水涡轮驱动自清洗网式过滤器的制作方法

本发明涉及微水灌溉技术领域，具体涉及一种与微水灌溉系统配套使用的水涡轮驱动自清洗网式过滤器。

背景技术：

近年来，由于微灌具有节水、灌溉均匀度高、省工、节肥、增产等诸多优点，发展迅速，得到了广泛使用，已成为农业生产中的重要技术手段，目前全国微灌应用面积已达到5000多万亩。

微灌主要包括滴灌和微喷灌两种形式，是通过管道系统与安装在尾部(末级管道上)的特制灌水器(滴头、微喷头、渗灌管和微管等)，将水和养分以较小的流量输送到作物根部，使土壤保持在最佳水、肥、气状态的灌水方法。滴头和微喷头是微灌系统中的核心部件，但它们的水流孔径都很小，一般为0.5～2.0mm，容易被水中杂质堵塞，因此需要对灌溉水源进行严格的过滤处理。

目前过滤设备有离心、砂石、叠片和网式等类型，单独或组合过滤不同类型和水质的水源。网式过滤器由于具有精度高、结构简单的特点，作为最后一级过滤器使用。网式过滤器的过滤网孔尺寸一般是灌水器流道尺寸的1/10，即0.05～0.2mm，所以特别容易堵塞。堵塞后造成过滤器压力差增大，水的流量变小，影响微灌系统的正常使用，此时必须对过滤器进行清洗。手动清洗过滤器需要停止微灌系统运行，打开过滤器，清洗滤网，再安装好后才能正常使用，通常情况每天至少清洗1次，水质较差时每天需清洗4-5次，严重影响了微灌系统的正常使用。所以自动清洗网式过滤器的出现解决了这个问题。目前自清洗方式主要有两种，一种是电机驱动刷式，一种是水力驱动负压式。

电机驱动刷式过滤器需要配置电机、减速器，结构复杂，成本高，可靠性低，而且需要220v或380v电源，使用不方便。水力驱动负压式过滤器采用负压式滤芯组件去除滤网上的杂质，结构更复杂，过滤效果有待进一步提高，清洗时间较长，且滤芯组件的价格较为昂贵，一旦损坏，更换麻烦。

中国专利cn104740924b公开了一种水涡轮推动微滤机，虽然其也采用了水涡轮部件，但原理和结构非常复杂，效果也不理想：其使用时需“悬浮于一定容量的待过滤原水中，使水位线位于清洗管与滤网部件的轴线之间”，还增加了浮筒，正常的微灌过滤器均不放置于水中，特别是井水灌溉时无法放入水中，而且放置位置要求较高，实际使用受限；“滤水出口与水泵的入口连接”，一般过滤器放置于水泵出口后，利用水泵的出口压力增大流量，放在水泵入口过滤流量大大减少，还会影响水泵的性能；采用主动轮、从动轮和链条传动，结构复杂，效率低；采用喷头喷水方式清洗滤网，缠绕在滤网上的杂质很难清洗干净，清洗效果不理想。

综上所述，现有自清洗网式过滤器主要存在结构复杂、成本高、可靠性低等问题。

技术实现要素：

为解决目前过滤器的清洗装置结构复杂、可靠性低的技术问题，本发明提供一种水涡轮驱动自清洗网式过滤器。

本发明的技术方案为：

一种水涡轮驱动自清洗网式过滤器，包括过滤桶体、端盖、滤网组件、清洗机构、智能控制系统、密封垫片及连接件；

所述过滤桶体为过滤器主体结构，包括过滤桶体、进水管、出水管和连接法兰；所述进水管位于过滤桶体的一端，所述出水管位于过滤桶体侧面，在过滤桶体进水管处焊接有滤网定位环和轴承座；

所述端盖位于过滤器上相对于进水管的另一端，包括盖板、内侧的滤网支撑环以及外侧的底座；所述端盖通过螺栓与过滤桶体连接，形成一个密封的圆柱形容器；

所述滤网组件由支撑桶和滤网组成，所述滤网用压条固定在支撑桶内壁上；所述滤网组件安装在过滤桶体内，由滤网定位环和滤网支撑环定位，将过滤桶体分成进水腔和出水腔；

所述清洗机构包括排水管、水涡轮、清洗轴、弹性连轴器、上轴承、机械密封、清洗刷和下轴承；所述排水管与水涡轮壳体相连，水涡轮内由多个叶片组成，所述清洗轴与水涡轮相连，同时轴上设有清洗刷，在轴的一端安装有下轴承，在端盖处安装有上轴承和机械密封，确保旋转阻力小，不渗漏；

