CN201504460U - 用于行播作物的喷灌设备及该喷灌设备在田间的布置方式 - Google Patents

Abstract

一种用于行播作物的喷灌设备，包括喷水装置，与喷水装置通过水管相连的输水装置，所述的喷水装置包括喷管和固定在喷管端部的喷头，所述的喷管固定在支架上并且喷管平行于地面设置，固定在喷管端部的喷头上装有径流式封闭叶轮。本实用新型的用于行播作物的喷灌设备将喷管平行于地面设置，并且在喷头上安装有径流式封闭叶轮。使得由喷嘴喷出的水经叶轮打散后呈条带状喷洒在作物行间，直接滋润作物根部。该设备在田间的布置方式，采用喷水单元隔行配置的方式，实现了非均衡灌溉，在保证全部作物得到灌溉的同时，只需要在一半的土地上喷水即可。大大节省了灌溉用水，降低了粮食生产成本。

Description

用于行播作物的喷灌设备及该喷灌设备在田间的布置方式

技术领域

本实用新型涉及一种喷灌系统，具体为一种出水形状呈带状的喷灌设备。特别适合于针对行播作物的喷水灌溉。

背景技术

喷灌是一种机械化灌水方式，也是目前世界上广泛采用的高效灌溉技术，根据我国实践，与传统地面灌溉技术相比，喷灌一般可减少灌溉用水量30-50％，增加产量20-30％。实践证明，喷灌对推动农业集约经营和适度规模经营，提高劳动生产率和土地产出率有着非常重要的意义。更重要的是由于目前我国北方地区普遍水资源短缺，实现节水灌溉是政府与农户一直在追求的目标。然而由于我国现行的喷灌技术和装备与农业现实不相适应，严重限制了该项技术在我国的推广，据统计，我国现有喷灌面积仅为1200万亩，而我国干旱缺水地区可喷灌面积达十多亿亩，需求与现实间尚有很大差距。根据调查，目前影响喷灌技术在国内大面积推广的主要原因有如下几种：

第一是产品结构复杂，稳定性差，机具欠缺成套性。

目前我国的喷灌机具总体合格率较低，据有关机构评估合格率仅为57.15％，批次一等品率仅占21.43％。同时机具结构复杂，使用中故障率较高，常因机具故障而贻误农时，影响农户购置喷灌机具的积极性。

第二是目前的喷灌机具虽然种类繁多，形式各异，但无论哪种类型的喷灌机具，基本上都是采用圆形喷灌方式，而我国目前的农业体制仍属小农经营方式，以家庭种植为主，土地条块分割，相邻地块常种植不同作物，采用圆形喷灌方式常造成越界灌水或在自己地块留下浇灌死角。

第三是圆形喷灌自身存在有难以克服的缺陷，比如圆形喷灌以喷头为圆心，喷灌完毕后，周围土壤全部湿润，喷头难以移动，降低了机具重复使用率，常见的喷灌地块上同时布有许多喷头，同时喷洒，场面非常壮观，但浪费严重，大多数个体农户根本用不起；另外，圆形喷灌的喷洒高度即出水点要求高，否则覆盖面积太小，不能发挥作用。而随着出水高度增加，受风力、风向的影响将会增大，从而增加了喷灌的不均匀性，水滴的漂移、蒸散等损失也会增大；圆形喷灌的最大缺陷是耗水量偏大，现有的圆形喷灌仍然采用全面灌溉方式，其灌溉面积大，需水量也大，相当一部分水量属无效灌溉。而且，圆形喷灌方式在喷洒交错部分均匀性较差，因此圆形喷灌机具在设计上强调喷洒的均匀性，为此，就必须增加喷头密度，但这与当前非充分灌溉理论和局部灌溉节水思路相矛盾。

中国专利982328842公开了“一种喷灌喷头”，其采用带有导流槽、导流板和曲线形档板的喷头，使得喷出的水造型呈方形，可满足条带状、长条形农作物或草坪的灌溉要求。其不足在于喷头结构复杂，喷水灌溉时仍然为全面覆盖方式，水资源浪费严重。中国专利031145280公开了一种“非圆形喷洒域的摇臂式喷头”，其在原摇臂式喷头的基座上安装有凸轮盘，通过凸轮转动使安装在喷嘴前方的碎水螺钉随着喷嘴转动而上下移动碎水，改变喷头射程，在不影响原有摇臂式喷头最大射程条件下，理论上可以喷洒出任意边界形状的图形。用于消除摇臂式喷头重喷、漏喷和界上喷洒现象。可满足不同形状地块喷灌的要求。但这种喷头的结构更加复杂，且喷洒效果较差。中国专利85202851公开的一种“射流直冲叶轮旋转式造雨喷头”，在喷头体上有一个可旋转叶轮，水流从喷头体的空心管肩部的斜向喷水孔喷出，冲击叶轮旋转将水流打碎，使水滴象均匀的小雨一样落到地面。这种结构的喷灌装置结构简单，造价便宜，因其喷水孔采用轴向斜孔设置，叶轮为半开式结构，在喷灌的时候只能单方向控制，而这种控制难度比较大，喷洒方向混乱，喷灌均匀度也很低。因此其只能在近距离喷洒，特别是不能实现条带喷洒的要求。

