CN107725801B - 组合浮体式多功能给水栓 - Google Patents

Abstract

一种组合浮体式多功能给水栓，包括上栓体和下栓体，下栓体的下端与地下管道三通立管连接，上栓体上竖直旋合有螺杆Ⅰ，下栓体包括：阀壳体、大浮体、小浮体、止水胶圈Ⅱ以及止水胶圈Ⅲ，下栓体采用浮体阀止水技术，利用管道内水的浮力实现了自动关闭功能，彻底解决了传统给水栓手动关闭且经常因疏于管理造成漏水的技术难题。同时由于开启时，先将小浮体向下推开，泄流减压，然后再带动大浮体向下移动并全部开启，这种两次开启技术，大幅度降低了开启力。水流可以从大浮体外侧和大浮体内侧分别通过，水流顺畅，小浮体顶面面积较小，消除了真空负压形成的条件，彻底解决了以往给水栓因水流不畅和真空负压而造成运行震动的问题。

Description

组合浮体式多功能给水栓

技术领域

本发明涉及农田灌溉领域，具体涉及一种组合浮体式多功能给水栓。

背景技术

给水栓在农田管道灌溉工程中担负着由地下管道向田间地面输水配水的重要功能，在田间面广量大，与田间农机耕作关系极为密切，是农民群众应用最多的最重要的管道工程附属设施之一。

由于目前给水栓这一产品还没有统一的国家标准，没有专业的科研机构立项研究，没有专业的生产企业，致使这一产品研发相对滞后，产品功能单一，质量参差不齐，在工程实际应用中普遍存在以下技术问题：

一是传统给水栓多为整体式结构，须安装于地面以上并需采取保护装置进行保护，造成影响农机耕作的问题较为突出；

二是外压止水、手动启闭。由于给水栓面广量大，经常因疏于管理而导致松动漏水，每逢灌溉之前，需组织人员到田间逐一检查是否关紧，费工费时，管理困难；

三是启闭扳手易于仿制，造成随意启闭、私自盗水灌溉现象较为严重，难以按轮灌制度有序灌溉；

四是功能单一，只能手动开启和关闭，不具备自动关闭、用水计量、多向出水、进气排气、保护管道等综合功能；

五是无用水计量装置，无法计量水量到农户，无法按水量收费到户；

六是保护装置多为现场砌筑，费工费时，占用农田。

与本发明最相近的现有技术是本专利权人宋庆波2014年1月25日申请的“浮体式农田管道灌溉多功能给水栓”（专利证号：ZL201410034701.7），该发明专利技术的给水栓在功能上已趋于完善，但部分结构部件在应用中存在以下问题：

1、浮体阀升降轨道为下栓体壳体内壁上的滑道和浮体阀侧壁上的滑槽，浮体阀随水的浮力作用而升起，随水的回落因重力作用而降落，在升起和降落过程中，由于水流冲击作用会导致个别情况下出现滑道、滑槽“犯卡”现象，从而导致自动关闭不严而漏水。

2、浮体止水阀为整体结构，受水的浮力面积较大，当管道水压力较大时给水栓的开启力很大，从而导致上栓体与下栓体快速接头卡扣、卡榫以及驱动螺母等受力部件容易损坏等问题较为突出；

3、运行时水流从浮体止水阀周围流过，由于滑道、滑槽对水流有一定影响，造成水流不畅；同时由于浮体阀顶面面积较大，在高速水流通过时易在浮体顶面形成真空负压区。在水流不畅和真空负压两个因素作用下，造成运行时产生震动现象较为严重；

4、浮体阀顶部的止水胶圈镶嵌于下栓体腔内顶部的凹槽内，由于固定不牢，在高速水流冲击作用下易脱落漏水；

5、上栓体底部止水胶圈放置于快速接头帽内，由于固定不牢而造成易脱落丢失；

6、上栓体出水处与软管连接方式为现场绑扎连接，使用较为麻烦且存在漏水现象。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种浮阀升降不卡涩、浮阀开启力度小、运行平稳的组合浮体式多功能给水栓。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种组合浮体式多功能给水栓，包括上栓体和下栓体，下栓体的下端与地下管道三通立管连接，上栓体上竖直旋合有螺杆Ⅰ，

