CN114097582A - 一种虹吸式稳压管道自动灌溉装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种虹吸式稳压管道自动灌溉装置，涉及农业灌溉的技术领域，本装置通过转动主滑轮，利用拉绳带动弹性管塞在主虹吸管中移动，产生真空启动虹吸，水经主虹吸管、支管和稳压灌溉单元流进耕地；同时水经过连通管流入水箱，当水漫过副虹吸管的顶部时，副虹吸管产生虹吸，将水箱内的水迅速排出；水箱内水位下降至低于副虹吸管进水端的高度，此时空气从连通管进入主虹吸管中破坏虹吸，使灌溉终止；通过调节调节阀的开度控制水流进入水箱的速度，从而控制灌溉的时间，实现灌溉的自动停止；本装置可以稳定虹吸、保证持续性的进水，灌溉均匀度高，并且根据需要能够自动停止灌溉，具有成本低、耗能少、节省人力物力、适应性强的优点，推广价值高。
Description
技术领域
本发明涉及农业灌溉的技术领域，更具体地，涉及一种虹吸式稳压管道自动灌溉装置。
背景技术
在我国灌区内，农渠田间设置众多取水口，但受到投资限制，取水闸数量不能满足需求，农民常通过破坏渠道引水。由于毛门数量众多，每次放水都需要人工操作，费时费力。并且取土封堵对渠道也会造成很大的破坏，而封堵不严会造成水资源的浪费。现实灌溉场景中，一些支渠取水口采用了塑料管取水，但这些塑料管大部分都没有阀门，封堵不方便，危害渠道的正常运行。有的灌区农渠采用了塑料毛门控制灌溉，由于构造简单，重量小，安装方便，并可批量生产，效果较好。但每个毛门依然需要人工启闭，费时费力。
现有技术公开了一种新型虹吸式便携灌溉装置，该装置利用软球与虹吸管过盈配合启动虹吸，并利用水箱中不断上浮的浮块阻挡水流进而使虹吸停止，达到定时灌溉的目的。但由于水箱中的气体需要不断排出，进而使得虹吸经常异常中断，并且渠道流量变化大，灌溉均匀度较低。
发明内容
本发明为克服上述现有技术利用虹吸效应进行灌溉时，虹吸不稳定且灌溉均匀度低的缺陷，提供一种虹吸式稳压管道自动灌溉装置，可以实现稳定虹吸保证持续性的进水，灌溉时均匀度高，并且根据需要能够自动停止灌溉，具有成本低、耗能少、节省人力物力、适应性强的优点，推广价值高。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种虹吸式稳压管道自动灌溉装置，所述装置包括主虹吸管、弹性管塞、主滑轮、拉绳、连通管、调节阀、水箱、副虹吸管、支管和稳压灌溉单元；
主虹吸管的顶部设置有主滑轮，弹性管塞设置在主虹吸管中；拉绳的一端设置在弹性管塞的一个端面上，另一端从主虹吸管的出水端伸出绕过主滑轮后从主虹吸管的进水端伸入，与弹性管塞另一个端面连接，形成封闭绳路；
主虹吸管的管壁上设置有第一通孔，水箱的壁面上设置有第二通孔和第三通孔，连通管的一端与第一通孔连接，连通管的另一端与第二通孔连接，调节阀设置在连通管上；
副虹吸管设置在水箱内部，从副虹吸管的出水端从第三通孔中伸出，副虹吸管的进水端的水平高度低于第二通孔的水平高度；支管贯穿水箱的壁面，支管的进水端与主虹吸管的出水端连接，支管的出水端与稳压灌溉单元连接。
