一种微灌用水动力过滤器

技术领域

本发明涉及过滤科学技术领域，尤其是涉及水动力过滤器，具体涉及一种微灌用水动力过滤器。

背景技术

微灌与传统底面灌溉(浸罐)相比，微灌可节约50％-60％的水资源，动力能耗一般可下降30％左右，其具有增产、省水、省肥、省工等优点，是目前最节水的灌溉技术。作为新兴的灌溉技术，微灌在促进农业自动化方面也具有突出优势。但微灌对水质要求较高，具体表现为要对灌溉水进行严格的过滤处理。

目前，微灌用过滤器的种类繁多，常用的有网式过滤器、叠片式过滤器、砂石过滤器和离心式过滤器(水力旋流式过滤器)等等。砂石过滤器是利用物理和化学性质稳定的石英砂或花岗岩砂作为过滤介质来拦截水中的各种杂质。由于它是三维过滤，其处理水中有机杂质和无机杂质最为有效，具有较强的杂质拦截能力，经常用作水源的精过滤。离心式过滤器是一种应用非常广泛的分离设备，多用来进行分离非均相液体混合物，其工作原理是基于离心沉降作用，即依靠两相或多相之间的密度差来实现分离，一般只作为微灌系统的初级过滤。上述几种过滤器的原理、功能、介质和使用条件均有所不同，且其有各自的优势和不足。

但本申请人在实施现有技术的发明技术方案过程中，发现微灌用过滤器至少存在如下的问题：

1.现今微灌用过滤器主要以电能作为其动力来源，且过滤器设备体型较大、附属配件繁多、管理成本高昂(需建设专用的占地面积在30～60平方米左右的管理房，不仅占地面积大，且还需要专业人员进行管理维护)，对传感器、控制器等自动化程度高的技术特征的要求较高，进而导致过滤器的制造工艺流程繁杂，遂最终导致过滤器的制造成本更加高昂；

2.过滤效率一直是微灌用过滤器亟待补救的重难点问题，为达到水质要求的目标值，有时需组合使用多套不同类型的过滤器，这不仅增加了水质过滤的成本，而且在排污过程中浪费的水量较多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种微灌用水动力过滤器。该过滤器的动力组件能够利用高速水流提供旋转动力，从而保证动力的可靠来源，节约了能源；同时该过滤器基于阿基米德螺旋定理，将过滤后的杂质通过螺旋形毛刷沿中心传动轴向出水口方向推动，然后排出；同时通过过滤组件将水流和杂质分离并把杂质分隔在滤网内来确保有效过滤，其附属配件少，磨损小、经久耐用，制造成本低、运行管理方便，且不易产生堵塞，节能减排，快速高效。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：包括中心传动轴，所述中心传动轴的一端固定安装有用于驱动中心传动轴转动的动力部件，所述中心传动轴的另一端穿入过滤清理部件内并与所述过滤清理部件固定连接；

所述过滤清理部件包括清理组件和过滤组件，所述清理组件包括通过多个清理刷支撑杆与中心传动轴固定连接的螺旋形清理刷和固定安装在中心传动轴上的多组螺旋组片，每组所述螺旋组片由至少4个螺旋叶片组成，至少4个所述螺旋叶片绕中心传动轴周向均匀布设，所述过滤组件包括设置在所述螺旋形清理刷外围的圆筒状滤网，所述滤网的一端端口敞开，另一端端口闭合；所述滤网与螺旋形清理刷的刷毛贴合布置。

优选的，所述滤网靠近闭合的一端开设有缺口，所述缺口通过安装有排污阀门的排污管道与集污罐连通，所述集污罐上连通有排水管道，所述排水管道上安装有排水阀门，所述排水管道与集污罐之间设置有滤网层，所述集污罐上开设有排渣口。

