本發(fā)明涉及一種減壓閥及其應用方法，具體的是一種農(nóng)用灌溉大口徑防纏繞可沖洗減壓穩(wěn)壓閥及其應用方法，屬于輸水管道安全保護裝置及應用方法范疇。

背景技術(shù)：

減壓閥是采用控制閥體內(nèi)啟閉件開度來調(diào)節(jié)并降低介質(zhì)的壓力，同時借助閥后壓力作用調(diào)節(jié)啟閉件的開度，以實現(xiàn)在進口壓力不斷變化條件下，使閥后壓力保持在一定范圍內(nèi)的閥門。在大規(guī)模灌溉工程或長距離輸水工程中，減壓閥是必不可少的安全保護裝置。

按照不同的工作原理，減壓閥分為直接作用式和先導式，先導式又包括：先到活塞式和先導隔膜式。目前比較常用的減壓閥為先導活塞式減壓穩(wěn)壓閥，該類減壓閥利用設定調(diào)壓導閥彈簧壓力和調(diào)節(jié)針形閥開度設定出口壓力，并通過接管系統(tǒng)和控制室的反饋作用穩(wěn)定出口壓力。在農(nóng)業(yè)大規(guī)模輸水灌溉工程中，由于系統(tǒng)壓力、流量都較大，并且水質(zhì)較差，伴有雜草、泥沙等雜質(zhì)，對于減壓閥的尺寸以及防堵塞能力要求較高。該減壓閥在應用過程中存在以下問題：針形閥尺寸較小，容易被雜草等雜質(zhì)纏繞、堵塞；將針形閥尺寸增大后，減壓的穩(wěn)定性降低，不能夠保證下游壓力穩(wěn)定。

因此，針對農(nóng)業(yè)大規(guī)模輸水灌溉的特點，減壓閥的性能好壞對保障規(guī)?；芫W(wǎng)安全運行，提高農(nóng)業(yè)用水效率、推進高效節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展具有特別重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種農(nóng)用灌溉大口徑防纏繞可沖洗減壓穩(wěn)壓閥及其應用方法，根據(jù)下游壓力的變化，自動調(diào)節(jié)導閥閥瓣開度，改變導閥下腔和主閥上腔壓力大小，從而調(diào)節(jié)主閥瓣的開度，保證下游壓力穩(wěn)定，并且不需要借助外力就可以實現(xiàn)沖洗功能。本發(fā)明設計科學，原理、結(jié)構(gòu)簡單，適用性強，符合農(nóng)用灌溉特點。

本發(fā)明的一個目的是公開一種農(nóng)用灌溉大口徑防纏繞可沖洗減壓穩(wěn)壓閥，包括主閥、導閥以及連接管，所述主閥包括主閥閥瓣、主閥閥桿、接力器、接力器缸，主閥閥桿上部連接接力器，底部連接主閥閥瓣，其頂端連接有主閥調(diào)節(jié)旋鈕，主閥閥桿上纏繞有主閥彈簧，接力器上部與接力器缸形成主閥上腔；

其特征是，所述導閥包括導閥閥室以及置于導閥閥室內(nèi)的導閥彈簧、導閥閥桿、導閥閥板、導向套、導閥閥座、導閥閥瓣，導閥閥桿表面設有外螺紋，導閥閥室頂部設有導閥閥桿安裝孔，安裝孔內(nèi)設有內(nèi)螺紋，導閥閥桿頂端設有導閥調(diào)節(jié)旋鈕，底端旋入安裝孔；

所述導閥閥桿依次與上部的導閥閥板固定連接、與中部的導向套密封連接、穿過下部的導閥閥座內(nèi)孔，所述導向套、導閥閥座分別固定連接于導閥閥室內(nèi)側(cè)壁，從而將導閥閥室內(nèi)腔分為導閥上腔、導閥中腔、導閥下腔；所述導閥閥瓣位于導閥下腔，且連接于導閥閥桿底端，所述導閥彈簧纏繞在導閥閥桿上，其一端與導閥閥板頂部連接，另一端連接有墊片，該墊片套在導閥閥桿的外螺紋上；

