CN104145783B - 一种可调的伞形喷滴灌一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调的伞形喷滴灌一体机，其包括底盘、主杆、钢圈、集水盒、支杆Ⅰ、支杆Ⅱ、电机；主杆固定在底盘上，其内设置有进水管，进水管的进水口开在主杆下端一侧，进水管的出水口设置在主杆顶端，集水盒安装在主杆顶端且与进水管的出水口连通，集水盒上安装有两个以上的支杆Ⅰ，支杆Ⅰ与集水盒活动连接，支杆Ⅱ一端与支杆Ⅰ连接，支杆Ⅱ另一端设置有喷头，支杆Ⅰ与支杆Ⅱ内部设置有支管，支管与集水盒连通，钢圈通过紧固螺栓安装在主杆上，短骨一端与钢圈活动连接，另一端与支杆Ⅰ活动连接，电机安装在底盘中的系统盒内，主杆上设置有定滑轮；本装置结构简单合理，实用性强，便于存放与携带，易于推广应用。

Description

一种可调的伞形喷滴灌一体机

技术领域

本发明涉及一种可调的伞形喷滴灌一体机，属于农业节水灌溉技术领域。

背景技术

中国是一个农业大国，农业用水占全国总用水量的70%。近年来，随着工业的快速发展和小城镇建设的不断推进，导致农业用水所占比例不断下降，农业缺水问题日趋严重。为了满足13亿人口粮食安全和生态需水的要求，当务之急，迫切需要我们通过节水灌溉技术措施来缓解农业用水紧张的局面。

农业灌溉方式一般可分为传统的地面灌溉、普通喷灌以及微灌。传统地面灌溉包括畦灌、沟灌、淹灌和漫灌，但是这类灌溉方式耗水量大、水分利用效率低，是一类浪费水资源非常严重的灌溉方式。现代农业微灌溉技术包括微喷灌、滴灌、渗灌等。这些灌溉技术一般节水性能好、水分利用率较传统灌溉模式高，对节水农业灌溉是一种很好的选择。但是微喷灌、滴灌也有其一定的局限性，常见的微喷灌、滴灌装置，灌溉时灌溉范围有限、运行费用高、耗用劳力多、灌溉效率低。现有的微喷灌装置还存在功能单一、适应性不强等诸多问题。对于大田作物进行微灌时，还需设置一套完善的灌溉系统，安装操作复杂，设施设备成本较高。普通喷灌技术已在农业生产和园林绿地灌溉中得到广泛的应用，但在使用过程中发现，喷灌技术需要解决的关键科学问题有：⑴受风的影响比较大，推广应用范围受到很大的限制：主要原因是现有喷灌设备是固定了，而大风的出现是随机的，喷灌技术规范中提出，如果风速超过3级，就不易采用喷灌技术，因此给喷灌实施者带来了很大的麻烦。同时，在喷灌使用过程中也发现，大多数用户并没有严格按照风速要求执行，导致喷洒过程中喷雾滴的漂移损失非常严重，从而使得喷灌技术的水分利用效率较低。⑵多喷头组合使用时喷洒均匀度较差：喷灌均匀度是喷灌系统设计的重要参数，也是衡量喷灌系统灌溉质量的重要指标，它对喷灌系统投资和作物产量及品质有着重要影响。一定气象条件下，喷灌水量在田间地表分布的均匀程度主要受四个方面的影响：①因管道水头损失和地形高差带来的田间各喷头工作压力不一致，即喷头工作压力偏差；②因喷头本身水力性能导致的单喷头喷洒水量在地表分布不均；③因喷头间距和组合形式不同造成相邻两喷头喷洒水量叠加方式不同，也会对喷洒水量分布产生影响；④地形坡度对单喷头水量分布带来的影响。⑶现行喷灌技术的运行成本较高：喷灌系统田间管网的投资与喷灌均匀度密切相关，系统投资随着均匀度的增大而增加，尤其当喷灌均匀度大于90%时，均匀度微小增加会导致系统成本急剧上升。均匀度还通过影响喷灌水量在作物根区分布的均匀程度，对作物产量和品质产生重要影响。