优选的，还包括过滤器壳体，所述过滤器壳体内侧壁与滤网外侧壁间隙配合。

优选的，所述滤网通过滤网固定架固定在所述过滤器壳体的内侧壁上。

优选的，所述中心传动轴通过中心传动轴支承杆安装在所述过滤器壳体内。

优选的，所述动力部件包括数个装设在中心传动轴上且位于滤网前方的迎水转轮，所述迎水转轮上均布设有若干个迎水转轮叶片。

优选的，所述滤网的网孔直径不大于0.075mm。

优选的，所述缺口为月牙形缺口。

优选的，所述螺旋形清理刷由清理刷支承座和刷毛组成。

优选的，迎水转轮叶片旋转产生的机械能还能转化为电能，用于发电，为微灌系统的其他用电设备供电。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明过滤排杂的原理基于阿基米德螺旋定理，同时结合网式过滤器原理，当中心传动轴绕自身轴线转动时，带动螺旋形清理刷同步转动，随着中心传动轴每转动一圈，根据能量守恒定律，滤网内的杂质沿中心传动轴向出水口方向推进一段距离，随着中心传动轴的连续转动，带动螺旋叶片和清理刷支承杆转动从而分散水流，最后将水流压出该过滤器，同时将杂质分隔在滤网内，杂质受压力作用向出水口方向移动的过程中，被滤网闭合一端口阻隔从而沿滤网闭合端口下半圆弧弧度方向流入月牙形缺口，进而通过排污管道进入集污罐，其月牙形缺口能够在快速辅助杂质的流入过滤通道的前提上，不影响过滤器壳体内水流的流速和流态；该过滤器中的滤网能够有效实现水流和杂质的分离并过滤出杂质，其原理可靠、过滤效果好，过滤效率高，附属配件少，制造成本低，运行管理方便、容积效率高、泄露少；其相邻螺旋叶片之间的空间大，进而不易产生堵塞。

2、本发明采用迎水转轮作为动力部件，充分利用高速水流自身的冲击力作用使迎水转轮叶片旋转，联动中心传动轴和过滤清理部件同步转动，实现过滤，其能够自发的为该过滤器供能，在一定程度上节约了能源。

3、本发明采用迎水转轮作为动力部件，充分利用高速水流自身的冲击力作用使迎水转轮叶片旋转，其产生的机械能不仅可以作为微灌水质过滤系统中其他耗能装置的动力来源，还能将其转换为电能，利用水动力其他用电设备供电。

下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中的动力部件的结构示意图。

图3是本发明中的中心传动轴和中心传动轴支撑杆的结构示意图。

图4是本发明中的过滤清理部件的结构示意图。

图5是本发明中的缺口、排污阀门、排水阀门和集污罐，以及排水口的结构示意图。

附图标记说明：

1—过滤器壳体； 2—进水口； 3—迎水转轮；

4—迎水转轮叶片； 5—中心传动轴； 6—中心传动轴支撑杆；

7—螺旋形清理刷； 8—螺旋叶片； 9—清理刷支撑杆；

10—滤网； 11—滤网入口； 12—滤网固定架；

13—缺口； 14—排水阀门； 15—集污罐；

16—排水口； 17—出水口。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1和图3所示，本实施例包括中心传动轴5，所述中心传动轴5的一端固定安装有用于驱动中心传动轴5转动的动力部件，所述中心传动轴5的另一端穿入过滤清理部件内并与所述过滤清理部件固定连接，所述中心传动轴5与水平面的夹角不大于45°，以便于确保该过滤器的过滤效果；

本实施例中，如图4所示，所述过滤清理部件包括清理组件和过滤组件，所述清理组件包括通过多个清理刷支撑杆9与中心传动轴5固定连接的螺旋形清理刷7和固定安装在中心传动轴5上的多组螺旋组片，所述螺旋形清理刷7由清理刷支承座和刷毛组成，所述清理刷支撑杆9与螺旋叶片8的作用相同，用于分散水流和辅助推动杂质的移动，每组所述螺旋组片由4个螺旋叶片8组成，4个所述螺旋叶片8绕中心传动轴5周向均匀布设，每组所述螺旋组片均参差布设在所述中心传动轴5上，目的是为了防止中心传动轴5转动过程中瞬时中心线相对于理想回转中心线在轴线方向上发生移动，也就是轴向窜动，所述过滤组件包括设置在所述螺旋形清理刷7外围的圆筒状滤网10，所述滤网10的一端端口敞开，另一端端口闭合，所述滤网10的网孔直径不大于0.075mm，以便于通过滤网10实现水流与杂质的有效分离，即将杂质分隔在滤网10内；所述滤网10与螺旋形清理刷7的刷毛贴合布置。

