CN1907574A - 射程和流量同步可控的双变量精确灌溉喷头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种射程和流量同步可控的双变量精确灌溉喷头，包括摇臂式喷头，将摇臂式喷头空心轴的入水口端的过水通孔的圆形过水断面形状改为非圆形过水断面，并在原摇臂式喷头的空心轴与给水竖管之间增设一个双头螺纹管接头；在双头螺纹管接头内增设一个可以上下活动的阻水片。喷头工作时，通过阻水片和过水通孔的相对运动实现喷头过水断面的周期性改变，从而改变喷头压力、流量和射程，实现喷洒域和喷洒量的同步可控，并提高密封性和控制精度。本发明结构简单，重量轻，成本低，根据作物和地块形状的需要自动调节流量和射程，可以用于农田精确灌溉系统，也可以用于园林景观喷灌系统，避免地出现重喷、漏喷和界外喷洒等现象，节约水资源。
Description
技术领域
本发明属于机械零部件制造领域，涉及一种用于农田、园林绿地和花卉苗圃等喷灌的喷头，特别涉及一种射程和流量同步可控的双变量精确灌溉喷头。
背景技术
精确灌溉的核心技术是能够开发出根据作物或地块形状需要在不同位置灌溉不同水量的设备，除了在喷灌机上配备有全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)的设备外，主要包括变量施水灌溉喷头、控制器和变流量泵。其中最为关键的设备应属变量施水精确灌溉喷头，主要有三种类型：一种是通过计时器控制喷洒时间的脉冲式喷头，另一种将喷嘴尺寸不同的喷头安装在多排并列管道上，工作时可控制其中一条管道单独工作或几条管道同时工作来实现变量施水；第三种是流量由电磁阀控制的变量施水喷头。变量喷头可以根据作物和地块形状的需要自动调节流量和射程，实现喷洒域和喷洒量同步可控，避免地出现重喷、漏喷和界外喷洒等现象，以节约水资源。
喷头的应用和研究已有多年，相继有许多类型的喷头也多有报道和专利申请，如中国专利号为01265799.9、00257672.4和00215392.0中公开的喷洒域调节装置也可以实现喷洒域和喷洒量同步可控，其工作原理是通过增加周期性能量消耗的上下阻水片来实现喷头压力和流量的改变。它们的主要缺点是：周期性能量消耗装置的密封性差，喷洒域和喷洒量同步可控精度低，工作可靠性差。
发明内容
针对上述变量喷头存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种射程和流量同步可控的双变量精确灌溉喷头。
为了实现上述任务，本发明的技术思路是将原摇臂式喷头的空心轴入水口由原来的圆形过水断面改为非圆形过水断面，在摇臂式喷头的空心轴和给水竖管之间增设一双头螺纹管接头，在双头螺纹管接头内增设一个可以上下活动的阻水片。喷头工作时，通过阻水片和过水通孔的相对运动实现喷头过水断面的周期性改变，从而改变喷头压力、流量和射程，实现喷洒域和喷洒量的同步可控，并提高密封性和控制精度。
本发明采取的技术方案是：一种射程和流量同步可控的双变量精确灌溉喷头，包括一摇臂式喷头，其特征在于，将摇臂式喷头空心轴的入水口端的过水通孔的圆形过水断面形状改为非圆形过水断面，并在原摇臂式喷头的空心轴与给水竖管之间增设一个双头螺纹管接头；
上述双头螺纹管接头的两段螺纹之间设有一个环形支承节，该环形支承节的中央开有一通孔，其直径与空心轴的过水通孔的外径相同，环形支承节周边直径方向上开有两个定位孔，环形支承节上设有带过水孔的阻水片，该阻水片的直径方向上有两个定位杆，用于插入环形支承节的定位孔中，使阻水片在定位孔中相对于双头螺纹管接头上下运动。
