一种离心式双向反洗的自动化引黄灌溉装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种离心式双向反洗的自动化引黄灌溉装置，其特征在于：包括：管道单元（1）、光束发生感应器单元（2）以及自动控制单元（3）；所述管道单元（1）设置于所述光束发生感应器单元（2）内，所述自动控制单元（3）与所述光束发生感应器单元（2）电相连。本发明提供了一种离心式双向反洗的自动化引黄灌溉装置，过滤精度高，通过离心反洗机制，保持内部清洁，能够长时间高效率的过滤水质并且通过光感技术实现了净水及清洗的自动化控制，根本上解决现有灌水器的堵塞问题，自动清洗、操作方便、价格低廉，能够大规模地应用于市场，从而有效推进我国农田节水灌溉事业的发展。
【专利说明】一种离心式双向反洗的自动化引黄灌溉装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种离心式双向反洗的自动化引黄灌溉装置，尤其是一种有效地利用离心分层和光感原理在运输水过程中对含有泥沙的黄河水进行水沙分离的装置，属于水利工程【技术领域】。
【背景技术】
[0002]黄河下游引黄供水事业始于20世纪50年代初期，引黄供水经历了探索尝试、大引大蓄、停灌治理、恢复整顿、稳定发展、统一调度管理等复杂、曲折的过程，由最初的农业用水发展成为工农业生产、城乡居民用水全方位供水。以黄河下游山东为例，黄河下游山东段万亩以上的引黄灌区72处，设计灌溉面积236.8万hm2，有效灌溉面积189.3万hm2，引黄水量和引黄灌溉面积占山东总用水量和总灌溉面积的40%左右。同时，也为引黄济青、引黄济淀、引黄济津和胜利油田工业、生活及滨海地区人畜用水等提供了可靠的水源。黄河水已成为沿黄地区经济发展和人们赖以生存的宝贵资源，社会效益、经济效益和生态效益巨大。
[0003]兴建引黄灌溉工程必须考虑泥沙多的问题。引黄河水同时就把黄河泥沙引出来，近几年平均每年引出的泥沙800万t左右。如何处理弓I出来的泥沙己为人们所重视，并进行了研究试验。归纳起来，有三种方式，一是引黄初期建沉沙池，或条淤，或块淤，清水入渠灌溉。进而在沉沙池淤高后，采用挖塘机，挖泥船，挖掘机等机械清淤，加大沉沙池的寿命。二是在有条件的地方，加大渠道的输沙能力，把泥沙送到田地里去。三是防止泥沙进闸，首先在黄河含沙量小的季节引水，其次，研究引水的角度，使引水的含沙量小于大河的含沙量；再是研究黄河含沙量垂直分布不均匀的特点，取表层含沙量小的部位引水，初期采取在闸门前建叠梁闸板，防底沙进闸，近些年在研究建橡皮坝控制引水。这些措施，虽有利引黄，但却不利于黄河河道输沙，不能有效解决弓I黄灌溉水沙分离问题。
[0004]针对以上不足之处，我们设计了一种离心式双向反洗的自动化引黄灌溉装置，简易方便、价格低廉，节水节能，是引黄灌溉除污能力优越的过滤器，以满足广大农民灌溉需求。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是，提供一种依靠自身水力的离心分层及过滤网进行水沙分离的装置，该装置易于分离粒径小的细泥沙，过滤精度高；进一步地，本发明解决了该装置的清洗问题，通过离心反洗机制，保持本发明内部清洁，使得本发明能够长时间高效率的过滤水质；更进一步地，本发明通过光感技术实现了净水及清洗的自动化控制，根本上解决现有灌水器的堵塞问题，自动清洗、操作方便、价格低廉，能够大规模地应用于市场，从而有效推进我国农田节水灌溉事业的发展。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
一种离心式双向反洗的自动化引黄灌溉装置，其特征在于:包括:管道单元、光束发生感应器单元以及自动控制单元；所述管道单元设置于所述光束发生感应器单元内，所述自动控制单元与所述光束发生感应器单元电相连；