本发明根据虹吸原理，将主虹吸管设计为配合渠道的形状，应用时，将主虹吸管的进水端放置在水源中，水箱和稳压灌溉单元布置在耕地一侧；转动主滑轮，利用拉绳带动弹性管塞在主虹吸管中从进水端向出水端移动，使主虹吸管内产生真空从而启动虹吸，将水源中的水经主虹吸管、支管和稳压灌溉单元流进耕地，稳压灌溉单元使水压保持一致，保证出水口水量相同，提高灌溉均匀度；同时水也经过连通管流入水箱，水箱内的水位不断上升，当水漫过副虹吸管的顶部时，副虹吸管产生虹吸，将水箱内的水从出水端迅速排出，水箱内水位不断下降，直至液面高度下降至低于副虹吸管的进水端的高度；由于副虹吸管的进水端的水平高度低于第二通孔的水平高度，空气从连通管进入主虹吸管中，从而破坏虹吸，使灌溉终止；通过调节调节阀的开度控制水通过连通管流进水箱的速度，从而控制水箱内水面上升的快慢，进而控制灌溉的时间，实现灌溉的自动停止，节省人力物力。
优选地，所述稳压灌溉单元包括第一三通管、第二三通管、第三三通管、第一逆止阀、第二逆止阀、第一连接管、第二连接管、第三连接管、第四连接管和若干微喷带；
第一三通管的进水端与支管的出水端连接，第一三通管的出水端分别与第一连接管、第二连接管的一端连接；第一连接管的另一端与第二三通管的进水端连接，第二连接管的另一端与第三三通管的进水端连接；第二三通管的两个出水端分别与第三连接管、第四连接管的一端连接，第三三通管的两个出水端分别与第三连接管、第四连接管的另一端连接，构成环形管路；
第一逆止阀设置在第二三通管的进水端，第二逆止阀设置在第三三通管的进水端；
微喷带垂直设置在第三连接管和第四连接管之间。
第一连接管和第二连接管完全相同，支管的水经过第一三通管分为两个支路，经过第一连接管、第二连接管同时到达第二三通管、第三三通管；第三连接管和第四连接管完全相同；第二三通管的两个出水端分别与第三连接管、第四连接管的一端连接，第三三通管的两个出水端分别与第三连接管、第四连接管的另一端连接，构成环形管路，根据环流作用水从双向流动时水力损失一致，使上述环形管路内的水压保持一致；微喷带垂直设置在第三连接管和第四连接管之间，由于环形管路内的水压相等，所有微喷带内的水压也与环形管路内的水压相等，每个微喷带的流量相等，使每个微喷带灌溉的耕地获得的水量也相等，实现稳压灌溉，提高了灌溉均匀度；第一逆止阀和第二逆止阀的作用是防止水倒流。
优选地，所述弹性管塞为橡胶圆柱体，与主虹吸管过盈配合。
主虹吸管为圆形管道，选用橡胶圆柱体作为弹性管塞，并与主虹吸管过盈配合，使橡胶圆柱体的外径大于主虹吸管的内径，橡胶的弹性使橡胶圆柱体可以在主虹吸管中移动，更容易产生真空，启动虹吸。
优选地，所述装置还包括手柄，所述手柄与主滑轮的轴心可拆卸连接，通过摇动手柄转动主滑轮。通过摇动手柄带动主滑轮转动，更加省力。
优选地，所述装置还包括电机，所述电机的输出轴与主滑轮的轴心连接，带动主滑轮转动。
利用电机通电后带动滑轮转动，可以实现灌溉装置的机械化。
优选地，所述主滑轮通过滑轮支架设置在主虹吸管的顶部。
优选地，所述装置还包括第一凸管、第二凸管、第一辅助滑轮、第二辅助滑轮；
所述第一凸管设置在主虹吸管的进水端附近，第一凸管的管壁上设置有第一辅助滑轮；所述第二凸管设置在主虹吸管的出水端附近，第二凸管的管壁上设置有第二辅助滑轮；拉绳的另一端从第一凸管中伸出，依次经过第一辅助滑轮、主滑轮、第二辅助滑轮后，从第二凸管中伸入与弹性管塞另一个端面连接。
拉绳的一端与弹性管塞的一个端面连接，拉绳的另一端从第一凸管中伸出，依次经过第一辅助滑轮、主滑轮、第二辅助滑轮后，从第二凸管中伸入与弹性管塞另一个端面连接，使拉绳不与主虹吸管的管壁接触，主滑轮通过拉绳拉动弹性管塞时更加省力流畅，并减少了装置的磨损。
