实施例提供的压力调节器调节压力时的剖面结构示意图；

图5为图4中调压膜片拉伸状态示意图；

图6为本发明实施例提供的调压组件结构示意图；

图7为本发明实施例提供的上游外壳剖面结构示意图；

图8为本发明实施例提供的下游外壳剖面结构示意图；

图9为图8的左视图；

其中，10为外壳体，110为进水口，120为出水口，130为调节腔，140为安装腔，20为调压组件，210为过流道，220为调节头，230为工字槽，2310为翼板，240为过流孔，250为空气通道，260为凸台，30为弹性件，40为调压膜片，410为内圆环，420为形变环，430为外圆环，50为上游外壳，60为下游外壳，610为限位台；

1为上游外壳，2为下游外壳，3为调压杯体，4为弹簧，5为密封圈。

具体实施方式

本发明的核心在于公开一种压力调节器，以提升其对毛管内水流压力的调节能力，并提升压力调节精度。

本发明的另一目的在于提供一种包含上述压力调节器的灌溉系统。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面参照附图对本发明实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

如图2及图4所示，本发明实施例提供的压力调节器，包括外壳体10、调压组件20、弹性件30和调压膜片40，其中，外壳体10包括进水口110、出水口120、调节腔130和安装腔140，进水口110和出水口120分别用于供流体流入和流出外壳体10，调节腔130则用于供调压组件20进行流体压力调节，安装腔140用于安装调压组件20和弹性件30，具体地，调压组件20和弹性件30均设置于安装腔140内，同时，调压组件20包括连通进水口110和出水口120的过流道210，即流入进水口110的流体会经过过流道210再到达出水口120并流出，弹性件30的两端分别抵接调压组件20和安装腔140的内壁，调压组件20在进水口110水压大于预设压力时，会带动出水口120位置水压增大，从而推动调压组件20朝向进水口110方向运动并压缩弹性件30，需要说明的是，此处调节原理与现有技术常用的压力调节器的调节原理相同，在此不再赘述。

在此基础上，调压组件20设置有圆锥构型的调节头220，调节头220设置于过流道210的入口位置，以使得经过进入口到达过流道210的流体需要先流经调节头220，即通过调节头220与调节腔130之间的区域达到过流道210，同时，调节头220在被调压组件20带动运动的路径均位于调节腔130内，调节腔130为圆台构型的腔体，特别地，圆锥构型的调节头220的尖端和调节腔130的小圆面均朝向进水口110设置，上述结构通过调节头220对调节腔130的封堵作用以进行过流量的调节，随着调节头220朝向进水口110方向运动，其与调节腔130之间供流体通过的区域减小，而由于圆锥构型的调节头220与圆台构型的调节腔130之间的配合作用，调节头220在朝向进水口110运动的过程中，其在运动相同距离时会逐渐封堵更大区域的调节腔130截面，即在进水口110位置水压过高的工况下，调节头220对过流量及水压的调节能力更强，以适配进水口110水压较大的工况。

需要说明的是，在进水口110位置水压恢复至不大于预设压力的值时，弹性件30带动调压组件20复位，而预设压力由设计人员根据运行需要选择对应规格的弹性件30即可。

调压膜片40则为柔性材质的圆环构型，其与出水口120连通以承受出水口120位置的水压，调压膜片40的内圆过盈套设于调压组件20的外壁，而外圆则固定设置于外壳体10的内壁，调压膜片40在出水口120位置水压增大、调压组件20朝向进水口110方向运动时，会被调压组件20带动拉伸，从而使得出水口120位置的受压面积增大，进水口110位置压力越大，调节膜片的拉伸程度越大，出水口120位置的受压面积越大，而出水口120受压面积增大在进水口110水压保持一定的情况下，出水口120位置所受的压力降低，且出水口120位置的受压面积随着进水口110水压大小自适应调节，使得本发明实施例提供的压力调节器不仅适用于高压工况，且其对上下游流体的调压更为精密。

