CN108464232A - 一种渠道供水型喷灌机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种渠道供水型喷灌机，涉及灌溉设备领域，该喷灌机包括：行走式机架；设置于行走式机架上的卷盘；卷绕于卷盘上的卷管；与卷管进水端连通的供水机构；与卷管出水端连通的喷头；与喷头连接的喷水行车；用于驱动卷盘转动的驱动机构。喷头包括：与卷管出水端连通的安装部；与安装部连通的喷头部；喷头部具有沿水流方向直径逐渐减小的喷水腔，且喷水腔内设置有多个沿轴向延伸的导流片。该喷灌机使得灌溉水的喷洒射程和喷洒均匀度显著提高，同时所形成的喷洒水还具有雾化好，打击力低等优点，提高了灌水质量和灌水效率。
Description
技术领域
本发明涉及灌溉设备领域，特别涉及一种渠道供水型喷灌机。
背景技术
卷盘式喷灌机采用水涡轮式动力驱动系统，在很小的流量下，可以达到较高的回收速度，水涡轮转速从水涡轮轴引出一个两速段的皮带驱动装置传入到减速器中，降速后链条传动产生较大的扭矩力驱动绞盘转动，从而实现PE管的自动回收。同时经水涡轮流出的高压水流经PE管直送到喷头处，喷头均匀的将高压水流喷洒到作物上空，散成细小的水滴均匀降落，并随着PE管的移动而不间歇地进行喷洒作业。
相关技术中，卷管式喷灌机包括：位于拖拉机上的水泵、输水管、卷盘、驱动卷盘旋转的卷盘驱动机构以及位于拖拉机一侧的喷头机；所述水泵通过皮带轮与拖拉机飞轮相连；所述拖拉机的发动机通过卷盘驱动机构与卷盘相连；所述水泵与卷盘之间通过输水管相连；所述卷盘与喷头机之间通过软管相连。
发明人发现现有技术中至少存在以下问题：
目前所采用的喷头机，射程较小，喷洒有效覆盖面积较小。
发明内容
鉴于此，本发明实施例提供一种渠道供水型喷灌机，能够解决上述技术问题。具体而言，包括以下的技术方案：
一种渠道供水型喷灌机，所述喷灌机包括：行走式机架；
设置于所述行走式机架上的卷盘；
卷绕于所述卷盘上的卷管；
与所述卷管的进水端连通的供水机构；
与所述卷管的出水端连通的喷头；
与所述喷头连接的喷水行车；
用于驱动所述卷盘转动的驱动机构；
所述喷头包括：与所述卷管的出水端连通的安装部；
与所述安装部连通的喷头部；
所述喷头部具有沿水流方向直径逐渐减小的喷水腔，且所述喷水腔内设置有多个沿轴向延伸的导流片。
在一种可能的实现方式中，多个所述导流片沿圆周方向均匀分布。
在一种可能的实现方式中，所述导流片为矩形片状结构，且厚度沿径向向内逐渐减小。
在一种可能的实现方式中，所述供水机构包括：进水管和抽水泵；
所述抽水泵设置于所述行走式机架上，进水端与所述进水管连通，出水端与所述卷管连通。
在一种可能的实现方式中，所述抽水泵的出水端设置有流量计。
在一种可能的实现方式中，所述行走式机架包括：机架本体；
可转动地对称设置于所述机架本体底部的两个车轮。
在一种可能的实现方式中，所述驱动机构包括：设置于所述机架本体上的液压泵；
通过第一液压管线与所述液压泵连接的牵引缸，所述牵引缸设置于所述机架本体的前端；
通过第二液压管线与所述液压泵连接的支撑缸，所述支撑缸设置于所述机架本体的前部下端；
通过第三液压管线与所述液压泵连接的升降缸，所述升降缸设置于所述车轮与所述机架本体之间，用于使所述机架本体相对于所述车轮升降；
通过第四液压管线与所述液压泵连接的旋转缸，所述旋转缸设置于所述机架本体上，通过第一传动机构驱动支撑所述卷盘的支架转动；
通过第五液压管线与所述液压泵连接的回拉缸，所述回拉缸通过第二传动机构驱动所述卷盘绕圆心方向转动。
在一种可能的实现方式中，所述喷灌机还包括：地支撑；