本发明的工作原理是，当喷头竖管来水后，阻水片在来水压力的作用下，与摇臂式喷头空心轴上的过水通孔保持接触，喷头转动时，过水通孔随摇臂式喷头一起转动，而阻水片固定不动，通过阻水片和过水通孔的相对运动实现喷头过水断面的周期性改变，从而改变喷头压力、流量和射程，实现喷头喷洒域和喷洒量的同步可控。
本发明的其它一些特点是，所述过水通孔的非圆形过水断面为圆形和相同数量的均匀分布的上下底边均为圆弧的梯形的结合。
所述的阻水片过水孔的过水断面与过水通孔的非圆形过水断面形状相同。
所述阻水片上下活动的范围为喷头空心轴的过水通孔和双头螺纹管接头内部的环形支承节之间。
本发明的射程和流量同步可控的双变量精确灌溉喷头，由于采用了与喷头空心轴联成一体的过水通孔，增加了喷头的密封性；采用了相对于双头螺纹管接头可以上下活动的阻水片，使阻水片和过水通孔在相对运动过程中保持接触，增加了变量喷头的工作可靠性，实现了喷头喷洒域和喷洒量的同步可控以及精确灌溉的目的。本发明与中国专利号为01265799.9、00257672.4和00215392.0中公开的喷洒域调节装置的根本区别在于所述的过水通孔与喷头空心轴是联成一体的。
附图说明
图1是本发明的双变量精确灌溉喷头空心轴入水口过水断面结构示意图；其中(a)是空心轴入水口过水断面俯视图；(b)是空心轴入水口过水断面剖面图。
图2是本发明的双变量精确灌溉喷头螺纹套管及支承节结构示意图。
图3是本发明的双变量精确灌溉喷头阻水片的结构示意图，其中(a)是阻水片正视剖面图，b是阻水片俯视图，c是阻水片俯视剖面图；
图4是本发明的整体结构图。
下面结合附图和发明人完成的具体实例对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式
参见附图4，依本发明的技术方案，该射程和流量同步可控的双变量精确灌溉喷头，包括一摇臂式喷头20，摇臂式喷头20空心轴的入水口端的过水通孔1(直径为Φ2)的结构由圆形过水断面改为非圆形过水断面形状(图1)，过水通孔1与摇臂式喷头空心轴为一体。并在原摇臂式喷头20的空心轴与给水竖管之间增设一个双头螺纹管接头5(图2)；该双头螺纹管接头5的两段螺纹之间设有一个环形支承节6，该环形支承节6的中央开有一通孔7，其直径与空心轴过水通孔1的外径相同，环形支承节6周边直径方向上开有两个定位孔8，环形支承节6上设有带过水孔的阻水片9(图3)，该阻水片9的直径方向上有两个定位杆13，用于插入环形支承节6的定位孔8中，使阻水片9在定位孔8中相对于双头螺纹管接头5上下运动。
过水通孔1的过水断面结构为：中央为一个圆形通孔4(直径为Φ1)，从在从Φ1到Φ2的环形面积上再均匀开出上下底边为圆弧的类似梯形孔2，剩余部分也是均匀分布的类似梯形的阻水分片3。这样空心轴的过水通孔1的过水断面即是由四个类似梯形孔2、四个类似梯形阻水分片3以及一个中央通孔4组合而成，四个类似梯形孔2和四个类梯形阻水分片3呈对称间隔排列。
图2所示的双头螺纹管接头5，其两段螺纹之间有一个环形支承节6，支承节6的中央为一通孔7(直径为Φ2)，周边直径方向上开有两个定位孔8，在支承节6上安装一个可以上下活动的阻水片9。
参见图3，阻水片9的开孔形状与空心轴入水口过水通孔相同，由四个类梯形孔10和一个中央通孔12(直径为Φ1)组成，四个类梯形孔10和四个类梯形阻水分片11呈对称间隔排列。两个定位杆13插入双头螺纹管接头内部环形支承节6上的两个定位孔8中，使阻水片9相对于双头螺纹管接头5只能上下活动，不能转动，环形支承节6起到支承阻水片9的作用。