所述連接管包括上游連接管、下游連接管和主閥連接管，所述主閥上腔通過主閥連接管與導閥下腔連接，所述上游連接管的一端與主閥上游連接，另一端通過支管Ⅰ、支管Ⅱ分別與導閥中腔、導閥下腔連接，所述下游連接管的一端與主閥下游連接，另一端通過支管Ⅲ、支管Ⅳ分別與導閥上腔、導閥中腔相連。

進一步地，所述支管Ⅰ、支管Ⅲ、支管Ⅳ上均設有閥門，所述導閥閥室底部設有排污管，排污管上設置有閥門，所述主閥連接管上也設有閥門。

進一步地，所述導向套頂部設有限位柱，限位柱上設有供導閥閥桿穿過的孔，限位柱頂部與支管Ⅲ端口頂部處于同一水平面。

進一步地，所述導閥閥桿與導向套之間設置骨架油封結(jié)構(gòu)。

進一步地，所述導閥閥座內(nèi)孔的側(cè)壁為曲面，該內(nèi)孔的上端口直徑小于其下端口直徑。

進一步地，所述導閥閥瓣由兩個半橢球形結(jié)構(gòu)連接而成，上半橢球的長軸與下半橢球的短軸相等，且上半橢球的曲率大與下半橢球的曲率。

進一步地，所述導閥閥瓣為表面光滑結(jié)構(gòu)。

進一步地，所述上半橢球的長軸或下半橢球的短軸與導閥閥座內(nèi)孔的下端口直徑相等。

進一步地，所述導閥閥板的外徑小于導閥閥室的內(nèi)腔直徑。

本發(fā)明的另一個目的是公開一種農(nóng)用灌溉大口徑防纏繞可沖洗減壓穩(wěn)壓閥的應用方法，包括以下步驟：

(1)初始狀態(tài)：開啟主閥連接管上的閥門以及支管Ⅲ、支管Ⅳ上的閥門，關(guān)閉支管Ⅰ、排污管的閥門；通過調(diào)節(jié)主閥調(diào)節(jié)旋鈕，使主閥彈簧彈力與主閥上腔壓力和主閥閥瓣自重平衡，主閥閥瓣上升，主閥開啟，水流從上游流入下游，調(diào)節(jié)導閥調(diào)節(jié)旋鈕，改變導閥彈簧彈力，使導閥閥瓣處于平衡狀態(tài)并且導閥開啟，測得下游壓力值作為參照值；

(2)當下游壓力高于參照值時：當下游壓力增大時，由于下游連接管的連通作用，導閥上腔的壓力隨之增大，打破原有的平衡狀態(tài)，推動導閥閥板克服導閥彈簧彈力上移,由于導閥閥桿的連接作用，導閥閥瓣上移，導閥開度減小，減小了上游連接管流入導閥中腔的過流通道，根據(jù)公式：ΔP＝ε×Q2(式中：ΔP為水流全過程的壓力損失，S為損失系數(shù)，Q為流量)，由于上游連接管流入導閥中腔的流量降低，所以上游流入導閥過程中的壓力損失減小，因此導閥下腔壓力升高；

由于主閥連接管的連通作用，主閥上腔內(nèi)的壓力隨之升高，打破了主閥閥瓣原有的平衡狀態(tài)，主閥閥瓣在向下的壓力作用下向下移動，開度減小，主閥上游流入下游的摩擦阻力增大，因此下游壓力降低；

下游壓力逐漸降低直到降至參照值，這一過程中，導閥上腔壓力隨之降低，導閥閥板上移的速度變慢，導閥下腔壓力升高速度變慢，主閥上腔壓力隨之升高速度變慢，主閥閥瓣下降速度逐漸緩慢，主閥開度減小的速度也變慢，直到下游壓力等于設定值時，系統(tǒng)重新進入平衡狀態(tài)；

