一种节能的水利灌溉装置的制作方法

本发明属于水锤泵领域，尤其涉及一种节能的水利灌溉装置。

背景技术：

农田灌溉时，如果农田位于比水渠高的位置，一般需要使用提升水位的水泵；将水泵放入水渠的水面以下，通过水泵将水泵入位置较高的农田里。传统用来提升水位的水泵分为电驱泵和水锤泵两种；电驱泵需要耗费大量的电能来将水渠里的水提升至较高位置的田地里，耗能较高灌溉成本较高，且对于用电不方便的田地，电驱泵使用不方便。传统的水锤泵不需要耗费外部能源，结构简单成本低，可靠性较高且节能；但是，由于传统的水锤泵主要将水的势能转化为动能并将具有一定动能的水压入高压罐内持续压缩高压罐内的空气，被压缩的空气在将进入高压罐内的水经高压罐上的出水管挤压出高压罐并将水抬升至位置较高的农田里，其只能对水渠里较少部分的水进行抬升，且其抬升效率较低。

传统的水锤泵在运行过程中，从水渠内经进水管进入泵内的水会携带一定量的气泡，从而使得水锤泵内的控制阀在具有气泡的水的作用下的运行频率不稳，甚至无法启动，从而导致水锤泵向较高农田里泵水的效率降低甚至关停。

针对传统的水锤泵的上述缺点，设计一种控制阀不受气泡影响且泵水效率较高的水锤泵很有必要。

本发明设计一种节能的水利灌溉装置解决如上问题。

技术实现要素：

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种节能的水利灌溉装置，它是采用以下技术方案来实现的。

在本发明的描述中需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”等指示方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或者位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

一种节能的水利灌溉装置，其特征在于：它包括三通座、进水管、单向阀、高压罐、加速管、复位弹簧、轴a、飞轮、减速器、曲柄轮、拨销、摆杆、滑槽b、连杆、挡板、出水管，其中高压罐通过单向阀安装在三通座的出口a处，三通座固装于地面；高压罐侧壁靠近单向阀处安装有出水管；三通座的进口处与进水管连接，三通座的出口b处安装有加速管；加速管中水平滑动有动力块，动力块上安装有对其复位的复位弹簧。

加速管管壁上的圆槽内旋转配合有轴a，轴a与圆槽内壁之间具有旋转密封结构；动力块与轴a之间传动连接，动力块的往复运动通过传动连接带动轴a形成正反旋转；轴a与安装在加速管外侧的减速器的输入轴传动连接，轴a的正反转通过传动连接带动减速器的输入轴单向加速旋转；减速器的输入轴上安装有飞轮，停止旋转的轴a对被飞轮持续带动旋转的减速器输入轴不形成干涉。

减速器的输出轴上安装有曲柄轮，安装在曲柄轮端面边沿上的拨销通过与摆杆上滑槽b的滑动配合来带动摆杆绕固定点往复摆动；摆杆的摆动端通过与之铰接的连杆带动同连杆铰接的挡板往复滑动于加速管上滑槽a中，以实现挡板对加速管的慢开快关。

作为本技术的进一步改进，上述动力块的端面上安装有齿条，齿条与安装在加速管内壁上的齿轮a啮合，齿轮a与安装在加速管内壁的齿轮b啮合；齿轮b与安装在轴a上的齿轮c啮合；轴a上安装有与圆槽密封配合的动密封圈。

作为本技术的进一步改进，上述加速管外侧安装有固定座a；固定座a上旋转配合有与轴a平行的轴b，轴b两端分别安装有单向离合器a和单向离合器b；单向离合器a上安装有齿轮g；齿轮g与安装在固定座a上的齿轮f啮合，齿轮f与安装在固定座a上的齿轮e啮合，齿轮e与安装在轴a上的齿轮d啮合；单向离合器b上安装有j，齿轮j与安装在固定座a上的齿轮i啮合，齿轮i与安装在轴a上的齿轮h啮合；轴b上安装有带轮a，带轮a通过同步带与安装在减速器输入轴上的带轮b传动连接；减速器通过固定座c安装在加速管的外侧；摆杆一端安装在固定座c上的固定座b铰接，摆杆绕其与固定座b的铰接点摆动。