下栓体包括：

阀壳体，四周密闭，其下端设置有进水口，其上端设置有与上栓体的快接头相连接的出水口；

大浮体，为筒形结构，其沿阀壳体的轴向滑动安装于阀壳体内，所述大浮体的外壁上间隔设置有N个通水孔，N为大于等于1的自然数；

小浮体，沿大浮体的轴向滑动安装于大浮体内；

止水胶圈Ⅱ，安装于阀壳体内；以及

止水胶圈Ⅲ，安装于大浮体的上端，大浮体相对阀壳体滑动至最上端与止水胶圈Ⅱ相接触且小浮体相对大浮体滑动至最上端与止水胶圈Ⅲ相接触时，下栓体的进水口与出水口之间相封闭。

为了提高导向性，还包括通过支架安装于阀壳体中的导套以及竖直安装于大浮体底部且与大浮体相同轴的导杆，所述导杆滑动插装于导套的内孔中，所述大浮体的底部沿圆周方向均匀间隔设置有若干个通气孔。

为了实现大浮体快速回位，上述导杆上套装有弹簧，所述弹簧的上端与大浮体相接触，其下端与支架相接触。

优选的，上述支架为十字形结构。

为了减小摩擦力，还包括设置于阀壳体中的轨道支架，所述轨道支架由圆环形的上环体以及圆环形的下环体构成，上环体与下环体之间通过X个竖直设置的轨道立柱连接，X为大于等于3的自然数，所述上环体上沿圆周方向设置有凸圈，止水胶圈Ⅱ下端设置有与凸圈相匹配的环形槽，下环体上设置有定位卡槽，轨道支架通过下端的定位卡槽与支架插接，其上端的凸圈插装于止水胶圈Ⅱ的环形槽中，所述大浮体的外端面与各个的轨道支架内侧的轨道面相接触。

为了减小摩擦力，上述大浮体内壁上沿圆周方向均匀间隔设置有Y个竖直设置的滑道，Y为大于等于3的自然数，所述小浮体的外端面与各个滑道的轨道面相接触。

为了确保低压状态下封水效果，上述止水胶圈Ⅲ的下端设置有环形的凸圈，小浮体相对大浮体滑动至最上端时，凸圈与小浮体上端面密封接触。

为了连接方便且提高密封性，上述上栓体的出水口与输水软管之间通过快速接头相连接，所述阀壳体的进水口内部设置有锥孔，所述上栓体下端设置有与锥孔锥度相匹配的锥体，所述锥体沿圆周方向设置有凹槽，止水胶圈Ⅰ安装于凹槽中，当上栓体通过快接头与下栓体连接时，锥体的外锥面与锥孔的内锥面相接触，且止水胶圈Ⅰ的外端与锥孔的内锥面密封接触。

为了实现防尘防盗，还包括防尘防盗盖，所述防尘防盗盖上端设置有把手，其通过下端设置的卡扣扣合于阀壳体上端出水口中，防尘防盗盖通过锁止机构与阀壳体锁止固定，所述防尘防盗盖与阀壳体上端面之间设置有垫块。

进一步的，上述锁止机构包括设置于防尘防盗盖上的螺孔、设置于阀壳体内壁上的卡榫、锁帽、同轴设置于螺孔上且内径大于锁帽外径的凹孔、设置于锁帽下端的螺杆Ⅱ、同轴设置于螺杆Ⅱ下端的锁轴以及钥匙杆，所述螺杆Ⅱ旋合于螺孔中且锁帽位于凹孔内时，锁轴***卡榫中，所述钥匙杆下端设置有与锁帽相配的插槽，所述锁帽内设置有键孔，所述插槽内设置有与键孔相配的钥匙键，所述钥匙杆上端设置有把手。

本发明的有益效果是：下栓体采用浮体阀止水技术，利用管道内水的浮力实现了自动关闭功能，彻底解决了传统给水栓手动关闭且经常因疏于管理造成漏水的技术难题，从传统的外压上水改变为内压止水，实现了低压零压不漏水，压力越大关闭越紧的止水功能，彻底解决了传统给水栓普遍采用外压止水，水压力越大越容易漏水的问题。同时由于开启时，先将小浮体向下推开，泄流减压，然后再带动大浮体向下移动并全部开启，这种两次开启技术，大幅度降低了开启力。水流可以从大浮体外侧和大浮体内侧分别通过，水流顺畅，小浮体顶面面积较小，消除了真空负压形成的条件，彻底解决了以往给水栓因水流不畅和真空负压而造成运行震动的问题。