(3)當下游壓力低于參照值時：當下游壓力降低時，由于下游連接管的連通作用，導閥上腔的壓力隨之降低，打破原有的平衡狀態(tài)，推動導閥閥板克服導閥彈簧彈力下移,由于導閥閥桿的連接作用，導閥閥瓣下移，導閥開度增大，增大了上游連接管流入導閥中腔的過流通道，根據(jù)上述公式，由于上游連接管流入導閥中腔的流量增加，所以上游流入導閥過程中的壓力損失增加，因此導閥下腔壓力降低；

由于主閥連接管的連通作用，主閥上腔內(nèi)的壓力隨之降低，打破了主閥閥瓣原有的平衡狀態(tài)，主閥閥瓣在向上的壓力作用下向上移動，開度增大，主閥上游流入下游的摩擦阻力減小，因此下游壓力增大；

下游壓力逐漸升高直到升至參照值，這一過程中，導閥上腔壓力隨之升高，導閥閥板下移的速度變慢，導閥下腔壓力下降速度變慢，主閥上腔壓力隨之下降速度也變慢，主閥閥瓣上移的速度逐漸緩慢，主閥開度增大的速度也變慢，直到下游壓力等于設定值時，系統(tǒng)重新進入平衡狀態(tài)；

(4)沖洗過程：關(guān)閉主閥連接管上的閥門以及支管Ⅲ、支管Ⅳ上的閥門，開啟支管Ⅰ、排污管的閥門；主閥上游的水流通過上游連接管，經(jīng)過支管Ⅰ上的閥門流入導閥中腔，由于支管Ⅳ上的閥門關(guān)閉，水流只能從導閥中腔流入導閥下腔，從而實現(xiàn)對導閥閥座和導閥閥瓣的沖洗功能，導閥閥瓣上半部分曲率大，下半部分曲率小，保證了閥瓣上纏繞的雜草很容易被沖洗掉，沖洗水流最終通過排污管排出導閥，沖洗過程結(jié)束后，恢復到正常使用的初始狀態(tài)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

第一，與現(xiàn)有技術(shù)最本質(zhì)的區(qū)別在于本發(fā)明設置了沖洗功能，導閥閥瓣上半部分曲率大，下半部分曲率小的設計，保證了閥瓣上纏繞的雜草等雜質(zhì)很容易被沖洗掉，適用范圍廣，耐久性強，特別適合于農(nóng)用規(guī)?；斔喔鹊奶攸c。

第二，根據(jù)下游壓力的變化，系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)導閥閥瓣開度，改變導閥下腔和主閥上腔的壓力，從而調(diào)節(jié)主閥閥瓣開度，不需借助外力，依靠系統(tǒng)本身的壓力變化，保持下游壓力穩(wěn)定，減壓的效果可靠，出口壓力不受進口壓力及流量的影響，既減動壓，又減靜壓，能夠保持設定的出口壓力恒定。

第三，調(diào)壓操作方便，只需調(diào)節(jié)導閥的調(diào)節(jié)螺栓，就能獲得精確穩(wěn)定的出口壓力；節(jié)能效果好，閥體采用了全通道流線型直流式設計，壓力損失小，流量大，且體積小，重量輕；裝置穩(wěn)定性強，導向套設置可以保證導閥閥桿垂直移動，提高了系統(tǒng)的可靠性，導閥閥桿與導向套之間的骨架油封結(jié)構(gòu)增加了裝置的密封性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種農(nóng)用灌溉大口徑防纏繞可沖洗減壓穩(wěn)壓閥結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中導閥的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1主閥、2導閥、3主閥彈簧、4主閥閥瓣、5主閥閥桿、6接力器、7接力器缸、8主閥調(diào)節(jié)旋鈕、9主閥上腔、10導閥閥室、11導閥彈簧、12導閥閥桿、13導閥閥板、14導向套、15導閥閥座、16導閥閥瓣、17導閥調(diào)節(jié)旋鈕、18導閥上腔、19導閥中腔、20導閥下腔、21墊片、22上游連接管、23下游連接管、24主閥連接管、25支管Ⅰ、26支管Ⅱ、27支管Ⅲ、28支管Ⅳ、29閥門、30排污管、31限位柱、32骨架油封結(jié)構(gòu)、33上半橢球、34下半橢球、35主閥閥座。