作为本技术的进一步改进，上述加速管中沿水平方向间隔安装有两个十字架，两个十字架之间通过导杆连接；动力块与导杆滑动配合；复位弹簧嵌套在导杆上；复位弹簧一端与动力块连接，另一端与一个十字架连接。

作为本技术的进一步改进，上述挡板下端安装有支耳，支耳与连杆铰接；加速管外侧壁滑槽a处安装有为挡板提供导轨的导座，挡板及与支耳铰接的连杆的一端滑动于导座中的t型槽内。

作为本技术的进一步改进，上述齿轮d与齿轮h的传动比为1:1；齿轮g与齿轮d的传动比等于齿轮j与齿轮h的传动比，保证轴a通过齿轮d、齿轮e、齿轮f和齿轮g带动轴b旋转的速度与轴a通过齿轮h、齿轮i和齿轮j带动轴b的旋转速度相等，进而保证动力块在水的冲击下的运动和在复位弹簧作用下的复位运动分别通过一系列传动带动飞轮旋转的速度相同，避免飞轮因先后被不同速度的齿轮j和齿轮g驱动而导致飞轮旋转储能受到影响，使得飞轮在被驱动旋转过程中得到很好的加速，进而使得本发明因飞轮顺利地旋转储能而持续带动挡板对加速管进行有节奏的打开和关闭，有效提高本发明对从水渠内将水抬升至地形较高的农田的效率。

相对于传统的水锤泵，本发明通过进入加速管内的水带动动力块运动，动力块通过一系列传动带动飞轮旋转储能；动力块在水和复位弹簧共同作用下的往复运动始终带动飞轮单向加速旋转，且动力块的任意方向的运动或静止对飞轮的持续单向旋转不产生干涉，从而保证挡板有节奏地对加速管进行慢开快关，使得从水渠经进水管进入加速管内的水可以持续间隔地向高压罐内压水，进而使得本发明可以持续地向较高地形的农田进行有效泵水；同时，由于飞轮被往复运动的动力块通过一系列传动带动旋转储能，即使进入加速管内水携带有较多气泡而对动力块的驱动削弱或失效时，已经储能的飞轮持续旋转，飞轮通过一系列传动依然持续带动挡板对加速管进行慢开快关。

本发明中曲柄轮通过拨销与摆杆的相互作用，来实现挡板对加速管的慢开快关的效果；挡板对加速管的慢开快关，使得挡板在较慢地对加速管进行关闭过程中，从进水管进入加速管内的水经打开的加速管排出，使得位于进水管、三通座和加速管内的水因得到充分的能量转换而得到充分加速并得到较高的冲击力量；当挡板对加速管经过较慢打开过程后迅速对加速管进行关闭，使得被充分加速的水流对位于高压罐进口的单向阀形成较大冲击并将水挤压入高压罐内，被挤压入高压罐内的水进一步对高压罐上端的空气进行加压，使得被封闭的气体压强瞬间增大并将高压罐内的水经出水管泵至地形较高的农田里，从而提高本发明泵水的效率。

本发明靠进入加速管内的水来驱动动力块运动，动力块再在复位弹簧的复位作用下进行复位，动力块的往复运动，使得动力块通过一系列传动带动飞轮持续储能单向旋转；只要水渠里的水所具有的势能能够通过一定的落差能量转换带动本发明内的动力块形成运动，本发明就可以持续地从水渠里向地形较高的农田里泵水。本发明适用的三通座与水渠内水之间落差的范围较广，三通座与水渠内水之间落差对本发明中挡板对加速管的有效开关影响较小，在一定程度上提高了本发明的抬升泵水效率。本发明结构简单，具有较好的使用效果。