附图说明

图1为本发明的安装结构示意图；

图2为本发明的上栓体剖面结构示意图；

图3为本发明的下栓体剖面结构示意图；

图4为本发明的轨道支架的立体结构示意图；

图5为本发明的大浮体的剖面结构示意图；

图6为本发明的大浮体的立体结构示意图；

图7为本发明的防尘防盗盖的剖面结构示意图；

图8为本发明的锁止销的结构示意图；

图9为本发明的钥匙杆的结构示意图；

图中，1.上栓体 2.下栓体 3.输水软管 4.防尘防盗盖 11.螺杆Ⅰ12.快接头 13.锥体 14.凹槽 15.止水胶圈Ⅰ16.快速接头 21.阀壳体 22.卡榫 23.轨道支架 24.止水胶圈Ⅱ25.大浮体 26.小浮体 27.锥孔 28.止水胶圈Ⅲ29.导杆 210.支架 211.导套 212.弹簧 213.凸圈 214.通水孔 215.滑道 216.通气孔 23.1上环体 23.2下环体 23.3轨道立柱23.4定位卡槽 23.5凸圈 41.卡扣 42.把手 43.垫块 44.螺孔 45.锁帽 46.螺杆Ⅱ47.锁轴 48.键孔 49.钥匙杆 410.插槽 411.把手 412.钥匙键。

具体实施方式

下面结合附图1至附图9对本发明做进一步说明。

如附图1、附图2和附图3所示，一种组合浮体式多功能给水栓，包括上栓体1和下栓体2，下栓体2的下端与地下管道三通立管连接，上栓体1上竖直旋合有螺杆Ⅰ11，下栓体2包括：阀壳体21，四周密闭，其下端设置有进水口，其上端设置有与上栓体1的快接头12相连接的出水口；大浮体25，为筒形结构，其沿阀壳体21的轴向滑动安装于阀壳体21内，大浮体25的外壁上间隔设置有N个通水孔214，N为大于等于1的自然数；小浮体26，沿大浮体25的轴向滑动安装于大浮体25内；止水胶圈Ⅱ24，安装于阀壳体21内；以及止水胶圈Ⅲ28，安装于大浮体25的上端，大浮体25相对阀壳体21滑动至最上端与止水胶圈Ⅱ24相接触且小浮体26相对大浮体25滑动至最上端与止水胶圈Ⅲ28相接触时，下栓体2的进水口与出水口之间相封闭。非灌溉季节时，下栓体2固定安装于田间农户土地分界的固定畦埂上，露出畦梗顶面8-10厘米，用保护管保护，保护管底部设置镇墩，由于其断面尺寸较小，对田间各类农机作业无任何影响。需要灌溉时，泵站开机提水后，管道内大量的气体可通过下栓体2排出，当排气过程结束，管道内水充满后，在水压作用下，大浮体25相对阀壳体21滑动至最上端与止水胶圈Ⅱ24相接触且小浮体26相对大浮体25滑动至最上端与止水胶圈Ⅲ28相接触，此时实现阀体的自动关闭。按照轮灌制度需进行灌溉的给水栓，将上栓体1放置于下栓体2顶部，通过快接头12旋紧并快速连接。之后转动上栓体2上的螺杆Ⅰ11，螺杆Ⅰ11向下运动，同时推动小浮体26向下运动，此时水流经大浮体25壳侧壁上的通水孔214流出，开始出水泄压，继续转螺杆Ⅰ11，其继续向下运动，小浮体26带动大浮体25向下运动，使大浮体25全部打开，使水流不但可以从阀壳体21的进水口经通水孔214进入大阀体25后通过出水口流出，也可以使水流从阀壳体21的进水口通过大阀体25与阀壳体21的间隙流入出水口，从而实现正常通水灌溉。一个给水栓控制的灌溉面积结束后，通过反向转动螺杆Ⅰ11，使螺杆Ⅰ11向上运动，在水压作用下，大浮体25与小浮体26上移，实现关闭。之后使上下栓1体与下栓体2快速脱开，拿开上栓体1，即可进行下一个给水栓的灌溉。