综上所述，为了解决喷灌技术使用中出现的众多问题，国内外研究者已开发了较多的喷灌设备。如2014.02.26由江苏大学申请的发明专利“一种轻小型移动式喷滴灌两用机组”（申请号为：201310515933.X，申请公布号：CN103598069A），所采用的技术方案为，通过喷滴灌车推动喷滴灌两用机组移动，使用柴油机驱动喷灌系统和滴灌系统运作，达到对作物喷灌、滴灌的效果。但在该发明中，并未将固定与自动控制灌溉实现装置的一体化。同时采用柴油机驱动喷灌和滴灌系统需消耗较多燃料，对环境也造成很大污染。

为此，我们设计了一种可调的伞形喷滴灌一体机，该装置能实现固定与自动调整、微喷灌与滴灌于一体等多种功能。根据不同的使用环境，可以实现微喷灌与滴灌的转换，从而发挥微喷灌、滴灌的优点，且该装置可移动，灌水时可调节水压，通过水压大小的调节实现微喷灌和滴灌的转换，对较大区域的作物和小范围的盆栽、田垄内的植株均能进行灌溉，提高了水分的利用效率，特别是该装置根据风速的大小实时调节，大大减小因风速造成的喷雾滴的漂移损失。同时该装置自动控制灌溉中使用电源电路进行控制，无需消耗燃料，保护环境，设置滤网可过滤灌溉水中的杂质，且装置中多处配件可拆卸，便于安装、更换与清洗，整个装置可像伞一样伸缩，便于存放与携带。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供了一种可调的伞形喷滴灌一体机，该装置能实现固定与自动、微喷灌与滴灌于一体多种方式对作物进行灌溉，根据不同使用环境，可以实现微喷灌与滴灌的转换，从而发挥微喷灌、滴灌的优点。

本发明可调的伞形喷滴灌一体机包括底盘3、主杆7、钢圈10、集水盒13、支杆Ⅰ16、支杆Ⅱ18、电机24；主杆7固定在底盘3上，主杆7为中空柱体，其内设置有进水管8，进水管8的进水口4开在主杆7下端一侧，进水管8的出水口26设置在主杆7顶端，集水盒13安装在主杆7顶端且与进水管8的出水口26连通，集水盒13上安装有两个以上的支杆Ⅰ16，支杆Ⅰ16与集水盒13活动连接，支杆Ⅱ18一端与支杆Ⅰ16连接，支杆Ⅱ18另一端设置有喷头19，支杆Ⅰ16与支杆Ⅱ18内部设置有支管17，支管17与集水盒13连通，钢圈10通过紧固螺栓9安装在主杆7上，主杆7上开有两个以上螺纹孔11，紧固螺栓9与螺纹孔11相匹配，短骨12一端与钢圈10活动连接，另一端与支杆Ⅰ16活动连接，电机24安装在底盘3中的系统盒23内，主杆7上设置有定滑轮14，滑轮柔索15一端固定连接在钢圈10上，另一端穿过定滑轮14与电机24连接，主杆7上设置有调节阀5，可调节水压大小，控制水流量。

所述底盘3为圆形，万向轮1通过万向轮支杆2安装在底盘3下部，万向轮支杆2需要有足够的抗压性，在该装置注满水时可以支撑起整个装置，并可以使万向轮1向任意方向行进；所述万向轮1的轮胎采用实心轮胎，表面为人字形花纹，这样轮胎具有高弹性、散热强、耐磨性好、稳定性能高、抓地能力强，并且可以有效的防止尖锐物扎进轮胎。这样设计可以保证装置可以长时间平稳行驶。