本实施例中，如图5所示，所述滤网10靠近闭合的一端开设有缺口13，所述缺口13为月牙形缺口，所述缺口13与滤网10闭合一端的距离为10～15cm，所述缺口13的作用是在快速辅助杂质的流入过滤通道的前提上，不影响过滤器壳体内水流的流速和流态；所述缺口13通过安装有排污阀门的排污管道与集污罐15连通，所述排污阀门用于控制排污管道的通断，所述集污罐15为中空圆柱状集污罐，所述集污罐15上连通有排水管道，所述排水管道上安装有排水阀门14，所述排水阀门14用于控制排水管道的通断，以便于杂质中多余水分的排出，所述排水管道的一端为排水口16，所述排水管道与集污罐15之间设置有滤网层，所述滤网层的作用是将杂质隔离在集污罐15内，所述集污罐15上开设有用于排出集污罐15内杂质的排渣口。

本实施例中，如图1所示，还包括过滤器壳体1，所述过滤器壳体1的设计是为了使滤网和动力机构能够在高速水流的冲击力作用下保持稳定，还能有效降低该过滤器的噪音和振动，确保该过滤器运载的稳定性和可靠性；所述过滤器壳体1呈中空圆柱状，所述过滤器壳体1的两端分别为进水口2和出水口18，所述进水口18位于出水口上方；所述过滤器壳体1内侧壁与滤网10外侧壁间隙配合，所述滤网10通过滤网固定架12固定在所述过滤器壳体1的内侧壁上。所述滤网10套装在滤网固定架12内，所述滤网10呈静止状态，所述滤网固定架12两端分别固定连接有滤网10、中心传动轴5上，所述滤网固定架12还用于维持滤网10形状不变。

本实施例中，所述中心传动轴5通过中心传动轴支承杆6固定在所述过滤器壳体1内，所述中心传动轴支承杆6位于所述滤网10前方，目的是为了避免影响螺旋形清理刷7、螺旋组片与中心传动轴5同轴转动来实现该过滤器过滤的目的，所述中心传动轴支承杆6静止，以便于保证该过滤器运载的稳定性和可靠性，同时用于降低噪音和振动；所述中心传动轴支承杆6中部均开设有用于装设中心传动轴5的通孔，所述中心传动轴5在中心传动轴支承杆6的通孔内转动，为防止应力集中，所述通孔两端分别沿中心传动轴5轴向加长，所述通孔两端与中心传动轴支承杆6外周壁的接合处设置有过渡圆弧，所述通孔孔径均大于中心传动轴5直径；所述中心传动轴5位于通孔两端均配装有轴承，以便于防止中心传动轴5的磨损。

本实施例中，如图2所示，所述动力部件包括数个装设在中心传动轴5上且位于滤网10前方的迎水转轮3，所述迎水转轮3上均布设有若干个迎水转轮叶片8，至少一个所述迎水转轮3设置在进水口2处，以便于当水流切向冲入迎水转轮3时最大限度的利用水流的冲击力来带动中心传动轴5转动，所述迎水转轮3上均布设有若干个迎水转轮叶片8。

本实施例中，所述迎水转轮3的数量为两个。

本实施例中，所述排污阀门和排水阀门14可为电磁阀，可与控制器电连接，控制器可设置在地面，定时控制排污阀门和排水阀门14的打开的闭合，控制滤网中的杂质定期排放和清理。

将上述过滤器置于微灌用水系统，或者置于待过滤杂质的管道中，微灌用水动力过滤器的过滤过程如下：

高速水流从进水口2沿切向经数个迎水转轮3冲入该过滤器，在水流的冲击力作用下迎水转轮3在水流的冲击力作用下转动并驱动中心传动轴5绕自身轴线转动，同时联动螺旋形清理刷7、由螺旋叶片8组成的螺旋组片同轴线转动。随着中心传动轴5的连续转动，驱动螺旋组片转动来分散水流，直至将水流压出该过滤器，分离出的杂质被隔离在滤网10内，螺旋形清理刷7的刷毛在滤网内作螺旋转动，杂质根据阿基米德螺旋定理被推向水流前进的方向运动，然后被滤网10的闭合端口阻隔，之后从而沿滤网10闭合端口下半圆弧的弧度方向至缺口13处，然后打开排污阀门，杂质和部分水流经缺口13通过排污管道进入并暂存于集污罐15，打开排水阀门14，水从排水管道排出，集污罐15内留存下杂质，然后根据需要定期打开排渣口清理集污罐15。

以上对本发明所提供的过滤器进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及使用方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助本发明的原理及使用方式进行了阐述，对于本技术领域的普通技术人员来所，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围。