CN105104115B - 一种卷盘式喷灌机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷盘式喷灌机，属于农用灌溉机械技术领域。本发明所提供的喷灌机主要由卷盘，水管，机架，偏置喷车和水流控制系统组成，其中水流控制系统包括管道，水涡轮，变速箱和水流调节阀。本发明将水涡轮和变速箱采用共轴设计。水涡轮的动力轴就是变速箱的动力输入轴。同时，在水涡轮的前端还设有能分流的水流调节阀。本发明所提供的喷灌机降低了对灌溉用水的入机压力要求，同时提供了喷射距离，增大了喷射面积，提高了能量转换效率。

Description

一种卷盘式喷灌机

技术领域

本发明涉及一种卷盘式喷灌机，属于农用灌溉机械技术领域。

背景技术

卷盘式喷灌机作为一种灌溉农田的设备，随着现代农业的发展已逐渐成为一种方便高效，并且应用广泛的喷灌设备。现有的卷盘式喷灌机主要利用水泵供给的高压水驱动水涡轮，再经传动装置驱动卷盘，这对水源进入喷灌机的压力有很大要求，同时在喷灌过程中压力的降低也导致喷灌机喷射的距离有限，喷灌面积较小。同时，现有技术一般将速度调节或速度控制装置与水涡轮分开设置，在速度调节和控制过程中容易出现脱档等问题，导致喷灌机容易出现故障。

发明内容

为解决现有技术中水源入机压力大，喷射距离短，水涡轮速度调节差的技术问题，本发明提供了一种卷盘式喷灌机，所采取的技术方案如下：

本发明的目的在于提供一种卷盘式喷灌机，包括卷盘1，水管2，机架3，偏置喷车4和水流控制系统5。机架3主要包括底盘31，转盘32，支撑架33，轮胎34，牵引装置35和液压支撑腿I 36。水流控制系统5主要包括管道51，水涡轮52，变速箱53和水流调节阀54，支撑架33包括水平框架331，垂直框架332和斜面框架333。底盘31由方形钢管制成的等腰三角形骨架，在等腰三角形底边两个端点延长线上设置有轮胎34，等腰三角形腰边形成的顶角处设有牵引装置35。在底盘31内平行于底边设有横梁，在距牵引装置35最近的横梁处与底盘31所在平面相垂直的设置有一个液压支撑腿I 36。液压支撑腿I 36可以通过液压控制来调节喷灌机底盘31前端的高度，以适应不同的地形。转盘32设置在底盘31的上，转盘32通过大口滚轮轴承与底盘31连接，转盘可以沿其所在平面的圆周进行转动。支撑架33的水平框架331设在转盘32上方，水管2围绕卷盘1的中心轴缠绕在卷盘1内，卷盘1固定在支撑架33的水平框架331上方，支撑架33的垂直框架332中间，支撑架33和卷盘1、水管2固定在转盘32上，可以随着转盘32转动，在底盘31固定的情况下，可以通过转盘32的转动调节卷盘1和水管2的方向，而不用移动底盘32。偏置喷车4通过连杆或锁链连接于支撑架33的斜面框架333上，连接处可卸下，在灌溉目标地不宜喷灌车通行时，可将偏置喷车4卸下，拉到喷灌地点。水管2的一端与水流控制系统5的管道51出水口相连，另一端与偏置喷车4上的喷管进口连接。水流控制系统5的管道51分为进口段511，分流段512和出口段513，进口段511连接泵水管道，输入灌溉用水，分流段512固定于支撑架33的垂直框架332外侧，一端与进口段511连接，另一端与出口段513连接，出口段513垂直于底盘31，一端与分流段512连接，另一端与水管2的进水端连接。其中，水涡轮52和水流调节阀54设置于分流段512内，水流调节阀54分为蝶阀541和锥型导流口542，在分流段512的进口端沿管道轴向分为腔室I 512a和腔室II 512b。腔室I 512a和腔室II 512b在分流段512的出水端连通，蝶阀541设置于腔室I 512a内，蝶阀541的碟板直径等于腔室I 512a的内壁直径，锥型导流口542设置于腔室II512b的进水端的内壁处。在腔室II 512b的出水端设有水涡轮52，水涡轮52的动力输入轴521与分流段512管道的轴向垂直，并穿出水管2的管壁与变速箱53的传动齿轮连接。动力输入轴521穿出水管2处通过密封圈密封，以防止灌溉用水或变速箱53内的机油泄露或彼此污染。动力输入轴521的另一端可以穿出变速箱53通过固定在动力输入轴521穿出端上的齿轮或者通过链条与卷盘1的齿轮11咬合，从而实现将灌溉用水的动力分出传送给卷盘1进行转动。同时，也可以通过变速箱53的其他轴或齿轮将动力传送给卷盘1。变速箱53位于垂直框架332和管道51之间，变速箱53与管道51连接为一体，并固定在垂直框架332上，变速箱53与档位控制杆522和离合杆523连接，可通过档位控制杆522和离合杆523调节水涡轮52的转速。