优选地，所述装置还包括旋接环，主虹吸管的出水端与支管的进水端通过旋接环进行连接和拆卸。
利用旋接环使主虹吸管和支管的拆装更快捷，使连接更牢固。
优选地，所述装置还包括肥料箱；所述肥料箱设置在水箱内，肥料箱的内腔与支管的内腔形成整体；肥料箱设置有加料孔，通过加料孔加入肥料，主虹吸管中的水通过支管流入肥料箱，混合肥料后流出。
在水箱内设置肥料箱，支管内的水混合肥料后流出，实现水肥一体化灌溉，使施肥更加均匀，减少了灌溉流程，节约了人力。
优选地，所述水箱底部设置有排水孔和排水孔盖，顶部设置有排气孔；排水孔设置有外螺纹，排水孔盖设置于内螺纹，所述外螺纹与内螺纹相互配合。排水孔用于排出灌溉停止后水箱内剩余的水；排气孔用于连通水箱内部气压与大气压，水箱进入水时，从排气孔排出空气，水箱排出水时，从排气孔进入空气。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
(1)本发明利用主滑轮带动弹性管塞启动虹吸，实现持续性汲水灌溉，耗能小，节省人力物力，环保节能；
(2)本发明利用水箱内的副虹吸管产生虹吸，实现灌溉的自动停止，无需软件或传感器控制，成本低，结构简单；并且水箱内水位上升时排出的空气不会进入主虹吸管中，破坏主虹吸管的虹吸，使汲水过程更加稳定；
(3)本发明提供的装置结构简单，组装后即可使用，可以改变灌溉位置，具有移动性，避免了传统灌溉阀门不能移动的缺陷；制造、安装、维护管理方便，成本低，适用性广，利于制造推广；
(4)本发明利用稳压灌溉单元实现水压一致，保证出水口水量相同，提高灌溉均匀度；
(5)本发明也适用于没有设置取水阀门的区域，进行应急灌溉或补水灌溉，适应性强，推广价值高。
附图说明
图1为实施例1所述的一种虹吸式稳压管道自动灌溉装置的主视图；
图2为实施例1所述的一种虹吸式稳压管道自动灌溉装置的俯视图；
图3为实施例1所述的主虹吸管的剖视图；
图4为实施例1所述的水箱的剖视图；
图5为实施例2所述的稳压灌溉单元的结构图；
图6为实施例2所述的一种虹吸式稳压管道自动灌溉装置的俯视图；
图7为实施例3所述的一种虹吸式稳压管道自动灌溉装置的主视图；
图8为实施例3所述的一种虹吸式稳压管道自动灌溉装置的俯视图；
图9为实施例3所述的水箱的剖视图；
图10为实施例3所述的主虹吸管的参数分析图；
图11为实施例3所述的弹性管塞过盈配合时的应力分析图；
图12为实施例3所述的主虹吸管的剪力分析图；
图中，1-主虹吸管，2-弹性管塞，3-主滑轮，4-拉绳，5-连通管，6-调节阀，7-水箱，8-副虹吸管，9-支管，10-第一三通管，11-第二三通管，12-第三三通管，13-第一逆止阀，14-第二逆止阀，15-第一连接管，16-第二连接管，17-第三连接管，18-第四连接管，19-微喷带，20-手柄，22-滑轮支架，23-第一凸管，24-第二凸管，25-第一辅助滑轮，26-第二辅助滑轮，27-旋接环，28-肥料箱，29-加料孔，30-排水孔盖，31-排气孔。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
本实施例提供一种虹吸式稳压管道自动灌溉装置，如图1、图2所示，分别为本装置的主视图和俯视图；所述装置包括主虹吸管1、弹性管塞2、主滑轮3、拉绳4、连通管5、调节阀6、水箱7、副虹吸管8、支管9和稳压灌溉单元；
