CN114287325B - 一种脉冲卷盘喷灌机及作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉冲卷盘喷灌机及作业方法，属于农业节水灌溉技术领域，脉冲卷盘喷灌机包括卷盘车、卷盘、PE卷管、喷头车、连接弯头和射流脉冲喷枪。其中，射流脉冲喷枪包括进水口、射流管、射流空间、射流换向装置、喷管和喷嘴。脉冲卷盘喷灌机工作时，压力水流进入喷枪进水口，通过射流管进入射流空间形成射流，附壁于射流空间的一侧壁面，通过该侧喷嘴喷洒到田间；在射流换向装置作用下，水流周期性的在左、右喷嘴切换喷射，分别横向喷洒到左、右侧田块中；随着喷头车纵向移动，形成平移脉冲喷洒的状况。本发明具有平移喷洒与脉冲喷洒双重效果，喷洒距离由近至远处逐渐增加，降低喷灌强度，保证横向与纵向的喷洒均匀性。

Description

一种脉冲卷盘喷灌机及作业方法

技术领域

本发明属于农业节水灌溉技术领域，涉及卷盘喷灌机，具体涉及一种脉冲卷盘喷灌机及作业方法。

背景技术

卷盘式喷灌机具有适应性强、节水省工、机动方便、单位面积设备投资低等优势，是一种适合我国国情的高效机械化作业灌溉装备，近年来推广应用范围逐年扩大。但现有的旋转式单喷头卷盘喷灌机，作业时喷头边行走边旋转喷洒，喷洒轨迹类似与Z字形。为保证喷洒均匀性，需要重叠喷洒的面积大，喷灌强度居高不下，影响了喷灌的效果。双喷头的卷盘式喷灌机，能够平移喷洒，可解决重叠喷洒及喷管强度高问题，但也倍增了喷灌机入机流量，增加了喷灌机造价及运行费用。

发明内容

针对上述现有的卷盘式喷灌机存在的问题或不足，本发明的目的在于，提供一种喷灌强度低，喷洒均匀，利用射流附壁及大气压力切换技术形成脉冲喷洒水流的脉冲卷盘喷灌机及作业方法，具有平移喷洒与脉冲喷洒双重效果，在不增加喷灌机造价与能耗的情况下，既能降低喷灌强度，也能保证喷洒均匀性。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种脉冲卷盘喷灌机，包括卷盘车、卷盘、PE卷管、喷头车、连接弯头、射流脉冲喷枪；所述的卷盘安装在卷盘车，PE卷管盘绕在卷盘上，射流脉冲喷枪安装在喷头车上，并通过连接弯头与PE卷管连通。

上述方案中，所述的射流脉冲喷枪包括进水口、射流管、射流空间、射流换向装置、喷管、喷嘴；所述的进水口通过螺纹与连接弯头连接；进水口接一个收缩管，收缩管后接射流管；射流管后接射流空间；射流空间后面分成两个出口，分别接喷枪的左右喷管；喷管末端为喷嘴。

上述方案中，所述换向装置包括转筒换向装置、负压换向装置、滑块换向装置三种方案：

转筒换向装置，包括射流控制区、左换向通道、右换向通道、旋转管、进气孔、小电机；所述的射流控制区位于射流管之后；射流控制区左右边壁上开孔，分别以左换向通道、右换向通道连通；旋转管为一端封闭、一端敞口的圆管，进气孔设置于旋转管中段的管壁上，小电机安装在旋转管封闭端的外侧，旋转管垂直穿过左换向通道、右换向通道交汇处的管道，旋转管的敞口端位于换向通道的外部；所述旋转管为圆形，旋转管的外壁与左换向通道、右换向通道上面与下面的内壁紧密贴合；进气孔的开口高度不大于旋转管的内壁高度；当小电机带动旋转管旋转时，进气孔周期性的与左换向通道、右换向通道连通，空气交替进入左换向通道与右换向通道，在大气压力作用下，交替变换射流附壁的方向，在喷枪内形成射流脉冲效果。

