一种水动定时阀门控制灌溉系统

摘要

本发明公开了一种水动定时阀门控制灌溉系统。本发明的技术方案要点为：一种机械式水动定时阀门控制灌溉系统，包括水源、机械式水动定时阀门和与水源相连的田间管道。每个轮灌小区相对应的田间管道上分别设有机械式水动定时阀门，所述的机械式水动定时阀门主要由微型两位三通换向阀、三通阀、机械齿轮式定时器和浮球触发定时器连接装置构成。本发明结构简单、设计合理、易于实现且成本低廉，能够提供一种便捷准确的水动定时阀门控制装置，适用于各种灌溉系统。

权利要求

1.一种水动定时阀门控制灌溉系统，包括水源、水动定时阀门以及田间管道，其特征在于：每个轮灌小区相对应的田间管道上分别设有机械式水动定时阀门，所述的机械式水动定时阀门主要由微型两位三通换向阀、三通阀、机械齿轮式定时器和浮球触发定时器连接装置构成，其中三通阀包括阀盖、阀体和设置于阀体上的进水腔、出水腔和灌溉腔，阀体的内部设有连通进水腔、出水腔和灌溉腔的阀腔，阀腔的上部依次设有隔离块和隔膜，在隔离块和隔膜的中部分别设有通孔，隔膜的上方与阀盖之间固定有弹簧，所述的阀腔内部设有用于出水腔和灌溉腔切换封堵的阀芯，该阀芯依次穿过隔离块和隔膜，弹簧的下端固定在阀芯的顶部，隔膜的上下两侧均设有一紧固铜板，由阀芯顶端的螺母拧紧，使隔膜与紧固铜板之间充分接触；所述的微型两位三通换向阀包括微型阀体、微型阀芯、微型弹簧和设置于微型阀体内的N通道、M通道以及R通道，其中N通道通过连接管与三通阀中隔离块和隔膜之间的控制腔相连通，M通道通过连接管与三通阀中的进水腔相连通，R通道与外界大气相连通，所述的微型阀芯设置于微型阀体内并且与固定于微型阀体末端的微型弹簧相连，微型阀芯上设有连通N通道与R通道或N通道与M通道的通孔，微型阀芯与微型阀体密封滑动配合，在微型阀芯的外侧铰接有杠杆；所述的机械齿轮式定时器包括定时旋钮、上夹板、下夹板、齿轮组、棘轮和固定于下夹板下方且与定时旋钮同轴的凹槽式触发盘，该凹槽式触发盘与连接于微型阀体上的杠杆位置相对且杠杆的末端压在凹槽式触发盘的侧壁上；所述的浮球触发定时器连接装置包括凸轮、棘轮挡杆、连接杆、球形接头连接装置和浮球，其中凸轮的一端固定于连接杆的上部，另一端设有用于限制棘轮转动的棘轮挡杆，连接杆设置于球形接头连接装置的两侧，连接杆的下端设有浮球，所述的浮球触发定时连接装置通过球形接头连接装置密封固定于三通阀进水腔的管壁上。

2.根据权利要求1所述的水动定时阀门控制灌溉系统，其特征在于：所述的球形接头连接装置包括外部螺丝、内部螺丝和球形接头，其中球形接头的上下两端固定有连接杆，球形接头密封固定于外部螺丝和内部螺丝之间，外部螺丝螺接于三通阀进水腔管壁的螺孔内。

