CN110178697A - 一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置及喷灌系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置及喷灌系统,属于喷灌设备装备技术领域,本发明提供的一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置，包括：管体；水动力收集装置，所述水动力收集装置固定在管体上，所述水动力收集装置的动力收集端位于管体内；挡水片，挡水片转动连接在管体内，挡水片的转动轴与管体的轴向方向具有夹角；所述水动力收集装置的动力输出端与挡水片的转动轴传动连接。本发明由水泵泵出的水压恒定，经过喷灌系统的管道压力转换器装置后，管道内水压力周期性变化，使喷灌在范围呈现周期性往复均匀变动，使喷洒更为均匀。

Description

一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置及喷灌系统

技术领域

本发明属于喷灌设备装备技术领域，具体涉及一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置及喷灌系统。

背景技术

喷灌是借助水泵和管道系统或利用自然水源的落差，把具有一定压力的水喷到空中，散成小水滴或形成弥雾降落到植物上和地面上的灌溉方式。可以是固定式的，半固定式的或移动式的。具有节省水量、不破坏土壤结构、调节地面气候且不受地形限制等优点。

喷头品种繁多，按射程分，有0.6～5.8米的小射程喷头，4.3～9.1米的中小射程喷头，8.5～15.9米的中等射程喷头，20米以上的大射程喷头；按喷洒类型分，有散射喷头，射线喷头，旋转喷头，射线旋转喷头；按使用场合分，有园林喷头，高尔夫喷头等等。这些喷头均可在加压喷水时自动弹出地面，而灌水停止时又缩入地面，不会影响园林景观上的机械作业。

发明人在实现本发明实施例的过程中，发现背景技术中至少存在以下缺陷：

目前全国农田高效节水灌溉施肥通用的大多是管灌、滴灌、软管微喷灌、固定式半固定式喷灌、喷灌机几种模式，这些灌溉施肥方式，都存在着相同的缺点，即不同的灌溉模式，因灌溉面积不同控制灌水器距离不同。

发明内容

本发明提供一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置及喷灌系统目的在于解决上述问题，解决目前全国农田高效节水灌溉施肥通用的大多是管灌、滴灌、软管微喷灌、固定式半固定式喷灌、喷灌机几种模式，这些灌溉施肥方式，都存在着相同的缺点，即不同的灌溉模式，因灌溉面积不同控制灌水器距离不同的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置，包括：

管体；

水动力收集装置，所述水动力收集装置固定在管体上，所述水动力收集装置的动力收集端位于管体内；

挡水片，挡水片转动连接在管体内，挡水片的转动轴与管体的轴向方向具有夹角；

所述水动力收集装置的动力输出端与挡水片的转动轴传动连接。

所述挡水片的转动轴与管体的轴向方向垂直。

所述水动力收集装置包括入第一传动轴、叶轮、齿轮传动结构和第二传动轴，第一传动轴和第二传动轴转动连接在管体内，第一传动轴的轴向方向和第二传动轴的轴向方向与管体的轴向方向垂直，第一传动轴通过所述齿轮传动结构与第二传动轴传动连接，第一传动轴上固定有叶轮，挡水片与第二传动轴固定，挡水片的转动轴与第二传动轴的中心轴平行；

或所述水动力收集装置为水轮。

所述叶轮为三螺旋金属扇叶。

所述挡水片为半圆形金属挡水片，所述半圆形金属挡水片的面积不小于管道横切面面积的一半。

所述齿轮传动结构包括第一传动齿轮、减速齿轮组和第二传动齿轮，第一传动齿轮与第一传动轴同轴固定，第二传动齿轮与第二传动轴同轴固定，第一传动齿轮经第一传动齿轮通过所述减速齿轮组再经第二传动齿轮与第二传动轴传动连接。

所述齿轮传动结构包括第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿轮和第四传动齿轮，第一传动齿轮与第一传动轴同轴固定，第二传动齿轮与第二传动轴同轴固定，第一传动齿轮与第三传动齿轮啮合，第三传动齿轮与第四传动齿轮啮合，第四传动齿轮与第二传动齿轮啮合，第一传动齿轮和第四传动齿轮小于第二传动齿轮和第三传动齿轮。

所述第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿轮和第四传动齿轮外具有金属保护壳，第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿轮和第四传动齿轮设在金属保护壳内，金属保护壳位于管体外，第一传动轴穿过管体与第一传动齿轮传动连接，第二传动轴穿过管体与第二传动齿轮传动连接，第一传动轴和第二传动轴与管体转动密封连接。