所述驱动机构还包括：通过第六液压管线与所述液压泵连接的固定缸，所述固定缸还与所述地支撑连接，用于使所述地支撑伸缩，以插入或拔出地面。
在一种可能的实现方式中，所述支架上设置有控制装置，所述控制装置同时与所述液压泵和所述流量计电性连接。
在一种可能的实现方式中，所述控制装置包括：与所述液压泵和所述流量计电性连接的控制主体；
用于将所述控制主体和外部终端建立通信连接的无线通信单元。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：
本发明实施例提供的渠道供水型喷灌机，应用时，利用行走式机架行走至灌水作业地块位置，并固定至斗渠的边缘，随后将喷水行车沿着农渠机耕道行走至作业地块的远端。通过供水机构从斗渠内取水，进而向卷管供水，并由喷头喷洒，实现对作业地块远端区域的灌溉。喷水行车能够带动喷头在耕作区行走。驱动机构驱动卷盘转动时，能够使平铺于农田的卷管收回，进而拉动喷水行车向卷盘的方向行走，实现边行走边将灌溉水喷洒在作业地块的所有耕作区。当前作业地块灌溉完毕，使该喷灌机移动至另一作业地块，重复上述灌溉作业即可。可见，利用本发明实施例提供的喷灌机，通过斗渠对其进行直接供水，实现渠道供水，而灌区渠系无需建设或保留临时灌水渠道，不仅节约了耕地，也有利于简化在耕作区实施农田机械化作业。此外，通过使喷头的喷头部具有沿水流方向直径逐渐减小的喷水腔，且喷水腔内设置有多个沿轴向延伸的导流片，使得灌溉水的喷洒射程和喷洒均匀度显著提高，同时所形成的喷洒水还具有雾化好，打击力低等优点，提高了灌水质量和灌水效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的从第一视角获取的渠道供水型喷灌机的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的从第二视角获取的渠道供水型喷灌机的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的喷头的结构示意图；
图4是现有技术涉及的灌区渠系的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的渠道供水型喷灌机在灌区渠系进行灌溉作业时的作业状态示意图。
附图标记分别为：
1-行走式机架，101-机架本体，102-车轮，
2-卷盘，3-卷管，401-进水管，402-柴油泵组，
5-喷头，501-安装部，502-喷头部，503-喷水腔，504-导流片，6-喷水行车，
7-驱动机构，701-液压泵，702-牵引缸，703-支撑缸，704-升降缸，
705-旋转缸，706-回拉缸，707-固定缸，
8-流量计，9-支架，10-地支撑，11-控制装置，
A-斗渠，B-农渠，C-临时毛渠，D-输水垄沟，E-灌水沟，F-临时毛沟，
G-农沟，H-斗沟，I-农渠机耕道。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种渠道供水型喷灌机，如附图1和附图2所示，该喷灌机包括：行走式机架1；设置于行走式机架1上的卷盘2；卷绕于卷盘2上的卷管3；与卷管3的进水端连通的供水机构；与卷管3的出水端连通的喷头5；与喷头5连接的喷水行车6；用于驱动卷盘2转动的驱动机构。
喷头5包括：与卷管3的出水端连通的安装部501；与安装部连通的喷头部502；如附图3所示，喷头部502具有沿水流方向直径逐渐减小的喷水腔503，且喷水腔503内设置有多个沿轴向延伸的导流片504。
