CN220318647U - 一种利用虹吸现象的渠道取水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种虹吸现象的渠道取水装置，属于农业灌溉技术领域，解决了现有的虹吸取水形成虹吸较困难的问题。一种利用虹吸现象的渠道取水装置，包括虹吸管取水计量装置、真空水泵启闭装置和消力集水槽补水装置；所述虹吸管取水计量装置包括虹吸管和设置在所述虹吸管上的水流传感器，所述消力集水槽补水装置包括消力集水槽；所述真空水泵启闭装置包括电控三通阀、真空水泵、排气管和进气管，所述真空水泵设在所述排气管上。本实用新型的利用虹吸现象的渠道取水装置设有真空泵和电控三通阀，能够自动形成真空以及破真空，自动完成虹吸的启停。

Description

一种利用虹吸现象的渠道取水装置

技术领域

本实用新型涉及农业灌溉技术领域，尤其涉及一种利用虹吸现象的渠道取水装置。

背景技术

目前农业灌溉普遍使用水闸或水泵从干渠引水再输送到农田的灌溉方式。干渠往往通过修建在渠道两侧的渠堤来实现高水位，以按照规定的方向输水，增大输水能力，扩大送水范围，并减少沟渠占地面积；或者干渠由于地形障碍物等原因在某些区域存在天然高水位。

当采用水闸引水时，渠水通过明渠或涵管自流进入支渠中，运行成本低。但水闸后须设置跌水或陡坡、消力池构筑物，配套设置的明渠计量设备需安装在跌水或陡坡、消力池后的平稳水流段，所以占地面积多，开挖工程量大，建设投资高。后期跌水或陡坡构筑物容易产生不均匀沉降、裂缝等隐患；因明渠计量设备与引水闸安装距离较远、明渠计量设备易受到渠道淤积情况的影响等因素，取水量测量偏差大，出水量不好有效控制，会造成水资源浪费，后期维护不方便的问题。

当采用水泵取水时，水泵工作需要耗费电力或柴油，设备和动力成本较高。

现在技术中还有采用虹吸现象取水的。虹吸是依靠大气压及势能的引导具有自动引水的一种现象。优点在于它可以连续输送液体，无需供能，减少输水成本；缺点在于要启动虹吸现象需要先排空虹吸管内空气注满水，无法自行启动虹吸现象；当取水量大时，所需虹吸管管径就要加大，虹吸管排气充水时间延长，形成虹吸较困难，施工难度和工程造价将大幅增加。

实用新型内容

鉴于上述分析，本实用新型旨在提供一种利用虹吸现象的渠道取水装置，以解决现有的虹吸取水形成虹吸较困难的问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种利用虹吸现象的渠道取水装置，包括虹吸管取水计量装置、真空水泵启闭装置和消力集水槽补水装置；

所述虹吸管取水计量装置包括虹吸管和设置在所述虹吸管上的水流传感器，所述消力集水槽补水装置包括消力集水槽，所述虹吸管的进水口设在干渠的水面以下，出水口进入所述消力集水槽后与支渠相连；

所述真空水泵启闭装置设在所述虹吸管的驼峰段，所述真空水泵启闭装置包括电控三通阀、真空水泵、排气管和进气管，所述真空水泵设在所述排气管上。

进一步地，所述电控三通阀的三个口分别与所述虹吸管、所述排气管和所述进气管相连，以连通所述虹吸管和所述排气管，或者连通所述虹吸管和所述进气管。

进一步地，所述虹吸管取水计量装置包括一根或多根所述虹吸管。

进一步地，所述虹吸管的进水口高于出水口。

进一步地，所述虹吸管包括依次连接的上升段、驼峰段和下降段，所述上升段的入口为进水口，所述下降段的出口为出水口。

进一步地，所述驼峰段的管顶标高与所述进水口的水面标高差小于9.8m。

进一步地，所述消力集水槽补水装置还包括补水管和补水泵，所述消力集水槽通过所述补水管与所述干渠连接，所述补水泵设在所述补水管上。

进一步地，所述消力集水槽补水装置还包括液位传感器，所述液位传感器设在所述消力集水槽内。

进一步地，所述虹吸管取水计量装置还包括设在所述驼峰段的压力传感器。

进一步地，所述上升段还设有流量计。

本实用新型至少可实现如下有益效果之一：

(1)本实用新型的利用虹吸现象的渠道取水装置设有真空泵和电控三通阀，能够自动形成真空以及破真空，自动完成虹吸的启停。

(2)本实用新型的虹吸管和补水管均横跨于渠堤之上，无需开挖工程量，无需占用农田。因此，本发明可以降低施工难度，加快施工进度，降低工程造价，后期维护方便。

(3)本实用新型的虹吸管的进水口伸入干渠的水体之中，虹吸管的出水口伸入消力集水槽的水体中，形成虹吸管两端的密闭水封效果，无需在虹吸管的两端设置阀门和考虑后期阀门密封性不严的问题，能够降低工程造价，减少后期管理的工作量。