所述管体两端具有内丝扣或外丝扣。

一种喷灌系统，包括：权利要求1至9任意一项所述一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置、水泵、管体、可伸缩式喷灌管和喷头，水泵经管体与所述一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置一端连接，所述一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置另一端通过可伸缩式喷灌管与喷头连接。

本发明的有益效果是，本发明由水泵泵出的水压恒定，经过喷灌系统的管道压力转换器装置后，管道内水压力周期性变化，使喷灌在范围呈现周期性往复均匀变动，使喷洒更为均匀。

附图说明

图1为本发明一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置一实施例的整体结构示意图；

图2为本发明一种喷灌系统一实施例的整体结构示意图；

图3为图1中B处放大图；

图4为图3的俯视图；

图5为图1中A处放大图；

图6为图5的俯视图；

图7为图2中C处当大示意图；

图8为用于喷灌系统的管道压力转换器装置周期在高压时间段的示意图及喷射范围示意图；

图9为用于喷灌系统的管道压力转换器装置周期在低压时间段的示意图及喷射范围示意图；

图10为传统管道压内压力变化示意图；

图11为安装了用于喷灌系统的管道压力转换器装置的管道压内压力示意图。

图中标记为：1、第一丝扣；2、第一传动轴；3、叶轮；4、第一传动齿轮；5、第三传动齿轮；6、第四传动齿轮；7、第二传动齿轮；8、金属保护壳；9、第二传动轴；10、挡水片；11、第二丝扣；12、水泵；13、管体；14、可伸缩式喷灌管；15、喷头。

具体实施方式

首先需要说明的是，在本发明各个实施例中，所涉及的术语为：

水动力收集装置，用于收集管体13内水流的动力，其为现有公知技术，为一些水管能量收集装置中的能量收集端，其可以为叶轮式水流动力收集，或涡轮式水流动力收集，在水流通过叶轮或涡轮时，水流带动叶轮或涡轮旋转达到收集水动力的目的。

挡水片10，本发明中，挡水片10为扁体片状，挡水片10的作用是在管体13内旋转，其在管体13中旋转时，管体13的横截面积被不断旋转挡水片10周期性遮挡，由于挡水片10的扁体片状结构，挡水片10可以周期性的改变挡水片10位置的水流通道面积，致使管体13内的水压产生周期性变化。

可伸缩式喷灌管14，其为现有中已知的技术。

实施例1

请参考图1，图5和图6，其示出了本发明一实施例提供的一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置，包括：

管体13；

水动力收集装置，所述水动力收集装置固定在管体13上，所述水动力收集装置的动力收集端位于管体13内；

挡水片10，挡水片10转动连接在管体13内，挡水片10的转动轴与管体13的轴向方向具有夹角；

所述水动力收集装置的动力输出端与挡水片10的转动轴传动连接。

上述实施例中，在管道13内，水动力收集装置用于收集管道13内的水动力，给在管体13内旋转的挡水片10提供旋转动力，挡水片10为扁体片状，挡水片10的作用是在管体13内旋转，其在管体13中旋转时，管体13的横截面积被不断旋转挡水片10周期性遮挡，由于挡水片10的扁体片状结构，挡水片10可以周期性的改变挡水片10位置的水流通道面积，致使管体13内的水压产生周期性变化。

供给恒定水压的管线内，本发明用于喷灌系统的管道压力转换器装置采用挡水片10结构可以不断改变恒定水压管线内的水压，使水压管线内的水压周期性变化，进而使喷灌系统在喷灌时更加均匀。

该用于喷灌系统的管道压力转换器装置由于具有管体13，因此其水动力收集装置和挡水片10可继承在管体13内，在使用时，直接将管体13串联在现有喷灌系统的管线上即可。

实施例2

进一步的，请参考图1，图5和图6，本发明一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置的另一实施例，所述挡水片10的转动轴与管体13的轴向方向垂直。

上述实施例中，在优选的方案中，挡水片10的转动轴与管体13的轴向方向垂直时，挡水片10的运行及控制水压的周期性均更加稳定。

实施例3

进一步的，请参考图1，本发明一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置的另一实施例，所述水动力收集装置包括入第一传动轴2、叶轮3、齿轮传动结构和第二传动轴9，第一传动轴2和第二传动轴9转动连接在管体13内，第一传动轴2的轴向方向和第二传动轴9的轴向方向与管体13的轴向方向垂直，第一传动轴2通过所述齿轮传动结构与第二传动轴9传动连接，第一传动轴2上固定有叶轮3，挡水片10与第二传动轴9固定，挡水片10的转动轴与第二传动轴9的中心轴平行；