如附图4所示，目前，灌区渠系一般由斗渠A，农渠B，临时毛渠C，输水垄沟D，灌水沟E，临时毛沟F，农沟G，斗沟H，农渠机耕道I构成，以达到较佳的灌溉效果，上述临时灌水渠道，不仅占用耕地，还不利于农田机械化作业。采用本发明实施例提供的渠道供水型喷灌机，无需建设或保留设置上述临时灌水渠道，即可达到较好的灌溉效果。以下就该渠道供水型喷灌机的工作原理进行阐述：
本发明实施例提供的渠道供水型喷灌机，应用时，参见图5，利用行走式机架1行走至灌水作业地块位置，并固定至斗渠A的边缘，随后将喷水行车6沿着农渠机耕道I行走至作业地块的远端。通过供水机构从斗渠内取水，进而向卷管3供水，并由喷头5喷洒，实现对作业地块远端区域的灌溉。由于卷管3卷绕于卷盘2上，而喷头5与卷管3的出水端连通，同时喷头5与喷水行车6连接，喷水行车6能够带动喷头5在耕作区行走。驱动机构驱动卷盘2转动时，能够使平铺于农田的卷管3收回，进而拉动喷水行车6向卷盘2的方向行走，实现边行走边将灌溉水喷洒在作业地块的所有耕作区。当前作业地块灌溉完毕，使该喷灌机移动至另一作业地块，重复上述灌溉作业即可。可见，利用本发明实施例提供的喷灌机，通过斗渠A对其进行直接供水，实现渠道供水，而灌区渠系无需建设或保留设置于农田内的临时毛渠C、输水垄沟D、灌水沟E、临时毛沟F等临时灌水渠道，不仅节约了耕地，也有利于简化在耕作区实施农田机械化作业。此外，通过使喷头5的喷头部502具有沿水流方向直径逐渐减小的喷水腔503，且喷水腔503内设置有多个沿轴向延伸的导流片504，使得灌溉水的喷洒射程和喷洒均匀度显著提高，同时所形成的喷洒水还具有雾化好，打击力低等优点，提高了灌水质量和灌水效率。
对于喷头5来说，喷水腔503的直径沿水流方向逐渐减小，以利于提高喷洒射程，减少局部水头损失。导流片504沿喷水腔503的轴向(即，水流方向)延伸，相邻两个导流片504之间形成导流腔，以使灌溉水均匀分布，提高喷洒均匀度。为了优化上述效果，上述多个导流片504沿圆周方向均匀分布。
举例来说，导流片504可以设置有至少大于4个，例如6个、8个、10个等，并且，多个导流片504的径向宽度可以小于喷水腔503半径，以提高喷洒射程。示例地，导流片504的径向宽度可以等于喷水腔503的三分之一至二分之一的半径。
在一种可能的示例中，导流片504为矩形片状结构，且厚度沿径向向内(向圆心的方向)逐渐减小。即，导流片504的连接端至自由端，厚度越来越薄，如此设置，可利于提高灌溉水的喷洒射程和雾化程度。
其中，安装部501与喷头部502之间具有夹角，例如30°-60°，可以使安装部501沿竖直方向设置，而喷头部502倾斜向上设置。
对于喷水行车6来说，其可包括用于支撑喷头5的行车本体，以及设置于行车本体上的车轮。
由上述可知，利用供水机构在斗渠内抽水向卷管3内供水，作为一种示例，供水机构包括：进水管401和抽水泵。其中，抽水泵设置于行走式机架1上，进水端与进水管401连通，出水端与卷管3连通。
考虑到卷管3卷绕在卷盘2上，存在从卷盘2上收放的过程，而抽水泵固定于行走式机架1上，对于卷管3和抽水泵的出水端的连通，可通过下述方式实现：
通过在卷盘2的中部沿垂直于卷盘2的方向设置中心横轴(穿过卷盘2的圆心)，该中心横轴为空心的。通过在抽水泵的出水端设置出水管，该出水管与中心横轴的一端连接并导通，同时使中心横轴，例如其中部与卷管3的一端连接并导通，即可实现卷管3和抽水泵的出水端的连通。
进一步地，在抽水泵的出水端处设置有流量计8，以计量灌溉水量，实现精确灌溉。其中，抽水泵的出水端可连接出水管，流量计8可以设置在出水管上即可。
本发明是实施例中，通过行走式机架1带动该喷灌机在斗渠上行走，示例地，如附图1所示，该行走式机架1包括：机架本体101；可转动地对称设置于机架本体101底部的两个车轮102。