具體實施方式

如圖1、圖2所示，一種農(nóng)用灌溉大口徑防纏繞可沖洗減壓穩(wěn)壓閥，包括主閥1、導閥2以及連接管，主閥包括主閥閥瓣4、主閥閥桿5、接力器6、接力器缸7，主閥閥桿上部連接接力器，底部連接主閥閥瓣，其頂端連接有主閥調(diào)節(jié)旋鈕8，主閥閥桿上纏繞有主閥彈簧3，接力器上部與接力器缸形成主閥上腔9。

導閥包括導閥閥室10(空心圓柱形結(jié)構(gòu))以及置于導閥閥室內(nèi)的導閥彈簧11、導閥閥桿12、導閥閥板13、導向套14、導閥閥座15、導閥閥瓣16。導閥閥桿表面設有外螺紋，導閥閥室頂部設有導閥閥桿安裝孔，安裝孔內(nèi)設有內(nèi)螺紋，導閥閥桿頂端設有導閥調(diào)節(jié)旋鈕17，底端旋入安裝孔。

導閥閥桿依次與上部的導閥閥板固定連接、與中部的導向套密封連接(骨架油封結(jié)構(gòu)32)、穿過下部的導閥閥座內(nèi)孔，導向套、導閥閥座分別固定連接于導閥閥室內(nèi)側(cè)壁，從而將導閥閥室內(nèi)腔分為導閥上腔18、導閥中腔19、導閥下腔20。導閥閥瓣位于導閥下腔，且連接于導閥閥桿底端，導閥彈簧纏繞在導閥閥桿上，其一端與導閥閥板頂部連接，另一端連接有墊片21，該墊片套在導閥閥桿的外螺紋上。

連接管(有機玻璃管)包括上游連接管22、下游連接管23和主閥連接管24，主閥上腔通過主閥連接管與導閥下腔連接，上游連接管的一端與主閥上游連接，另一端通過支管Ⅰ(25)、支管Ⅱ(26)分別與導閥中腔、導閥下腔連接，下游連接管的一端與主閥下游連接，另一端通過支管Ⅲ(27)、支管Ⅳ(28)分別與導閥上腔、導閥中腔相連。

支管Ⅰ、支管Ⅲ、支管Ⅳ上均設有閥門29，所述導閥閥室底部設有排污管30，排污管上設置有閥門29，主閥連接管上也設有閥門29。

導向套頂部設有限位柱31，限位柱上設有供導閥閥桿穿過的孔，限位柱頂部與支管Ⅲ端口頂部處于同一水平面，該結(jié)構(gòu)可防止導閥閥板在上下移動的過程中將支管Ⅲ端口堵住。

導閥閥座內(nèi)孔的側(cè)壁為曲面，該內(nèi)孔的上端口直徑小于其下端口直徑，該結(jié)構(gòu)可使導閥下腔的水流平順地進入導閥中腔，保證閥座不易積聚雜草雜質(zhì)。

導閥閥瓣(表面光滑結(jié)構(gòu))由兩個半橢球形結(jié)構(gòu)連接而成，上半橢球33的長軸與下半橢球34的短軸相等，且上半橢球的曲率大與下半橢球的曲率。上半橢球的長軸或下半橢球的短軸與導閥閥座內(nèi)孔的下端口直徑相等。導閥閥板的外徑小于導閥閥室的內(nèi)腔直徑，可保證導閥閥板在導閥閥室內(nèi)腔自由移動。

一種農(nóng)用灌溉大口徑防纏繞可沖洗減壓穩(wěn)壓閥的應用方法，包括以下步驟：

(1)初始狀態(tài)：閥門18、19、21開啟，閥門20、22關(guān)閉。通過調(diào)節(jié)主閥調(diào)節(jié)旋鈕，使主閥彈簧彈力與主閥上腔壓力和主閥閥瓣自重平衡，主閥閥瓣上升，主閥開啟，水流從上游流入下游，調(diào)節(jié)導閥調(diào)節(jié)旋鈕，改變導閥彈簧彈力，使導閥閥瓣處于平衡狀態(tài)并且導閥開啟，測得下游壓力值作為參照值；