附图说明

图1是本发明及其整体剖面示意图。

图2是轴a、齿轮h、齿轮i、齿轮j、轴b、带轮a、同步带、带轮b、减速器与飞轮配合剖面示意图。

图3是加速管、齿轮a、齿轮b、齿轮c、轴a、动密封圈、齿轮d、齿轮e、齿轮f、齿轮g、单向离合器a、轴b、单向离合器b、齿轮j、齿轮i、齿轮h、带轮a、同步带、带轮b、飞轮与减速器配合剖面示意图。

图4是动力块、齿条、齿轮a、齿轮b、齿轮c、加速管、挡板、连杆、摆杆、曲柄轮与减速器配合剖面示意图。

图5是加速管、导座、挡板、连杆、摆杆、固定座b、固定座c、减速器、飞轮、带轮b与同步带配合剖面示意图。

图6是加速管剖面示意图。

图7是导座示意图。

图8是本发明内部传动关系示意图。

图9是曲柄轮、拨销与摆杆配合示意图。

图10是挡板、连杆、摆杆与固定座b配合示意图。

图中标号名称：1、三通座；2、进口；3、出口a；4、出口b；5、进水管；6、单向阀；7、高压罐；8、加速管；9、圆槽；10、滑槽a；11、带轮b；12、动力块；13、导杆；14、十字架；15、复位弹簧；16、齿条；17、齿轮a；18、齿轮b；19、齿轮c；20、轴a；21、动密封圈；22、齿轮d；23、齿轮e；24、齿轮f；25、齿轮g；26、单向离合器a；27、轴b；28、同步带；29、齿轮h；30、齿轮i；31、齿轮j；32、单向离合器b；33、带轮a；34、固定座a；35、飞轮；36、减速器；37、曲柄轮；38、拨销；39、固定座b；40、摆杆；41、滑槽b；42、连杆；43、挡板；44、支耳；45、导座；46、t型槽；47、固定座c；48、出水管。

具体实施方式

附图均为本发明实施的示意图，以便于理解结构运行原理。具体产品结构及比例尺寸根据使用环境结合常规技术确定即可。

如图1、3、8所示，它包括三通座1、进水管5、单向阀6、高压罐7、加速管8、复位弹簧15、轴a20、飞轮35、减速器36、曲柄轮37、拨销38、摆杆40、滑槽b41、连杆42、挡板43、出水管48，其中如图1所示，高压罐7通过单向阀6安装在三通座1的出口a3处，三通座1固装于地面；高压罐7侧壁靠近单向阀6处安装有出水管48；三通座1的进口2处与进水管5连接，三通座1的出口b4处安装有加速管8；如图4所示，加速管8中水平滑动有动力块12，动力块12上安装有对其复位的复位弹簧15。

如图3、4、6所示，加速管8管壁上的圆槽9内旋转配合有轴a20，轴a20与圆槽9内壁之间具有旋转密封结构；如图4、8所示，动力块12与轴a20之间传动连接，动力块12的往复运动通过传动连接带动轴a20形成正反旋转；如图2、3、8所示，轴a20与安装在加速管8外侧的减速器36的输入轴传动连接，轴a20的正反转通过传动连接带动减速器36的输入轴单向加速旋转；如图5、8所示，减速器36的输入轴上安装有飞轮35，停止旋转的轴a20对被飞轮35持续带动旋转的减速器36输入轴不形成干涉。

如图5、8所示，减速器36的输出轴上安装有曲柄轮37；如图4、9、10所示，安装在曲柄轮37端面边沿上的拨销38通过与摆杆40上滑槽b41的滑动配合来带动摆杆40绕固定点往复摆动；如图4、6、10所示，摆杆40的摆动端通过与之铰接的连杆42带动同连杆42铰接的挡板43往复滑动于加速管8上滑槽a10中，以实现挡板43对加速管8的慢开快关。

如图4、8所示，上述动力块12的端面上安装有齿条16，齿条16与安装在加速管8内壁上的齿轮a17啮合，齿轮a17与安装在加速管8内壁的齿轮b18啮合；如图3、4所示，齿轮b18与安装在轴a20上的齿轮c19啮合；轴a20上安装有与圆槽9密封配合的动密封圈21。