其中，机架本体1用来支撑卷盘2、供水机构、驱动机构等，其可以设置成平板状。两个车轮102用来赋予机架本体101可行走性。其中，车轮102可以设置于机架本体101的后端。
本发明实施例中，驱动机构不仅仅可用来驱动卷盘2转动，还可用于其他方面的驱动，赋予该喷灌机多功能性。如附图1和附图2所示，该驱动机构包括：设置于机架本体101上的液压泵701，利用液压泵701来为该喷灌机提供驱动动力。与现有技术采用能耗较大的水涡轮提供动力相比，采用液压泵701提供驱动动力，具有更低的能耗。
该驱动机构还包括通过第一液压管线与液压泵701连接的牵引缸702，牵引缸702设置于机架本体101的前端，用于在液压泵701控制下，配合拖拉设备，例如拖拉机，对该喷灌机进行牵引作业，以便于该喷灌机移动至目标灌溉区。其中，可以在喷灌机的前端设置牵引机构，该牵引机构用于连接拖拉设备和喷灌机。使牵引缸702的顶部与牵引机构连接，通过牵引缸702的伸缩驱动牵引机构沿上下方向移动，直至牵引机构与拖拉设备适配连接，即可利用拖拉设备牵引喷灌机移动。牵引缸702为本领域所常见的液压驱动油缸，在此对其结构不作具体阐述。
该驱动机构还包括：通过第二液压管线与液压泵701连接的支撑缸703，支撑缸703设置于机架本体101的前部下端，用于为机架本体101提供稳定支撑。其中，支撑缸703与牵引缸702基于相同的作业原理，以在液压缸701的驱动作用下伸缩，实现支撑长度可调，以适应于多种地形。可以在机架本体101的前端设置纵向通孔，使支撑缸703的固定部分与该纵向通孔的内壁连接，而支撑缸703的伸缩部分与地面接触，通过伸缩部分的伸缩，实现支撑长度可调，同时将机架本体101稳定支撑于地面之上。
与现有技术采用人工调节的方式稳定机架相比，本发明实施例通过液压泵701驱动支撑缸703的方式来稳定机架本体101，更加省时省力。
该驱动机构还包括：通过第三液压管线与液压泵701连接的升降缸704，升降缸704设置于车轮102与机架本体101之间，用于使机架本体101相对于车轮102升降，以使行走式机架1可以在高低不同的多种地势下行走，提高喷灌机对地形的适应性。
现有技术中，机架的高度是不可调节的，难以适应田间的地形，本发明实施例通过使液压缸701驱动升降缸704，使机架本体101相对于车轮102升降，提高了对田间地形的适应性。
其中，升降缸704与上述的牵引缸702的工作原理类似，均为液压驱动的油缸，其中，升降缸704的一端(固定部分的端部)与用于连接两个车轮102的轮轴连接，另一端(伸缩部分的端部)与机架本体101连接。液压缸701驱动升降缸704伸缩，即升降时，可以使机架本体101相对于车轮102升降。
该驱动机构还包括：通过第四液压管线与液压泵701连接的旋转缸705，旋转缸705设置于机架本体101上，位于支撑卷盘2的下方，通过第一传动机构驱动支撑卷盘2的支架9转动，进而使卷盘2以纵轴为中心进行转动，从而实现以喷灌机为中心的各个方向的灵活灌溉。
而现有技术中，机架一般为固定式，即使设置成可旋转的，也是通过人工的方式进行，费时费力。本发明实施例通过液压缸701驱动旋转缸705，配合第一传动机构使卷盘2转动，不仅实现了上述效果，且省时省力。
其中，支架9设置有两个，对称位于卷盘2的两侧，支架9的下端固定在机架本体101上，上端与卷盘2的侧壁连接。
上述提及，旋转缸705可通过第一传动机构来与支架9连接，实现支架9的转动。该第一传动机构为本领域所常见的可以将直线伸缩运动转化为转动的传动结构，举例来说，该第一传动机构可包括：曲柄连杆、转盘、底盘。其中，旋转缸705的伸缩部分与曲柄连杆一端连接，曲柄连杆的另一端与转盘连接，以将旋转缸705的直线运动转化为转盘的转动。转盘与底盘通过齿轮传动机构连接，以将转盘的转动转化为底盘的转动，底盘可设置于机架本体101上，且同时与支架9连接，进而实现支架9的转动。