优选地，所述卷盘1的两个端面或一个端面的外侧设有齿轮11，齿轮11的齿顶圆与卷盘1端面圆为同心圆，且齿顶圆的直径小于卷盘1端面圆的直径。齿轮11可通过链条或齿轮咬合借助外部动力绕中心轴转动，以方便水管2的释放和回收。

优选地，所述转盘32为圆环形，底面通过滚轮轴承固定在底盘31上，上表面与支撑架33的水平框架331连接。

优选地，所述支撑架33，水平框架331为矩形固定在转盘32上，垂直框架332垂直连接在水平框架331的两条宽边上，垂直框架332的为矩形或梯形，垂直框架332平行于水平框架331的边上设有卷盘支撑，卷盘1的中心轴穿过卷盘支撑固定于垂直框架332上，斜面框架333与水平框架331靠近轮胎34的长边连接，斜面框架333由两个矩形框架组成，两个矩形框架连接边的两端各设有一个液压支撑腿II 334。

优选地，所述分流段512管道直径大于进口段511的管道直径，便于安装水流控制阀5和控制水流。同时，进口段511的管道内壁直径大于腔室II 512b的管道内壁直径

优选地，所述腔室I 512a和腔室II 512b，分隔处可以共用管壁，也可以是独立的管道。

优选地，所述腔室I 512a和腔室II 512b，腔室I 512a的内壁直径大于腔室II512b的内壁直径。

优选地，所述蝶阀541的阀杆通过顶端与阀杆轴向相垂直的圆孔与水管导向叉55连接。在安装水管导向叉55时，可以通过人工手动调剂蝶阀541的开合以控制水流和水压。

优选地，所述蝶阀541的阀杆与截止阀连接，截止阀由水压活塞或电控活塞控制。当安装截止阀时，通过水压活塞或电控活塞的来控制蝶阀541的开合，以便于实现灌溉的自动控制。

优选地，所述锥型导流口542，进水端直径大于出水端直径。

本发明获得的有益效果如下：

首先，本发明对灌溉用水的入机压力要求低，现有技术的其他喷灌机需要6-7个大气压才可正常进行喷管操作，本发明的喷灌机在4个大气压下即可正常工作。本发明在水涡轮处，水流出口与旁通管道的进口垂直。同时，水涡轮与变速箱采用共轴设计，水涡轮的动力输入轴即为变速箱的输入轴。这样设计可以有效减少水头损失，即使入机压力很低，喷灌机也可以正常运转。

其次，本发明所提供的喷灌机的喷射距离远，可达45m以上，大幅增加了可喷灌的面积。另外，由于本发明的喷灌机采用了水涡轮与变速箱的共轴设置，能量转换效率高，比现有常见喷灌机的能量转换效率高出30％左右。

再者，本发明所提供的喷灌机将灌溉用水的一部分动力通过变速箱的动力输入轴输送给卷盘，可以实现灌溉与水管回收的同步进行，节省了水管回收的时间。同时也可以防止，灌溉时水管过程移动不便等问题。

附图说明

图1为省略了偏置喷车的卷盘式喷灌机的结构示意图；

(1，卷盘；2，水管；3，机架；5，水流控制系统；11，齿轮；31，底盘；32，转盘；33，支撑架；34，轮胎；35，牵引装置；36，液压支撑腿I；51，管道；55，水管导向叉；331，水平框架；332，垂直框架；333，斜面框架；334，液压支撑腿II；511，进口段；512分流段；522，档位控制杆；523，离合杆)。

图2为卷盘式喷灌机的水流控制系统局部剖视图；

(11，齿轮；52，水涡轮；53，变速箱；54，水流调节阀；512，分流段；513，出口段；521，动力输入轴；522，档位控制杆；523，离合杆；541，蝶阀；542，锥型导流口；512a，腔室I；512b，腔室II)。