或所述水动力收集装置为水轮。

上述实施例中，作为给挡水片10提供周期性旋转动力源的水动力收集装置，采用通过第一传动轴2和叶轮3收集动力，通过齿轮传动结构将该动力传递给第二传动轴9，第二传动轴9再带动挡水片10周期性旋转。本实施例中，采用叶轮3和第一传动轴2收集水动力，再通过齿轮传动结构传递动力，可以简化结构和精确传动动力，使本装置的运行稳定。

实施例4

进一步的，请参考图1、图3及图4，本发明一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置的另一实施例，所述叶轮3为三螺旋金属扇叶。

上述实施例中，采用现有成熟的三螺旋金属扇叶，可以节省成本及简化结构。在水口处设置三螺旋金属扇叶，可以利用水流做功，通过三螺旋金属扇叶带动第一传动轴2转动，利用挡水片10的转动改变管体13的目的，控制水流通过带有挡水片10的管体13的流量，而可以调节管道水压，使喷灌范围呈现周期性往复均匀变动。

实施例5

进一步的，本发明一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置的另一实施例，所述挡水片10为半圆形金属挡水片，所述半圆形金属挡水片的面积不小于管道横切面面积的一半。

上述实施例中，为了有效在管体13内产生较为强烈的周期性压力差变化，为半圆形金属挡水片的挡水片10的面积不小于管道横切面面积的一半，可以起到有效阻流作用。

实施例6

进一步的，请参考图1和图2，本发明一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置的另一实施例，所述齿轮传动结构包括第一传动齿轮4、减速齿轮组和第二传动齿轮7，第一传动齿轮4与第一传动轴2同轴固定，第二传动齿轮7与第二传动轴9同轴固定，第一传动齿轮4经第一传动齿轮4通过所述减速齿轮组再经第二传动齿轮7与第二传动轴9传动连接。

上述实施例中，第一传动轴2和第二传动轴9的传动方式采用齿轮传动，第一传动轴2上固定有第一传动齿轮4，第二传动轴9上固定有第二传动齿轮7，为了延长挡水片10的旋转周期以及给挡水片10提供足够大的转动动力，使用减速齿轮组将第一传动轴2通过叶轮3收集的动力改变力矩，减速后传递到第二传动轴9上，使挡水片10获得大力距转动动力。由于设置减速齿轮组，可以通过调整减速齿轮组的齿轮大小通过齿轮组的组合可以控制第二传动轴9的转速，有利于设置不同的喷灌速度档，实用性强。

实施例7

进一步的，请参考图1、图2和图7，本发明一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置的另一实施例，所述齿轮传动结构包括第一传动齿轮4、第二传动齿轮7、第三传动齿轮5和第四传动齿轮6，第一传动齿轮4与第一传动轴2同轴固定，第二传动齿轮7与第二传动轴9同轴固定，第一传动齿轮4与第三传动齿轮5啮合，第三传动齿轮5与第四传动齿轮6啮合，第四传动齿轮6与第二传动齿轮7啮合，第一传动齿轮4和第四传动齿轮6小于第二传动齿轮7和第三传动齿轮5。

上述实施例中，齿轮传动结构采用第一传动齿轮4、第二传动齿轮7、第三传动齿轮5和第四传动齿轮6将第一传动轴2的动力传递给第二传动轴9，并且第一传动齿轮4和第四传动齿轮6小于第二传动齿轮7和第三传动齿轮5，这样可以将第一传动轴2的转动动力放大，使挡水片10的旋转更为稳定。

实施例8

进一步的，请参考图1和图2，本发明一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置的另一实施例，所述第一传动齿轮4、第二传动齿轮7、第三传动齿轮5和第四传动齿轮6外具有金属保护壳8，第一传动齿轮4、第二传动齿轮7、第三传动齿轮5和第四传动齿轮6设在金属保护壳8内，金属保护壳8位于管体13外，第一传动轴2穿过管体13与第一传动齿轮4传动连接，第二传动轴9穿过管体13与第二传动齿轮7传动连接，第一传动轴2和第二传动轴9与管体13转动密封连接。