本发明实施例提供的压力调节器，通过在调压组件20上过流道210的入口位置设置圆锥构型的调节头220，以配合圆台构型的调节腔130，进行对进入流道流体的阶梯性调节，即随着调节头220在随着调压组件20朝向进水口110方向运动的过程中，对调节腔130的封堵作用会越来越强，从而在进水口110水压较大时能够快速降低出水口120的流量以实现调压，同时通过设置调压膜片40，使得出水口120位置的受压面积随着进水口110水压大小自适应调节，进水口110水压越大，出水口120位置的受压面积也越大，对于出水口120位置的压力调节也更迅速和有效，从而使得本发明实施例提供的压力调节器不仅适用于高压工况，且其对上下游流体的调压更为精密，同时，由于调压膜片40两端均固定设置，通过其本身柔性拉伸性能实现腔体的密封，因此其无需如现有技术一样涂抹润滑剂以降低摩擦力，从而增加了本发明实施例提供的压力调节器的使用寿命。

同时需要说明的是，由于本发明实施例提中，朝向进水口110方向的调节头220为锥形结构，因此从进水口110方向进入的流体会在锥形的调节头220的导流作用下沿调节头220的锥面流动，从而降低流体对调节头220的直接冲击作用，同时，由于调压组件20在安装腔140内的圆周方向上均有抵接，因此相较于现有技术，本发明实施例提供的调压组件20在调压过程中更为稳定有效。

为了进一步优化上述技术方案，在本发明一具体实施例中，调压膜片40包括一体成型且为同心结构的内圆环410、形变环420和外圆环430，且调压膜片40沿径向从其圆心向外依次为内圆环410、形变环420和外圆环430，上述结构中，内圆环410用于过盈套设于调压组件20的外壁以实现与调压组件20的密封连接，外圆环430用于与外壳体10的内壁固定连接，而形变环420则用于在压力调节器进行压力调节的过程中进行形变以改变出水口120位置的受压面积，形变环420优选设置为具有褶皱的结构，在调压组件20朝向进水口110方向运动时，由于内圆环410和外圆环430会产生相对运动，因此形变环420的褶皱结构会被拉伸张开，从而使得调压膜片40与出水口120的连通面积增大，在高压工况下进行压力的快速调节。

在上述实施例的基础上，形变环420为V型或W型的环状结构，以使得形变环420在受拉伸时能够通过V型或W型结构的拉伸作用，从而更易产生拉伸形变，并能够产生更大的拉伸形变，需要说明的是，如图3及图5所示，此处V型或W型的环状结构具体指形变环420在被经过直径的平面剖切时，环面的剖面结构为V型或W型。

进一步地，为了保证调压膜片40的安装效果，避免调压膜片40在拉伸过程中产生滑移，如图2及图6所示，在本发明一具体实施例中，调压组件20在外壁上设置有工字槽230，调压膜片40的内圆环410厚度略小于工字槽230上两块翼板2310之间的距离，以使得内圆环410与工字槽230过盈配合，并被工字槽230的两块翼板2310夹紧固定。

进一步地，在调压组件20上，调节头220和过流道210之间通过连接区固定连接，同时在连接区开设有供流体通过的过流孔240，过流孔240开设于连接区的弧形外壁上，即调节头220与过流道210之间仅通过圆筒的一段扇形区域连接，从而使得经进水口110流入的流体会绕行调节头220后再进入过流道210，延长流体路径以减小下游的流体压力。

进一步地，为了使得本发明实施例提供的压力调节器便于装配，如图6、图7及图8所示，外壳体10包括分离生产制造的上游外壳50和下游外壳60，以便于开模制造，同时分离设置的上游外壳50和下游外壳60通过拆卸即可使安装腔140裸露，从而便于向安装腔140内安装调压组件20和弹性件30的安装，上游外壳50和下游外壳60的接合面为安装腔140靠近出水口120的一侧，调压膜片40安装于上游外壳50和下游外壳60的接合面以与出水口120连通，同时，上游外壳50与下游外壳60在装配时压紧固定外圆环430以实现调压膜片40的固定设置。

在上述实施例的基础上，上游外壳50和下游外壳60之间的连接方式可以为旋熔连接、热熔连接或螺纹连接。

此外，为了保证调压组件20在安装腔140内不会产生晃动，如图8及图9所示，下游外壳60内设置有若干个限位台610，限位台610在装配时抵接并限位调压组件20，需要说明的是，优选若干个限位台610沿下游外壳60的圆心均匀设置。

进一步地，本发明实施例提供的压力调节器在外壳体10的侧壁上开设有空气通道250，以连通安装腔140的内外区域，从而使得调压组件20在安装腔140内运动时，不会由于安装腔140内气体被压缩而影响调压组件20的调压动作。