可以理解的是，底盘的中轴线沿纵向设置，转盘的中轴线可沿横向设置，如此可便于旋转缸705在机架本体101上的安装。其中，转盘的中部沿横向连接有连接轴，连接轴上设置有多圈主动齿牙，底盘的周缘上设置有与该主动齿牙相啮合的从动齿牙，连接轴在转盘带动下原位转动时，其上的主动齿牙驱动从动齿牙转动，进而实现底盘的转动。
该驱动机构还包括：通过第五液压管线与液压泵701连接的回拉缸706，回拉缸706通过第二传动机构驱动卷盘2绕圆心方向转动，进而带动卷盘2转动，实现卷管3的收放。应用时，回拉缸706可以驱动卷盘2旋转，旋转的卷盘2能够将平铺于田间的卷管3回拉并盘绕至卷盘2上，进而带动喷水行车6的行走。
回拉缸706驱动卷盘2转动的机理与旋转缸705驱动支架9转动的机理相同。回拉缸706也通过第二传动机构与卷盘2连接，第二传动机构同样为将直线伸缩运动转化为转动的传动结构。举例来说，该第二传动机构可包括：设置于卷盘2侧部的齿轮，与该齿轮啮合的转盘(转盘的中轴上设置有齿牙)，与转盘连接的曲柄连杆机构，且曲柄连杆机构还与回拉缸706的伸缩部分连接，以在回拉缸706的伸缩驱动下，实现卷盘2绕其圆心的转动。
利用上述伸缩油缸配合传动机构，将直线运动转化为旋转运动为本领域所常见的，如上所述，本发明实施例在此不再具体阐述。
进一步地，该喷灌机还包括：地支撑10，该驱动机构还包括：通过第六液压管线与地支撑10连接的固定缸707，用于使地支撑10插入并固定于地面。通过地支撑10可使行走式机架1固定于特定位置，防止发生不必要的位移。
其中，地支撑10和固定缸707均可设置为对称的两个，且一一对应。
地支撑10可以为杆状，并且其底部可设置成尖头状，以便于插入地面。固定缸707的一端(伸缩部分的端部)与地支撑10连接，固定缸707的另一端(固定部分的端部)与机架本体101连接，通过固定缸707的伸缩，实现地支撑10的伸缩，以便于插入地面或拔出地面。
现有技术中，多采用人工的方式来固定机架，费时费力，本发明实施例通过固定缸707与地支撑10配合来进行上述固定，更加省时省力。
综上可知，通过液压泵701与多个液压管线的互联，实现对上述不同液压油缸(即，液压泵701，牵引缸702，支撑缸703，升降缸704，旋转缸705，回拉缸706，固定缸707)的驱动控制，赋予该驱动机构多功能性，即，使该喷灌机集卷盘2可360°旋转，行走式机架1自由升降、固定及与拖拉设备的有效衔接，喷水行车6的回拉等功能，显著提高了其操作便利性。
对于抽水泵和液压泵来说，可通过相同的动力装置为其提供动力，该动力装置可以为柴油发动机，考虑简化喷灌机的结构，柴油发动机和抽水泵可以集成为本领域常见的柴油泵组402。
目前，并未出现在卷盘式喷灌机上安装流量计和控制装置的情形，本发明实施例为了使喷灌机自动化，该支架9上设置有控制装置11，控制装置11与液压泵701和流量计8电性连接。一方面，控制装置11能够控制液压泵701的作业，使其适时驱动上述多个液压缸的工作。另一方，控制装置11能够获取流量计8的计量数据，通过对其进行处理分析，以便于对灌溉作业进行指导。
示例地，该控制装置11包括：与液压泵701和流量计8电性连接的控制主体；用于将控制主体和终端建立通信连接的无线通信单元，通过无线通信单元，可以将控制主体获取的灌溉信息传递至终端，不仅利于及时获取指导性的灌溉建议，以进行灌溉控制，也便于终端统计并分析灌溉信息。