整个灌水周期结束后，水源水泵停机，管道内水回流，下栓体2内的小浮体26在重力作用下回落于大浮体25壳底部，使下栓体2处于开启状态，此时外部空气进入下栓体2并进入管道，破坏管道内因回水引起的真空负压，从而对管道进行自动保护。

下栓体2采用浮体阀止水技术，利用管道内水的浮力实现了自动关闭功能，彻底解决了传统给水栓手动关闭且经常因疏于管理造成漏水的技术难题，从传统的外压上水改变为内压止水，实现了低压零压不漏水，压力越大关闭越紧的止水功能，彻底解决了传统给水栓普遍采用外压止水，水压力越大越容易漏水的问题。同时由于开启时，先将小浮体26向下推开，泄流减压，然后再带动大浮体25向下移动并全部开启，这种两次开启技术，大幅度降低了开启力。水流可以从大浮体25外侧和大浮体25内侧分别通过，水流顺畅，小浮体26顶面面积较小，消除了真空负压形成的条件，彻底解决了以往给水栓因水流不畅和真空负压而造成运行震动的问题。

进一步的，如附图5和附图6所示，还包括通过支架210安装于阀壳体21中的导套211以及竖直安装于大浮体25底部且与大浮体25相同轴的导杆29，导杆29滑动插装于导套211的内孔中，大浮体25的底部沿圆周方向均匀间隔设置有若干个通气孔216。通过导杆29与导套211的滑动配合提高了大浮体25在阀壳体21内上下滑动的平顺性，提高了导向能力，由于大浮体25下方设置有通气孔216，因此当上栓体1的螺杆Ⅰ11旋转驱动小浮体26下移开启时，封闭的空气可以通气孔216排出，防止在气压的作用下导致小浮体26难以开启的情况发生。优选的，支架210为十字形结构。十字形的支架210即保证了导套211固定的牢固度，同时又能确保水流从支架210处流过的顺畅性。

优选的，为了实现大浮体快速回位，上述导杆29上套装有弹簧212，弹簧212的上端与大浮体25相接触，其下端与支架210相接触。当关闭阀体时，弹簧212不但可以驱动大浮体25快速上移实现回位，同时在弹簧212的弹力作用下，可以实现低压零压环境下，大浮体25不会因重力下移导致漏水的情况发生。

如附图4所示，还包括设置于阀壳体21中的轨道支架23，轨道支架23由圆环形的上环体23.1以及圆环形的下环体23.2构成，上环体23.1与下环体23.2之间通过X个竖直设置的轨道立柱23.3连接，X为大于等于3的自然数，上环体23.1上沿圆周方向设置有凸圈23.5，止水胶圈Ⅱ24下端设置有与凸圈23.5相匹配的环形槽，下环体23.2上设置有定位卡槽23.4，轨道支架23通过下端的定位卡槽23.4与支架210插接，其上端的凸圈23.5插装于止水胶圈Ⅱ24的环形槽中，大浮体25的外端面与各个的轨道支架23内侧的轨道面相接触。轨道支架23下端通过卡槽23.4与支架210固定牢固，其上端通过凸圈23.5插装于止水胶圈Ⅱ24的环形槽中不但提高了止水胶圈Ⅱ24与阀壳体21的连接的牢固性，同时还可以提高密封性。由于大浮体25在轨道支架23中上下滑动时，其与各个轨道面滑动配合，因此有效降低了接触面积，同时大浮体25在轨道支架23内可以随意转动，无滑槽约束，使大浮体25在滑动过程中确保顺畅不卡涩。

进一步的，大浮体25内壁上沿圆周方向均匀间隔设置有Y个竖直设置的滑道215，Y为大于等于3的自然数，小浮体26的外端面与各个滑道215的轨道面相接触。由于小浮体26在大浮体25中上下滑动时，其与各个滑道215的轨道面滑动配合，因此有效降低了接触面积，同时小浮体26在大浮体25内可以随意转动，无滑槽约束，使小浮体26在滑动过程中确保顺畅不卡涩。