说明书

一种水动定时阀门控制灌溉系统

技术领域

[0001] 本发明属于农田灌溉技术领域，具体涉及一种水动定时阀门控制灌溉系统。

背景技术

[0002] 大田灌溉系统主要由水源、水泵、首部系统、阀门和管道等几部分组成。根据地块分区不同，在施工时需要在每个轮灌区预先设置好阀门，通过阀门的启闭控制末端灌溉管道。现有的农田灌溉系统中，包括漫灌、喷灌和滴灌，均采用轮灌灌溉，通过划分轮灌小区，按顺序进行灌溉，每个轮灌小区水源控制主要有两种方式，一种是人工方式，对需要灌溉的地块，人工开启布置在地头的阀门，灌溉一定的时间，灌溉完毕后，关闭当前地块阀门，然后到下一个地块阀门处，开启阀门灌溉，这种方式的主要弊端是浪费时间和人力，每次开启阀门，都需要人行至阀门处开启，然后定时，时间到后，还要再行至该处，关闭阀门，再行至下一个阀门处开启，对于大面积地块，这样会使看守人员非常麻烦，并且常常由于时间控制不好，造成每个轮灌小区灌水量不等。另一种控制方式是自动控制，可以采用电磁控制阀，在管道施工时，将控制线缆一同埋入，通过首部的终端控制系统，远程控制每个阀门启闭。也有的农户采用干电池控制阀，无需布线，只需定期更换电池即可为阀门提供动力。这两种控制方式虽能够减少人为干预，但是也存在其弊端，首先，自动控制系统相较于人工控制，成本非常高，施工要求严格，稳定性受环境影响较大，国内用的较好的系统大部分为国外进口产品，对供应商的服务和技术支持依赖性强，所以在实际中还处于刚刚起步阶段。因此，本发明针对大面积农田灌溉设计了一种无需人为干预且无需额外动力供给的水动定时阀门控制灌溉系统。

发明内容

[0003] 本发明解决的技术问题是提供了一种节省人力物力、减少人为干预且无需额外动力供给的机械式水动定时阀门控制灌溉系统。

[0004] 本发明的技术方案为：一种机械式水动定时阀门控制灌溉系统，包括水源和与水源相连的田间管道，其特征在于：每个轮灌小区相对应的田间管道上分别设有水动定时阀门，所述的水动定时阀门主要由微型两位三通换向阀、三通阀、机械齿轮式定时器和浮球触发定时器连接装置构成，其中三通阀包括阀盖、阀体和设置于阀体上的进水腔、出水腔和灌溉腔，阀体的内部设有连通进水腔、出水腔和灌溉腔的阀腔，阀腔的上部依次设有隔离块和隔膜，在隔离块和隔膜的中部分别设有通孔，隔膜的上方与阀盖之间固定有弹簧，所述的阀腔内部设有用于出水腔和灌溉腔切换封堵的阀芯，该阀芯依次穿过隔离块和隔膜，弹簧的下端固定在阀芯的顶部，隔膜的上下两侧均设有一紧固铜板，由阀芯顶端的螺母拧紧，使隔膜与紧固铜板之间充分接触；所述的微型两位三通换向阀包括微型阀体、微型阀芯、微型弹簧和设置于微型阀体内的N通道、M通道以及R通道，其中N通道通过连接管与三通阀中隔热块和隔膜之间的控制腔相连通，M通道通过连接管与三通阀中的进水腔相连通，R通道与外界大气相连通，所述的微型阀芯设置于微型阀体内并且与固定于微型阀体末端的微型弹簧相连，微型阀芯上设有连通N通道与R通道或N通道与M通道的通孔，微型阀芯与微型阀体密封滑动配合，在微型阀芯的外侧铰接有杠杆；所述的机械齿轮式定时器包括定时旋钮、上夹板、下夹板、齿轮组、棘轮和固定于下夹板下方且与定时旋钮同轴的凹槽式触发盘，该凹槽式触发盘与连接于微型阀体上的杠杆位置相对且杠杆的末端压在凹槽式触发盘的侧壁上；所述的浮球触发定时器连接装置包括凸轮、棘轮档杆、连接杆、球形接头连接装置和浮球，其中凸轮的一端固定于连接杆的上部，另一端设有用于限制棘轮转动的棘轮档杆，连接杆设置于球形接头连接装置的两侧，连接杆的下端设有浮球，所述的浮球触发定时连接装置通过球形接头连接装置密封固定于三通阀进水腔的管壁上。

