技术领域
[0001] 本
发明涉及一种过滤器，特别是关于一种引黄
滴灌用自动反冲洗组合过滤器。
背景技术
[0002] 黄河流域多属干旱、半干旱地区，
水资源短缺的问题一直严重制约着工农业的发展。尤其是近年来黄河可供水量呈逐年递减趋势。黄河上中游来水偏少、下游地区连年干旱少雨，需水量不断增加，水资源供需矛盾更为突出。黄河水少、沙多，过去的引黄
灌溉大多是地面漫灌，不仅出现渠道冲刷和淤积的问题，更严重的是大量宝贵的水资源被浪费，加剧了黄河水资源的紧张和短缺。滴灌是利用塑料管道将水通过直径约10mm毛管上的孔口或滴头送到作物根部进行局部灌溉，因其精量、可控的特点被认为是目前干旱缺水地区最有效的一种节水灌溉方式，水的利用率可达95％。滴灌的节水、节肥、省工、保持
土壤结构、改善产品品质、增产增效等优点被广泛认同，在实际应用中已臻于成熟。随着黄河流域工农业的迅速发展、黄河水资源供需矛盾的日益突出，采用引黄滴灌成为解决这些问题的重要途径。而且，内蒙古自治区新增“四个千万亩”节水灌溉、宁蒙黄河水权转换等一批重大工程的实施过程中，引黄滴灌技术也有着举足轻重的作用。
[0003] 引黄必定引沙，对于容易堵塞的滴灌技术来说，解决水质的问题成为使用该项技术的重中之重。滴灌系统堵塞的突出表现为灌水器的堵塞，其主要原因在于灌水器流道尺寸一般只有0.5～1.2mm，黄河水中的悬浮物、溶解盐、化学沉淀、有机物、
微生物等杂质都极易引起灌水器的堵塞。灌水器堵塞已成为引黄滴灌技术推广应用中的关键性障碍问题，它解决的好坏直接决定着滴灌系统的使用寿命和应用效益。虽然自1971年第一届国际滴灌会议在以色列召开以来，大量的科研学者试图从合理配置过滤设备、周期性酸和氯的处理以及灌水器迷宫流道优化设计等多方面来解决滴灌系统堵塞问题，但依然未能很好地解决，主要原因在于滴灌灌水器堵塞的机理不明。目前几乎所有数据显示灌溉水质与灌水器堵塞密切相关，水源中悬浮颗粒物的存在是导致滴灌系统堵塞的直接因素，黄河水质复杂，同一般的高含沙水源存在明显的不同，其中含有大量表面附着一层微
生物膜的泥沙颗粒、丰富的氮磷
营养元素以及微生物，而其它高含沙水源仅仅是含悬浮沙颗粒，这使得引黄滴灌系统的灌水器堵塞控制技术存在明显的不同。过滤也是解决泥沙问题的重要方法，应用较多的过滤器有砂过滤器、滤网过滤器、旋流水砂分离器和叠片式过滤器等几种类型，国内外也有部分开发了适宜高含沙水源的过滤器产品，如：新疆天业(集团)有限公司李双全等(
专利号：ZL200520133926.4)公开了一种反冲洗组合过滤器，通过反冲洗可以减少泥沙堵塞过滤器的影响，但其为手动控制反冲洗，不能通过罐体内压
力的变化直接进行自动反冲洗，反冲洗可控性不强。山西省运城市水利科学研究所孙新忠等(专利号：ZL200520024929.4)公开了一种离心筛网一体式微灌过滤器，解决了
现有技术中离心筛网组合式过滤器存在的过滤效果不好，结构复杂等问题，但是仍仅限于介质和筛网二级过滤，过滤效果未能达到最好。最为重要的是，对于黄河这种特殊水质需要同时控制水源中的泥沙、微生物、有机质才能从根本上解决灌水器堵塞问题，开发适宜引黄的组合式过滤器已成为目前急需解决的问题。
发明内容
[0004] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种自适应调控能力强，能够有效解决过滤器堵塞和水质过滤程度不够等问题的引黄滴灌用自动反冲洗组合过滤器。