本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实用新型实施例的利用虹吸现象的渠道取水装置的结构示意图；

图2为图1中A部分的局部放大图。

附图标记：

1-虹吸管，2-水流传感器，3-消力集水槽，4-电控三通阀，5-真空水泵，6-排气管，7-进气管，8-控制柜，9-液位传感器，10-补水泵，11-补水管，12-压力传感器，13-流量计，14-控制管线；

100-干渠，200-支渠。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本实用新型一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

本实用新型的一个实施例，如图1和图2所示，公开了一种利用虹吸现象的渠道取水装置，包括虹吸管取水计量装置、真空水泵启闭装置、和消力集水槽补水装置；虹吸管取水计量装置包括虹吸管1和设置在虹吸管1上的水流传感器2，消力集水槽补水装置包括消力集水槽3，虹吸管1的进水口设在干渠100的水面以下，出水口进入消力集水槽3后与支渠200相连；真空水泵启闭装置设在虹吸管1的驼峰段，包括电控三通阀4、真空水泵5、排气管6和进气管7；电控三通阀4的三个口分别与虹吸管1、排气管6和进气管7相连，从而连通虹吸管1和排气管6，或者连通虹吸管1和进气管7，真空水泵5设在排气管6上。

本实施例中，在虹吸前准备阶段，先向消力集水槽3补水以对虹吸管1的出口形成密闭水封。虹吸引水阶段，虹吸管1的进水口和出水口伸入在水体中达到密闭水封的效果，电控三通阀4和真空水泵5开启，抽走虹吸管1内的空气形成真空，同时带动虹吸管1两侧的液位逐步上升至连通形成虹吸，虹吸成功后，电控三通阀4和真空水泵5关闭，实现虹吸取水。

本实施例中，虹吸管取水计量装置包括一根或多根虹吸管1，当设有多根虹吸管1时，多根虹吸管1并行布置。图1中给出了两根虹吸管的示例。

进一步地，虹吸管1包括上升段、驼峰段和下降段，虹吸管1的进水口高于出水口，驼峰段设置在渠堤顶部外坡，无需开挖工程量，无需占用农田，降低了施工难度和工程造价，便于后期维护。

进一步地，虹吸管1驼峰段管顶标高与虹吸管1的进水口水面标高差小于9.8m。

进一步地，消力集水槽补水装置还包括液位传感器9、补水泵10和补水管11，液位传感器9设在消力集水槽3内，消力集水槽3通过补水管11与干渠100连接，补水泵10设在补水管11上，消力集水槽3的出口与支渠200连接。液位传感器9测量消力集水槽3的液位，当液位低于对虹吸管1的出口形成密闭水封所需的水位时，补水泵10启动，补水泵10通过补水管11从干渠100中抽水对消力集水槽3的液位进行补充，直至消力集水槽3的水位满足对虹吸管1的出口形成密闭水封所需的水位要求，补水泵10关闭。

本实施例中，电控三通阀4和真空水泵5联动工作，达到抽真空引水形成虹吸或进气断流、破环虹吸的功能。

具体地，虹吸引水阶段，电控三通阀4打开，连通排气管6和虹吸管1，随后打开真空水泵5，抽走虹吸管1内的空气形成真空，同时带动虹吸管1两侧的液位逐步上升至连通形成虹吸。形成虹吸后，电控三通阀4和真空水泵5关闭，实现连续虹吸取水。

进一步地，本实施例的利用虹吸现象的渠道取水装置还包括自动化控制模块，自动化控制模块包括控制柜8和控制管线14，控制柜8内设有电源模块、PLC控制器、远程终端单元、触摸屏和手动/自动转换开关。电源模块用于电气设备供电；PLC控制器通过控制管线14采集各传感器数据，获得取水量数据，接收触摸屏或远程灌区信息化管理平台设定的取水量自动控制虹吸现象启闭；远程终端单元用于与灌区信息化管理平台进行数据通信；触摸屏为现场人机界面，通过控制柜中的PLC控制器，实时显示传感器数据和设备状态，接收来自操作人员的操作指令并指示设备动作；手动/自动转换开关用于切换控制系统的工作模式，手动模式优先，在应急、检修时使用。

