CN103301984A - 一种变域喷灌系统中草坪喷头起落点精确控制机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种草坪喷头，特指基于变频调速供水的变域喷洒草坪喷头。本发明关键部分为起落点精确控制机构，起落点精确控制机构主要实现起落点位置控制和周向定位控制两个功能。通过限位套与壳体、壳体与三通接头间的卡口连接，实现周向定位。通过安装在喷嘴外侧的导向件与限位套上的定位螺钉实现起落点位置控制。草坪喷头起落点精确控制机构可实现开环控制下的变域喷洒草坪喷头起落点精确定位，简化了控制环节，导向件加工出不同的导向槽可实现任意形式的喷洒域。使用起落点精确控制机构的变域喷洒草坪喷头具有结构简单，运行可靠的优点。

Description

一种变域喷灌系统中草坪喷头起落点精确控制机构

技术领域

本发明涉及一种起落点精确控制的草坪喷头，特指用于变频调速供水实现变域喷灌系统中的草坪喷头。

背景技术

草坪喷头广泛应用于园林绿化灌溉，是一种高效节水灌溉设备。由于现有草坪喷头的喷洒域都是圆形，在实际喷洒时，容易造成边角喷洒不到、或喷洒到界外、以及重叠系数高等情况，造成水资源浪费。

为解决这些问题，很多科研人员对喷头开展了变域喷洒研究。中国专利第CN2719409Y号公开了一种“地埋式变射程全自动节水喷灌喷头”，该专利设计了一种表面凹凸不平的调节盘，调节杆的下端压在调节盘上，上端伸入喷嘴内部。喷头旋转时，调节杆随调节盘上下移动，改变喷嘴出口面积，调节喷头射程，实现变域喷洒。但喷头工作时，射流将冲击调节杆，导致调节杆上下移动不稳定，往往无法按预期规律变化。

中国专利第CN2757544Y号公开了一种“方形草坪喷头轨迹调节装置”，使用柱面凸轮调节草坪喷头射流喷射轨迹。该喷头靠改变喷嘴喷射仰角调节射程，实现方形喷洒。在工作过程中，喷头流量不变化，导致不同射程处喷灌强度变化很大，影响喷灌质量。

以上两种方式都可实现草坪喷头变域喷洒，但一种实现机构复杂，运行不可靠，另一种喷洒质量不高。

中国专利第CN101716563A号公开了一种“基于变频机组的草坪喷头非圆形喷洒域控制方法”，使用实测工作压力与射程、压力与喷头旋转速度的关系，得到喷头压力与时间、变频器频率与时间关系，通过变频器控制水泵转速，实现草坪喷头变域喷洒。农业机械学报“旋转喷头变压节能供水变域喷洒控制策略与试验”(2010年第12期)提出了实现喷头变域喷洒的开环控制策略，推导了变频器频率f_v与喷头旋转a角度所用时间t之间的关系方程和通过试验设定控制规律的方法。上述文献提出了一种基于开环控制策略的变频调速供水的草坪喷头实现变域喷洒的原理，但是，在一次作业完成后，由于喷头的回落位置不能定位，存在再次作业时喷洒域与前次喷洒域不一致的问题，导致草坪喷头变域喷洒还不能实际应用。

发明内容

本发明的目的是，克服开环控制策略下变域喷灌系统中的草坪喷头起落点无法精确定位这一缺点，为草坪喷头提供一种结构可靠、工作稳定的起落点精确控制机构，使喷头在完成一次喷洒后，能够准确降落在某一确定位置，再次喷洒时能够从某一确定位置开始，以便开环控制器能够按确定喷洒域的时间-频率规律对变频器实行控制，使草坪喷头变域喷洒能够实际应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明的关键部分为起落点精确控制机构，起落点精确控制机构主要包括起落点位置控制机构和周向定位控制机构两部分。其中起落点位置控制机构包括限位螺钉、喷嘴、导向件、限位套、喷体、弹簧和圆套。喷头启动抬升时，限位螺钉沿导向件上导向槽的垂直边运动，保证了每次启动均在同一位置；在完成一次喷洒后，喷头停止回落时，在弹簧预紧力的作用下，限位螺钉沿导向件上导向槽的斜边运动，最终回到最低点，从而保证喷头在下一次喷洒时，都能从某一特定位置开始工作。周向定位控制机构包括三通接头、壳体、密封垫片和限位套。限位套和壳体、壳体和三通接头之间均通过卡口连接，连接卡口设计为一大两小，卡口槽的宽度与卡口的宽度一致，该连接方式实现喷头安装位置的精确定位，确保喷洒起点与喷洒域特定位置一致。限位套和壳体、壳体和三通接头之间使用密封垫片密封。

为了便于控制，通常导向件上导向槽的数量需要与变频器控制周期对应。在实现方形域喷洒时，喷头旋转一周，变频器频率f_v应变化四个周期，因此喷头导向件需沿周向四等分，加工出四个导向槽。同理，在实现三角形域喷洒时，喷头旋转一周，变频器频率f_v应变化三个周期，喷头导向件需沿周向三等分，加工出三个导向槽。

本发明专利的有益效果是：应用在基于变频调速供水实现变域喷洒的灌溉系统中，精确定位草坪喷头的起落点位置，简化了控制环节。与现有实现变域喷洒的草坪喷头相比具有可实现任意喷洒域形状，结构简单，运行可靠的优点。