所述智能控制系统由控制箱、连接线路、进水压力传感器、出水压力传感器、清洗电动阀和调压电动阀组成；所述进水压力传感器安装在进水管上，所述出水压力传感器安装在出水管上，检测进水管、出水管处的压力；所述清洗电动阀位于水涡轮出水口，所述调压电动阀与出水管相连接，保证清洗时有足够的压力。

进一步的，所述过滤桶体直径200～400mm。

所述支撑桶为一不锈钢薄板，厚度为1～2mm，强度较好，耐腐蚀，起到支撑滤网的作用，在不锈钢薄板上按一定规则打孔，将不锈钢薄板加工成圆柱状。

所述滤网为不锈钢网，根据过滤精度要求，选择80～200目数网。

所述滤网组件规格尺寸可以由公式q＝3600f·a·v计算，式中:q为过滤器的设计流量(m³/h)；a为过滤器中滤网的实际使用面积(m²)；f为滤网的净面积系数；v为滤网设计流速(m/s),一般在0.1～0.2m/s之间。

所述清洗刷在水涡轮驱动下转动，转速为20～50转/分钟，满足清洗快速有效。

进一步的，所述控制箱通过电路连接清洗电动阀、进水压力传感器、出水压力传感器，可根据设定的压力差或间隔时间进行自动清洗。

所述智能控制系统电源为直流12v，在没有强电的野外环境通过太阳供电也能很好工作。

本发明还公布了水涡轮驱动自清洗网式过滤器的控制方法：使用时，水从进水管进入过滤桶体，流过滤网组件，水中杂质被滤网拦截，当杂质越来越多，过滤器滤网两侧的压力差会越来越大，当压力差达到一定程度时，微灌系统将无法正常工作，此时必须进行清洗。清洗的控制方法有两种：

一种是压差控制法：智能控制系统每隔一定时间读取进水和出水压力表的值并与设定值进行比较，当大于设定值，调节调压电动阀，使出水压力传感器压力值大于一定的值，同时启动清洗电动阀，水流过水涡轮，水涡轮叶片在水的冲击作用下带动轴和清洗刷旋转，把滤网上的杂质清洗下来，并从排水管排出，当压力差值小于设定值时，关闭清洗电动阀，调节调压电动阀至正常状态，停止清洗，过滤器进入正常工作状态；

另一种是时间控制法：当到达设定的时间间隔，调节调压电动阀，使出水压力传感器压力值大于一定的值，同时启动清洗电动阀，水流过水涡轮，水涡轮叶片在水的冲击作用下带动轴和清洗刷旋转，把滤网上的杂质清洗下来，并从排水管排出，当压力差值小于设定值时，关闭清洗电动阀，调节调压电动阀至正常状态，停止清洗，过滤器进入正常工作状态；同时可具备手动清洗功能，当按下清洗键时，系统一定进入清洗状态，当按下停止键时，进入正常过滤状态。

本发明相比于现有技术具有以下有益效果：

本发明提供了一种利用水涡轮驱动清洗刷对滤网进行清洗的网式过滤器，结构设计新颖，智能控制系统可通过压力差、时间间隔进行自动清洗，替代人工进行清洗，清洗装置结构简单、可靠性高，电源为直流12v，提高了系统的适应性，且本发明易于生产制造，成本适中，使用寿命长，可设计多种流量规格，不需要专人维护，具有较好的经济价值和社会价值，尤其适合在微灌系统中推广使用。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是外观示意图。

图3是俯视示意图。

图中：1、排水管；2、水涡轮；3、清洗电动阀；4、弹性连轴器；5、上轴承；6、机械密封；7、盖板；8、滤网支撑环；9、清洗轴；10、滤网组件；11、控制箱；12、过滤桶体；13、进水压力传感器；14、下轴承；15、滤网定位环；16、进水管；17、清洗刷；18、调压电动阀；19、出水管；20、出水压力传感器；21、连接法兰；22、底座；23、连接线路。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