进一步地，虹吸管取水计量装置还包括设在虹吸管1驼峰段的压力传感器12，压力传感器12监测虹吸管1内的真空度并回传至PLC控制器，PLC控制器根据虹吸管1内的真空度判断虹吸管1内是否形成虹吸，保证判断的准确性。

进一步地，虹吸管1的上升段设有流量计13，流量计13能够测量虹吸管1取水的水量，PLC控制器根据流量计13回传的水量数据判断吸取水水量是否达到设定值。

本实施例中，当虹吸取水水量达到设定值时，PLC控制器控制电控三通阀4连通虹吸管1和进气管7，空气进入虹吸管1，破坏虹吸，导致虹吸管1内断流，从而结束虹吸取水。

进一步地，当采用2根及以上虹吸管1时，按设定顺序单根虹吸管1依次启动抽真空形成虹吸，即第一根虹吸管1取水成功后，再启动下一根虹吸管1取水，依次进行。

需要说明的是，本实用新型提供的利用虹吸现象的渠道取水装置，所涉及的控制管线14、电源模块、PLC控制器、远程终端单元、触摸屏和手动/自动转换开关以及控制方法均为现有技术常见的设置和方法，仅需要将各个具有相应功能的装置通过本实用新型实施例所给出的连接关系进行连接，即可得到本实用新型的技术方案，其中并不涉及任何电路、软件控制方面的改进。而至于各个相应功能的装置之间的连接方式，均是本领域技术人员可以采用现有技术实现的，在此不做详细说明。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用虹吸现象的渠道取水装置，其特征在于，包括虹吸管取水计量装置、真空水泵启闭装置和消力集水槽补水装置；

所述虹吸管取水计量装置包括虹吸管(1)和设置在所述虹吸管(1)上的水流传感器(2)，所述消力集水槽补水装置包括消力集水槽(3)，所述虹吸管(1)的进水口设在干渠(100)的水面以下，出水口进入所述消力集水槽(3)后与支渠(200)相连；

所述真空水泵启闭装置设在所述虹吸管(1)的驼峰段，所述真空水泵启闭装置包括电控三通阀(4)、真空水泵(5)、排气管(6)和进气管(7)，所述真空水泵(5)设在所述排气管(6)上。

2.根据权利要求1所述的利用虹吸现象的渠道取水装置，其特征在于，所述电控三通阀(4)的三个口分别与所述虹吸管(1)、所述排气管(6)和所述进气管(7)相连，以连通所述虹吸管(1)和所述排气管(6)，或者连通所述虹吸管(1)和所述进气管(7)。

3.根据权利要求1所述的利用虹吸现象的渠道取水装置，其特征在于，所述虹吸管取水计量装置包括一根或多根所述虹吸管(1)。

4.根据权利要求1所述的利用虹吸现象的渠道取水装置，其特征在于，所述虹吸管(1)的进水口高于出水口。

5.根据权利要求4所述的利用虹吸现象的渠道取水装置，其特征在于，所述虹吸管(1)包括依次连接的上升段、驼峰段和下降段，所述上升段的入口为进水口，所述下降段的出口为出水口。

6.根据权利要求5所述的利用虹吸现象的渠道取水装置，其特征在于，所述驼峰段的管顶标高与所述进水口的水面标高差小于9.8m。

7.根据权利要求1所述的利用虹吸现象的渠道取水装置，其特征在于，所述消力集水槽补水装置还包括补水管(11)和补水泵(10)，所述消力集水槽(3)通过所述补水管(11)与所述干渠(100)连接，所述补水泵(10)设在所述补水管(11)上。

8.根据权利要求7所述的利用虹吸现象的渠道取水装置，其特征在于，所述消力集水槽补水装置还包括液位传感器(9)，所述液位传感器(9)设在所述消力集水槽(3)内。

9.根据权利要求5或6所述的利用虹吸现象的渠道取水装置，其特征在于，所述虹吸管取水计量装置还包括设在所述驼峰段的压力传感器(12)。

10.根据权利要求5或6所述的利用虹吸现象的渠道取水装置，其特征在于，所述上升段还设有流量计(13)。