主虹吸管1的顶部设置有主滑轮3；如图3所示，弹性管塞2设置在主虹吸管1中；拉绳4的一端设置在弹性管塞2的一个端面上，另一端从主虹吸管1的出水端伸出绕过主滑轮3后从主虹吸管1的进水端伸入，与弹性管塞2另一个端面连接，形成封闭绳路；
主虹吸管1的管壁上设置有第一通孔，水箱7的壁面上设置有第二通孔和第三通孔，连通管5的一端与第一通孔连接，连通管5的另一端与第二通孔连接，调节阀6设置在连通管5上；
如图4所示，副虹吸管8设置在水箱7内部，从副虹吸管8的出水端从第三通孔中伸出，副虹吸管8的进水端的水平高度低于第二通孔的水平高度；支管9贯穿水箱7的壁面，支管9的进水端与主虹吸管1的出水端连接，支管9的出水端与稳压灌溉单元连接。
在具体实施过程中，将主虹吸管1的进水端放置在水源中，水箱7和稳压灌溉单元布置在耕地一侧；转动主滑轮3，利用拉绳4带动弹性管塞2在主虹吸管1中从进水端向出水端移动，使主虹吸管1内产生真空从而启动虹吸，将水源中的水经主虹吸管1、支管9流和稳压灌溉单元流进耕地，稳压灌溉单元实现水压一致，保证出水口水量相同，提高灌溉均匀度；同时水也经过连通管5流入水箱7，水箱7内的水位不断上升；当水漫过副虹吸管8的顶部时，副虹吸管8产生虹吸，将水箱7内的水从出水端迅速排出，水箱7内水位不断下降，直至液面高度下降至低于副虹吸管8的进水端的高度；由于副虹吸管8的进水端的水平高度低于第二通孔的水平高度，空气从连通管5进入主虹吸管1中，从而破坏虹吸，使灌溉终止；通过调节调节阀6的开度控制水通过连通管5流进水箱7的速度，从而控制水箱7内水面上升的快慢，进而控制灌溉的时间，实现灌溉的自动停止，节省人工。
本实施例利用主滑轮3带动弹性管塞2启动虹吸，实现持续性汲水灌溉，耗能小，节省人力物力，环保节能；利用水箱7内的副虹吸管8产生虹吸，实现灌溉的自动停止，无需软件或传感器控制，成本低，结构简单；并且水箱7内水位上升时排出的空气不会进入主虹吸管1中，破坏主虹吸管1的虹吸，使汲水过程更加稳定；装置结构简单，组装后即可使用，可以改变灌溉位置，具有移动性，避免了传统灌溉阀门不能移动的缺陷；制造、安装、维护管理方便，成本低，适用性广，利于制造推广；稳压灌溉单元实现水压一致，保证出水口水量相同，提高灌溉均匀度；本装置也适用于没有设置取水阀门的区域，进行应急灌溉或补水灌溉，适应性强，推广价值高。
实施例2
本实施例提供一种虹吸式稳压管道自动灌溉装置，所述装置包括主虹吸管1、弹性管塞2、主滑轮3、拉绳4、连通管5、调节阀6、水箱7、副虹吸管8、支管9和稳压灌溉单元；所述稳压灌溉单元包括第一三通管10、第二三通管11、第三三通管12、第一逆止阀13、第二逆止阀14、第一连接管15、第二连接管16、第三连接管17、第四连接管18和若干微喷带19；
主虹吸管1的顶部设置有主滑轮3，弹性管塞2设置在主虹吸管1中；拉绳4的一端设置在弹性管塞2的一个端面上，另一端从主虹吸管1的出水端伸出绕过主滑轮3后从主虹吸管1的进水端伸入，与弹性管塞2另一个端面连接，形成封闭绳路；
主虹吸管1的管壁上设置有第一通孔，水箱7的壁面上设置有第二通孔和第三通孔，连通管5的一端与第一通孔连接，连通管5的另一端与第二通孔连接，调节阀6设置在连通管5上；