发明内容

本实用新型针对上述现有技术存在的不足，设计了一种用于行播作物的喷灌设备。解决了现有技术的圆形喷灌机具结构复杂，成本高，机动性不足，用水量较大，喷洒不均匀等缺陷以及现有的条带状喷洒灌溉设备结构复杂，使用不便等不足。本实用新型还提出了一种用于行播作物的喷灌设备在田间的布置方式。

一种用于行播作物的喷灌设备，包括喷水装置，与喷水装置通过水管相连的输水装置，所述的喷水装置包括喷管和固定在喷管端部的喷头，其特征在于喷管固定在支架上并且喷管平行于地面设置，固定在喷管端部的喷头上装有径流式封闭叶轮。

用于行播作物的喷灌设备，其特征在于喷水装置与输水装置之间设有管路分配装置，所述管路分配装置上设置有与喷水装置对应的分水接头。

用于行播作物的喷灌设备，其特征在于支架上有三通分水管，所述三通分水管的入水口通过管路与分水接头相接，三通分水管的两个出水口分设于支架两侧，该两侧出水口上都接有喷管及喷头。

用于行播作物的喷灌设备，其特征在于所述的喷头由喷头主轴和径流式封闭叶轮组成，所述的径流式封闭叶轮装在喷头主轴的光杆上，在喷头主轴的光杆位置有径向喷水孔，出自喷水孔的水流驱动径流式封闭叶轮旋转。

用于行播作物的喷灌设备，其特征在于喷头主轴的光杆位置对称分布有两个喷水孔，所述喷水孔的水流喷射仰角为18-22°，孔径为2.5-3.0mm，喷头工作压力为0.2-0.5Mpa。

用于行播作物的喷灌设备，其特征在于径流式封闭叶轮的外径为95-105mm，所述叶轮的叶片数为6-8片，叶片曲率半径为38-45mm。

用于行播作物的喷灌设备在田间的布置方式，包括放置在地头相对固定的输水装置，其特征在于有一个在田间随时移动的管路分配装置，该管路分配装置与输水装置通过输水管相连，与管路分配装置分水接头相连的喷水装置及其喷头安放在作物行间内，所述的喷头在作物行间的配置方式为间隔配置。

本实用新型的一种用于行播作物的喷灌设备，将喷管平行于地面设置，并且在喷头上安装有径流式封闭叶轮。使得由喷嘴喷出的水经叶轮打散后呈条带状喷洒在作物行间，直接滋润作物根部。在喷水装置与输水装置之间的管路上连接一个管路分配装置，可以从一条供水管路中分出若干个出水管路分别进入对应的喷水装置，实现一点供水，多点喷洒，提高了喷灌机具的效率。采用径向喷孔与径流式封闭叶轮配合，使得出水范围呈条带状喷出，并可控制喷洒宽度。该设备结构简单，制造成本低，由于可以条带状喷洒，在行播作物进行喷灌作业时，可以隔行进行喷洒，同样灌溉效果可以减少一半的用水量。由于本机具结构简单，既可用于大田大面积灌溉，亦可用于小块地使用。其与小型拖拉机或三轮车配合，适于个体小农户使用。方便灵活。由于喷水装置直接置于作物行间，喷头安装高度可以降低到作物冠层内，很大程度上减少了风力与风向的影响，避免了水滴的漂移与蒸散损失。

本实用新型的用于行播作物的喷灌设备在田间的布置方式，采用喷水单元隔行配置的方式，实现了非均衡灌溉，在保证全部作物得到灌溉的同时，只需要在一半的土地上喷水即可。大大节省了灌溉用水，降低了粮食生产成本。