如图2、3、4所示，上述加速管8外侧安装有固定座a34；固定座a34上旋转配合有与轴a20平行的轴b27，轴b27两端分别安装有单向离合器a26和单向离合器b32；单向离合器a26上安装有齿轮g25；齿轮g25与安装在固定座a34上的齿轮f24啮合，齿轮f24与安装在固定座a34上的齿轮e23啮合，齿轮e23与安装在轴a20上的齿轮d22啮合；单向离合器b32上安装有j，齿轮j31与安装在固定座a34上的齿轮i30啮合，齿轮i30与安装在轴a20上的齿轮h29啮合；如图2、3所示，轴b27上安装有带轮a33，带轮a33通过同步带28与安装在减速器36输入轴上的带轮b11传动连接；减速器36通过固定座c47安装在加速管8的外侧；如图4、8、9所示，摆杆40一端安装在固定座c47上的固定座b39铰接，摆杆40绕其与固定座b39的铰接点摆动。

如图4、8所示，上述加速管8中沿水平方向间隔安装有两个十字架14，两个十字架14之间通过导杆13连接；动力块12与导杆13滑动配合；复位弹簧15嵌套在导杆13上；复位弹簧15一端与动力块12连接，另一端与一个十字架14连接。

如图5、10所示，上述挡板43下端安装有支耳44，支耳44与连杆42铰接；如图4、6、7所示，加速管8外侧壁滑槽a10处安装有为挡板43提供导轨的导座45，挡板43及与支耳44铰接的连杆42的一端滑动于导座45中的t型槽46内。

如图3、8所示，上述齿轮d22与齿轮h29的传动比为1:1；齿轮g25与齿轮d22的传动比等于齿轮j31与齿轮h29的传动比，保证轴a20通过齿轮d22、齿轮e23、齿轮f24和齿轮g25带动轴b27旋转的速度与轴a20通过齿轮h29、齿轮i30和齿轮j31带动轴b27的旋转速度相等，进而保证动力块12在水的冲击下的运动和在复位弹簧15作用下的复位运动分别通过一系列传动带动飞轮35旋转的速度相同，避免飞轮35因先后被不同速度的齿轮j31和齿轮g25驱动而导致飞轮35旋转储能受到影响，使得飞轮35在被驱动旋转过程中得到很好的加速，进而使得本发明因飞轮35顺利地旋转储能而持续带动挡板43对加速管8进行有节奏的打开和关闭，有效提高本发明对从水渠内将水抬升至地形较高的农田的效率。

本发明中挡板43与滑槽a10之间具有密封结构。

本发明中单向离合器a26和单向离合器b32均采用现有技术。

本发明中的复位弹簧15为拉伸弹簧。

本发明中的高压罐7和单向阀6均采用现有技术。

本发明的工作流程：在初始状态，复位弹簧15未储能且处于自然伸展状态；挡板43处于对加速管8的关闭状态；摆杆40处于其摆动极限状态，拨销38所在曲柄轮37上的半径与摆杆40垂直。

当需要使用本发明将水渠里的水向地形较高的农田里泵水时，先将本发明安装于低于水渠内水位的地方，将高压罐7上的出水管48一端经过软管延伸至地形较高的农田里，接着将进水管5一端深入水渠内水面以下一定深度，使得水渠内的水经进水管5进入三通座1和加速管8内通过势能与动能的相互转换达到较高的动能并能推动位于加速管8内的动力块12进行运动。

此时，由于挡板43对加速管8处于关闭状态，所以水渠内的水不会经进水管5进入三通座1内；手动旋转飞轮35，使得飞轮35获得较高的旋转速度；飞轮35通过减速器36的输入轴带动带轮b11同步旋转，带轮b11通过同步带28和带轮a33带动轴b27同向旋转；此时，单向离合器a26和单向离合器b32同时发挥超越作用，轴b27不会通过单向离合器a26和单向离合器b32带动齿轮g25和齿轮j31旋转，齿轮g25和齿轮j31保持静止状态；与此同时，飞轮35通过减速器36带动曲柄旋转，曲柄带动拨销38在摆杆40上的滑槽b41中滑动，拨销38带动摆杆40绕其与固定座b39的铰接点摆动，摆杆40通过连杆42和支耳44带动挡板43沿滑槽a10滑动并对加速管8进行打开；加速管8打开后，使得本发明中进水管5与加速管8两端形成连通状态，水渠内的水经进水管5快速进入三通座1和加速管8内并经打开的加速管8排至外面；从水渠内经进水管5、三通座1和加速管8排至外面的水得到宣泄，从而逐渐获得较大的动能和冲击力。

