一种灌溉用水的循环除砂装置

技术领域

本发明涉及农田灌溉领域，具体的说是一种灌溉用水的循环除砂装置。

背景技术

喷灌过程对灌溉用水的洁净程度要求较高，需要将水中的杂质等除去。目前喷灌采用的水往往为井水、河水，在抽取灌溉水时抽水管上一般自带有过滤网。由于过滤网的孔径设置较大，抽水时仅可以过滤掉水中较大体积的树叶、杂草、砂石等杂质，一些体积较小的砂粒则不易被过滤出，若将过滤网的孔径缩小，则会造成抽水灌溉的效率降低。

未过滤出的砂粒在水管内造成积攒，不但会影响水管内灌溉水的流通，还会对喷洒灌溉水的喷嘴造成堵塞或造成喷嘴损坏。

发明内容

本发明旨在提供一种灌溉用水的循环除砂装置，以对灌溉用水中的砂粒进行循环分离，从而保障喷灌装置的正常使用。

为了解决以上技术问题，本发明采用的具体方案为：一种灌溉用水的循环除砂装置，包括旋流除砂器、设置在旋流除砂器上的进水管和出水管，旋流除砂器的侧壁设置为两层，内层侧壁围成旋流除砂器的旋流腔，内层侧壁和外层侧壁之间形成有沉砂腔，内层侧壁上开设有多个连通旋流腔和沉砂腔的通孔，内层侧壁的外侧设置有能够盖合所述通孔的弹性挡片，弹性挡片和通孔一对一的设置；旋流除砂器的外层侧壁上开设有出水口，出水口通过回流管连接在进水管上，以对进入沉砂腔内的含砂水流进行循环除砂。

作为上述技术方案的进一步优化，内层侧壁的内壁上设置有螺旋形的导流条，所述通孔设置在相邻导流条之间，并沿导流条的走向均匀分布。

作为上述技术方案的进一步优化，旋流除砂器的旋流腔包括圆筒段和锥型段，导流条和通孔均设置在圆筒段。

作为上述技术方案的进一步优化，旋流除砂器的顶部转动连接有搅拌组件，搅拌组件包括搅拌筒和驱动搅拌筒转动的驱动电机，驱动电机设置在旋流除砂器的顶部，搅拌筒的下部插入旋流除砂器的旋流腔，且搅拌筒的筒壁上周向设置有多个搅拌棒，搅拌筒的内部中空以连接所述出水管。

作为上述技术方案的进一步优化，旋流除砂器的顶部中心设置有圆孔，搅拌筒安装在圆孔内，搅拌筒的外壁和圆孔孔壁之间安装有第一转动机构，搅拌筒的上端向上伸出圆孔，并通过传动组件和驱动电机连接；所述出水管插设在搅拌筒内，且出水管和搅拌筒内壁之间设置有第二转动机构。

作为上述技术方案的进一步优化，传动组件包括连接在驱动电机上的主动齿轮和周向固定在搅拌筒外壁的从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮为相互啮合的锥齿轮。

作为上述技术方案的进一步优化，搅拌棒的端部设置有搅拌桨叶，搅拌桨叶为半圆形且叶片的弧边倾斜向下。

作为上述技术方案的进一步优化，弹性挡片为矩形，弹性挡片的其中一条竖直边固定在对应通孔的一侧。

作为上述技术方案的进一步优化，沉砂腔和旋流腔的底部均开设有排砂口。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明将旋流除砂器的侧壁设置为两层，两层侧壁之间设置沉砂腔，在内层侧壁上开设连通沉砂腔和旋流腔的通孔，并在通孔上设置能够覆盖通孔的弹性挡片；使用时，含砂水流在一定的压力下从进水口以切向进入旋流除砂器的旋流腔，由于砂和水的密度不同，相同体积的砂比相同体积水的质量大，因此在体积相同、速度相同的情况下，砂的动能大于水的动能，含砂水流中动能较大的砂推动弹性挡片使通孔打开并进入沉砂腔，因此含砂量较大的水流进入沉砂腔并在沉砂腔内沉降；水流及砂由通孔进入沉砂腔时，经过弹性挡片的阻挡作用，使进入沉砂腔的水流速度降低，减小了水流对砂粒的扰动使砂粒易于沉淀，没有进入沉砂腔内的泥砂在旋流除砂器的旋流腔被分离出来，密度大的砂粒在自身重力作用下，沿内层侧壁向下落并汇集至旋流腔的排砂口，并经排砂口排出；沉砂腔内的水通过回流管连接至旋流除砂器的进入管，经进水管再次通入旋流除砂器内进行循环除砂，提高了除砂效果。