P2、负压换向装置，包括左换向通道、右换向通道；在射流空间顶端的左右边壁上开孔，分别以左换向通道、右换向通道连通；水流通过射流管进入射流空间形成射流，产生附壁效果；如果先附壁于射流空间的左侧壁面，由射流卷吸作用，在左换向通道内产生负压；随着射流的持续，负压将传递到右换向通道内，在射流的两侧产生压差，形成负压反馈作用，使射流换向到右侧壁面；如此循环往复，使得射流方向呈现周期性交替变换，在喷枪内形成射流脉冲效果。

P3、滑块换向装置，包括射流控制区、左换向通道、右换向通道、滑动管、隔板、左进气孔、左内孔、右内孔、右进气孔；所述的射流控制区位于射流管之后；射流控制区左右边壁上开孔，分别以左换向通道、右换向通道连通；滑动管置于左换向通道、右换向通道交汇处的内部；滑动管中间设置隔板；在隔板左边的左换向通道及滑动管的上壁面分别开孔，形成左进气孔与左内孔；在隔板右边的右换向通道及滑动管的上壁面分别开孔，形成右进气孔与右内孔；所述左换向通道、右换向通道、滑动管断面可以为圆形或方形，滑动管的外壁与左换向通道、右换向通道的内壁紧密贴合；水流通过射流管进入射流空间形成射流，产生附壁效果；如果先附壁于射流空间左侧壁面，由射流卷吸作用，在左换向通道内产生负压，对滑动管产生向左侧的吸力，滑动管向左移动；当左进气孔与左内孔重合时，右进气孔被滑动管封堵，空气进入左换向通道，在大气压力作用下改变射流附壁的方向，射流转向附壁于射流空间右侧壁面；反之亦然，如此循环往复，使得射流方向呈现周期性交替变换，在喷枪内形成射流脉冲效果。

上述方案中，所述射流脉冲喷枪为非旋转式喷枪，喷枪纵剖面与PE卷管垂直。

上述方案中，所述进水口为圆形，直径为30mm-110mm。

上述方案中，所述射流管与射流空间横截面可以为长方形或中间矩形、两边为半圆形所组成的形状。

上述方案中，所述喷管横截面为前方后圆，并且由前端往后逐渐减小；所述喷嘴横截面为圆形，并且由前端往后端呈渐缩形状。

上述方案中，所述脉冲卷盘喷灌机的作业方法具体包括以下步骤：将卷盘车、喷头车移动到压力水源附近，连接PE卷管进口与压力水源，把喷头车移动到初始喷洒位置；开启压力水源，压力水流由PE卷管经过连接弯头到达进水口，通过射流管后进入射流空间，形成射流；在射流卷吸作用下，附壁于射流空间的一侧壁面，进入该侧壁面的喷管，通过喷嘴喷洒到田间；由于射流换向装置的换向作用，使得水流周期性的在左、右喷嘴切换喷射，分别垂直于PE卷管的方向，横向喷洒到左、右侧田块中；在喷枪左、右侧横向交替喷洒的同时，卷盘旋转回收PE卷管，使得喷头车压力水源方向移动，形成移动式平行喷洒效果；喷头车返回到压力水源附近时，就完成了对整个田块的喷洒。

本发明的有益效果：

1.脉冲卷盘喷灌机工作时，压力水流进入喷枪进水口，通过射流管进入射流空间形成射流，附壁于射流空间的一侧壁面，通过该侧喷嘴喷洒到田间；在射流换向装置作用下，水流周期性的在左、右喷嘴切换喷射，分别横向喷洒到左、右侧田块中；随着喷头车纵向移动，形成平移脉冲喷洒的状况。本发明具有平移喷洒与脉冲喷洒双重效果，喷洒距离由近至远处逐渐增加，降低喷灌强度，保证横向与纵向的喷洒均匀性。

2.本发明应用基于大气压力的射流控制技术，切换水流的射流方向，驱使喷头两个喷嘴交替喷洒，切换频率、振幅及脉冲波形容易控制，使喷洒距离由近至远处逐渐增加，解决了喷头近处喷洒水量小及局部水量聚集的问题，获得理想的喷洒水量分布。