副虹吸管8设置在水箱7内部，从副虹吸管8的出水端从第三通孔中伸出，副虹吸管8的进水端的水平高度低于第二通孔的水平高度；支管9贯穿水箱7的壁面，支管9的进水端与主虹吸管1的出水端连接；
如图5所示，支管9的出水端与第一三通管10的进水端连接，第一三通管10的出水端分别与第一连接管15、第二连接管16的一端连接；第一连接管15的另一端与第二三通管11的进水端连接，第二连接管16的另一端与第三三通管12的进水端连接；第二三通管11的两个出水端分别与第三连接管17、第四连接管18的一端连接，第三三通管12的两个出水端分别与第三连接管17、第四连接管18的另一端连接，构成环形管路；
第一逆止阀13设置在第二三通管11的进水端，第二逆止阀14设置在第三三通管12的进水端；
微喷带19垂直设置在第三连接管17和第四连接管18之间。
如图6所示，为本实施例提供的一种虹吸式稳压管道自动灌溉装置的俯视图，在具体实施过程中，稳压灌溉单元组装好后，将第一三通管10的进水端与支管9的出水端连接，第一连接管15和第二连接管16完全相同，支管9的水经过第一三通管10分为两个支路，经过第一连接管15、第二连接管16同时到达第二三通管11、第三三通管12；第三连接管17和第四连接管18完全相同；第二三通管11的两个出水端分别与第三连接管17、第四连接管18的一端连接，第三三通管12的两个出水端分别与第三连接管17、第四连接管18的另一端连接，构成环形管路，根据环流作用水从双向流动时损失一致，使上述环形管路内的水压保持一致；微喷带19垂直设置在第三连接管17和第四连接管18之间，由于环形管路内的水压相等，所有微喷带19内的水压也与环形管路内的水压相等，每个微喷带19的流量相等，使每个微喷带19灌溉的耕地获得的水量也相等，实现稳压灌溉，提高了灌溉的均匀度；第一逆止阀13和第二逆止阀14的作用是防止水倒流。
实施例3
本实施例提供一种虹吸式稳压管道自动灌溉装置，如图7、图8所示，分别为本装置的主视图和俯视图，所述装置包括主虹吸管1、弹性管塞2、主滑轮3、拉绳4、连通管5、调节阀6、水箱7、副虹吸管8、支管9、第一三通管10、第二三通管11、第三三通管12、第一逆止阀13、第二逆止阀14、第一连接管15、第二连接管16、第三连接管17、第四连接管18、若干微喷带19、手柄20、滑轮支架22、第一凸管23、第二凸管24、第一辅助滑轮25、第二辅助滑轮26、旋接环27和肥料箱28；
主滑轮3通过滑轮支架22设置在主虹吸管1的顶部，弹性管塞2设置在主虹吸管1中；第一凸管23设置在主虹吸管1的进水端附近，第一凸管23的管壁上设置有第一辅助滑轮25，第二凸管24设置在主虹吸管1的出水端附近，第二凸管24的管壁上设置有第二辅助滑轮26，拉绳4的一端设置在弹性管塞2的一个端面上，拉绳4的另一端从第一凸管23中伸出，依次经过第一辅助滑轮25、主滑轮3、第二辅助滑轮26后，从第二凸管24中伸入与弹性管塞2另一个端面连接，形成封闭绳路；
主虹吸管1的管壁上设置有第一通孔，水箱7的壁面上设置有第二通孔和第三通孔，连通管5的一端与第一通孔连接，连通管5的另一端与第二通孔连接，调节阀6设置在连通管5上；
副虹吸管8设置在水箱7内部，从副虹吸管8的出水端从第三通孔中伸出，副虹吸管8的进水端的水平高度低于第二通孔的水平高度；支管9贯穿水箱7的壁面，支管9的进水端与主虹吸管1的出水端通过旋接环27进行连接和拆卸，支管9的出水端与第一三通管10的进水端连接；