附图说明

图1是用于行播作物的喷灌设备总体装配及田间布置示意图

图2是喷头结构示意图

图3是喷头主轴结构示意图

图4是图3的A-A剖示图

图中1-水源体 2-吸水管 3-回水管 4-动力机 5-水泵 6-输水管

7-管路分配装置 8-第一支管 9-喷头 10-喷头支架 11-农作物

12-第二支管 13-喷管 14-叶轮 15-喷水孔 16-喷头主轴 17-分水接头

18-作物行间 19-水管收放装置 20-平台 21-进水管 22-限位板

23-光杆 24-限位螺母

具体实施方式

参照附图1本实用新型的用于行播作物的喷灌设备，包括输水装置、管路分配装置和喷水装置三部分，其中输水装置包括水源体1，该水源体可以采用一个移动式水源装置，如由拖拉机拖斗或农用三轮车上放置的水箱，或地面水池等。吸水管2、回水管3和输水管6采用塑料软管或帆布管或皮管均可。动力机4为拖拉机或农用三轮车等的发动机动力输出。水泵5根据总体配置及喷水装置的数量匹配，其主要选配指标是能够保证喷头处压力达到0.20MPa以上。管路分配装置7可以采用一个小轮车，其上配置有水管收放设备19和一个平台20，该平台20用于放置和运送喷水装置。上述水管收放设备可用一个“工”字形卷轴。在管路分配装置7上配置有两个分水接头17(如果需要还可增设多个分水接头)。分水接头17的两个出水口分别与第一支管8和第二支管12相连。第一支管8、第二支管12各自与一个喷水装置相连，所述喷水装置包括一个喷头支架10、在喷头支架10上固定有一个三通分水管，该三通分水管的进水口与第一支管8(或第二支管12)连接，三通分水管的两个出水口配置在支架10的两侧，在两个出水口上均固定有喷管13和喷头9。

附图2-4是喷头结构示意图，该喷头包括一个如图3所示的喷头主轴16，该喷头主轴上有进水管21与喷管13相连，进水管21前部有一个限位板22，用于限制叶轮14的滑动范围，限位板前部为光杆23，叶轮14套接在该光杆位置，在光杆部位对称分布有两个喷水孔15(如图4所示)，光杆14前端部为螺杆，在螺杆上有限位螺母24，也是用于限制叶轮14在工作时的滑动范围。叶轮14为径流式封闭叶轮，采用该结构的叶轮可以限制出水方向与范围，即保证其出水呈条带状分布。根据计算与实验数据分析，叶轮的外径采用95-105mm之间较为合适；叶轮的叶片数为6-8片，通常用6片。叶片曲率半径为38-45mm之间任意选择。

本实用新型的用于行播作物的喷灌设备在田间的布置方式如图1所示，将输水装置即水源1、动力机4和水泵5置于地端固定不动，但如果地块较长时，亦可根据情况，随时将上述装置移动至适当位置。管路分配装置7拖上第一支管8、第二支管12和喷水装置在田间移动一个射程距离，然后将喷头支架10放置在管路分配装置7一侧的作物行间18内，两者由第一支管8连接。通过喷管13将喷头9伸入到支架10相邻的作物行间内，为了提高效率，在一个支架上分左右两侧各连接一不喷管和喷头，即与支架10左右相邻的两个作物行间内各安置一个喷头9。同样方式，在与支架10一侧相隔三个作物行间的另一个作物行间内再放置另一个支架，其与管路分配装置7通过第二支管12相连，该支架同样连接左右两个喷头。由此，共计四个喷头，每隔一个作物行间放置一个，一次可同时对7个作物行间的8行农作物11进行喷灌作业。如果在管路分配装置7的另一侧放置同样两套喷水装置，则可一次浇灌16行农作物。

工作时，启动动力机4，水泵5工作，吸水管2将水源体1内的水通过输水管6、分水接头17、第一支管8和第二支管12送入喷水装置，经喷管13和喷头9上的喷水孔15喷出。喷管13内的水压为0.2-0.5Mpa之间。由喷水孔15喷出的高压水流击打叶轮14上的弧形叶片，使得叶轮高速转动，把水流转变为散点状沿直线方向分散成雨滴状，成为带状滴落到地面，实现了沿植物种植行进行喷灌目的。支架10采用高度可调结构，以使叶轮14的安装高度随时进行调节，当针对较高作物进行灌溉时，叶轮高度可降低到作物冠层的下部行间，直接将水浇向作物根部。避免高处喷洒造成水分的损失。这一功能作为圆形喷灌机具是无法实现的。当一个地块喷洒完毕后，将支架10与喷管、喷头、水管向前移动一个喷洒间隔后继续作业。