2、旋流除砂器内设置的搅拌组件可以增大灌溉水在旋流腔的旋转速度，提高了除砂效果，螺旋导流条对进入旋流腔的灌溉水进行导流，使灌溉水沿螺旋导流条的螺旋方向流动，进一步提高了灌溉水在旋流腔的旋转速度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中旋流除砂器与搅拌组件连接处的剖视图；

图3为内层侧壁内侧的示意图；

图4为内层侧壁外侧的示意图；

附图标记：1、进水管，2、驱动电机，3、出水管，4、搅拌筒，5、内层侧壁，6、外层侧壁，7、搅拌棒，8、搅拌桨叶，9、旋流腔，10、沉砂腔，11、排砂口，12、加压泵，13、回流管，14、弹性挡片，15、导流条，16、第一转动机构，17、第二转动机构，18、从动齿轮，19、主动齿轮，20、输出轴，21、立杆，22、固定环，23、通孔。

具体实施方式

如图1所示，本发明为一种灌溉用水的循环除砂装置，包括旋流除砂器、设置在旋流除砂器上的进水管1和出水管3。旋流除砂器的侧壁设置为两层，内层侧壁5围成旋流除砂器的旋流腔9，内层侧壁5和外层侧壁6之间形成有沉砂腔10。

旋流腔9包括圆筒段和锥形段，锥形段位于圆筒段的下方且锥形段的大径端与圆筒段相连接，锥形段的大径端与圆筒段的直径相同，锥形段的小径端设置有供旋流腔9内砂粒排出的排砂口11，在沉砂腔10的底部也设置有供沉砂腔10内砂粒排出的排砂口11。旋流腔9圆筒段的侧壁上开设有向旋流除砂器内供水的进水口，进水口设置在圆筒段靠上的部分且进水口与所述进水管1连接，作为灌溉用水的含砂水流通过进水口沿切向进入旋流腔9内形成旋流。

如图3、图4所示，内层侧壁5上开设有多个连通旋流腔9和沉砂腔10的通孔23，内层侧壁5的外侧设置有能够盖合所述通孔23的弹性挡片14，弹性挡片14和通孔23一一对应。弹性挡片14和通孔23均为矩形，弹性挡片14的其中一条竖直边固定在对应通孔23的一侧。使用时弹性挡片14与内侧侧壁5固定的竖直边位于旋流的上游，弹性挡片14能够在含砂水流的冲击力下被弹开以允许含砂水流通过，在冲击力消失或冲击力小于弹性挡片14弹力时恢复盖合在通孔23上。

内层侧壁5的内侧上设置有螺旋形的导流条15，导流条15对进入旋流腔9内的含砂水进行导流，使含砂水沿导流条15螺旋流动，增强了对含砂水旋流除砂的效果。所述通孔23设置在相邻导流条15之间，并沿导流条15的走向均匀分布，能够提高含砂水流螺旋流动的效率。

旋流除砂器的外层侧壁6上开设有出水口，出水口通过回流管13连接在所述进水管1上，以对进入沉砂腔10内的水进行循环除砂，出水口的开设位置位于外层侧壁6高度方向的1/3处以上，为了使沉砂腔10内的水流顺利通入进水管1，在回流管13上设置有加压泵12。

使用时，含砂水流在一定的压力下从进水口以切向进入旋流除砂器的旋流腔9，由于砂和水的密度不同，相同体积的砂比相同体积水的质量大，因此在体积相同、速度相同的情况下，砂的动能大于水的动能，含砂水流中动能较大的砂推动弹性挡片14使通孔23打开并进入沉砂腔10，因此含砂量较大的水流进入沉砂腔10并在沉砂腔10内沉降；水流及砂由通孔23进入沉砂腔10时，经过弹性挡片14的阻挡作用，使进入沉砂腔10的水流速度降低，减小了水流对砂粒的扰动使砂粒易于沉淀，没有进入沉砂腔10内的泥砂在旋流除砂器的旋流腔9分离，密度大的砂粒在自身重力作用下，沿内层侧壁5向下落并汇集至旋流腔9的排砂口11，并经排砂口11排出；沉砂腔10内的水通过回流管13连接至旋流除砂器的进入管，经进水管1再次通入旋流除砂器内进行循环除砂，提高了除砂效果。