所述管道单元包括环形管道，所述环形管道上部连有出水管，所述环形管道下部连有进水管，所述出水管和进水管将所述环形管道分成对称的左支管和右支管，所述左支管和右支管的下部均连有排污管，所述左支管和右支管的内部均设置有过滤网，支管连接管对称式设置于所述左支管和右支管的内侧中部，所述支管连接管的正上方设置有光束发生器，所述支管连接管的正下方设置有光束感光板，所述支管连接管内设置有所述过滤网，所述光束发生器和光束感光板固定设置于所述环形管道的外壁上，所述环形管道、出水管和排污管上均设置有电磁阀，所述电磁阀和光束发生感应器单元均与所述自动控制单元电相连。
[0007]所述光束感光板包括左光束感光板和右光束感光板，所述左光束感光板与左支管固定连接，所述右光束感光板与右支管固定连接。
[0008]位于相同侧的所述光束发生器、支管连接管、和光束感光板的中心在一条直线上，光线从所述光束发生器发出，透过所述支管连接管内的第三层过滤网后，打在所述光束感光板上。当第三层过滤网处杂质厚度达到4-5mm阀值时，光线不能到达光束感光板。
[0009]所述自动控制单元包括信号转换器、右数据传输电路、左数据传输电路、电磁阀控制电路以及自动控制电路主板；所述信号转换器通过所述右数据传输电路与所述右光束感光板相连；所述信号转换器通过所述左数据传输电路与所述左光束感光板相连，所述信号转换器通过光信号控制所述电磁阀控制电路，所述自动控制电路主板连接所述信号转换器、电源电路、电磁阀控制电路以及控制程序，所述电源电路为所述自动控制单元提供电倉泛。
[0010]所述电磁阀包括位于所述出水管上的第一电磁阀、位于所述进水管和左支管之间的所述环形管道上的第二电磁阀、位于所述进水管和右支管之间的所述环形管道上的第三电磁阀、分别位于2个所述排污管上的第四电磁阀和第五电磁阀，所述电磁阀与所述电磁阀控制电路相连。
[0011]所述过滤网为若干层分级过滤网，所述分级为若干层所述过滤网的孔径逐层增大，相邻所述过滤网间有间距。
[0012]所述过滤网包括五层分级过滤网，所述五层分级过滤网的第一层过滤网的孔径为250^300目，第二层过滤网的孔径为180?200目，第三层过滤网的孔径为120?150目，第四层过滤网的孔径为5(Γ60目，第五层过滤网的孔径为1(Γ20目，所述第三层过滤网固定于所述支管连接管内。
[0013]过滤网安放在尺寸相合的活接头内，两边接触面均采用了橡胶垫圈。这样的结合方式极大的满足了牢固防渗的要求，减小水头损失，同时也保证过滤网在水流的冲刷作用下不会偏移或者滑脱，同时也缓解了材料的挤压应力，减弱了过滤网变形的可能。
[0014]采用可旋式活接头可随时拧开拆卸，当管道内的过滤网由于意外因素已经无法通过反冲洗来保证其使用效果的时候，这种接头还能方便使用者进行自主的更换与维修。
[0015]所述环形管道与水平面呈4(Γ60°放置，所述环形管道的大环半径范围在
1.5^1.Sm，所述环形管道通水管内径范围在0.2^0.3m。
[0016]所述进水管末端、左支管的上段和右支管的上段均设置有水压检测器，所述水压检测器与所述自动控制单元电相连。所述水压检测器用来检测本发明工作是否稳定。
[0017]所述支管连接管为一段直管道，所述支管连接管的外径与所述环形管道的内径相同，所述支管连接管的材质与环形管道的材质相同。
[0018]所述过滤网设置于所述环形管道的活接头内且与所述活接头的接触面均设置了橡胶垫圈。
[0019]本发明在不同工作状态下的水流情况和工作原理:
(I)正常工作状态:为采用斜式双通道多层过滤模式，此时左支管和右支管均过滤。此时，第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀均开启，第四电磁阀和第五电磁阀均关闭。在一般工作情况下，左支管和右支管里面的过滤网拦截的杂质都比较少，不足以引起较大的水头损失，过流量也未受到很大影响，左支管和右支管可以同时对水流进行过滤。水流在第二电磁阀和第三电磁阀处分流到左支管和右支管，经过过滤网五级过滤后，杂质按颗粒大小依次被拦截在这五层过滤网前方。过滤完的水通过出水口流向下游管道进行灌溉等。但考虑到后期的反冲洗，左支管和右支管并非同时同步工作，那么左支管和右支管内的淤积程度是不一样的，所以需要根据左支管和右支管的水头差判别是否需要进行左支管和右支管的反洗。当左光束感光板和右光束感光板都能收集都光束，通过左数据传输电路和右数据传输电路传输到信号转换器，把光信号数据写入程序，自动控制电磁阀控制电路，此时第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀均开启，第四电磁阀和第五电磁阀均关闭，处于工作状态。
[0020](2)右侧反洗状态:此时通过左支管过滤、右支管反洗。此时，第一电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀均关闭、第二电磁阀和第五电磁阀均开启。在持续的正常工作中，五级过滤网会拦截水中的大部分杂质，并在过滤网下方形成堆积，影响过滤效率，增大水头损失。较大的水头损失会通过光束感光板和测压管(测压管包括进水管末端、左支管的上段和右支管)中的水压检测器中的压力差值显示出来，达到阈值时自动进行反冲洗。首先关闭第四电磁阀及第一电磁阀，将左支管过滤后的水引入右支管进行反冲洗。由于过滤网泥沙吸附作用弱，堆积在过滤网下方的沙石泥土在自重以及水流的冲击下很容易从过滤网上脱离，随反冲水流经右侧排污管流出。反冲洗用水流出本发明以后由专门管道引流到水源地重复利用。当左光束感光板收集到光束、右光束感光板没有收集到光束时，此时第一电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀均关闭、第二电磁阀和第五电磁阀均开启，此时处于右侧反洗状态。
[0021](3)左侧反洗状态:此时右支管过滤、左支管反冲洗，此时，第一电磁阀、第二电磁阀和第五电磁阀均关闭、第三电磁阀和第四电磁阀均开启。工作原理同(2)。当左支管反冲洗完以后回到工作状态(I)。当右光束感光板收集到光束、左光束感光板没有收集到光束时，此时第一电磁阀、第二电磁阀和第五电磁阀均关闭、第三电磁阀和第四电磁阀均开启，处于左侧反洗状态。
[0022]本发明提供的一种离心式双向反洗的自动化引黄灌溉装置，采用环形管道结构，引黄灌溉时水与沙等杂质流经环形管道时自动离心式分离，同时五层梯度分级过滤网有效清除灌溉杂质；利用压差和双向反式的设备结构，可以实现自动冲洗，无需频繁更换清洗，有效清除过滤网污染堵塞物，最终致使报废的可能性小，大大延长了部件使用寿命；利用光感及水压检测器两种技术来控制自动控制单元开关的启闭，智能化持续工作，更为简便和省时。与传统引黄灌溉系统中的过滤装置相比，本发明结构简单，体积小，且易于安装和拆卸，并可以满足灌溉系统对灌溉水的要求，因此可以代替传统的灌溉过滤装置，更好地实现过滤效果。无论是生产运输还是安装更换，都较传统的大型过滤罐更为廉价便捷，具有良好的市场前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中自动控制单元的结构示意图；
图3为本发明中环形管道的侧视图；
图4为本发明过滤工作状态示意图；
图5为本发明右支管反洗状态示意图；
图6为本发明左支管反洗状态示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0025]实施例1:
如图1飞所示，一种离心式双向反洗的自动化引黄灌溉装置，其特征在于:包括:管道单元1、光束发生感应器单元2以及自动控制单元3 ;所述管道单元I设置于所述光束发生感应器单元2内，所述自动控制单元3与所述光束发生感应器单元2电相连；