上述实施例中，将用于齿轮传动的第一传动齿轮4、第二传动齿轮7、第三传动齿轮5和第四传动齿轮6设在管体13外部，可以减少水对齿轮的阻力及腐蚀；

第一传动轴2穿过管体13与第一传动齿轮4传动连接，第二传动轴9穿过管体13与第二传动齿轮7传动连接，该传动连接时，可以采用现有水下电机的传动轴的密封原理，使第一传动轴2或第二传动轴9转动时仍与管体13密封连接。

实施例9

进一步的，请参考图1和图2，本发明一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置的另一实施例，所述管体13两端具有内丝扣或外丝扣。

上述实施例中，为了方便用于喷灌系统的管道压力转换器装置在使用时的装配，在管体13两端分别设置内丝扣或外丝扣，在安装时该内丝扣或外丝扣可以直接与管体连接起来。

实施例10

请参考图2、图8及图9，其示出了本发明一实施例提供的本发明一种喷灌系统，该一种喷灌系统，包括：实施例1至实施例9任意一项所述一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置、水泵12、管体13、可伸缩式喷灌管14和喷头15，水泵12经输水管13与所述一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置一端连接，所述一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置另一端通过可伸缩式喷灌管14与喷头15连接。

上述实施例中，喷灌系统有现有的水泵12、管体13、可伸缩式喷灌管14和喷头15组成，在水泵12、管体13、可伸缩式喷灌管14和喷头15之间依次安装后在管体13和可伸缩式喷灌管14之间加装实施例1至实施例9任意一项所述一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置，可以使该喷灌系统在洒水时，可伸缩式喷灌管14可以阶段性的升高或降低，进而除了增加射程、改变工作压力、喷嘴直径、喷射仰角和喷射流量，还可以通过改变喷管高度来增加喷射距离，以此扩大喷头间距，以达到节省投资、减少耕作干扰、方便机械化施工等作用。

实施例11

请参考图10及图11，传统输水管道内压力为定值，无法实现喷灌管连续周期性升降工作，参考图10传统管道压内压力变化示意图。

参考图11，经过本用于喷灌系统的管道压力转换器装置后，管道内部压力呈周期性变化，周期长度可根据实际需求在1min-240min之间调整，本图以调节周期20min为例。

时间为0min时，用于喷灌系统的管道压力转换器装置内压力衰减系数为0，此时，水流进入管道，管道内压力为额定压力0.5MPa，喷灌管受水压力作用，升高至最高点，喷射作业。喷射范围半径28m。见图8。

水流带动三螺旋金属扇叶，三螺旋金属扇叶连动第一传动轴2，使第一传动轴2以1000转/min开始运行。本实例设置齿轮组合为减速齿轮组，通过减速齿轮组，使最终连接齿轮组的第二传动轴转速达到0.025转/min。

时间为10min时，半圆形金属挡板随着传动轴转动到平行水流方向，不阻挡水流通过，之后，管道压力转换器内从额定压力0.5MPa渐变为约0.2Pa，此时，喷灌管受水压力和配重作用，缓慢的由3m高度下降至2m高。喷射范围半径20m，见图9。

时间为20min时，半圆形金属挡板相对于10min时又逆时针转动90度，此时阻挡水流通过。之后，管道压力转换器内从约0.2MPa渐变为0.5Mpa，此时，喷灌管受水压力和配重作用，缓慢的由2m高度抬升至3m高。喷射范围半径28m，参见图8。

时间为30min时，半圆形金属挡板相对于20min时又逆时针转动90度，平行水流方向。用于喷灌系统的管道压力转换器装置压力从0.5MPa渐变为0.2MPa，此时，喷灌管受水压力和配重作用，缓慢的由3m高度降低至2m高。喷射范围半径20m，参见图9。

时间为40min时，半圆形金属挡板相对于10min时又逆时针转动90度，阻挡水流通过管道。之后，管道压力转换器压力从0.2MPa渐变为0.5MPa，喷灌管受水压力和配重作用，缓慢的由2m高度抬升至3m高。喷射范围半径28m，参见图8。