(2)當下游壓力高于參照值時：當下游壓力增大時，由于下游連接管的連通作用，導閥上腔的壓力隨之增大，打破原有的平衡狀態(tài)，推動閥板克服彈簧彈力上移,由于閥桿的連接作用，導閥閥瓣上移，導閥開度減小，減小了上游連接管流入導閥中腔的過流通道，根據(jù)公式：ΔP＝ε×Q²,式中：ΔP為水流全過程的壓力損失，S為損失系數(shù)，Q為流量，由于上游連接管流入導閥中腔的流量降低，所以上游流入導閥過程中的壓力損失減小，因此導閥下腔壓力升高；

由于主閥連接管的連通作用，主閥上腔內(nèi)的壓力隨之升高，打破了主閥閥瓣原有的平衡狀態(tài)，主閥閥瓣在向下的壓力作用下向下移動，開度減小，主閥上游流入下游的摩擦阻力增大，因此下游壓力降低；

下游壓力降低的過程中，同時通過反饋作用使主閥上腔的壓力隨之降低，從而改變主閥閥瓣的下降速度，直到下游壓力等于設定值時，系統(tǒng)重新進入平衡狀態(tài)(即下游壓力逐漸降低直到降至參照值，這一過程中，導閥上腔壓力隨之降低，導閥閥板上移的速度變慢，導閥下腔壓力升高速度變慢，主閥上腔壓力隨之升高速度變慢，主閥閥瓣下降速度逐漸緩慢，主閥開度減小的速度也變慢，直到下游壓力等于設定值時，系統(tǒng)重新進入平衡狀態(tài))；

(3)當下游壓力低于參照值時：當下游壓力降低時，由于下游連接管的連通作用，導閥上腔的壓力隨之降低，打破原有的平衡狀態(tài)，推動閥板克服彈簧彈力下移,由于閥桿的連接作用，導閥閥瓣下移，導閥開度增大，增大了上游連接管流入導閥中腔的過流通道，根據(jù)上述公式，由于上游連接管流入導閥中腔的流量增加，所以上游流入導閥過程中的壓力損失增加，因此導閥下腔壓力降低；

由于主閥連接管的連通作用，主閥上腔內(nèi)的壓力隨之降低，打破了主閥閥瓣原有的平衡狀態(tài)，主閥閥瓣在向上的壓力作用下向上移動，開度增大，主閥上游流入下游的摩擦阻力減小，因此下游壓力增大；

下游壓力增大的過程中，同時通過反饋作用使主閥上腔的壓力隨之升高，從而改變主閥閥瓣的上移速度，直到下游壓力等于設定值時，系統(tǒng)重新進入平衡狀態(tài)(下游壓力逐漸升高直到升至參照值，這一過程中，導閥上腔壓力隨之升高，導閥閥板下移的速度變慢，導閥下腔壓力下降速度變慢，主閥上腔壓力隨之下降速度也變慢，主閥閥瓣上移的速度逐漸緩慢，主閥開度增大的速度也變慢，直到下游壓力等于設定值時，系統(tǒng)重新進入平衡狀態(tài))；

(4)沖洗過程：閥門18、19、21關(guān)閉，閥門20、22開啟；主閥上游的水流通過上游連接管，經(jīng)過閥門20流入導閥中腔，由于閥門18關(guān)閉，水流只能從導閥中腔流入導閥下腔，從而實現(xiàn)對導閥閥座和導閥閥瓣的沖洗功能，導閥閥瓣上半部分曲率大，下半部分曲率小的設計，保證了閥瓣上纏繞的雜草等雜質(zhì)很容易被沖洗掉，沖洗水流最終通過排污管、經(jīng)過閥門22排出導閥；沖洗過程結(jié)束后，恢復到正常使用的初始狀態(tài)。

本發(fā)明設計科學，原理、結(jié)構(gòu)簡單，適用性強，減壓穩(wěn)壓效果好，防止雜質(zhì)堵塞效果好，符合農(nóng)用輸水灌溉工程特點。