[0005] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种自动反冲洗组合过滤器，其特征在于：它包括砂石过滤器罐体、水沙旋流器、筛网过滤器、
叶轮搅拌器和尘沙罐；所述砂石过滤器罐体通过罐体
支撑架支撑；所述砂石过滤器罐体的顶部设置有进沙口、反冲
洗出水口和进排气
阀；所述水沙旋流器包括设置在所述砂石过滤器罐体内的水沙旋流器罐体，所述水沙旋流器罐体的底部排出口穿出所述砂石过滤器罐体的
底板连接所述尘沙罐；所述水沙旋流器罐体的顶部封闭且连接一溢
流管，所述溢流管的一端伸入所述水沙旋流器罐体内部，另一端连接出流管和反冲洗引流管的交接处，所述出流管和反冲洗引流管的交接处设置有电磁三向阀，所述出流管的两端设置在所述砂石过滤器罐体内，所述反冲洗引流管的两端均穿出所述砂石过滤器罐体；所述水沙旋流器罐体上还连接一进水管，所述进水管的另一端穿出所述砂石过滤罐体，且在位于所述砂石过滤罐体外部的所述进水管上设置有
控制器和压力表；所述筛网过滤器有两个，设置在所述砂石过滤器罐体内，两个所述筛网过滤器的底部均连接一
排水管，两所述排水管的另一端均穿出所述砂石过滤器罐体的底板，且在两所述排水管位于所述砂石过滤器罐体外部的端部上设置有压力表和
电磁阀；所述反冲洗引流管的两端均穿出所述砂石过滤器罐体对应连接在所述筛网过滤器的所述排水管上；所述叶轮搅拌器包括设置在所述砂石过滤器罐体内的两个叶轮，两个所述叶轮均分别连接一
转轴，两个所述转轴均穿过所述砂石过滤器罐体的底部连接一传动
齿轮，两个所述传动齿轮之间设置有传动链，其中一个所述传动齿轮通过
传动轴连接变速箱，所述变速箱连接
电动机，所述电动机固定在所述砂石过滤器罐体上；所述尘沙罐为一圆筒形罐体，通过尘沙罐支撑架支撑，所述尘沙罐的一端封闭，且其上设置有一排沙阀，所述尘沙罐的另一端连接一端盖，所述沙尘罐的上中部通过连接
法兰连接所述水沙旋流器罐体的底部排出口。
[0006] 所述水沙旋流器罐体的上部是圆柱体，中部是锥
角较大的圆锥体，下部是锥角较小的圆锥体。
[0007] 所述溢流管位于所述水沙旋流器罐体内的一段外壁设置有搅拌圆锥；所述溢流管的内径为250mm，所述溢流管的壁厚为22mm～24mm。
[0008] 所述进水管与所述水沙旋流器罐体连接的端口截面形状为渐开线形。
[0009] 所述筛网过滤器的外层为筛网，所述筛网内装有菱形
铁栅栏和
钢骨架。
[0010] 所述砂石过滤器罐体的顶部设置有吊
耳；所述尘沙罐的端盖上设置有拉手。
[0011] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明包括砂石过滤器罐体，砂石过滤器罐体内设置有水沙旋流器和筛网过滤器，因此，能够对黄河水源中多种粒径的颗粒物(包括泥沙、微生物等)以及有机质等进行三级过滤，使出流水质得到明显提升，使灌水器的堵塞率较现有的过滤措施降低60％以上。2、本发明水沙旋流器罐体的上部是圆柱体，中部是锥角较大的圆锥体，下部是锥角较小的圆锥体，中下部的两级设置，使用厚壁溢流管，且溢流管外壁设有搅拌锥，因此，可以减少