图3为喷灌机两轮式偏置喷车的装配示意图；

(4，偏置喷车；41，勾梁；42，侧底梁；43，横梁；44，边竖梁；45，喷水管；46，中竖梁；47，轮胎；421，圆孔I；422，圆孔II；451，水管支撑管)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步做详细说明，但本发明可以实现的形式并不局限于附图所给出的形式。

在本发明以下的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明以下的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，亦可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明以下的描述中，除非另有说明，“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。

图1为省略了偏置喷车的卷盘式喷灌机的结构示意图。从图1中可以看出，本实施方式中的喷灌机包括卷盘1，水管2，机架3，和水流控制系统5。其中，机架3包括底盘31，转盘32，支撑架33，轮胎34，牵引装置35和液压支撑腿I 36。底盘31由方形钢管制成的等腰三角形骨架，在等腰三角形底边两个端点延长线上设置有轮胎34，等腰三角形腰边形成的顶角处设有牵引装置35，以便于喷灌机的移动。在底盘31内平行于底边设有两道以上横梁，其中，在距牵引装置35最近的横梁处与底盘31所在平面相垂直的设置有一个液压支撑腿I36，喷灌机通过两个轮胎34和液压支撑腿I 36与地面接触。其中，液压支撑腿I 36的高度可以通过外部液压控制装置来调节，以便使喷灌机适应各种地形。

转盘32为圆环形，底面通过大口滚轮轴承固定在底盘31上。转盘32的上表面与支撑架33的水平框架331连接，转盘32可以沿所在平面的圆周进行转动，以在喷灌机固定位置的情况下，调整卷盘2的方向。支撑架33包括水平框架331，垂直框架332和斜面框架333。其中，水平框架331为矩形固定在转盘32上，垂直框架332垂直连接在水平框架331的两条宽边上，垂直框架332的为矩形或梯形，垂直框架332平行于水平框架331的边上设有卷盘支撑，卷盘1的中心轴穿过卷盘支撑固定于垂直框架332上，卷盘支撑设有轴承以便于卷盘的转动。卷盘1的中心轴为空心轴，管道51的出口段513水管可通过中心轴与水管2的进口段连接。斜面框架333与水平框架331靠近轮胎34的长边连接，斜面框架333由两个矩形框架组成，两个矩形框通过一条共有的长边连接。两个矩形框架连接边的两端各设有一个液压支撑腿II 334。斜面框架333的两个矩形框架可以活动，液压支撑腿II 334可起到辅助支撑的作用。

水管2围绕卷盘1的中心轴缠绕在卷盘1内，水管2的一端与水流控制系统5的管道51的出口段513相连，另一端与偏置喷车4上的喷管进口连接。另外，卷盘1的两个端面或一个端面外侧设有齿轮11，齿轮11的齿顶圆与卷盘1端面圆为同心圆，且齿顶圆的直径小于卷盘1端面圆的直径。这样，可以卷盘1可通过齿轮11与链轮或齿轮咬合借助外部动力绕中心轴旋转，以方便水管2的释放和回收。

图2为卷盘式喷灌机的水流控制系统局部剖视图。从图2中可以看出，水流控制系统5包括管道51，水涡轮52，变速箱53和水流调节阀54。水流控制系统5的管道51分为进口段511，分流段512和出口段513，进口段511连接泵水管道，输入灌溉用水。分流段512固定于支撑架33的垂直框架332外侧，一端与进口段511连接，另一端与出口段513连接。出口段513垂直于底盘31，一端与分流段512连接，另一端与水管2的进水端连接。水涡轮52和水流调节阀54设置于分流段512内。水流调节阀54分为蝶阀541和锥型导流口542。在分流段512的进口端沿管道轴向分为腔室I 512a和腔室II 512b，腔室I 512a的内壁直径大于腔室II 512b的内壁直径，同时，分流段512管道直径大于进口段511的管道直径。腔室I 512a和腔室II512b，分隔处可以共用管壁，也可以是独立的管道。腔室I 512a和腔室II 512b在分流段512的出水端连通，蝶阀541设置于腔室I 512a内，蝶阀541的碟板直径等于腔室I 512a的内壁直径，蝶阀541的阀杆与控制装置连接，可以控制蝶阀541碟片的开合，以实现对分流段流通横截面积的控制。锥型导流口542设置于腔室II 512b的进水端的内壁处，并且锥型导流口542的进水端直径大于出水端直径，这样水流在进入后有一个加速。在腔室II 512b的出水端设有水涡轮52，水涡轮52的动力输入轴521与分流段512管道的轴向垂直，并穿出水管2的管壁与变速箱53的传动齿轮连接。动力输入轴521穿出水管2处通过密封圈密封，以防止灌溉用水或变速箱53的机油泄露和彼此污染。同时，动力输入轴521的另一端也可以穿出变速箱53，通过固定在动力输入轴521穿出部分上的齿轮与卷盘1的齿轮11通过咬合或者链条来传送动力，从而实现将灌溉用水的动力输送给卷盘1以推动卷盘1转动，最终实现灌溉与水管回收或释放的同步进行。变速箱53位于垂直框架332和管道51之间，变速箱53与管道51连接为一体，并固定在垂直框架332上。变速箱53与档位控制杆522和离合杆523连接，可通过档位控制杆522和离合杆523调节卷盘的转速，以控制水管回收的速度。