所述管道单元I包括环形管道11，所述环形管道11上部连有出水管12，所述环形管道11下部连有进水管13，所述出水管12和进水管13将所述环形管道11分成对称的左支管14和右支管15，所述左支管14和右支管15的下部均连有排污管16，所述左支管14和右支管15的内部均设置有过滤网17，支管连接管19对称式设置于所述左支管14和右支管15的内侧中部，所述支管连接管19的正上方设置有光束发生器21，所述支管连接管19的正下方设置有光束感光板22，所述支管连接管19内设置有所述过滤网17，所述光束发生器21和光束感光板22固定设置于所述环形管道11的外壁上，所述环形管道11、出水管12和排污管16上均设置有电磁阀18，所述电磁阀18和光束发生感应器单元2均与所述自动控制单元3电相连。
[0026]所述光束感光板22包括左光束感光板221和右光束感光板222，所述左光束感光板221与左支管14固定连接，所述右光束感光板222与右支管15固定连接。
[0027]所述自动控制单元3包括信号转换器31、右数据传输电路32、左数据传输电路33、电磁阀控制电路34以及自动控制电路主板35 ;所述信号转换器31通过所述右数据传输电路32与所述右光束感光板222相连；所述信号转换器31通过所述左数据传输电路33与所述左光束感光板221相连，所述信号转换器31通过光信号控制所述电磁阀控制电路34，所述自动控制电路主板35连接所述信号转换器31、电源电路36、电磁阀控制电路34以及控制程序，所述电源电路36为所述自动控制单元3提供电能。
[0028]所述电磁阀18包括位于所述出水管12上的第一电磁阀181、位于所述进水管13和左支管14之间的所述环形管道11上的第二电磁阀182、位于所述进水管13和右支管15之间的所述环形管道11上的第三电磁阀183、分别位于2个所述排污管16上的第四电磁阀184和第五电磁阀185，所述电磁阀18与所述电磁阀控制电路34相连。
[0029]所述过滤网17为若干层分级过滤网，所述分级为若干层所述过滤网17的孔径逐层增大，相邻所述过滤网17间有间距。
[0030]所述过滤网17包括五层分级过滤网，所述第三层过滤网173固定于所述支管连接管19内。
[0031]过滤网为五层不同孔径的金属过滤网，其工作原理为：
选用10目（孔径O. 5mm)作为第五层过滤网，可以滤除粒径较大的砾石、枯枝叶和垃圾等;
选用50目（孔径O. Imm)作为第四层过滤网，可以滤除粗砂颗粒等；
选用120目（孔径150μπι)作为第三层过滤网，可以滤除大部分中砂颗粒；
选用200目（孔径80 μ m)作为第二层过滤网，可以滤除大部分细沙颗粒；
选用300目（孔径48μπι)作为第一层过滤网，可以滤除大部分泥沙颗粒以及絮状杂质。
[0032]所述环形管道11与水平面呈40°放置，所述环形管道11的大环半径范围在
I.5m,所述环形管道11通水管内径范围在O. 2m。
[0033]所述进水管13末端、左支管14的上段和右支管15的上段均设置有水压检测器，所述水压检测器与所述自动控制单元3电相连。
[0034]所述支管连接管19为一段直管道，所述支管连接管19的外径与所述环形管道11的内径相同，所述支管连接管19的材质与环形管道11的材质相同。
[0035]所述过滤网17设置于所述环形管道11的活接头内且与所述活接头的接触面均设置了橡胶垫圈。
[0036]实施例2 ：
如图I飞所示，一种离心式双向反洗的自动化引黄灌溉装置，其特征在于：
过滤网为五层不同孔径的金属过滤网，其工作原理为：
选用20目作为第五层过滤网，可以滤除粒径较大的砾石、枯枝叶和垃圾等；
选用60目作为第四层过滤网，可以滤除粗砂颗粒等；
选用150目作为第三层过滤网，可以滤除大部分中砂颗粒；
选用180目作为第二层过滤网，可以滤除大部分细沙颗粒；
选用250目作为第一层过滤网，可以滤除大部分泥沙颗粒以及絮状杂质。
[0037]所述环形管道11与水平面呈60°放置，所述环形管道11的大环半径范围在
I.8m,所述环形管道11通水管内径范围在O. 3m.
