适用于野外抽水的光伏扬水结构的制作方法

本发明涉及扬水装置领域，具体地说是涉及适用于野外抽水的光伏扬水结构。

背景技术：

随着现代光伏技术的发展，太阳能的应用领域越来越广泛。光伏技术的关键在于将太阳能转换为电能向各种负载设备供电。扬水装置是常用的设备，通过水泵抽水并施加压力，将电能转换为水流的动能。常用于农业节水灌溉、荒漠治理灌溉、水利抗旱提水、盐碱地滴灌改良、草原牧业渗灌、城市水景景观、村庄生活供水等领域。现有的扬水系统在用于野外抽水时，通常将所抽取的水流引至水渠内。水泵的出水管放在水渠内，由于出水管排出的水流经水泵加压后具有较大动能，即具有较大冲击力，长时间对水渠同一地点进行冲蚀，容易造成水渠被冲出坑洞，导致水渠受到破坏，严重的甚至冲垮水渠造成水资源浪费。此外，用于野外的扬水系统多直接使用水泵从湖泊、河流、溪水中抽水，上述水体中存在大量水草、泥沙等杂物。该类杂物虽然能够被水泵上水端的滤网所隔离，但是水草类体积较大的杂物会覆盖在滤网外表面，导致滤网的过流面积降低，影响水泵的上水效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供适用于野外抽水的光伏扬水结构，以解决现有技术中扬水系统长时间冲蚀水渠，容易导致水渠被破坏；同时水泵在野外抽水其上水端滤网容易被水草类杂物覆盖、影响上水效率的问题，实现降低水泵出水端对水渠的冲击力，同时减轻水草类杂物对水泵上水效率影响的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

适用于野外抽水的光伏扬水结构，包括带有上水管和出水管的水泵，还包括光伏组件、变流器，所述光伏组件与变流器、水泵依次电连接，所述水泵的出水管最外端固定连接一段增大管，所述增大管的管体内径大于出水管内径，且增大管与出水管同轴，所述增大管的内壁平均分布有若干凸齿，所述凸齿朝向增大管的敞口端倾斜；所述水泵的上水管内部固定有螺旋状的金属丝，所述金属丝表面涂覆有环氧防腐漆。

现有技术中经扬水系统中水泵加压排出的水流长时间冲蚀水渠，容易导致水渠受冲击被破坏，而传统的解决方式是使水管排水管倾斜向上进入水渠内，这样会导致水流需要克服较大重力势能进行向上的流动，增大水泵负荷；并且这种传统的解决方式对于地形地势也提出了要求，不适用于地势平坦的地方使用。针对上述问题，本发明提出适用于野外抽水的光伏扬水结构。包括带有上水管和出水管的水泵。所述水泵通过光伏组件对其进行供电，利用太阳能发电，绿色节能环保，有利于在便宜地区或电力不发达地区的使用。光伏组件与水泵之间连接有变流器。变流器是现有的电力系统中设备，本发明将变流器配合光伏组件使用，用于根据不同型号不同功率的水泵调整输出的电压大小，并保证输出的电压稳定，从而确保水泵始终处于良好的工作状态下。水泵的出水管最外端固定连接一段增大管，即是水泵出水管的最外端连接有一段大于出水管管径的管体，该段管体即为增大管。增大管与出水管同轴。通过水泵加压排出的水流从出水管中进入增大管时，由于增大管管径更大，因此过流面积突然变大，水流流速减缓，水压降低，即水流所具有的动能就更低，其冲击力也就得到降低。同时，增大管管径更大，即是水流与管体内壁的接触面积变大，其沿程摩阻也就更大，有利于水流动能的进一步降低。此外，所述增大管的内壁平均分布有若干凸齿，即是所述凸齿均布在增大管内壁上，通过向增大管内部凸出的凸齿，使得向外流动的水流不断与凸齿进行摩擦与碰撞，通过凸齿极大的消耗水流的动能，使其流速进一步减缓，冲击力进一步减弱，从而降低水流对水渠的冲击能力，减轻对水渠的冲蚀。所述凸齿朝向增大管的敞口端倾斜，即是凸齿朝向水流流动方向倾斜，申请人经研究发现，凸齿如果朝向来水方向进行倾斜，凸齿会对水流的正常流动造成阻挡，水流会在每层凸齿内形成小型的涡流，不利于水流的及时排出。因此本发明中设置凸齿朝向增大管的敞口端倾斜，使得凸齿还能够对水流流向进行引导，水流在与凸齿进行碰撞与摩擦后，不会回流，而是沿着凸齿的倾斜方向继续向前流动，从而有利于水流的及时排出。水流在沿着凸齿向前流动的过程中还会与凸齿进行更多的摩擦，有利于进一步降低水流动能，增大水流动能的沿程损失。此外，针对水泵在野外抽水其上水端滤网容易被水草类杂物覆盖、影响上水效率的问题，本发明还在水泵上水管内部固定有螺旋状的金属丝，水流通过螺旋状金属丝被抽进水泵时，其中的水草等杂物会被缠绕在螺旋状金属丝上，通过螺旋状结构的金属丝，对水草类杂物进行缠绕收集，从而避免水草类杂物继续向前运动至水泵的上水滤网处，防止水草覆盖在上水滤网表面影响水泵的上水效率。所述金属丝表面涂覆有环氧防腐漆，环氧防腐漆属于现有漆料，具有良好的防水性能，能够隔绝金属丝直接与水体接触，防止金属丝受腐蚀，提高使用寿命。