第一三通管10的出水端分别与第一连接管15、第二连接管16的一端连接；第一连接管15的另一端与第二三通管11的进水端连接，第二连接管16的另一端与第三三通管12的进水端连接；第二三通管11的两个出水端分别与第三连接管17、第四连接管18的一端连接，第三三通管12的两个出水端分别与第三连接管17、第四连接管18的另一端连接，构成环形管路；
第一逆止阀13设置在第二三通管11的进水端，第二逆止阀14设置在第三三通管12的进水端；
微喷带19垂直设置在第三连接管17和第四连接管18之间；
手柄20与主滑轮3的轴心可拆卸连接，通过摇动手柄20转动主滑轮3；
如图9所示，为水箱的剖视图；肥料箱28设置在水箱7内，肥料箱28的内腔与支管9的内腔形成整体；肥料箱28设置有加料孔29，通过加料孔29加入肥料，主虹吸管1中的水通过支管9流入肥料箱28，混合肥料后流出；
水箱7底部设置有排水孔和排水孔盖30，顶部设置有排气孔31；排水孔设置有外螺纹，排水孔盖30设置于内螺纹，所述外螺纹与内螺纹相互配合。
本实施例中，弹性管塞2为橡胶圆柱体，与主虹吸管1过盈配合，由于主虹吸管1为圆形管道，选用橡胶圆柱体作为弹性管塞2，并与主虹吸管1过盈配合，使橡胶圆柱体的外径大于主虹吸管1的内径，橡胶的弹性使橡胶圆柱体可以在主虹吸管1中移动，更容易产生真空，启动虹吸。
在具体实施过程中，通过摇动手柄20带动主滑轮3转动，更加省力；设置第一凸管23、第二凸管24、第一辅助滑轮25、第二辅助滑轮26，使拉绳4不与主虹吸管1的管壁接触，主滑轮3通过拉绳4拉动弹性管塞2时更加省力流畅，并减少了装置的磨损；利用旋接环27使主虹吸管1和支管9的拆装更快捷，使连接更牢固；在水箱7内设置肥料箱28，支管9内的水混合肥料后流出，实现水肥一体化灌溉，使施肥更加均匀，减少了灌溉流程，节约了人力；水箱7的排水孔用于排出灌溉停止后水箱7内剩余的水；排气孔31用于连通水箱内部气压与大气压，水箱7进入水时，从排气孔31排出空气，水箱7排出水时，从排气孔31进入空气。为了更加省力，可以将手柄20替换为电机，电机的输出轴与主滑轮的轴心连接，带动主滑轮3转动
接下来通过理论分析本实施例提供的装置的可行性：
如图10所示，为本装置的参数分析图；设h0为渠道设计水位到耕地水平面的垂直距离，h1为渠道高度，h2为渠道设计水位高度，h3为滑轮支架高度，m为边坡系数，b为渠底宽，l3为渠顶宽；l0为主虹吸管的总管长，l2为主虹吸管的水平部分长度，l1为主虹吸管的倾斜部分长度，d为主虹吸管设计直径，Q为设计流量，M灌为灌溉定额，m灌为灌水定额，T为总灌溉时间，t为单次灌溉时间(1)主虹吸管参数的选取
从省力方面对主虹吸管弯曲处进行定性分析，弯曲处的角度越小，拉绳更容易拉动，局部水头损失也更小；综合市面上常见的弯头角度，同时考虑进行水力计算和渠道边坡系数的限制，结合弯头强度要求，选用45°的加厚弯头；主虹吸管的管长满足：
l0＝2l1+l2
l3-2h3≤l2≤b+2h2-h3-h0
主虹吸管设计直径d不宜过小，选用公称直径为80、100、125、150mm的管道均可。
(2)灌溉能力分析
以主虹吸管出水端所在水平面为基准面建立能量方程：
忽略行近流速，即：
将主虹吸管按照短管进行计算，此时水头损失为：
hw＝hf+∑hj