优选的，止水胶圈Ⅲ28的下端设置有环形的凸圈213，小浮体26相对大浮体25滑动至最上端时，凸圈213与小浮体26上端面密封接触。由于凸圈213的横截面积较小，因此当水压较低时，即便小浮体26不能对止水胶圈Ⅲ28挤压产生密封效果，其也会利用较小的压力对凸圈213进行挤压，从而与凸圈213形成密封，提高了密封性能。

如附图1所示，上栓体1的出水口与输水软管3之间可以通过快速接头16相连接。输水软管3通过快速接头16与上栓体1的出水口相连，可以提高连接效率，彻底解决了上栓体与输水软管3连接麻烦的技术难题。阀壳体21的进水口内部设置有锥孔27，上栓体1下端设置有与锥孔27锥度相匹配的锥体13，锥体13沿圆周方向设置有凹槽14，止水胶圈Ⅰ15安装于凹槽14中，当上栓体1通过快接头12与下栓体2连接时，锥体13的外锥面与锥孔27的内锥面相接触，且止水胶圈Ⅰ15的外端与锥孔27的内锥面密封接触。由于止水胶圈Ⅰ15安装于凹槽14中，因此有效解决了传统给水栓止水胶圈容易脱落丢失的技术难题。同时，上栓体与下栓体连接部位通过锥体13的外锥面与锥孔27的内锥面形成锥面配合，可以利用锥面密封提高密封效果。

优选的，还包括防尘防盗盖4，防尘防盗盖4上端设置有把手42，其通过下端设置的卡扣41扣合于阀壳体21上端出水口中，防尘防盗盖4通过锁止机构与阀壳体21锁止固定，防尘防盗盖4与阀壳体21上端面之间设置有垫块43。当不进行灌溉时，将防尘防盗盖4扣合在下栓体2上，并利用锁止机构锁止固定后，有效防止偷盗用水的情况发生，并可以防止灰尘进入下栓体2内，提高了其使用寿命。通设置垫块43，可以达到在安装防尘防盗盖4后不影响下栓体2的进排气功能，彻底解决了传统给水栓无自动进排气功能，无法保护管道的技术难题。优选的，锁止机构可以为如下结构，其包括设置于防尘防盗盖4上的螺孔44、设置于阀壳体21内壁上的卡榫22、锁帽45、同轴设置于螺孔44上且内径大于锁帽45外径的凹孔、设置于锁帽45下端的螺杆Ⅱ46、同轴设置于螺杆Ⅱ46下端的锁轴47以及钥匙杆49，螺杆Ⅱ46旋合于螺孔44中且锁帽45位于凹孔内时，锁轴47***卡榫22中。此时由于锁轴47与卡榫22的相互锁止，从而实现了防尘防盗盖4的锁止。钥匙杆49下端设置有与锁帽45相配的插槽410，锁帽45内设置有键孔48，插槽410内设置有与键孔48相配的钥匙键412，钥匙杆49上端设置有把手411。当需要解除锁定时，将钥匙杆49***凹孔内，并将插槽410***到锁帽45上，钥匙键412***到键孔48中，当通过把手411驱动钥匙杆49旋转时，钥匙键412驱动锁帽45旋转，直至螺杆Ⅱ46从螺孔44中璇出，实现解除锁定。

Claims (10)

1.一种组合浮体式多功能给水栓，包括上栓体（1）和下栓体（2），下栓体（2）的下端与地下管道三通立管连接，上栓体（1）上竖直旋合有螺杆Ⅰ（11），其特征在于：

下栓体（2）包括：

阀壳体（21），四周密闭，其下端设置有进水口，其上端设置有与上栓体（1）的快接头（12）相连接的出水口；

大浮体（25），为筒形结构，其沿阀壳体（21）的轴向滑动安装于阀壳体（21）内，所述大浮体（25）的外壁上间隔设置有N个通水孔（214），N为大于等于1的自然数；

小浮体（26），沿大浮体（25）的轴向滑动安装于大浮体（25）内；

止水胶圈Ⅱ（24），安装于阀壳体（21）内；以及

止水胶圈Ⅲ（28），安装于大浮体（25）的上端，大浮体（25）相对阀壳体（21）滑动至最上端与止水胶圈Ⅱ（24）相接触且小浮体（26）相对大浮体（25）滑动至最上端与止水胶圈Ⅲ（28）相接触时，下栓体（2）的进水口与出水口之间相封闭。