附图说明

图1为草坪喷头的装配图；图中，1.三通接头2.壳体3.密封垫片4.密封件5.限位螺钉6.喷嘴7.导向件8.限位套9.喷体10.弹簧11.密封垫片

图2为图1所示的草坪喷头的A-A向剖视图；

图3为限位螺钉的零件图，图中12为圆套；

图4为图1中所示的导向件7的零件图，图中13为导向槽；

图5至图7为不同喷洒域导向件沿周向的展开图；

图8为图1中所示的限位套8的零件图，图中14为卡口槽，15为密封槽；

图9为图1中所示的壳体2的零件图，图中16为卡口，17为导向筋，18为密封槽。

具体实施方式

请参阅图1，本发明的关键部分为草坪喷头起落点精确控制机构，应用于基于变频调速供水实现变域喷洒的灌溉系统中，以精确控制草坪喷头的起落点位置。草坪喷头起落点精确控制机构主要包括起落点位置控制机构和周向定位控制机构两个部分。起落点位置控制机构主要有限位螺钉5、喷嘴6、导向件7、限位套8、喷体9、弹簧10和圆套12构成。喷嘴6通过旋转副装在喷体9上端，导向件7通过过盈配合压装在喷嘴6的外侧，使用粘合剂粘合导向件7和喷嘴6，防止导向件7脱落。弹簧10套在喷体9外，弹簧10下端与喷体9凸台接触，上端与密封件4接触，喷头工作时，弹簧10压紧密封件4，保证了密封件的密封作用。

请参阅图1，圆套12套装在限位螺钉5上，在启动抬升和停机回落过程中，圆套12与导向件7上的导向槽13接触，变滑动摩擦为滚动摩擦，以减小阻力，同时可防止在降落过程中限位螺钉5与导向件7卡死，喷头无法回落至最低位置。

请参阅图4至图7，为实现不同的喷洒域形状，可设计不同的导向件结构形式。图5所示导向槽结构可将喷洒域均分为四份，为保证喷头工作的稳定性，根据研究结果推荐a＝40°～50°。图6所示导向槽结构可实现任意对称喷洒域的变域喷洒，由于圆周两等分，导向件7的导向槽较长，为了保证喷头工作的稳定性，使用圆弧形式的导向槽。图7所示导向槽结构可实现任意形状的喷洒域。其整个圆周方向只有一个最低点，这种结构的导向件易出现向一边偏转从而导致回落过程中卡死的现象，为了解决这一问题，导向件下部还需要加一块限位机构。

请参阅图1、图2、图8和图9，周向定位控制机构包括三通接头1、壳体2、密封垫片3、限位套8和密封垫片11。限位套8套装在喷体外侧，其上侧由导向件7限位，通过弹簧提供的预紧力压在导向件7下部，密封垫片3装在限位套8的密封槽15内，限位套8结构请参阅图8。壳体2装在喷体9外侧，其结构请参阅图9。壳体2内侧设计有导向筋17，喷体在启动抬升和停止回落时只能沿导向筋17上下运动，不能沿周向旋转。限位套8上设计有卡口槽14，壳体2上端设计有卡口16，限位套8和壳体2之间通过卡口连接。为保证喷头装配的一致性，壳体2上的三个卡口16设计为一大两小，限位套8上的卡口槽14也设计为一大两小，改变了通常卡口连接下，卡口槽为一圆形结构，无法定位的问题；为保证连接部分的密封性能，限位套8和壳体2连接处使用密封垫片3密封。装配位置的局部剖视图请参阅图2所示。依据限位套8和壳体2的连接方式，设计了壳体2和三通接头1之间的连接，壳体2的下端设计有一大两小三个卡口槽，三通接头1上设计有一大两小三个卡口，保证了喷头安装于喷灌管网中，每只喷头安装位置的一致性，密封垫片11装在壳体2的密封槽18内，保证了三通接头1和壳体2之间的密封。

Claims (3)

1.一种草坪喷头起落点精确控制机构，应用于基于变频调速供水实现变域喷洒的喷灌系统中，以精确控制草坪喷头的起落点位置；草坪喷头起落点精确控制机构包括起落点位置控制机构和周向定位控制机构，通过起落点位置控制机构的导向件(7)、限位套(8)和限位螺钉(5)实现喷头启动抬升过程和停止回落过程的位置定位，周向定位机构的三通接头(1)和壳体(2)之间、壳体(2)和限位套(8)之间通过卡口连接实现草坪喷头的安装定位。

2.根据权利要求1所述的草坪喷头起落点精确控制机构，其起落点位置控制机构的特征是：起落点位置控制机构包括限位螺钉(5)、喷嘴(6)、导向件(7)、限位套(8)、喷体(9)、弹簧(10)、圆套(12)，喷嘴(6)通过旋转副装在喷体(9)上端；导向件(7)通过过盈配合压在喷嘴(6)的外侧，使用粘合剂粘合导向件(7)和喷嘴(6)，导向件(7)上加工有导向槽(13)；限位螺钉(5)通过螺纹连接安装在限位套(8)上，圆套(12)套装在限位螺钉(5)上，以减小喷头停止回落过程中的摩擦阻力；在喷嘴(6)启动抬升和停止回落过程中，限位螺钉(5)均沿导向件(7)上的导向槽(13)运动，限制了喷头的起落点位置，从而精确定位了喷头启动和停止时的位置。

3.根据权利要求1所述的草坪喷头起落点精确控制机构，其周向定位控制机构的特征是：周向定位控制机构包括三通接头(1)、壳体(2)、密封垫片(3)、限位套(8)、密封垫片(11)，所述三通接头(1)安装于壳体(2)下部，三通接头(1)和壳体(2)之间使用卡口连接，将密封垫片(3)装在壳体(2)的密封槽(18)内起密封作用。壳体(2)和限位套(8)之间也使用卡口连接，密封垫片(11)装在限位套(8)的密封槽(15)内起密封作用。为实现周向精确定位，卡口设计为一大两小，卡口槽的宽度与卡口的宽度一致，实现喷头安装位置的精确定位。

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