进一步地，还可以在农田上设置用于监测灌溉信息的监测设备，并使该监测设备通过无线通信单元与控制主体连接，进一步提高对田间灌溉的智能化控制。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种渠道供水型喷灌机，其特征在于，所述喷灌机包括：行走式机架(1)；
设置于所述行走式机架(1)上的卷盘(2)；
卷绕于所述卷盘(2)上的卷管(3)；
与所述卷管(3)的进水端连通的供水机构；
与所述卷管(3)的出水端连通的喷头(5)；
与所述喷头(5)连接的喷水行车(6)；
用于驱动所述卷盘(2)转动的驱动机构；
所述喷头(5)包括：与所述卷管(3)的出水端连通的安装部(501)；
与所述安装部(501)连通的喷头部(502)；
所述喷头部(502)具有沿水流方向直径逐渐减小的喷水腔(503)，且所述喷水腔(503)内设置有多个沿轴向延伸的导流片(504)。
2.根据权利要求1所述的渠道供水型喷灌机，其特征在于，多个所述导流片(504)沿圆周方向均匀分布。
3.根据权利要求1所述的渠道供水型喷灌机，其特征在于，所述导流片(504)为矩形片状结构，且厚度沿径向向内逐渐减小。
4.根据权利要求1-3任一项所述的渠道供水型喷灌机，其特征在于，所述供水机构包括：进水管(401)和抽水泵；
所述抽水泵设置于所述行走式机架(1)上，进水端与所述进水管(401)连通，出水端与所述卷管(3)连通。
5.根据权利要求4所述的渠道供水型喷灌机，其特征在于，所述抽水泵的出水端设置有流量计(8)。
6.根据权利要求5所述的渠道供水型喷灌机，其特征在于，所述行走式机架(1)包括：机架本体(101)；
可转动地对称设置于所述机架本体(101)底部的两个车轮(102)。
7.根据权利要求6所述的渠道供水型喷灌机，其特征在于，所述驱动机构包括：设置于所述机架本体(101)上的液压泵(701)；
通过第一液压管线与所述液压泵(701)连接的牵引缸(702)，所述牵引缸(702)设置于所述机架本体(101)的前端；
通过第二液压管线与所述液压泵(701)连接的支撑缸(703)，所述支撑缸(703)设置于所述机架本体(101)的前部下端；
通过第三液压管线与所述液压泵(701)连接的升降缸(704)，所述升降缸(704)设置于所述车轮(102)与所述机架本体(101)之间，用于使所述机架本体(101)相对于所述车轮(102)升降；
通过第四液压管线与所述液压泵(701)连接的旋转缸(705)，所述旋转缸(705)设置于所述机架本体(101)上，通过第一传动机构驱动支撑所述卷盘(2)的支架(9)转动；
通过第五液压管线与所述液压泵(701)连接的回拉缸(706)，所述回拉缸(706)通过第二传动机构驱动所述卷盘(2)绕圆心方向转动。
8.根据权利要求7所述的渠道供水型喷灌机，其特征在于，所述喷灌机还包括：地支撑(10)；
所述驱动机构还包括：通过第六液压管线与所述液压泵(701)连接的固定缸(707)，所述固定缸(707)还与所述地支撑(10)连接，用于使所述地支撑(10)伸缩，以插入或拔出地面。
9.根据权利要求8所述的渠道供水型喷灌机，其特征在于，所述支架(9)上设置有控制装置(11)，所述控制装置(11)同时与所述液压泵(701)和所述流量计(8)电性连接。
10.根据权利要求9所述的渠道供水型喷灌机，其特征在于，所述控制装置(11)包括：与所述液压泵(701)和所述流量计(8)电性连接的控制主体；
用于将所述控制主体和外部终端建立通信连接的无线通信单元。
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