一种水涡轮驱动自清洗网式过滤器，包括过滤桶体12、端盖、滤网组件10、清洗机构、智能控制系统、密封垫片及连接件。

所述过滤桶体12为过滤器主体结构，包括过滤桶体12、进水管16、出水管19和连接法兰21；所述过滤桶体12直径200～400mm，所述进水管16位于过滤桶体12的一端，所述出水管19位于过滤桶体12侧面，在过滤桶体12进水管16处焊接有滤网定位环15和轴承座。

所述端盖位于过滤器上相对于进水管16的另一端，包括盖板7、内侧的滤网支撑环8以及外侧的底座22；所述端盖通过螺栓与过滤桶体12连接，形成一个密封的圆柱形容器。

所述滤网组件10由支撑桶和滤网组成，所述滤网用压条固定在支撑桶内壁上；所述滤网组件10安装在过滤桶体12内，由滤网定位环15和滤网支撑环8定位，将过滤桶体12分成进水腔和出水腔。

所述清洗机构包括排水管1、水涡轮2、清洗轴9、弹性连轴器4、上轴承5、机械密封6、清洗刷17和下轴承14；所述排水管1与水涡轮壳体相连，水涡轮2内由多个叶片组成，所述清洗轴9与水涡轮2相连，同时轴上设有清洗刷17，在轴的一端安装有下轴承14，在端盖处安装有上轴承5和机械密封6，确保旋转阻力小，不渗漏。

所述智能控制系统由控制箱11、连接线路23、进水压力传感器13、出水压力传感器20、清洗电动阀3和调压电动阀18组成；所述进水压力传感器13安装在进水管16上，所述出水压力传感器20安装在出水管19上，检测进水管16、出水管19处的压力；所述清洗电动阀3位于水涡轮2出水口，所述调压电动阀18与出水管19相连接，保证清洗时有足够的压力。

所述支撑桶为一不锈钢薄板，厚度为1～2mm，强度较好，耐腐蚀，起到支撑滤网的作用，在不锈钢薄板上按一定规则打孔，将不锈钢薄板加工成圆柱状。

所述滤网为不锈钢网，根据过滤精度要求，选择80～200目数网。

所述滤网组件10的规格尺寸可以由公式q＝3600f·a·v计算，式中:q为过滤器的设计流量(m³/h)；a为过滤器中滤网的实际使用面积(m²)；f为滤网的净面积系数；v为滤网设计流速(m/s),一般在0.1～0.2m/s之间。

所述清洗刷17在水涡轮2驱动下转动，转速为20～50转/分钟，满足清洗快速有效。

所述控制箱11通过电路连接清洗电动阀3、进水压力传感器13、出水压力传感器20，可根据设定的压力差或间隔时间进行自动清洗；所述智能控制系统电源为直流12v，在没有强电的野外环境通过太阳供电也能很好工作。

使用时，水从进水管16进入过滤桶体12，流过滤网组件10，水中杂质被滤网拦截，当杂质越来越多，过滤器滤网两侧的压力差会越来越大，当压力差达到一定程度时，微灌系统将无法正常工作，此时必须进行清洗。清洗的控制方法有两种，一种是压差控制法：智能控制系统每隔一定时间读取进水和出水压力表的值并与设定值进行比较，当大于设定值，调节调压电动阀18，使出水压力传感器20压力值大于一定的值，同时启动清洗电动阀3，水流过水涡轮，水涡轮叶片在水的冲击作用下带动轴和清洗刷17旋转，把滤网上的杂质清洗下来，并从排水管1排出，当压力差值小于设定值时，关闭清洗电动阀3，调节调压电动阀18至正常状态，停止清洗，过滤器进入正常工作状态；另一种是时间控制法：当到达设定的时间间隔，调节调压电动阀18，使出水压力传感器20压力值大于一定的值，同时启动清洗电动阀3，水流过水涡轮，水涡轮叶片在水的冲击作用下带动轴和清洗刷17旋转，把滤网上的杂质清洗下来，并从排水管1排出，当压力差值小于设定值时，关闭清洗电动阀3，调节调压电动阀18至正常状态，停止清洗，过滤器进入正常工作状态；同时可具备手动清洗功能，当按下清洗键时，系统一定进入清洗状态，当按下停止键时，进入正常过滤状态。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。