3.喷头不旋转，左右喷嘴周期性交替平移喷洒，通过调整运行速度实现喷洒均匀度与喷灌强度的调节，有益于降低喷灌强度，增加喷洒均匀性。

4.利用大气压力切换射流附壁方向，附壁换向稳定。

5.采用不同的电机，设计合理的电机转速，能够获得较为理想的脉冲波形与参数。

附图说明

图1为本发明实施例涉及到的一种脉冲卷盘喷灌机得正视示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1中涉及到的射流脉冲喷枪的正剖面示意图；

图4为图3中涉及到的射流换向装置P1方案的A-A剖面示意图；

图5为图4的B-B剖面示意图；

图6为图5进气状态示意图，其中，图(c)为左侧进气示意图，图(d)为右侧进气示意图；

图7为图3的射流换向装置P2方案的A-A剖面示意图；

图8为图3的射流换向装置P3方案的A-A剖面示意图；

图9是图8的两种进气状态图；其中，图(a)为左侧进气示意图，图(b)为右侧进气示意图；

图10是图1涉及到的装置的作业方法示意图。

附图标记如下：

1、卷盘车；2、卷盘；3、PE卷管；4、喷头车；5、连接弯头；6、射流脉冲喷枪；6-1、进水口；6-2、射流管；6-3、射流空间；6-4、射流换向装置；6-4-1、射流控制区；6-4-2、左换向通道；6-4-3、右换向通道；6-4-4、旋转管；6-4-5、进气孔；6-4-6、小电机；H、进气装置；H1、滑动管；H2、隔板；H3、左进气孔；H4、左内孔；H5、右进气孔；H6、右内孔；6-5、喷管；6-6、喷嘴；7、压力水源；8、初始喷洒位置。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

结合附图1、图2所示，所述脉冲卷盘喷灌机包括卷盘车1、卷盘2、PE卷管3、喷头车4、连接弯头5、射流脉冲喷枪6；所述的卷盘2安装在卷盘车1，PE卷管3盘绕在卷盘2上，射流脉冲喷枪6安装在喷头车4上，并通过连接弯头5与PE卷管3连通。

结合附图1、图3所示，所述射流脉冲喷枪6包括进水口6-1、射流管6-2、射流空间6-3、射流换向装置6-4、喷管6-5、喷嘴6-6；所述的进水口6-1通过螺纹与连接弯头5连接；进水口6-1接一个收缩管，收缩管后接射流管6-2；射流管6-2后接射流空间6-3；射流空间6-3后面分成两个出口，分别接喷枪的左右喷管6-5；喷管6-5末端为喷嘴6-6。所述射流脉冲喷枪6为非旋转式喷枪，喷枪纵剖面与PE卷管3垂直；所述进水口6-1为圆形，直径为30mm-110mm；所述射流管6-2与射流空间6-3横截面可以为长方形或中间矩形、两边为半圆形所组成的形状；所述喷管6-5横截面为前方后圆，并且由前端往后逐渐减小；所述喷嘴6-6横截面为圆形，并且由前端往后端成突缩形状。

结合附图4、图5、图6所示，所述转筒换向装置6-4包括射流控制区6-4-1、左换向通道6-4-2、右换向通道6-4-3、旋转管6-4-4、进气孔6-4-5、小电机6-4-6；所述的射流控制区6-4-1位于射流管6-2之后；射流控制区6-4-1左右边壁上开孔，分别以左换向通道6-4-2、右换向通道6-4-3连通；旋转管6-4-4为一端封闭、一端敞口的圆管，进气孔6-4-5设置于旋转管6-4-4中段的管壁上，小电机6-4-6安装在旋转管6-4-4封闭端的外侧，旋转管6-4-4垂直穿过左换向通道6-4-2、右换向通道6-4-3交汇处的管道，旋转管6-4-4的敞口端位于换向通道的外部；所述旋转管6-4-4为圆形，旋转管6-4-4的外壁与左换向通道6-4-2、右换向通道6-4-3上面与下面的内壁紧密贴合；进气孔6-4-5的开口高度不大于旋转管6-4-4的内壁高度；当小电机6-4-6带动旋转管6-4-4旋转时，进气孔6-4-5周期性的与左换向通道6-4-2、右换向通道6-4-3连通，空气交替进入左换向通道6-4-2与右换向通道6-4-3，在大气压力作用下，交替变换射流附壁的方向，在喷枪内形成射流脉冲效果。