所述在钢圈10内侧四等分点处设有小轮支撑杆29，小轮28通过小轮支撑杆29安装在钢圈10内，小轮28沿主杆7表面上下滑动。

所述主杆7与集水盒13连接处设有滤网25，以便能过滤水中细微的杂质，防止水流经过喷头19时造成堵塞。

所述集水盒13上设有集水盒盖27，方便清洗长期使用后的集水盒13内部水垢及杂质，防止水压过大水流冲出集水盒13顶部。

所述底盘3内部装有铁块22，可将整个装置的重心稳定在底盘3上，防止工作环境中风速过大将装置刮倒。

所述定滑轮通过滑轮支撑杆30与主杆7连接且固定。

所述系统盒23上可设置位置传感器接收器21，钢圈10外侧设置位置传感器发射器20，位置传感器发射器20发射信号u（见图8）经位置传感器接收器21接收后，进入电路通过放大、整流、稳压实现电机24正负极的改变，使电机转子正反转，通过滑轮柔索15拉动钢圈10做上下往复循环运动，从而达到该装置在一定区域内自动控制灌溉的目的。

本装置的工作原理为：

将该装置通过万向轮1移动到需灌溉区域，拧松钢圈10上的紧固螺栓9，使钢圈10与主杆7表面保持一定的距离，此时钢圈10内侧的小轮28会顺着主杆7表面一直滑至主杆7下侧。打开水源，水流通过水源进入进水管8，经过调节阀5时有足够的水压通过滤网25冲至集水盒13中。待集水盒13中注满水后，水流由集水盒13压入支杆Ⅰ16、支杆Ⅱ18中的支管17，并通过支管17由支管17末端连接的喷头19出水。

进行固定方式灌溉时，通过小轮28移动钢圈10带动短骨12运动，短骨12带动支杆Ⅰ16运动，支杆Ⅰ16带动支杆Ⅱ18做开闭合运动，支杆Ⅱ18末端连接喷头19，移动钢圈10将喷头19调整至需灌溉区域，再将紧固螺栓9旋入螺纹孔11固定钢圈10，此时短骨12、支杆Ⅰ16、支杆Ⅱ18、喷头19均固定，最后调节调节阀5控制水流压力。

进行自动方式灌溉时，启动电机24，钢圈10由电机24通过滑轮柔索15带动沿主杆7上下往复运动，同时钢圈10带动短骨12运动，短骨12带动支杆Ⅰ16运动，支杆Ⅰ16带动支杆Ⅱ18做开闭合循环运动，支杆Ⅱ18末端连接喷头19。调节调节阀5控制水流的压力，喷头19在支杆Ⅰ16和支杆Ⅱ18开闭合的惯性带动下喷出的水可大大减小因风速造成的喷雾滴的漂移损失。将该装置沿直线推动，可以实现对矩形区域的均匀灌溉；将该装置放置一固定点处，可实现对圆形区域的均匀灌溉。

该装置使用完毕后，应先关闭水源，再关闭电机24，等水均通过支管17流尽后，调整钢圈10通过小轮28向下移动至最下端的螺纹孔11处，收紧支杆Ⅰ16、支杆Ⅱ18，拧紧钢圈10上的紧固螺栓9。

本发明的有益效果是：

1、该装置能实现固定与自动、微喷灌与滴灌于一体多种方式对作物进行灌溉。

2、该装置在固定灌溉时，灌溉角度、范围均可调；在自动灌溉时，能保证一定区域灌溉的均匀度。

3、该装置能根据风速的大小实时调节，大大减小因风速造成的喷雾滴的漂移损失。

4、该装置可移动，活动性强，可适应不同地理环境进行工作。

5、该装置可实现水压的调节，喷头可直接作用于作物需水区域，在喷滴灌时既可以为作物提供更好的生长条件，又可以达到节水的目的。

6、该装置在集水盒部分设置了滤网，且网孔密集，在灌溉的同时也实现了对灌溉水中杂质的过滤。

7、该装置中，支杆、支管、集水盒盖、喷头均可拆卸，便于安装、清洗与更换。

8、该装置采用了伞形的结构，利用伞形结构的特点进行灌溉，操作简单，成本低廉，设计结构简单合理、易于加工、实用性强，同时可以像伞一样收紧，便于存放与携带，易于推广应用。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是本发明装置的集水盒俯视结构示意图；