2.根据权利要求1所述的组合浮体式多功能给水栓，其特征在于：还包括通过支架（210）安装于阀壳体（21）中的导套（211）以及竖直安装于大浮体（25）底部且与大浮体（25）相同轴的导杆（29），所述导杆（29）滑动插装于导套（211）的内孔中，所述大浮体（25）的底部沿圆周方向均匀间隔设置有若干个通气孔（216）。

3.根据权利要求2所述的组合浮体式多功能给水栓，其特征在于：所述导杆（29）上套装有弹簧（212），所述弹簧（212）的上端与大浮体（25）相接触，其下端与支架（210）相接触。

4.根据权利要求2所述的组合浮体式多功能给水栓，其特征在于：所述支架（210）为十字形结构。

5.根据权利要求2所述的组合浮体式多功能给水栓，其特征在于：还包括设置于阀壳体（21）中的轨道支架（23），所述轨道支架（23）由圆环形的上环体（23.1）以及圆环形的下环体（23.2）构成，上环体（23.1）与下环体（23.2）之间通过X个竖直设置的轨道立柱（23.3）连接，X为大于等于3的自然数，所述上环体（23.1）上沿圆周方向设置有凸圈（23.5），止水胶圈Ⅱ（24）下端设置有与凸圈（23.5）相匹配的环形槽，下环体（23.2）上设置有定位卡槽（23.4），轨道支架（23）通过下端的定位卡槽（23.4）与支架（210）插接，其上端的凸圈（23.5）插装于止水胶圈Ⅱ（24）的环形槽中，所述大浮体（25）的外端面与各个的轨道支架（23）内侧的轨道面相接触。

6.根据权利要求1所述的组合浮体式多功能给水栓，其特征在于：所述大浮体（25）内壁上沿圆周方向均匀间隔设置有Y个竖直设置的滑道（215），Y为大于等于3的自然数，所述小浮体（26）的外端面与各个滑道（215）的轨道面相接触。

7.根据权利要求1所述的组合浮体式多功能给水栓，其特征在于：所述止水胶圈Ⅲ（28）的下端设置有环形的凸圈（213），小浮体（26）相对大浮体（25）滑动至最上端时，凸圈（213）与小浮体（26）上端面密封接触。

8.根据权利要求1所述的组合浮体式多功能给水栓，其特征在于：所述上栓体（1）的出水口与输水软管（3）之间通过快速接头（16）相连接，所述阀壳体（21）的进水口内部设置有锥孔（27），所述上栓体（1）下端设置有与锥孔（27）锥度相匹配的锥体（13），所述锥体（13）沿圆周方向设置有凹槽（14），止水胶圈Ⅰ（15）安装于凹槽（14）中，当上栓体（1）通过快接头（12）与下栓体（2）连接时，锥体（13）的外锥面与锥孔（27）的内锥面相接触，且止水胶圈Ⅰ（15）的外端与锥孔（27）的内锥面密封接触。

9.根据权利要求1所述的组合浮体式多功能给水栓，其特征在于：还包括防尘防盗盖（4），所述防尘防盗盖（4）上端设置有把手（42），其通过下端设置的卡扣（41）扣合于阀壳体（21）上端出水口中，防尘防盗盖（4）通过锁止机构与阀壳体（21）锁止固定，所述防尘防盗盖（4）与阀壳体（21）上端面之间设置有垫块（43）。

10.根据权利要求9所述的组合浮体式多功能给水栓，其特征在于：所述锁止机构包括设置于防尘防盗盖（4）上的螺孔（44）、设置于阀壳体（21）内壁上的卡榫（22）、锁帽（45）、同轴设置于螺孔（44）上且内径大于锁帽（45）外径的凹孔、设置于锁帽（45）下端的螺杆Ⅱ（46）、同轴设置于螺杆Ⅱ（46）下端的锁轴（47）以及钥匙杆（49），所述螺杆Ⅱ（46）旋合于螺孔（44）中且锁帽（45）位于凹孔内时，锁轴（47）***卡榫（22）中，所述钥匙杆（49）下端设置有与锁帽（45）相配的插槽（410），所述锁帽（45）内设置有键孔（48），所述插槽（410）内设置有与键孔（48）相配的钥匙键（412），所述钥匙杆（49）上端设置有把手（411）。