其中，蝶阀541的阀杆通过与阀杆轴向相垂直的圆孔既可与水管导向叉55连接连接，也可以与截止阀连接，而截止阀由水压活塞或电控活塞控制。在连接水管导向叉55时，可实现人工手动调节。当连接截止阀则可以实现自动控制。

图3为喷灌机两轮式偏置喷车4的装配示意图。从图3可知，偏置喷车4主要由勾梁41，侧底梁42，横梁43，边竖梁4，喷水管45，中竖梁46和轮胎47组成。中竖梁46与勾梁41，横梁43和喷水管45连接，中竖梁46的下端连接在喷水管45上，中竖梁46的中部与横梁43垂直连接，在中竖梁46的上部一侧连接勾梁1，勾梁1与喷水管45平行，横梁43垂直于勾梁1与喷水管45所在平面勾梁1的另一端有一垂直向下的竖棱，可勾在支撑架33的斜面框架333最上方的横梁上(图1)。也可焊接勾环，通过滑轮或锁链等方式与支撑架33连接。喷水管45的一端设有法兰盘，可与水管2的出水端连接，另一端设有开盖。开盖端处设有螺纹，可连接其他类型的喷灌装置。喷水管45靠近法兰盘一端连接有一个U型水管支撑管45，水管支撑管45的另一端可通过销或螺栓与支撑架33的斜面框架333的横梁连接。在横梁43的两端连接有两个相互平行的边竖梁44，连接部位靠肩边竖梁44的一端边竖梁44的另一端连接在侧底梁42上。侧底梁42的两端设有圆孔I 421和圆孔II422。轮胎47的主轴穿过圆孔I 421。侧底梁42通过圆孔II 422与支撑架33的水平框架331上连接。

本发明所提供的喷灌机的使用过程是：借助于牵引装置35，通过拖拉机或其他车辆将喷灌机牵引到适合喷灌的位置。调节液压支撑腿I 36的高度，以适合所在位置，如有需要可进一步调节液压支撑腿II 334的高度。如有需要可松开偏置喷车4与支撑架33的连接部位，将偏置喷车4牵引到最佳喷灌位置。将水管的所有连接部位都连接好，并打开偏置喷车4喷水管45上的开盖，通过水泵将灌溉用水泵入到管道51的进口段511，灌溉用水通过进口段511，流经分流段512，再通过出口段513进入水管2。水管2的出水端与偏置喷车4的喷水管连接，灌溉用水通过喷水管45的开盖处喷出。也可在喷水管45开盖处连接其他形态的喷灌管道，视具体情况而定。喷射距离和水的压力，可通过水管导向叉55进行控制。卷盘1的转动速度则可以通过档位控制杆522和离合杆523来控制，以使得卷盘1的转速与灌溉时水管移动相适应。

虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种卷盘式喷灌机，包括卷盘(1)，水管(2)，机架(3)，偏置喷车(4)和水流控制系统(5)，其中，机架(3)包括底盘(31)，转盘(32)，支撑架(33)，轮胎(34)，牵引装置(35)和液压支撑腿I(36)，其特征在于，水流控制系统(5)包括管道(51)，水涡轮(52)，变速箱(53)和水流调节阀(54)，支撑架(33)包括水平框架(331)，垂直框架(332)和斜面框架(333)；其中，底盘(31)由方形钢管制成的等腰三角形骨架，在等腰三角形底边两个端点延长线上设置有轮胎(34)，等腰三角形腰边形成的顶角处设有牵引装置(35)，在底盘(31)内平行于底边设有横梁，在距牵引装置(35)最近的横梁处与底盘(31)所在平面相垂直的设置有一个液压支撑腿I(36)，转盘(32)设置在底盘(31)上，支撑架(33)的水平框架(331)设在转盘(32)上方，水管(2)围绕卷盘(1)的中心轴缠绕在卷盘(1)内，卷盘(1)固定在支撑架(33)的水平框架(331)上方，支撑架(33)的垂直框架(332)中间，偏置喷车(4)通过连杆或锁链连接于支撑架(33)的斜面框架(333)上；水管(2)的一端与水流控制系统(5)的管道(51)出水口相连，另一端与偏置喷车(4)上的喷管进口连接；水流控制系统(5)的管道(51)分为进口段(511)，分流段(512)和出口段(513)，进口段(511)连接泵水管道，输入灌溉用水，分流段(512)固定于支撑架(33)的垂直框架(332)外侧，一端与进口段(511)连接，另一端与出口段(513)连接，出口段(513)垂直于底盘(31)，一端与分流段(512)连接，另一端与水管(2)的进水端连接；水涡轮(52)和水流调节阀(54)设置于分流段(512)内，水流调节阀(54)分为蝶阀(541)和锥型导流口(542)，在分流段(512)的进口端沿管道轴向分为腔室I(512a)和腔室II(512b)，腔室I(512a)和腔室II(512b)在分流段(512)的出水端连通，蝶阀(541)设置于腔室I(512a)内，蝶阀(541)的碟板直径等于腔室I(512a)的内壁直径，锥型导流口(542)设置于腔室II(512b)的进水端的内壁处，在腔室II(512b)的出水端设有水涡轮(52)，水涡轮(52)的动力输入轴(521)与分流段(512)管道的轴向垂直，并穿出水管(2)的管壁与变速箱(53)的传动齿轮连接，动力输入轴(521)穿出水管(2)处通过密封圈密封，动力输入轴(521)的另一端可以穿出变速箱(53)通过固定在动力输入轴(521)穿出端上的齿轮或者通过链条与卷盘(1)的齿轮(11)咬合；变速箱(53)位于垂直框架(332)和管道(51)之间，变速箱(53)与管道(51)连接为一体，并固定在垂直框架(332)上，变速箱(53)与档位控制杆(522)和离合杆(523)连接，可通过档位控制杆(522)和离合杆(523)调节卷盘(1)的转速。

2.权利要求1所述喷灌机，其特征在于，所述卷盘(1)的两个端面或一个端面的外侧设有齿轮(11)，齿轮(11)的齿顶圆与卷盘(1)端面圆为同心圆，且齿顶圆的直径小于卷盘(1)端面圆的直径。

3.权利要求1所述喷灌机，其特征在于，所述转盘(32)为圆环形，底面通过滚轮轴承固定在底盘(31)上，上表面与支撑架(33)的水平框架(331)连接。

4.权利要求1所述喷灌机，其特征在于，所述支撑架(33)，水平框架(331)为矩形固定在转盘(32)上，垂直框架(332)垂直连接在水平框架(331)的两条宽边上，垂直框架(332)的为矩形或梯形，垂直框架(332)平行于水平框架(331)的边上设有卷盘支撑，卷盘(1)的中心轴穿过卷盘支撑固定于垂直框架(332)上，卷盘支撑外侧设有轴承，卷盘(1)可绕中心轴转动，中心轴为空心轴，出口段(513)可通过中心轴与水管(2)的进水端连接，斜面框架(333)与水平框架(331)靠近轮胎(34)的长边连接，斜面框架(333)由两个矩形框架组成，两个矩形框架连接边的两端各设有一个液压支撑腿II(334)。

5.权利要求1所述喷灌机，其特征在于，所述分流段(512)管道直径大于进口段(511)的管道直径。

6.权利要求1所述喷灌机，其特征在于，所述腔室I(512a)和腔室II(512b)，分隔处可以共用管壁，也可以是独立的管道。

7.权利要求1所述喷灌机，其特征在于，所述腔室I(512a)和腔室II(512b)，腔室I(512a)的内壁直径大于腔室II(512b)的内壁直径，进口段(511)的管道内壁直径大于腔室II(512b)的管道内壁直径。

8.权利要求1所述喷灌机，其特征在于，所述蝶阀(541)的阀杆通过顶端与阀杆轴向相垂直的圆孔与水管导向叉(55)连接。

9.权利要求1所述喷灌机，其特征在于，所述蝶阀(541)的阀杆与截止阀连接，截止阀由水压活塞或电控活塞控制。

10.权利要求1所述喷灌机，其特征在于，所述锥型导流口(542)，进水端直径大于出水端直径。