[發(fā)明專利]一種微灌用自清洗網(wǎng)式過濾器及其結構優(yōu)化設計方法

有效

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• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113304524B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設計）人: 李云開;周志利;侯鵬;趙錢;劉斌
• 申請（專利權）人: 中國農(nóng)業(yè)大學
• 主分類號: B01D29/11
• 分類號: B01D29/11;B01D29/62;G06F30/17;G06F30/28;G06F30/23;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權代理有限公司 11245
• 代理人: 謝斌

本發(fā)明涉及一種微灌用自清洗網(wǎng)式過濾器及其結構優(yōu)化設計方法，該過濾器包括：筒體，其內(nèi)通過下封板和上封板分隔為過濾腔和排污腔；進水口，連接在筒體的下端；出水口，設置在筒體中部且與過濾腔相連通，且出水口與進水口的分布型式為垂直分布；排污口，設置在筒體上部且與排污腔相連通；過濾元件，同軸設置在筒體內(nèi)且過濾元件的兩端分別與下封板和上封板固定連接，過濾元件的下端與進水口相連通，過濾元件的周壁形成濾網(wǎng)；排污元件，沿軸向設置在過濾元件內(nèi)部，排污元件被配置為具有圓周運動和軸向直線運動兩個自由度；傳動裝置，固定在筒體頂部且與排污元件連接。本發(fā)明可以實現(xiàn)易于加工和安裝、定位簡單及可靠，并降低制造成本。

技術領域

本發(fā)明涉及高效節(jié)水灌溉技術領域，特別是一種微灌用自清洗網(wǎng)式過濾器及其結構優(yōu)化設計方法。

背景技術

近年來，隨著國家強調黃河流域的生態(tài)保護與高質量發(fā)展，大力發(fā)展節(jié)水產(chǎn)業(yè)技術，大力推進農(nóng)業(yè)節(jié)水，水資源量總體有限和水污染現(xiàn)象并重使得國家對農(nóng)業(yè)灌溉基礎設施投入力度的加大。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的普及速度越來越快，人工成本的增加和農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展使得灌溉系統(tǒng)趨于規(guī)模化和智能化，也同時對灌溉水質提出了更高的要求。微灌設備-過濾器能夠有效地攔截水中雜質，提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，是保證農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關鍵。傳統(tǒng)的過濾器在攔截雜質到一定程度時，需要人工關閉進水閥門，打開過濾器殼體進行清洗，耗時耗力，清洗不及時不僅會增加系統(tǒng)能耗，而且會出水量降低；同時傳統(tǒng)的過濾器由于其過濾介質為尼龍，導致其工作壓力小，流量范圍小，不能滿足大面積作物的灌水需求。自清洗網(wǎng)式過濾器具有自動化程度高、流量范圍廣、壓力損失較小、能夠實現(xiàn)自動清洗、在清洗時能夠不間斷供水、不影響大田灌溉等優(yōu)點，能夠滿足智能化和規(guī)模化的需求，是目前國內(nèi)外應用最廣泛的過濾器之一。

目前，國內(nèi)專家學者探索性地對于自清洗網(wǎng)式過濾器進行優(yōu)化設計，如石河子大學石凱等人(CN201720493467.3)提出了一種滴灌用自吸網(wǎng)式過濾器，依靠過濾器反沖洗時內(nèi)部水壓與外部大氣之間的壓差，使水流旋噴產(chǎn)生旋轉力矩并推動軸承沿直線運動，使清理機構自動旋轉并且吸附泥沙，達到圓形吸嘴能夠全覆蓋濾網(wǎng)表面的目的，不需要任何外力，大大降低了能耗，操作簡單節(jié)約成本。武威大禹節(jié)水有限責任公司魏妍斌等(CN201521048667.5)提出一種自動清洗網(wǎng)式過濾器，進水口設置在筒體一側的上端，出水口設置在另一側的下端，排污口設置在底部，依靠電機驅動不銹鋼絲刷清潔濾網(wǎng)表面，然后濾網(wǎng)表面泥沙在進水液流的作用下進入排污口排出，結構簡單，清洗頑固污垢效果較好。

國內(nèi)過濾器的發(fā)展較迅速，一些廠家也能生產(chǎn)出操作簡單，能夠正常運行的自清洗網(wǎng)式過濾器。雖然市場上自清洗網(wǎng)式過濾器結構型式多樣，但是其過濾原理相同，均是依靠內(nèi)部核心元件篩網(wǎng)物理攔截水中雜質，由水力學理論易知水流邊界條件發(fā)生變化時，水流形態(tài)也將發(fā)生變化，將改變雜質在篩網(wǎng)表面的運動狀態(tài)，從而影響過濾時間和反沖洗效果。而在實際微灌工程中，在過濾和反沖洗過程中均應滿足灌溉流量的需求，這就要求自清洗網(wǎng)式過濾器具有合理的結構設計，保證內(nèi)部最優(yōu)水流形態(tài)，從而確保微灌系統(tǒng)高效運行。即目前亟需解決以下幾個問題：①在灌溉水源條件一定時，滿足灌溉需求時延長過濾器的過濾時間，利用水流剪切力降低雜質在濾網(wǎng)表面附著的概率；②反沖洗過程中排污流量低；③保證反沖洗過程中濾網(wǎng)表面能夠被清污裝置全覆蓋。

因此，亟需根據(jù)微灌工程實際灌溉需求，自清洗網(wǎng)式過濾器過濾機理與排污要求，建立一種自清洗網(wǎng)式過濾器設計思路與評價體系，以及一種提高自清洗網(wǎng)式過濾器反沖洗效果的設計方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的其中一個目的是提供一種微灌用自清洗網(wǎng)式過濾器，以實現(xiàn)易于加工和安裝、定位簡單及可靠，并降低制造成本；本發(fā)明的另一個目的是提供一種該微灌用自清洗網(wǎng)式過濾器的結構優(yōu)化設計方法。