图3是本发明装置的集水盒及支杆的结构示意图；

图4是本发明装置的钢圈俯视结构示意图；

图5是本发明装置的的支杆I和支杆II处结构示意图；

图6是本发明装置的主杆侧面结构示意图；

图7是本发明装置的系统盒结构示意图；

图8是本发明装置的控制电路图；

图中：1-万向轮，2-万向轮支杆，3-底盘，4-进水口，5-调节阀，6-滑轮支撑杆，7-主杆，8-进水管，9-紧固螺栓，10-钢圈，11-螺纹孔，12-短骨，13-集水盒，14-定滑轮，15-滑轮柔索，16-支杆I，17-支管，18-支杆II，19-喷头，20-位置传感器发射器，21-位置传感器接收器，22-铁块，23-系统盒，24-电机，25-滤网，26-出水口，27-集水盒盖，28-小轮，29-小轮支撑杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于所述范围。

实施例1：本可调的伞形喷滴灌一体机包括底盘3、主杆7、钢圈10、集水盒13、支杆Ⅰ16、支杆Ⅱ18、电机24；主杆7固定在底盘3上，主杆7为中空柱体，其内设置有进水管8，进水管8的进水口4开在主杆7下端一侧，进水管8的出水口26设置在主杆7顶端，集水盒13安装在主杆7顶端且与进水管8的出水口26连通，集水盒13上安装有两个以上的支杆Ⅰ16，支杆Ⅰ16与集水盒13活动连接，支杆Ⅱ18一端与支杆Ⅰ16连接，支杆Ⅱ18另一端设置有喷头19，支杆Ⅰ16与支杆Ⅱ18内部设置有支管17，支管17与集水盒13连通，钢圈10通过紧固螺栓9安装在主杆7上，主杆7上开有两个以上螺纹孔11，紧固螺栓9与螺纹孔11相匹配，短骨12一端与钢圈10活动连接，另一端与支杆Ⅰ16活动连接，电机24安装在底盘3中的系统盒23内，主杆7上设置有定滑轮14，滑轮柔索15一端固定连接在钢圈10上，另一端穿过定滑轮14与电机24连接，主杆7上设置有调节阀5，可调节水压大小，控制水流量；所述底盘3为圆形，万向轮1通过万向轮支杆2安装在底盘3下部，万向轮支杆2需要有足够的抗压性，在该装置注满水时可以支撑起整个装置，并可以使万向轮1向任意方向行进；所述万向轮1的轮胎采用实心轮胎，表面为人字形花纹，这样轮胎具有高弹性、散热强、耐磨性好、稳定性能高、抓地能力强，并且可以有效的防止尖锐物扎进轮胎。这样设计可以保证装置可以长时间平稳行驶；所述在钢圈10内侧四等分点处设有小轮支撑杆29，小轮28通过小轮支撑杆29安装在钢圈10内，小轮28沿主杆7表面上下滑动；所述主杆7与集水盒13连接处设有滤网25，以便能过滤水中细微的杂质，防止水流经过喷头19时造成堵塞；所述集水盒13上设有集水盒盖27，以方便清洗长期使用后的集水盒13内部水垢及杂质，防止水压过大水流冲出集水盒13顶部；底盘3内部装有铁块22，可将整个装置的重心稳定在底盘3上，防止工作环境中风速过大将装置刮倒；定滑轮14通过滑轮支撑杆6与主杆7连接且固定（见图1～7）。