考虑实际液流趋于紊流，对于沿程水头损失系数可由舍齐公式结合曼宁公式得出：
令流量系数：
则设计流量为
式中，α为动能修正系数，ζ为局部水头损失系数，n为糙率，g为重力加速度；
根据渠道标准，一般农渠h0＝0.1m,h1＝0.8m,h2＝0.5m,l3＝0.3m，设计支架高度h3＝0.3m，则0.85m≤l1≤0.99m，l2＝l3＝0.3m，确定l1＝0.9m，l0＝2.1m；
分别计算公称直径为80、100、125、150mm的管道对不同作物的灌溉能力，如下表所示，表中的灌溉定额参考2014年HN省农业用水定额：
(3)力学分析
对橡胶圆柱体过盈配合下进行应力分析，如图11所示，为弹性管塞过盈配合时的应力分析图，对其进行强度校核验证
是否成立：
利用叠加法将压缩面积纵向投影分解为两个过程，即装配时先只产生竖向压缩，之后＝在此基础上纵向伸长；
FN＝∫σdS＝V
式中，FN为过盈配合产生的装配压力，σ为装配应力，V为应力图构成的体积；
对橡胶小球有：
l2＝μl1
对橡胶圆柱体有：
Δd＝d2-d1
Δl2＝μΔd
Δl＝μΔd+d2
则弹性小球与主虹吸管之间的摩擦力为：
Ff＝FNf
式中，d2为橡胶圆柱体直径，d1为主虹吸管直径，E为橡胶弹性模量，μ为泊松比，α为凸管与主虹吸管的夹角，f为动摩擦系数；
对主虹吸管挠曲能力分析：
主虹吸管的主要剪力由拉绳分力提供，受力点在凸管处，假设本装置在使用时处于平衡状态，拉绳与主虹吸管的轴线平行，如图12所示，α为凸管与主虹吸管的夹角，虹吸管所受力主要为Ff，方向沿凸管方向，则：
Fy＝Ffsinα
式中，Fy为Ff垂直于主虹吸管的分力，Abs为主虹吸管有效横截面积；
验证
是否成立。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种虹吸式稳压管道自动灌溉装置，其特征在于，所述装置包括主虹吸管(1)、弹性管塞(2)、主滑轮(3)、拉绳(4)、连通管(5)、调节阀(6)、水箱(7)、副虹吸管(8)、支管(9)和稳压灌溉单元；
主虹吸管(1)的顶部设置有主滑轮(3)，弹性管塞(2)设置在主虹吸管(1)中；拉绳(4)的一端设置在弹性管塞(2)的一个端面上，另一端从主虹吸管(1)的出水端伸出绕过主滑轮(3)后从主虹吸管(1)的进水端伸入，与弹性管塞(2)另一个端面连接，形成封闭绳路；
主虹吸管(1)的管壁上设置有第一通孔，水箱(7)的壁面上设置有第二通孔和第三通孔，连通管(5)的一端与第一通孔连接，连通管(5)的另一端与第二通孔连接，调节阀(6)设置在连通管(5)上；
副虹吸管(8)设置在水箱(7)内部，从副虹吸管(8)的出水端从第三通孔中伸出，副虹吸管(8)的进水端的水平高度低于第二通孔的水平高度；支管(9)贯穿水箱(7)的壁面，支管(9)的进水端与主虹吸管(1)的出水端连接，支管(9)的出水端与稳压灌溉单元连接。
2.根据权利要求1所述的虹吸式稳压管道自动灌溉装置，其特征在于，所述稳压灌溉单元包括第一三通管(10)、第二三通管(11)、第三三通管(12)、第一逆止阀(13)、第二逆止阀(14)、第一连接管(15)、第二连接管(16)、第三连接管(17)、第四连接管(18)和若干微喷带(19)；