短路流对分离效果的影响，有效控制泥沙，使水沙分离更快捷、更彻底。3、本发明可根据砂石过滤器罐体内的压差，通过进水管上设置的控制器控制排水管上的电磁阀关闭和电磁三向阀方向转换，使通过溢流管的水经反冲洗引流管进入排水管，再经过筛网过滤器和砂石后由反冲洗出水口排出，从而达到对筛网过滤器和砂石进行反冲洗的目的，并且可以对反冲洗开始的时间有精确地控制。4、本发明的砂石过滤器罐体内设置有两个搅拌叶轮，搅拌叶轮能够提高反冲洗的效率。5、本发明砂石过滤器罐体下方的尘沙罐可整体拆卸为一单独个体，使结构变得更简单，操作更方便，可提高装置的使用寿命。6、本发明进水管与水沙旋流器罐体连接的端口截面形状为渐开线形，因此，可以减少短路流对分离效果的影响，使分离更彻底。7、本发明的水沙旋流器的排出口直径很小，因此，可以减少
负压区空气柱的体积，减小汽蚀的危害。本发明结构设置巧妙，操作方便，自适应调控能力强，过滤效果好，并且能够自动反冲洗，有效解决了过滤器堵塞和水质过滤程度不够等问题，可广泛用于引黄滴灌过程中。
附图说明
[0012] 图1是本发明整体结构示意图
[0013] 图2是本发明局部剖面示意图
[0014] 图3是本发明叶轮搅拌器和尘沙罐结构示意图
具体实施方式
[0015] 下面结合附图和
实施例对本发明进行详细的描述。
[0016] 如图1、图2所示，本发明包括砂石过滤器罐体1、水沙旋流器2、筛网过滤器3、叶轮搅拌器4和尘沙罐5。
[0017] 本发明的砂石过滤器罐体1通过罐体支撑架6支撑。砂石过滤器罐体1的斜上方设置有进沙口11，进沙口11上设置有端盖12，与进沙口11相对的砂石过滤器罐体1顶部设置反冲洗出水口13。砂石过滤器罐体1的顶部中心处设置有进排气阀14，进排气阀14两边对称设有吊耳15。
[0018] 本发明的水沙旋流器2设置在砂石过滤器罐体1的内部，水沙旋流器2包括水沙旋流器罐体21，水沙旋流器罐体21的上部是圆柱体，中部是锥角较大的圆锥体，下部是锥角较小的圆锥体。水沙旋流器罐体21的底部排出口穿出砂石过滤器罐体1的底板连接尘沙罐5。水沙旋流器罐体21的顶部封闭且连接一溢流管22，溢流管22的一端伸入水沙旋流器罐体21内部，且在该段的溢流管22管壁外侧设置有搅拌圆锥23。溢流管22的另一端连接出流管24与反冲洗引流管25的交接处，出流管24和反冲洗引流管25的交接处设置有电磁三向阀26，出流管24的两端设置在砂石过滤器罐体1内，反冲洗引流管25的两端均穿出砂石过滤器罐体1。水沙旋流器罐体21上还连接一进水管27，进水管27的另一端侧向切线穿出砂石过滤罐体1，且在位于砂石过滤罐体1外部的进水管27上设置有控制器28和压力表29。
[0019] 本发明的筛网过滤器3有两个，对称设置在砂石过滤器罐体1的内部、水沙旋流器2的左右两侧，筛网过滤器3的外层为筛网31，筛网31内装有菱形铁栅栏和钢骨架32。两个筛网过滤器3的底部均连接一排水管33，两排水管33的另一端均穿出砂石过滤器罐体1的底板，且在两排水管33位于砂石过滤器罐体1外部的端部上设置有压力表34和电磁阀
35。反冲洗引流管25的两端均穿出砂石过滤器罐体1，对应连接在筛网过滤器3的两排水管33上。
[0020] 如图1、图2、图3所示，本发明的叶轮搅拌器4包括两个叶轮41，两个叶轮41对称设置在砂石过滤器罐体1的内部、水沙旋流器2的前后两侧，两个叶轮41均分别连接一转轴42，两个转轴42均穿过砂石过滤器罐体1的底部连接一传动齿轮43，两个传动齿轮43之间设置有传动链44，其中一个传动齿轮43通过传动轴连接变速箱45，变速箱45连接电动机46，电动机46通过承载框47固定在沙石过滤器罐体1上。叶轮搅拌器4工作原理是：通过变速箱45来改变电动机46的转速，并将动力传送给传动齿轮43和转轴42，进而驱动叶轮41进行搅拌。