进一步地，在本发明一具体实施例中，弹性件30为套设于调压组件20外壁的弹簧，弹簧的两端分别抵接安装腔140靠近进水口110的一侧和设置于调压组件20外壁上的凸台260，从而使得弹簧抵接安装腔140的一端作为固定端，而其抵接凸台260的一侧会随着调压组件20的运动而运动，从而实现弹簧的压缩及复位动作。

进一步地，为了避免流体渗入安装腔140而锈蚀弹性件30，在本发明实施例提供的压力调节器中，调压组件20在靠近进水口110位置的外壁上套设有环形密封圈。

本发明还提供了一种灌溉系统，其包括多个用于执行灌溉动作的轮灌组，特别地，任一轮灌组的毛管进口处和支管入口处均设置有上述任一实施例提供的压力调节器。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序，此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种压力调节器，其特征在于，包括：

外壳体(10)，包括进水口(110)、出水口(120)、调节腔(130)和安装腔(140)；

调压组件(20)和弹性件(30)，均设置于所述安装腔(140)内，所述调压组件(20)包括连通所述进水口(110)和所述出水口(120)的过流道(210)，所述弹性件(30)的两端分别抵接所述调压组件(20)和所述安装腔(140)内壁，所述调压组件(20)在所述进水口(110)水压大于预设压力时压缩所述弹性件(30)并朝向所述进水口(110)运动；

所述调压组件(20)包括圆锥构型的调节头(220)，所述调节头(220)设置于所述过流道(210)的入口且所述调节头(220)在所述调节腔(130)内运动，所述调节腔(130)为圆台构型，所述调节头(220)的尖端及所述调节腔(130)的小圆面均朝向所述进水口(110)；

调压膜片(40)，为柔性的圆环构型且与所述出水口(120)连通，所述调压膜片(40)的内圆过盈套设于所述调压组件(20)的外壁，外圆固定设置于所述外壳体(10)的内壁。

2.如权利要求1所述的压力调节器，其特征在于，所述调压膜片(40)包括一体成型且同心的内圆环(410)、形变环(420)和外圆环(430)，所述调压膜片(40)沿径向从其圆心向外依次为所述内圆环(410)、所述形变环(420)和所述外圆环(430)，所述形变环(420)在所述调压组件(20)朝向所述进水口(110)运动时被拉伸形变并增大其与所述出水口(120)的连通面积。

3.如权利要求2所述的压力调节器，其特征在于，所述形变环(420)为V型或W型的环状结构。

4.如权利要求2所述的压力调节器，其特征在于，所述调压组件(20)的外壁上设置有工字槽(230)，所述内圆环(410)卡入所述工字槽(230)并被所述工字槽(230)的两块翼板(2310)夹紧固定。

5.如权利要求1所述的压力调节器，其特征在于，所述调节头(220)与所述过流道(210)之间的连接区开设有供流体通过的过流孔(240)，所述过流孔(240)开设于所述连接区的弧形外壁。

6.如权利要求2所述的压力调节器，其特征在于，所述外壳体(10)包括上游外壳(50)和下游外壳(60)，所述上游外壳(50)和所述下游外壳(60)的接合面为所述安装腔(140)靠近所述出水口(120)的一侧，所述上游外壳(50)与所述下游外壳(60)压紧固定所述外圆环(430)。

7.如权利要求6所述的压力调节器，其特征在于，所述上游外壳(50)和所述下游外壳(60)的连接方式为旋熔连接、热熔连接或螺纹连接。

8.如权利要求6所述的压力调节器，其特征在于，所述下游外壳(60)内沿圆心均匀设置有若干个限位台(610)，所述限位台(610)抵接限位所述调压组件(20)。

9.如权利要求1所述的压力调节器，其特征在于，所述外壳体(10)的侧壁上开设有连通所述安装腔(140)内外的空气通道(250)。

10.如权利要求1所述的压力调节器，其特征在于，所述弹性件(30)为套设于所述调压组件(20)外壁的弹簧，所述弹簧两端分别抵接所述安装腔(140)靠近所述进水口(110)的一侧和设置于所述调压组件(20)外壁上的凸台(260)。

11.如权利要求1所述的压力调节器，其特征在于，所述调压组件(20)在靠近所述进水口(110)位置的外壁上套设有环形密封圈。

12.一种灌溉系统，包括多个用于执行灌溉动作的轮灌组，其特征在于，任一所述轮灌组的毛管进口处和支管入口处均设置有如权利要求1-11任一项所述的压力调节器。