本实施例每40分钟升降两次，如此循环往复喷灌，覆盖面积扩大，喷灌半径灵活。

实施例12

本专利的施工过程和使用方法如下：

步骤一，将第一丝扣1和第二丝扣11连接到对应型号的管道上；

步骤二，根据所需的第一传动轴2和第二传动轴9的转动比，选择对应的第一传动齿轮4、第二传动齿轮7、第三传动齿轮5和第四传动齿轮6；

步骤三，将第一传动齿轮4与第一传动轴2同轴固定，第二传动齿轮7与第二传动轴9同轴固定，第一传动齿轮4与第三传动齿轮5啮合，第三传动齿轮5与第四传动齿轮6啮合，第四传动齿轮6与第二传动齿轮7啮合；

步骤四，在第一传动齿轮4、第二传动齿轮7、第三传动齿轮5和第四传动齿轮6外安装金属保护壳8；

步骤五，通水喷洒。

需要说明，本实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置，其特征在于，包括：

管体(13)；

水动力收集装置，所述水动力收集装置固定在管体(13)上，所述水动力收集装置的动力收集端位于管体(13)内；

挡水片(10)，挡水片(10)转动连接在管体(13)内，挡水片(10)的转动轴与管体(13)的轴向方向具有夹角；

所述水动力收集装置的动力输出端与挡水片(10)的转动轴传动连接。

2.如权利要求1所述一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置，其特征在于，所述挡水片(10)的转动轴与管体(13)的轴向方向垂直。

3.如权利要求1所述一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置，其特征在于，所述水动力收集装置包括入第一传动轴(2)、叶轮(3)、齿轮传动结构和第二传动轴(9)，第一传动轴(2)和第二传动轴(9)转动连接在管体(13)内，第一传动轴(2)的轴向方向和第二传动轴(9)的轴向方向与管体(13)的轴向方向垂直，第一传动轴(2)通过所述齿轮传动结构与第二传动轴(9)传动连接，第一传动轴(2)上固定有叶轮(3)，挡水片(10)与第二传动轴(9)固定，挡水片(10)的转动轴与第二传动轴(9)的中心轴平行；

或所述水动力收集装置为水轮。

4.如权利要求3所述一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置，其特征在于，所述叶轮(3)为三螺旋金属扇叶。

5.如权利要求3所述一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置，其特征在于，所述挡水片(10)为半圆形金属挡水片，所述半圆形金属挡水片的面积不小于管道横切面面积的一半。

6.如权利要求3所述一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置，其特征在于，所述齿轮传动结构包括第一传动齿轮(4)、减速齿轮组和第二传动齿轮(7)，第一传动齿轮(4)与第一传动轴(2)同轴固定，第二传动齿轮(7)与第二传动轴(9)同轴固定，第一传动齿轮(4)经第一传动齿轮(4)通过所述减速齿轮组再经第二传动齿轮(7)与第二传动轴(9)传动连接。

7.如权利要求3所述一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置，其特征在于，所述齿轮传动结构包括第一传动齿轮(4)、第二传动齿轮(7)、第三传动齿轮(5)和第四传动齿轮(6)，第一传动齿轮(4)与第一传动轴(2)同轴固定，第二传动齿轮(7)与第二传动轴(9)同轴固定，第一传动齿轮(4)与第三传动齿轮(5)啮合，第三传动齿轮(5)与第四传动齿轮(6)啮合，第四传动齿轮(6)与第二传动齿轮(7)啮合，第一传动齿轮(4)和第四传动齿轮(6)小于第二传动齿轮(7)和第三传动齿轮(5)。

8.如权利要求7所述一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置，其特征在于，所述第一传动齿轮(4)、第二传动齿轮(7)、第三传动齿轮(5)和第四传动齿轮(6)外具有金属保护壳(8)，第一传动齿轮(4)、第二传动齿轮(7)、第三传动齿轮(5)和第四传动齿轮(6)设在金属保护壳(8)内，金属保护壳(8)位于管体(13)外，第一传动轴(2)穿过管体(13)与第一传动齿轮(4)传动连接，第二传动轴(9)穿过管体(13)与第二传动齿轮(7)传动连接，第一传动轴(2)和第二传动轴(9)与管体(13)转动密封连接。

9.如权利要求1所述一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置，其特征在于，所述管体(13)两端具有内丝扣或外丝扣。

10.一种喷灌系统，其特征在于，包括：权利要求1至9任意一项所述一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置、水泵(12)、管体(13)、可伸缩式喷灌管(14)和喷头(15)，水泵(12)经管体(13)与所述一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置一端连接，所述一种用于喷灌系统的管道压力转换器装置另一端通过可伸缩式喷灌管(14)与喷头(15)连接。