当腰臂式喷头工作时，空心轴及其上的过水通孔1随摇臂式喷头转动而转动。而安装在双头螺纹管接头5上的阻水片9固定不动。阻水片9在来水的压力下上移和过水通孔1相接触。水流经过阻水片9和过水通孔1上行至喷管和喷嘴，向外喷洒出去。摇臂式喷头转动使得阻水片9和过水通孔1发生相对运动，周期性地改变了摇臂式喷头过水断面，从而改变摇臂式喷头压力、流量和射程，实现喷洒域和喷洒量的同步可控，由于摇臂式喷头空心轴入水口的过水通孔1与空心轴是一体的，且喷头工作时阻水片9和过水通孔1在相对运动过程中始终保持接触，与中国专利号为01265799.9、00257672.4和00215392.0中公开的喷洒域调节装置相比，提高了变量喷头的密封性和工作可靠性。
阻水片9和过水通孔1的过水断面形状设计要求之一是尽可能使摇臂式喷头在最大流量(或射程)时相对于原圆形喷洒域喷头的流量(或射程)损失最小。采用本发明图1和图3所示的过水通孔1和阻水片9过水断面形状可以满足这种条件。当阻水片9的过水断面和空心轴过水通孔1的过水断面相对转动到两者形状完全重叠时，流量调节器的过水面积最大，过水面积的大小为圆形面积与所有类梯形孔的面积之和。当阻水片9的过水孔和空心轴过水通孔1相对转动到类梯形阻水分片3或阻水分片11刚好与类梯形孔12或阻水分片4重叠时，流量调节器的过水面积最小，过水面积的大小仅为圆形通孔的面积。类梯形阻水分片3或阻水分片11的数目取决于变量喷头喷洒域的形状，四边形喷洒域要求类梯形阻水分片3或阻水分片11的数目为4，三角形喷洒域要求类梯形阻水分片3或阻水分片11的数目为3，依次类推。
本发明结构简单，科学合理，重量轻，成本低，可以根据作物和地块形状的需要自动调节流量和射程，实现喷洒域和喷洒量同步可控的变量施水，可以用于农田精确灌溉系统，也可以用于园林景观喷灌系统，避免地出现重喷、漏喷和界外喷洒等现象，节约水资源。
Claims (4)
1.一种射程和流量同步可控的双变量精确灌溉喷头，包括一摇臂式喷头(20)，其特征在于，将摇臂式喷头(20)空心轴的入水口端的过水通孔(1)的圆形过水断面形状改为非圆形过水断面，并在原摇臂式喷头(20)的空心轴与给水竖管之间增设一个双头螺纹管接头(5)；
上述双头螺纹管接头(5)的两段螺纹之间设有一个环形支承节(6)，该环形支承节(6)的中央开有一通孔(7)，其直径与空心轴的过水通孔(1)的外径相同，环形支承节(6)周边直径方向上开有两个定位孔(8)，环形支承节(6)上设有带过水孔的阻水片(9)，该阻水片(9)的直径方向上有两个定位杆(13)，用于插入环形支承节(6)的定位孔(8)中，使阻水片(9)在定位孔(8)中相对于双头螺纹管接头(5)上下运动。
2.如权利要求1所述的射程和流量同步可控的双变量精确灌溉喷头，其特征在于，所述的过水通孔(1)的非圆形过水断面为圆形和相同数量的均匀分布的上下底边均为圆弧的类似梯形的结合。
3.如权利要求1所述的射程和流量同步可控的双变量精确灌溉喷头，其特征在于，所述的阻水片(9)过水孔的过水断面与过水通孔(1)的非圆形过水断面形状相同。
4.如权利要求1所述的射程和流量同步可控的双变量精确灌溉喷头，其特征在于，所述的所述阻水片(9)上下运动的范围为摇臂式喷头(20)的空心轴的过水通孔(1)和双头螺纹管接头(5)内的环形支承节(6)之间。
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