第一三通管(10)的进水端与支管(9)的出水端连接，第一三通管(10)的出水端分别与第一连接管(15)、第二连接管(16)的一端连接；第一连接管(15)的另一端与第二三通管(11)的进水端连接，第二连接管(16)的另一端与第三三通管(12)的进水端连接；第二三通管(11)的两个出水端分别与第三连接管(17)、第四连接管(18)的一端连接，第三三通管(12)的两个出水端分别与第三连接管(17)、第四连接管(18)的另一端连接，构成环形管路；
第一逆止阀(13)设置在第二三通管(11)的进水端，第二逆止阀(14)设置在第三三通管(12)的进水端；
微喷带(19)垂直设置在第三连接管(17)和第四连接管(18)之间。
3.根据权利要求1所述的虹吸式稳压管道自动灌溉装置，其特征在于，所述弹性管塞(2)为橡胶圆柱体，与主虹吸管(1)过盈配合。
4.根据权利要求1所述的虹吸式稳压管道自动灌溉装置，其特征在于，所述装置还包括手柄(20)，所述手柄(20)与主滑轮(3)的轴心可拆卸连接，通过摇动手柄(20)转动主滑轮(3)。
5.根据权利要求1所述的虹吸式稳压管道自动灌溉装置，其特征在于，所述装置还包括电机，所述电机的输出轴与主滑轮(3)的轴心连接，带动主滑轮(3)转动。
6.根据权利要求1所述的虹吸式稳压管道自动灌溉装置，其特征在于，所述装置还包括滑轮支架(22)，主滑轮(3)通过滑轮支架(22)设置在主虹吸管(1)的顶部。
7.根据权利要求1所述的虹吸式稳压管道自动灌溉装置，其特征在于，所述装置还包括第一凸管(23)、第二凸管(24)、第一辅助滑轮(25)和第二辅助滑轮(26)；
所述第一凸管(23)设置在主虹吸管(1)的进水端附近，第一凸管(23)的管壁上设置有第一辅助滑轮(25)；所述第二凸管(24)设置在主虹吸管(1)的出水端附近，第二凸管(24)的管壁上设置有第二辅助滑轮(26)；拉绳(4)的另一端从第一凸管(23)中伸出，依次经过第一辅助滑轮(25)、主滑轮(3)、第二辅助滑轮(26)后，从第二凸管(24)中伸入与弹性管塞(2)另一个端面连接。
8.根据权利要求1所述的虹吸式稳压管道自动灌溉装置，其特征在于，所述装置还包括旋接环(27)，主虹吸管(1)的出水端与支管(9)的进水端通过旋接环(27)进行连接和拆卸。
9.根据权利要求1所述的虹吸式稳压管道自动灌溉装置，其特征在于，所述装置还包括肥料箱(28)；所述肥料箱(28)设置在水箱(7)内，肥料箱(28)的内腔与支管(9)的内腔形成整体；肥料箱(28)设置有加料孔(29)，通过加料孔(29)加入肥料，主虹吸管(1)中的水通过支管(9)流入肥料箱(28)，混合肥料后流出。
10.根据权利要求1所述的虹吸式稳压管道自动灌溉装置，其特征在于，所述水箱(7)底部设置有排水孔和排水孔盖(30)，顶部设置有排气孔(31)；排水孔设置有外螺纹，排水孔盖(30)设置于内螺纹，外螺纹与内螺纹相互配合。
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| CN203105236U (zh) * | 2013-03-26 | 2013-08-07 | 山东农业大学 | 虹吸管式自动涌流灌溉装置 |
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2021
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