使用时，将该装置通过万向轮1移动到需灌溉区域，拧松钢圈10上的紧固螺栓9，使钢圈10与主杆7表面保持一定的距离，此时钢圈10内侧的小轮28会顺着主杆7表面滑动；进行固定方式灌溉时，通过小轮28移动钢圈10带动短骨12运动，短骨12带动支杆Ⅰ16运动，支杆Ⅰ16带动支杆Ⅱ18做开闭合运动，支杆Ⅱ末端连接喷头19，移动钢圈将喷头调整至需灌溉区域，再将紧固螺栓9旋入螺纹孔11固定钢圈10，此时短骨、支杆Ⅰ、支杆Ⅱ、喷头均固定，打开水源，水流通过水源进入进水管8，通过调节阀5调节使水通过滤网25冲至集水盒13中，待集水盒13中注满水后，水流由集水盒13压入支杆Ⅰ16、支杆Ⅱ18中的支管17，并通过支管17由支管17末端连接的喷头19出水；调节调节阀控制水流压力和大小。

实施例2：本可调的伞形喷滴灌一体机包括底盘3、主杆7、钢圈10、集水盒13、支杆Ⅰ16、支杆Ⅱ18、电机24；主杆7固定在底盘3上，主杆7为中空柱体，其内设置有进水管8，进水管8的进水口4开在主杆7下端一侧，进水管8的出水口26设置在主杆7顶端，集水盒13安装在主杆7顶端且与进水管8的出水口26连通，集水盒13上安装有两个以上的支杆Ⅰ16，支杆Ⅰ16与集水盒13活动连接，支杆Ⅱ18一端与支杆Ⅰ16连接，支杆Ⅱ18另一端设置有喷头19，支杆Ⅰ16与支杆Ⅱ18内部设置有支管17，支管17与集水盒13连通，钢圈10通过紧固螺栓9安装在主杆7上，主杆7上开有两个以上螺纹孔11，紧固螺栓9与螺纹孔11相匹配，短骨12一端与钢圈10活动连接，另一端与支杆Ⅰ16活动连接，电机24安装在底盘3中的系统盒23内，主杆7上设置有定滑轮14，滑轮柔索15一端固定连接在钢圈10上，另一端穿过定滑轮14与电机24连接，主杆7上设置有调节阀5，可调节水压大小，控制水流量；所述底盘3为圆形，万向轮1通过万向轮支杆2安装在底盘3下部，万向轮支杆2需要有足够的抗压性，在该装置注满水时可以支撑起整个装置，并可以使万向轮1向任意方向行进；所述万向轮1的轮胎采用实心轮胎，表面为人字形花纹，这样轮胎具有高弹性、散热强、耐磨性好、稳定性能高、抓地能力强，并且可以有效的防止尖锐物扎进轮胎。这样设计可以保证装置可以长时间平稳行驶；所述在钢圈10内侧四等分点处设有小轮支撑杆29，小轮28通过小轮支撑杆29安装在钢圈10内，小轮28沿主杆7表面上下滑动；所述主杆7与集水盒13连接处设有滤网25，以便能过滤水中细微的杂质，防止水流经过喷头19时造成堵塞；所述集水盒13上设有集水盒盖27，以方便清洗长期使用后的集水盒13内部水垢及杂质，防止水压过大水流冲出集水盒13顶部；底盘3内部装有铁块22，可将整个装置的重心稳定在底盘3上，防止工作环境中风速过大将装置刮倒；定滑轮14通过滑轮支撑杆6与主杆7连接且固定。

使用时，将该装置通过万向轮1移动到需灌溉区域，拧松钢圈10上的紧固螺栓9，使钢圈10与主杆7表面保持一定的距离，启动电机24，钢圈10由电机24通过滑轮柔索15带动沿主杆7上下往复运动，同时钢圈10带动短骨12运动，短骨12带动支杆Ⅰ16运动，支杆Ⅰ16带动支杆Ⅱ18做开闭合循环运动，支杆Ⅱ18末端连接喷头19；打开水源，水流通过水源进入进水管8，经过调节阀5时有足够的水压通过滤网25冲至集水盒13中，待集水盒13中注满水后，水流由集水盒13压入支杆Ⅰ16、支杆Ⅱ18中的支管17，并通过支管17由支管17末端连接的喷头19出水，调节调节阀5控制水流的压力，喷头19在支杆Ⅰ16和支杆Ⅱ18开闭合的惯性带动下喷出的水可大大减小因风速造成的喷雾滴的漂移损失。将该装置沿直线推动，可以实现对矩形区域的均匀灌溉；将该装置放置一固定点处，可实现对圆形区域的均匀灌溉。