当飞轮35通过一系列传动带动摆杆40摆至另一个极限状态时，挡板43对加速管8完全打开，拨销38所在的曲柄轮37上的半径重新垂直于摆杆40；继续旋转的飞轮35通过一系列传动带动摆杆40绕其与固定座b39的铰接点向初始位置摆动，摆杆40通过连杆42和支耳44带动挡板43开始对加速管8进行快速关闭；当继续旋转的飞轮35通过一系列传动带动挡板43重新对加速管8完全关闭时，进入三通座1和加速管8内被处于打开状态的加速管8加速的水以较大的压强和冲击挤压单向阀6，使得单向阀6连通，位于进水管5、三通座1和加速管8内的水经单向阀6挤压入高压罐7内，进入高压罐7内的水对高压罐7内上部的空气形成挤压压缩，使得被封闭的空气的压强增大，压强瞬间增大的密封空气再次对进入高压罐7内的水进行挤压；由于单向阀6的单向性，高压罐7内的水不会经单向阀6重新进入三通座1和加速管8内，而是通过出水管48被挤压泵入较高地形的农田中，从而达到将水渠内的水抬升输送至地形较高的农田进行灌溉的目的。

在飞轮35通过一系列传动带动挡板43对加速管8进行往复打开和关闭过程中，曲柄轮37通过一系列传动带动挡板43对加速管8进行完全打开所旋转的角度远远大于曲柄轮37通过一系列传动带动挡板43对加速管8由完全打开进行完全关闭时所旋转的角度，从而达到飞轮35通过一列传动持续带动挡板43往复地对加速管8进行缓慢打开和快速关闭的目的，进而使得从水渠内经势能转化为动能的水在挡板43对加速管8缓慢打开的过程中达到足够能量转换和动能加速；进而保证当挡板43快速对加速管8进行关闭后，进入本发明中的水有足够的能量触发单向阀6并进入高压罐7压缩高压罐7内的密封空气，使得高压罐7内压缩的空气获得较高的压强并将高压罐7内的水有效地泵入地形较高的农田内。

在水进入三通座1和加速管8内后，随着挡板43对加速管8的逐渐打开，从水渠内进入本发明中的水会形成水流，水流冲击动力块12，使得动力块12产生运动，复位弹簧15被拉伸储能；动力块12通过齿条16带动齿轮a17旋转，齿轮a17通过齿轮b18和齿轮c19带动轴a20旋转，轴a20带动安装于其上的齿轮d22和齿轮h29同步旋转；齿轮d22通过齿轮e23和齿轮f24带动齿轮g25旋转，且齿轮g25的旋转方向与齿轮a17的旋转方向相反；齿轮h29通过齿轮i30带动齿轮j31旋转，且齿轮j31的旋转方向与齿轮a17的旋转方向相同；由于此时单向离合器a26发挥超越作用，单向离合器b32发挥单向驱动作用，所以齿轮g25不会通过单向离合器a26带动轴b27旋转，而齿轮j31通过单向离合器b32带动轴b27同步旋转，轴b27的旋转方向与齿轮g25的旋转方向相反，单向离合器a26对轴b27的旋转不形成干涉；轴b27通过带轮a33、同步带28和带轮b11带动减速器36的输入轴旋转，减速器36的输入轴带动安装于其上处于旋转状态的飞轮35继续沿相同方向加速旋转，使得飞轮35得到能量补充并维持其旋转。