[0005] 本发明所述的球形接头连接装置包括外部螺丝、内部螺丝和球形接头，其中球形接头的上下两端固定有连接杆，球形接头密封固定于外部螺丝和内部螺丝之间，外部螺丝螺接于三通阀进水腔管壁的螺孔内。

[0006] 本发明结构简单、设计合理、易于实现且成本低廉，能够提供一种便捷准确的机械式水动定时阀门控制装置，适用于各种灌溉系统。

附图说明

[0007] 图1是本发明的系统运行组成示意图，图2是本发明中机械式水动定时阀门的结构示意图，图3是本发明中三通阀的结构示意图，图4是本发明中微型两位三通换向阀的结构示意图，图5是本发明中凹槽式触发盘的运行示意图，图6是本发明中浮球触发定时器连接装置的结构示意图，图7是本发明中球形接头连接装置的结构示意图。

[0008] 图面说明：1、水源，2、田间管道，3、轮灌小区，4、机械式定时阀门，5、微型两位三通换向阀，6、三通阀，7、机械齿轮式定时器，8、浮球触发定时器连接装置，9、阀体，10、进水腔，11、出水腔，12、灌溉腔，13、阀腔，14、隔离块，15、隔膜，16、阀盖，17、弹簧，18、阀芯，19、紧固铜片，20、微型阀体，21、微型阀芯，22、微型弹簧，23、N通道，24、M通道，25、R通道，26、连接管，27、杠杆，28、定时旋钮，29、棘轮，30、凹槽式触发盘，31、凸轮，32、棘轮档杆，33、连接杆，
34、球形接头连接装置，35、浮球，36、外部螺丝，37、内部螺丝，38、球形接头。

具体实施方式

[0009] 结合附图详细描述实施例。一种水动定时阀门控制灌溉系统，包括水源1和与水源1相连的田间管道2，每个轮灌小区3相对应的田间管道2上分别设有机械式水动定时阀门4，所述的机械式水动定时阀门4主要由微型两位三通换向阀5、三通阀6、机械齿轮式定时器7和浮球触发定时器连接装置8构成，其中三通阀6包括阀体9和设置于阀体9上的进水腔10、出水腔11和灌溉腔12，阀体9的内部设有连通进水腔10、出水腔11和灌溉腔12的阀腔13，阀腔13的上部依次设有隔离块14和隔膜15，在隔离块14和隔膜15的中部分别设有通孔，隔膜15的上方通过阀盖16固定有弹簧17，所述的阀腔13内部设有用于出水腔11和灌溉腔12切换封堵的阀芯18，该阀芯18依次穿过隔离块14和隔膜15中部的通孔，弹簧17上部顶住阀盖16，下部压住阀芯18顶端，设置于隔膜15上下两侧的紧固铜片
19夹紧隔膜15，使其密封不漏水；所述的微型两位三通换向阀5包括微型阀体20、微型阀芯21、微型弹簧22和设置于微型阀体20内的N通道23、M通道24以及R通道25，其中N
通道23通过连接管26与三通阀6中隔离块14和隔膜15之间的控制腔相连通，M通道24
通过连接管26与三通阀6中的进水腔10相连通，R通道25与外界大气相连通。微型阀芯
21设置于微型阀体20内并且与固定于微型阀体20末端的微型弹簧22相连，微型阀芯21上设有连通N通道23与R通道25或N通道23与M通道24的通孔，微型阀芯21与微型阀
体20密封滑动配合，在微型阀芯21的外侧铰接有杠杆27；所述的机械齿轮式定时器7包括定时旋钮28、齿轮组、棘轮29以及与定时旋钮28同轴的凹槽式触发盘30，该凹槽式触发盘30与连接于微型阀体20上的杠杆27位置相对且杠杆27的末端压在凹槽式触发盘30
的侧壁上；所述的浮球触发定时器连接装置8包括凸轮31、棘轮档杆32、连接杆33、球形接头连接装置34和浮球35，其中凸轮31的中心转轴固定在定时器的上下夹板之间，一端固定于连接杆33的上部，另一端设有用于限制棘轮29转动的棘轮档杆32，连接杆33固定于球形接头连接装置34的两侧，连接杆33的下端设有浮球35，所述的浮球触发定时连接装置8通过球形接头连接装置34密封固定于三通阀6进水腔10的管壁上。