其余内容同实施例I。
[0038]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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种离心式双向反洗的自动化引黄灌溉装置，其特征在于:包括:管道单元(I)、光束发生感应器单元(2 )以及自动控制单元(3 );所述管道单元(I)设置于所述光束发生感应器单元(2)内，所述自动控制单元(3)与所述光束发生感应器单元(2)电相连； 所述管道单元(I)包括环形管道(11)，所述环形管道(11)上部连有出水管(12 )，所述环形管道(11)下部连有进水管(13)，所述出水管(12)和进水管(13)将所述环形管道(11)分成对称的左支管(14)和右支管(15)，所述左支管(14)和右支管(15)的下部均连有排污管(16)，所述左支管(14)和右支管(15)的内部均设置有过滤网(17)，支管连接管(19)对称式设置于所述左支管(14)和右支管(15)的内侧中部，所述支管连接管(19)的正上方设置有光束发生器(21 )，所述支管连接管(19)的正下方设置有光束感光板(22)，所述支管连接管(19)内设置有所述过滤网(17)，所述光束发生器(21)和光束感光板(22)固定设置于所述环形管道(11)的外壁上，所述环形管道(11 )、出水管(12)和排污管(16)上均设置有电磁阀(18)，所述电磁阀(18)和光束发生感应器单元(2)均与所述自动控制单元(3)电相连。
2.根据权利要求1所述的一种离心式双向反洗的自动化引黄灌溉装置，其特征在于:所述光束感光板(22 )包括左光束感光板(221)和右光束感光板(222 )，所述左光束感光板(221)与左支管(14)固定连接，所述右光束感光板(222)与右支管(15)固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种离心式双向反洗的自动化引黄灌溉装置，其特征在于:所述自动控制单元(3)包括信号转换器(31)、右数据传输电路(32)、左数据传输电路(33)、电磁阀控制电路(34)以及自动控制电路主板(35);所述信号转换器(31)通过所述右数据传输电路(32 )与所述右光束感光板(222 )相连；所述信号转换器(31)通过所述左数据传输电路(33 )与所述左光束感光板(221)相连，所述信号转换器(31)通过光信号控制所述电磁阀控制电路(34)，所述自动控制电路主板(35)连接所述信号转换器(31)、电源电路(36)、电磁阀控制电路(34)以及控制程序，所述电源电路(36)为所述自动控制单元(3)提供电倉泛。
4.根据权利要求3所述的一种离心式双向反洗的自动化引黄灌溉装置，其特征在于:所述电磁阀(18)包括位于所述出水管(12)上的第一电磁阀(181)、位于所述进水管(13)和左支管(14)之间的所述环形管道(11)上的第二电磁阀(182)、位于所述进水管(13)和右支管(15 )之间的所述环形管道(11)上的第三电磁阀(183 )、分别位于2个所述排污管(16 )上的第四电磁阀(184)和第五电磁阀(185)，所述电磁阀(18)与所述电磁阀控制电路(34)相连。
5.根据权利要求1所述的一种离心式双向反洗的自动化引黄灌溉装置，其特征在于:所述过滤网(17)为若干层分级过滤网，所述分级为若干层所述过滤网(17)的孔径逐层增大，相邻所述过滤网(17)间有间距。
6.根据权利要求5所述的一种离心式双向反洗的自动化引黄灌溉装置，其特征在于:所述过滤网(17)包括五层分级过滤网，所述五层分级过滤网的第一层过滤网(171)的孔径为250?300目，第二层过滤网(172)的孔径为180?200目，第三层过滤网(173)的孔径为120^150目，第四层过滤网(174)的孔径为50?60目，第五层过滤网(175)的孔径为10?20目，所述第三层过滤网(173)固定于所述支管连接管(19)内。
7.根据权利要求1所述的一种离心式双向反洗的自动化引黄灌溉装置，其特征在于:所述环形管道(11)与水平面呈40飞0°放置，所述环形管道(11)的大环半径范围在1.5?1.8m,所述环形管道(11)通水管内径范围在0.2?0.3m。
8.根据权利要求1所述的一种离心式双向反洗的自动化引黄灌溉装置，其特征在于:所述进水管(13)末端、左支管(14)的上段和右支管(15)的上段均设置有水压检测器，所述水压检测器与所述自动控制单元(3)电相连。
9.根据权利要求1所述的一种离心式双向反洗的自动化引黄灌溉装置，其特征在于:所述支管连接管(19)为一段直管道，所述支管连接管(19)的外径与所述环形管道(11)的内径相同，所述支管连接管(19)的材质与环形管道(11)的材质相同。
10.根据权利要求1所述的一种离心式双向反洗的自动化引黄灌溉装置，其特征在于:所述过滤网(17 )设置于所述环形管道(11)的活接头内且与所述活接头的接触面均设置了橡胶垫圈。
【文档编号】A01G25/00GK104436836SQ201410617625
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】朱泽, 胡涛, 郝梦茹, 罗晓丽, 蔡庆拟, 顾雯, 徐伟, 陈喜 申请人:河海大学