随着挡板43对加速管8的快速关闭，加速管8处于封闭状态，待三通座1和加速管8内的具有较高动能的水经单向阀6进入高压罐7后的很短时间内，三通座1与加速管8内的水处于短暂静止状态；此时，在复位弹簧15的复位作用下，动力块12应两侧的水压基本相同而瞬间复位；瞬间复位的动力块12通过一系列传动带动齿轮g25和齿轮j31反向旋转，齿轮g25与轴b27的旋转方向相同，齿轮j31的旋转方向与轴b27的旋转方向开始相反；由于此时单向离合器a26开始发挥单向驱动作用，所以齿轮g25通过单向离合器a26带动轴b27持续旋转；轴b27通过一系列传动带动飞轮35持续旋转储能；与此同时，由于单向离合器b32发挥超越作用，所以齿轮j31不会通过单向离合器b32带动轴b27旋转，齿轮j31的反转对轴b27的继续旋转不形成干涉。

在本发明运行的整个过程中，在水的推动和复位弹簧15复位的共同作用下，动力块12的运动持续通过一系列传动带动飞轮35旋转储能；当从水渠内经进水管5进入三通座1和加速管8内的水携带有气泡时，气泡与动力块12相遇并暂时隔绝水与动力块12的联系，使得动力块12因暂时短暂失去动力来源而静止不动；动力块12暂时不再通过一系列传动带动飞轮35进行储能，但是飞轮35的特性使得飞轮35持续旋转，挡块对加速管8有节奏的慢开快关不受到影响；待与动力块12相遇的气泡消失后，动力块12又重新在水的驱动下开始有效地往复运动并继续为飞轮35储能，保证本发明具有较高的可靠性，能够持续地将进入其中的水泵向地形较高的农田。

综上所述，本发明的有益效果为：本发明通过进入加速管8内的水带动动力块12运动，动力块12通过一系列传动带动飞轮35旋转储能；动力块12在水和复位弹簧15共同作用下的往复运动始终带动飞轮35单向加速旋转，且动力块12的任意方向的运动或静止对飞轮35的持续单向旋转不产生干涉，从而保证挡板43有节奏地对加速管8进行慢开快关，使得从水渠经进水管5进入加速管8内的水可以持续间隔地向高压罐7内压水，进而使得本发明可以持续地向较高地形的农田进行有效泵水；同时，由于飞轮35被往复运动的动力块12通过一系列传动带动旋转储能，即使进入加速管8内水携带有较多气泡而对动力块12的驱动削弱或失效时，已经储能的飞轮35持续旋转，飞轮35通过一系列传动依然持续带动挡板43对加速管8进行有效的慢开快关。

本发明中曲柄轮37通过拨销38与摆杆40的相互作用，来实现挡板43对加速管8的慢开快关的效果；挡板43对加速管8的慢开快关，使得挡板43在较慢地对加速管8进行关闭过程中，从进水管5进入加速管8内的水经打开的加速管8排出，使得位于进水管5、三通座1和加速管8内的水因得到充分的能量转换而得到充分加速并得到较高的冲击力量；当挡板43对加速管8经过较慢打开过程后迅速对加速管8进行关闭，使得被充分加速的水流对位于高压罐7进口2的单向阀6形成较大冲击并将水挤压入高压罐7内，被挤压入高压罐7内的水进一步对高压罐7上端的空气进行加压，使得被封闭的气体压强瞬间增大并将高压罐7内的水经出水管48泵至地形较高的农田里，从而提高本发明泵水的效率。

本发明靠进入加速管8内的水来驱动动力块12运动，动力块12再在复位弹簧15的复位作用下进行复位，动力块12的往复运动，使得动力块12通过一系列传动带动飞轮35持续储能单向旋转；只要水渠里的水所具有的势能能够通过一定的落差能量转换带动本发明内的动力块12形成运动，本发明就可以持续地从水渠里向地形较高的农田里泵水；本发明适用的三通座1与水渠内水之间落差的范围较广，三通座1与水渠内水之间落差对本发明中挡板43对加速管8的有效开关影响较小，在一定程度上提高了本发明的抬升泵水效率。