实施例3：本可调的伞形喷滴灌一体机结构同实施例2，不同在于系统盒23上设置位置传感器接收器21，钢圈10外侧设置位置传感器发射器20，使用时，位置传感器发射器20发出信号u（如图8），由位置传感器接收器21接收，位置传感器接收器21接收信号u（如图8）的强弱随钢圈10在主杆7位置上的变化而变化，信号u的变化通过如图8所示电路控制电机24正负极改变使电机转子正反转，电机24通过滑轮柔索15拉动钢圈10升高时，位置传感器接收器21接收的信号u如图8逐渐变弱，在最高处信号u如图8最弱时，电机24改变正负级使电机转子反转，此时钢圈10下降，位置传感器接收器21接收的信号u（如图8）逐渐变强，在最低处信号u（如图8）最强时，电机24改变正负极使电机转子正转，此时钢圈10上升，于此钢圈10做上下往复循环运动。钢圈10通过短骨12带动支杆Ⅰ16、支杆Ⅱ18做开闭合循环运动，从而达到该装置在一定区域内自动控制灌溉的目的。

Claims (6)

1.一种可调的伞形喷滴灌一体机，其特征在于：包括底盘（3）、主杆（7）、钢圈（10）、集水盒（13）、支杆Ⅰ（16）、支杆Ⅱ（18）、电机（24）；主杆（7）固定在底盘（3）上，主杆（7）为中空柱体，其内设置有进水管（8），进水管（8）的进水口（4）开在主杆（7）下端一侧，进水管（8）的出水口（26）设置在主杆（7）顶端，集水盒（13）安装在主杆（7）顶端且与进水管（8）的出水口（26）连通，集水盒（13）上安装有两个以上的支杆Ⅰ（16），支杆Ⅰ（16）与集水盒（13）活动连接，支杆Ⅱ（18）一端与支杆Ⅰ（16）连接，支杆Ⅱ（18）另一端设置有喷头（19），支杆Ⅰ（16）与支杆Ⅱ（18）内部设置有支管（17），支管（17）与集水盒（13）连通，钢圈（10）通过紧固螺栓（9）安装在主杆（7）上，主杆（7）上开有两个以上螺纹孔（11），紧固螺栓（9）与螺纹孔（11）相匹配，短骨（12）一端与钢圈（10）活动连接，另一端与支杆Ⅰ（16）活动连接，电机（24）安装在底盘（3）中的系统盒（23）内，主杆（7）上设置有定滑轮（14），滑轮柔索（15）一端固定连接在钢圈（10）上，另一端穿过定滑轮（14）与电机（24）连接，主杆（7）上设置有调节阀（5）。

2.根据权利要求1所述的可调的伞形喷滴灌一体机，其特征在于：底盘（3）为圆形，万向轮（1）通过万向轮支杆（2）安装在底盘（3）下部。

3.根据权利要求1所述的可调的伞形喷滴灌一体机，其特征在于：在钢圈（10）内侧设有小轮支撑杆（29），小轮（28）通过小轮支撑杆（29）安装在钢圈（10）内。

4.根据权利要求1所述的可调的伞形喷滴灌一体机，其特征在于：主杆（7）与集水盒（13）连接处设有滤网（25）。

5.根据权利要求1所述的可调的伞形喷滴灌一体机，其特征在于：集水盒（13）上设有集水盒盖（27）。

6.根据权利要求1所述的可调的伞形喷滴灌一体机，其特征在于：底盘（3）内部装有铁块（22）。