结合附图10所示，所述作业方法包括以下步骤：将卷盘车1、喷头车4移动到压力水源7附近，连接PE卷管3进口与压力水源7，把喷头车4移动到初始喷洒位置8；开启压力水源8，压力水流由PE卷管3经过连接弯头5到达进水口6-1，通过射流管6-2后进入射流空间6-3，形成射流；在射流卷吸作用下，附壁于射流空间6-3的一侧壁面，进入该侧壁面的喷管6-5，通过喷嘴6-6喷洒到田间；由于射流换向装置6-4的换向作用，使得水流周期性的在左、右喷嘴切换喷射，分别垂直于PE卷管3的方向，横向喷洒到左、右侧田块中；在喷枪左、右侧横向交替喷洒的同时，卷盘2旋转回收PE卷管3，使得喷头车4压力水源7方向移动，形成移动式平行喷洒效果；喷头车4返回到压力水源7附近时，就完成了对整个田块的喷洒。

实施例2：

结合附图1至图10所示，实施例2基本结构特征及实施方法与实施例1相似，与实施例1的不同之处在于射流换向装置6-4的结构及换向方法；如图7所示，实施例3的射流换向装置6-4包括射流控制区6-4-1、左换向通道6-4-2、右换向通道6-4-3；所述的射流控制区6-4-1位于射流管6-2之后；射流控制区6-4-1左右边壁上开孔，分别以左换向通道6-4-2、右换向通道6-4-3连通；当射流附壁于左侧壁面时，由于高速射流的卷吸作用，在左换向通道6-4-2内形成负压吸力，负压吸力传递到右换向通道6-4-3，将高速射流向右换向通道6-4-3方向吸附，从而改变射流附壁至右换向通道6-4-3方向，反之亦然；如此循环往复，使得射流方向呈现周期性交替变换，在喷枪内形成射流脉冲效果。

实施例3：

结合附图1至图10所示，实施例3基本结构特征及实施方法与实施例1相似，与实施例1的不同之处在于射流换向装置6-4的结构及换向方法；如图8、图9所示，所述射流换向装置6-4包括射流控制区6-4-1、左换向通道6-4-2、右换向通道6-4-3、滑动管H1、隔板H2、左进气孔H3、左内孔H4、右进气孔H5、右内孔H6；所述的射流控制区6-4-1位于射流管6-2之后；射流控制区6-4-1左右边壁上开孔，分别以左换向通道6-4-2、右换向通道6-4-3连通；滑动管H1置于左换向通道6-4-2、右换向通道6-4-3交汇处的内部；滑动管H1中间设置隔板H2；在隔板H2左边的左换向通道6-4-2及滑动管H1的上壁面分别开孔，形成左进气孔H3与左内孔H4；在隔板H2右边的右换向通道6-4-3及滑动管H1的上壁面分别开孔，形成右进气孔H5与右内孔H6；所述左换向通道6-4-2、右换向通道6-4-3、滑动管H1断面可以为圆形或方形，滑动管H1的外壁与左换向通道6-4-2、右换向通道6-4-3的内壁紧密贴合；水流通过射流管6-2进入射流空间6-3形成射流，产生附壁效果；如果先附壁于射流空间6-3的左侧壁面，由射流卷吸作用，在左换向通道6-4-2内产生负压，对滑动管H1产生向左侧的吸力，滑动管H1向左移动；当左进气孔H3与左内孔H4重合时，右进气孔H5被滑动管H1封堵，空气进入左换向通道6-4-2，在大气压力作用下，改变射流附壁的方向，射流换向附壁于射流空间6-3的右侧壁面；反之亦然，如此循环往复，使得射流方向呈现周期性交替变换，在喷枪内形成射流脉冲效果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种脉冲卷盘喷灌机，其特征在于，包括卷盘车(1)、卷盘(2)、PE卷管(3)、喷头车(4)、连接弯头(5)和射流脉冲喷枪(6)；所述的卷盘(2)安装在卷盘车(1)，PE卷管(3)盘绕在卷盘(2)上，射流脉冲喷枪(6)安装在喷头车(4)上，并通过连接弯头(5)与PE卷管(3)连通；