进一步的，所述螺旋状的金属丝的轴线垂直于上水管的轴线。即是螺旋状金属丝沿着垂直于上水管轴线的方向，设置在上水管内部，以提高螺旋状金属丝与水流间的接触面积。同时，通过本方式设置的金属丝，还能够彻底扰乱水流流动状态，防止水流在进水管内形成层流，避免层流流态下的水流受管壁粘滞力的作用而影响上水效率。

进一步的，所述凸齿的高度小于增大管与出水管之间的半径差。即是在排除凸齿所占空间后，增大管的内径也仍然大于出水管的内径，从而确保水流从出水管进入增大管时，其流速一定会降低。

进一步的，所述光伏组件与变流器之间还连接有超级电容器。超级电容器又名电化学电容器，属于通过极化电解质来储能的一种现有电化学元件。它充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽，有利于提高本发明的使用寿命。

进一步的，所述上水管的端部位于沉淀装置内。即是水泵的上水管从沉淀装置内抽取水分，所抽取的水分经过在沉淀装置内的沉淀，能够降低杂质含量，减轻对水泵上水端的阻塞与磨蚀。

进一步的，所述沉淀装置为沉淀池。

进一步的，所述凸齿朝向增大管的敞口端呈45°倾斜。即是凸齿面向来水方向的斜面，与增大管的轴线呈45°夹角。申请人经研究发现，该夹角过大、水流与凸齿碰撞后容易造成水流反弹，不利于水流的及时排出；该夹角过小，碰撞程度较低，对水流动能的降低程度较低。而优选45°夹角，能够最好的平衡上述问题，实现在保证水流及时排出的前提下尽可能降低水流动能。

进一步的，所述光伏组件为太阳能电池板。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明适用于野外抽水的光伏扬水结构，在水泵出水管的最外端连接有一段大于出水管管径的增大管。增大管与出水管同轴。通过水泵加压排出的水流从出水管中进入增大管时，由于增大管管径更大，因此过流面积突然变大，水流流速减缓，水压降低，即水流所具有的动能就更低，其冲击力也就得到降低。同时，增大管管径更大，即是水流与管体内壁的接触面积变大，其沿程摩阻也就更大，有利于水流动能的进一步降低；

2、本发明适用于野外抽水的光伏扬水结构，所述增大管的内壁平均分布有若干凸齿，通过向增大管内部凸出的凸齿，使得向外流动的水流不断与凸齿进行摩擦与碰撞，通过凸齿极大的消耗水流的动能，使其流速进一步减缓，冲击力进一步减弱，从而降低水流对水渠的冲击能力，减轻对水渠的冲蚀；

3、本发明适用于野外抽水的光伏扬水结构，在水泵上水管内部固定有螺旋状的金属丝，水流通过螺旋状金属丝被抽进水泵时，其中的水草等杂物会被缠绕在螺旋状金属丝上，通过螺旋状结构的金属丝，对水草类杂物进行缠绕收集，从而避免水草类杂物继续向前运动至水泵的上水滤网处，防止水草覆盖在上水滤网表面影响水泵的上水效率；