[0010] 本发明所述的球形接头连接装置34包括外部螺丝36、内部螺丝37和球形接头38，其中球形接头38上下两端固定有连接杆33，球形接头38密封固定于外部螺丝36和内部螺丝37之间，外部螺丝36螺接于三通阀6进水腔10管壁的螺孔内。

[0011] 本发明运行过程中，首先，灌溉前先对每个轮灌小区灌溉时间进行计算，确定好时间后，将全部机械式水动定时阀门一次性设定为计算好的时间。正常状态下，浮球装置处于竖直状态，定时器的棘轮档杆正好挡住棘轮，只允许棘轮一个方向转动，即定时方向。旋转定时旋钮进行定时，设定完毕后，定时器齿轮组由于棘轮档杆的作用，并不会立即开始转动定时，而只有当进水方向来水后，水的冲击力推动浮球，球形接头连接装置可以自由旋转，球形接头连接装置上部连接杆推动凸轮旋转一个角度，由于杠杆作用，棘轮档杆离开原位，棘轮可以转动，计时开始。在旋转定时器上方定时旋钮的同时，由于旋钮的中心轴和定时器底部的凹槽式触发盘同轴且同时转动，旋转旋钮，凹槽式触发盘会跟随转动，杠杆装置端部脱离凹槽，会推动两位三通换向阀微型阀芯的移动，微型阀芯移动压缩内部微型弹簧，同时改变了三个通道的连通位置，由N通道与R通道连通变为M通道与N通道连通，因此，有压水进入隔膜与隔离快之间的控制腔，水的压力使隔膜上下表面产生压差，克服弹簧的阻力，将隔膜向上顶起，由于三通阀的阀芯与隔膜固定在一起，因此阀芯上移，改变了阀门的通流状态，即由A→B改为A→P。由此，开始对该轮灌小区进行灌溉，灌溉时间为定时器设定时间。当灌溉设定时间结束后，杠杆端部突然落回到凹槽式触发盘的凹槽内，在微型两位三通换向阀内部微型弹簧的作用力下，微型阀芯左移，改变内部流道状态，由M→N通流变为N→R通流，此时，由于N通道连通三通阀的控制腔，控制腔内的水就通过R通道流走，控制腔泄压，三通阀隔膜在顶部弹簧的作用下，带动阀芯一起下移，水流状态由A→P改为A→B，由此，水流向下游继续流动，到达下一个阀门后，触动浮球，进行下一个循环。其中，凹槽式触发盘与杠杆端部为球面接触，主要是为了减少两者之间的摩擦力，使定时器齿轮系统运动阻力减小，定时更准确。初步设定好定时器后，就可以开启水泵，进行供水了。

[0012] 球形接头连接装置中的外部螺丝上端为外六角结构，方便扳手夹紧，下端的内表面螺纹用于与内部螺丝连接，外表面螺纹用于与进水腔管壁相连接。球形接头与外部螺丝、内部螺丝连接紧密，既可以旋转，又起到密封效果。球形接头内部通孔与上、下连接杆均为螺纹连接，方便上、下连接杆的安装。安装时，先将外部螺丝、球形接头和内部螺丝安装好，然后用扳手将三者一起旋入进水腔管壁，固定牢固后，最后再安装上、下连接杆。此结构拆卸方便，便于调整位置，且通过光滑的精加工密封表面可有起到密封效果。

[0013] 以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。