[0021] 本发明的尘沙罐5为一圆筒形罐体，通过尘沙罐支撑架7支撑，尘沙罐5的一端封闭，且其上设置有一排沙阀51，运行过程中可以通过不间断的打开尘沙阀51进行不间断排沙，以延长清沙周期。尘沙罐5的另一端通过
螺栓连接一端盖52，端盖52上设置有一拉手53，沙尘罐5的上中部通过连接法兰54连接水沙旋流器罐体21的底部排出口。
[0022] 上述实施例中，本发明的溢流管22采用厚壁溢流管，溢流管22的管壁是现有技术中溢流管管壁厚度的115％～125％。当溢流管的内径d＝250mm时，现有技术中的溢流管壁厚一般为10mm～20mm，本发明溢流管22的壁厚约为22mm～24mm；并且本发明溢流管22位于水沙旋流器罐体21内的一段外壁设置有搅拌圆锥23，因此，可以大幅度减少短路流对分离效果的影响。
[0023] 上述实施例中，进水管27与水沙旋流器罐体21连接的端口截面形状为渐开线形，也可以减少短路流对分离效果的影响。
[0024] 上述实施例中，水沙旋流器罐体21的底部排出口直径很小，可以减少负压区内空气柱的体积，减小汽蚀的危害。
[0025] 上述实施例中，水沙旋流器罐体21上连接的进水管27上设置的控制器28用于控制两个筛网过滤器3底部连接的排水管33上设置的电磁阀35，以及出流管24和反冲洗引流管25的交接处设置的电磁三向阀26。
[0026] 本发明的具体工作流程如下。
[0027] 1)砂石过滤器罐体1内通过进沙口11预置有砂石8，运行时，将进沙口11关闭；
[0028] 2)待过滤的水源由进水管27切向进入水沙旋流器2内，
流体的压力能转换为流体的
动能在水沙旋流器罐体21内部高速旋转，流体运动过程中产生的强大
离心力场，使混合物中
密度(或直径)较大的组分(粗相)在离心力的带动下沿水沙旋流器2向下通过连接法兰54进入尘沙罐5，拧开沙尘罐5与端盖52上的连接螺栓，通过拉手53拉开端盖52，将大颗粒排除；运行过程中亦可通过不间断的打开尘沙阀51进行不间断排沙，以延长清沙周期。
[0029] 3)密度(或直径)较小的组分(轻相)在旋转运动的同时向上运移，形成内旋流从溢流管22排出，经出流管24散落到砂石过滤器罐体1内的砂石8上；
[0030] 4)流体经砂石8过滤后到达两个筛网过滤器3，经两个筛网过滤器3过滤后通过两个筛网过滤器3底部连接的排水管33排出，得到过滤后的水。
[0031] 5)当砂石过滤器罐体1内由于堵塞引起压力升高到设定值时，进水管27上设置的控制器28控制排水管33上的电磁阀35关闭和电磁三向阀26方向转换，使通过溢流管22的水经反冲洗引流管25进入排水管33，再经过筛网过滤器3和砂石8后由反冲洗出水口13排出，从而达到对筛网过滤器3和砂石8进行反冲洗的目的，反冲洗时间为10min，反冲洗周期为1h。
[0032] 在上述过程中，可以通过进排气阀14调节砂石过滤器罐体1内的压力，通过进水管27上设置的压力表29、两排水管33位于砂石过滤器罐体1外部的端部上设置的压力表34，分别读取进、出口的压力值。
[0033] 上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都可以有所变化，凡是在本发明技术方案的
基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