4、本发明适用于野外抽水的光伏扬水结构，通过光伏组件对水泵进行供电，利用太阳能发电，绿色节能环保，有利于在便宜地区或电力不发达地区的使用。光伏组件与水泵之间连接有变流器，用于根据不同型号不同功率的水泵调整输出的电压大小，并保证输出的电压稳定，从而确保水泵始终处于良好的工作状态下。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例1的结构示意图；

图2为本发明具体实施例2的结构示意图。

其中：1-水泵，11-上水管，12-出水管，2-光伏组件，3-变流器，4-增大管，5-凸齿，6-超级电容器，7-沉淀装置，8-金属丝。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1所示的适用于野外抽水的光伏扬水结构，包括带有上水管11和出水管12的水泵1，还包括光伏组件2、变流器3，所述光伏组件2与变流器3、水泵1依次电连接，所述水泵1的出水管12最外端固定连接一段增大管4，所述增大管4的管体内径大于出水管12内径，且增大管4与出水管12同轴，所述增大管4的内壁平均分布有若干凸齿5，所述凸齿5朝向增大管4的敞口端倾斜；所述水泵1的上水管11内部固定有螺旋状的金属丝8，所述金属丝8表面涂覆有环氧防腐漆。所述螺旋状的金属丝8的轴线垂直于上水管11的轴线。所述凸齿5的高度小于增大管4与出水管12之间的半径差。

图中箭头方向表示水流流动方向。其中所使用的变流器3为BUCK-BOOST功率变流器。所述凸齿5朝向增大管4的敞口端呈45°倾斜。本发明通过光伏组件2对水泵1进行供电。光伏组件2与水泵1之间连接有变流器3，用于根据不同型号不同功率的水泵1调整输出的电压大小，并保证输出的电压稳定。水泵1的出水管12最外端固定连接一段增大管4。通过水泵1加压排出的水流从出水管12中进入增大管4时，由于增大管4管径更大，因此过流面积突然变大，水流流速减缓，水压降低，即水流所具有的动能就更低，其冲击力也就得到降低。同时，增大管4管径更大，即是水流与管体内壁的接触面积变大，其沿程摩阻也就更大，有利于水流动能的进一步降低。此外，所述增大管4的内壁平均分布有若干凸齿5，使得向外流动的水流不断与凸齿5进行摩擦与碰撞，通过凸齿5极大的消耗水流的动能，使其流速进一步减缓，冲击力进一步减弱，从而降低水流对水渠的冲击能力，减轻对水渠的冲蚀。此外，针对水泵1在野外抽水其上水端滤网容易被水草类杂物覆盖、影响上水效率的问题，本发明还在水泵1上水管11内部固定有螺旋状的金属丝8，水流通过螺旋状金属丝8被抽进水泵1时，其中的水草等杂物会被缠绕在螺旋状金属丝8上，通过螺旋状结构的金属丝8，对水草类杂物进行缠绕收集，从而避免水草类杂物继续向前运动至水泵1的上水滤网处，防止水草覆盖在上水滤网表面影响水泵1的上水效率。所述金属丝8表面涂覆有环氧防腐漆，环氧防腐漆属于现有漆料，具有良好的防水性能，能够隔绝金属丝8直接与水体接触，防止金属丝8受腐蚀，提高使用寿命。

实施例2：

如图2所示的适用于野外抽水的光伏扬水结构，在实施例1的基础上，所述凸齿5的高度小于增大管4与出水管12之间的半径差。所述光伏组件2与变流器3之间还连接有超级电容器6。所述上水管11的端部位于沉淀装置7内。所述沉淀装置7为沉淀池。所述光伏组件2为太阳能电池板。超级电容器6充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽，有利于提高本发明的使用寿命。此外，水泵1的上水管11从沉淀装置7内抽取水分，所抽取的水分经过在沉淀装置7内的沉淀，能够降低杂质含量，减轻对水泵1上水端11的堵塞与磨蚀，从而确保上水效率。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。