实施例1水力驱动带状喷灌机喷头组合喷灌指标田间测定试验条件：喷灌时间10min，平均风速1.5～2.0m/s，喷头处压力0.25MPa，喷射仰角21°，叶片倾角43°，喷头安装高度0.4m，喷头喷水方向与主风向平行，叶轮转向一致，保证主支流喷射方向在试验过程中不变。

水力驱动带状喷灌机喷灌指标田间测定试验结果表明：Φ2.5mm单喷头顺风侧有效射程8m，最大射程9.5m，逆风侧有效射程6m，最大射程7.5m，单喷头顺风侧平均喷灌强度24.36mm/h，逆风侧平均喷灌强度29.52mm/h，水滴中数直径1.84mm，制订灌水定额为20mm，平均喷灌强度符合壤土的允许喷灌强度20～30mm，喷灌性能指标均符合标准。Φ2.8mm单喷头顺风侧有效射程8.5m，最大射程10m，逆风侧有效射程6.5m，最大射程8m，单喷头顺风侧平均喷灌强度40.73mm/h，逆风侧平均喷灌强度48.72mm/h。水滴中数直径为1.9mm，制订灌水定额为15mm，平均喷灌强度符合壤土的允许喷灌强度40～50mm，喷灌性能指标均符合标准。

由于单喷头在喷洒时有些地方喷水不足，在平均风速为1.5～2.0m/s时依次对喷孔Φ2.5mm和Φ2.8mm进行了组合试验。对试验所采集的数据进行统计、分析，其组合射程分别为14m和15m，组合后其喷头平均喷灌强度分别为27.83mm/h和48.26mm/h，水量图显示其均匀度进一步提高，均匀度系数分别为75.9％和76.2％，其打击强度是通过水滴中数直径来反映的，组合后水滴中数直径分别为1.82mm和1.89mm，喷洒指标均符合要求。试验结果表明水力驱动带状喷灌机喷头组合后喷灌性能得到提高，能满足实际生产中的喷灌要求，适合在三级风以下使用，而且能充分利用有效的水资源进行喷灌。

实施例2喷灌时间10min，平均风速1.5～2.0m/s，喷头水压力0.5MPa，喷射仰角18°，叶片倾角43°，喷头安装高度0.5m，喷头喷水方向与主风向平行，叶轮转向一致，保证主支流喷射方向在试验过程中不变。喷水孔直径3.0mm，叶片数8片。测试各项灌溉指标符合标准。

实施例3喷灌时间10min，平均风速1.5～2.0m/s，喷头水压力0.2MPa，喷射仰角22°，叶片倾角43°，喷头安装高度0.4m，喷头喷水方向与主风向平行，叶轮转向一致，保证主支流喷射方向在试验过程中不变。喷水孔直径2.5mm，叶片数6片。测试各项灌溉指标符合标准。

Claims (6)

1.用于行播作物的喷灌设备，包括喷水装置，与喷水装置通过水管相连的输水装置，所述的喷水装置包括喷管(13)和固定在喷管(13)端部的喷头(9)，其特征在于喷管(13)固定在支架(10)上并且喷管(13)平行于地面设置，固定在喷管(13)端部的喷头(9)上装有径流式封闭叶轮(14)。

2.按照权利要求1的用于行播作物的喷灌设备，其特征在于喷水装置与输水装置之间设有管路分配装置(7)，所述管路分配装置(7)上设置有与喷水装置对应的分水接头(17)。

3.按照权利要求2的用于行播作物的喷灌设备，其特征在于支架(10)上有三通分水管，所述三通分水管的入水口通过管路与分水接头(17)相接，三通分水管的两个出水口分设于支架(10)两侧，该两侧出水口上都接有喷管(13)及喷头(9)。

4.按照权利要求1、2或3的用于行播作物的喷灌设备，其特征在于所述的喷头(9)由喷头主轴(16)和径流式封闭叶轮(14)组成，所述的径流式封闭叶轮(14)装在喷头主轴(16)的光杆上，在喷头主轴的光杆位置有径向喷水孔(15)，出自喷水孔(15)的水流驱动径流式封闭叶轮(14)旋转。

5.按照权利要求4的用于行播作物的喷灌设备，其特征在于喷头主轴(16)的光杆位置对称分布有两个喷水孔(15)，所述喷水孔(15)的水流喷射仰角为18-22°，孔径为2.5-3.0mm，喷头工作压力为0.2-0.5Mpa。

6.按照权利要求4的用于行播作物的喷灌设备，其特征在于径流式封闭叶轮(14)的外径为95-105mm，所述叶轮(14)的叶片数为6-8片，叶片曲率半径为38-45mm。

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