所述射流脉冲喷枪(6)包括进水口(6-1)、射流管(6-2)、射流空间(6-3)、射流换向装置(6-4)、喷管(6-5)和喷嘴(6-6)；所述进水口(6-1)通过螺纹与连接弯头(5)连接；进水口(6-1)后接一个渐缩管，渐缩管后接射流管(6-2)；射流管(6-2)后接射流空间(6-3)；换向装置(6-4)位于射流空间(6-3)顶端的两侧壁面处；射流空间(6-3)底端分成两个出口，分别接射流脉冲喷枪(6)的左右喷管(6-5)；喷管(6-5)末端为喷嘴(6-6)；

所述射流换向装置(6-4)为转筒换向装置，包括射流控制区(6-4-1)、左换向通道(6-4-2)、右换向通道(6-4-3)、旋转管(6-4-4)、进气孔(6-4-5)、小电机(6-4-6)；所述的射流控制区(6-4-1)位于射流管(6-2)之后；射流控制区(6-4-1)左右边壁上开孔，分别以左换向通道(6-4-2)、右换向通道(6-4-3)连通；旋转管(6-4-4)为一端封闭、一端敞口的圆管，进气孔(6-4-5)设置于旋转管(6-4-4)中段的管壁上，小电机(6-4-6)安装在旋转管(6-4-4)封闭端的外侧，旋转管(6-4-4)垂直穿过左换向通道(6-4-2)、右换向通道(6-4-3)交汇处的管道，旋转管(6-4-4)的敞口端位于换向通道的外部。

2.根据权利要求1所述的脉冲卷盘喷灌机，其特征在于，所述旋转管(6-4-4)为圆形，旋转管(6-4-4)的外壁与左换向通道(6-4-2)、右换向通道(6-4-3)上面与下面的内壁紧密贴合；进气孔(6-4-5)的开口高度不大于旋转管(6-4-4)的内壁高度。

3.根据权利要求1所述的脉冲卷盘喷灌机，其特征在于，当小电机(6-4-6)带动旋转管(6-4-4)旋转时，进气孔(6-4-5)周期性的与左换向通道(6-4-2)、右换向通道(6-4-3)交替连通，空气交替进入左换向通道(6-4-2)与右换向通道(6-4-3)。

4.根据权利要求1所述的脉冲卷盘喷灌机，其特征在于，所述射流脉冲喷枪(6)为非旋转式喷枪，2个喷嘴均为主喷嘴；射流脉冲喷枪(6)正剖面与PE卷管(3)垂直。

5.根据权利要求1所述的脉冲卷盘喷灌机，其特征在于，所述进水口(6-1)为圆形，直径为30mm-110mm。

6.根据权利要求1所述的脉冲卷盘喷灌机，其特征在于，所述射流管(6-2)与射流空间(6-3)横截面可以为矩形或中间矩形、两边为半圆形所组成的形状。

7.根据权利要求1所述的脉冲卷盘喷灌机，其特征在于，所述喷管(6-5)横截面为前方后圆，并且由前端往后逐渐减小；所述喷嘴(6-6)横截面为圆形，并且由前端往后端呈渐缩形状。

8.根据权利要求1至7任一项所述的脉冲卷盘喷灌机的作业方法，其特征在于，包括以下步骤：将卷盘车(1)、喷头车(4)移动到压力水源(7)附近，连接PE卷管(3)进口与压力水源(7)，把喷头车(4)移动到初始喷洒位置(8)；开启压力水源(7)，压力水流由PE卷管(3)经过连接弯头(5)到达进水口(6-1)，通过射流管(6-2)后进入射流空间(6-3)，形成射流；在射流卷吸作用下，附壁于射流空间(6-3)的一侧壁面，进入该侧壁面的喷管(6-5)，通过喷嘴(6-6)喷洒到田间；由于射流换向装置(6-4)的换向作用，使得水流周期性的在左、右喷嘴切换喷射，分别垂直于PE卷管(3)的方向，横向喷洒到左、右侧田块中；在喷枪左、右侧横向交替喷洒的同时，卷盘(2)旋转回收PE卷管(3)，使得喷头车(4)压力水源(7)方向移动，形成移动式平行喷洒效果；喷头车(4)返回到压力水源(7)附近时，就完成了对整个田块的喷洒。

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