为了进一步增强旋流除砂的效果，在旋流除砂器的顶部转动设置有搅拌组件，搅拌组件包括搅拌筒4和驱动搅拌筒4转动的驱动电机2。旋流除砂器的顶部中心设置有圆孔，搅拌筒4安装在圆孔内，搅拌筒4为一个内部中空的直筒，搅拌筒4的上部向上伸出圆孔、下部插入旋流除砂器的旋流腔9。如图2所示，搅拌筒4的外壁和圆孔孔壁之间安装有第一转动机构16，搅拌筒4的内部供出水管3插入，出水管3与搅拌筒4的内部之间安装有第二转动机构17，第一转动机构16和第二转动机构17的设置能够避免搅拌筒4发生转动时对出水管3和旋流除砂器的器壁造成干扰，第一转动机构16和第二转动机构17均为转动轴承。为了使过滤后的水流顺利排出，出水管3上安装有抽水泵，旋流除砂器内的水由抽水泵泵出进行灌溉作业。

作为第一转动机构16和第二转动机构17的另一种实施方式，第一转动机构16和第二转动机构17还可以均设置为旋转动密封结构。因为在旋流除砂的过程中，旋流除砂器内的水流可能会溢出至转动轴承，对搅拌筒4的搅拌工作以及水资源的充分利用造成影响，旋转动密封结构的设置则可以避免产生这种影响。由于旋转动密封结构的密封作用，还能够使旋流除砂器内分离后的水经出水管3溢出以进行灌溉作业，经出水管3溢出灌溉水的方式一方面能够减小出水管3上安装抽水泵的功率，另一方面避免了抽水泵在抽吸时将未完成过滤的水泵出旋流除砂器。

出水管3出水管3通过支架固定在旋流除砂器的顶部，出水管3插入搅拌筒4及固定在旋流除砂器的部分为硬质管，可以方便安装旋转动密封机构及支架。支架包括垂直固定在旋流除砂器顶部的立杆21，立杆21上部设置有固定环22，固定环22套设在出水管3上，固定环22的设置可以避免出水管3在输水过程中发生晃动，也避免了出水管3的自身重力压在旋转动密封机构上而对旋转动密封机构的工作造成影响。

继续参照图1所示，位于旋流腔9内的搅拌筒4的筒壁上周向设置有多个搅拌棒7，搅拌棒7的端部设置有搅拌桨叶8，搅拌桨叶8为半圆形且搅拌桨叶8的叶片弧边倾斜向下，叶片的倾斜角度与旋流腔9内旋流的流动方向一致，搅拌棒7和搅拌桨叶8的设置能够进一步增强旋流的速率，提高除砂效果。

驱动电机2通过传动组件驱动搅拌筒4转动，传动组件包括连接在驱动电机2上的主动齿轮19和周向固定在搅拌筒4外壁的从动齿轮18，主动齿轮19固定在驱动电机2的输出轴20上，从动齿轮18的内径与搅拌筒4的外径一致，从动齿轮18套设在搅拌筒4的外部并与搅拌筒4固定，主动齿轮19和从动齿轮18为相互啮合的锥齿轮。使用时，驱动电机2带动主动齿轮19转动，由于主动齿轮19和从动齿轮18均为锥齿轮，可以实现齿轮传动过程中的换向，通过从动齿轮18的转动进而带动搅拌筒4转动，对旋流腔9内的含砂水进行搅拌，增强其旋流速率，砂粒经过旋流腔9和沉砂腔10的过滤，旋流腔9内的水流在锥形段发生换向，由锥形段从下向上流至搅拌筒4内，并经出水管3排出。使用一段时间后，打开旋流腔9和沉砂腔10下部的除砂口，将砂粒由排砂口11排出。