CN204907405U - 管移式自动灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种管移式自动灌溉系统，由管移式自动灌溉机和田间配套系统构成。管移式自动灌溉机，包括机壳、导叶体、转轮、轴封装置、轴承体、变速箱、动力输出装置、支架和传动轴；机壳为一弯管，弯管两端分别设有进水口和出水口；田间配套系统包括输水管、供水管、后移管道、细钢索、滑轮和药肥装置；输水管为密封管道，输水管一端与水源连接，另一端与管移式自动灌溉机的进水口连接；供水管进口与管移式自动灌溉机的出水口连接，供水管出口布设在后移管道正上方；细钢索连接后移管道和动力输出装置；药肥装置出口设在后移管道正上方。本实用新型实现自动灌溉，既不需要其它外动力，也没有对水质的限制，可利于地面节水灌溉技术的推广。

Description

管移式自动灌溉系统

一、所属领域：

本实用新型涉及一种管移式自动灌溉系统。

二、背景技术

我国是个严重缺水的国家，而农业灌溉用水约占国民生产用水的70％以上，所以，农业节水是缓解我国水资源短缺的最重要的措施。但目前我国节水灌溉技术虽然有了长足的进步，世界上若干的节水灌溉技术也都已经从理论上、技术上掌握，但好多数灌溉技术没能结合我国灌区当地的实际生产需要发展，致使使用不便，没能达到真正的意义上的节水。目前，我国所有耕地中，有不到50％的耕地面积得以灌溉，但在得到灌溉的面积里面，有97％的面积是地面灌溉。且地面灌溉均采用传统的灌溉方法，即畦灌和沟灌等，在畦灌和沟灌时，畦首或沟首渗漏严重，生产深层渗漏，造成水肥的浪费，而畦尾、沟尾处所得水分往往不足，致使灌溉均匀度低，水的利用效率低，形成大量的水肥浪费，造成作物产量降低；同时，没办法解决水肥一体化问题，灌水、施肥技术落后。

三、发明内容

为了解决上述问题，准确地控制各灌溉参数，使沿灌水长度方向灌水精准、均匀，提高灌溉水的利用率，实现自动流灌溉，降低劳动强度，同时，能实现水肥一体化，实现节水灌溉，缓解我国水资源紧缺现状，本实用新型提供了一种管移式自动灌溉系统，它是一种非常适合我国地面节水灌溉技术的配套装置，可在现有管道输水的广大灌区，能利用管道中水流作为动力，实现田间自动均匀灌溉的系统。

使用本装置进行农田灌溉，既不需要其它外动力，也没有对水质的特殊限制，同时，能实现水肥一体化，又可实现自动灌溉，有利于地面灌溉技术参数调控，有利地面节水灌溉技术的推广，可规模化生产，使用方便、灵活，省工、省力、节能。

一种管移式自动灌溉系统，由管移式自动灌溉机和田间配套系统构成。

所述管移式自动灌溉机，包括机壳、导叶体、转轮、轴封装置、轴承体、变速箱、动力输出装置、支架和传动轴。

所述的机壳为一弯管，弯管两端分别设有进水口和出水口；进水口和出水口分别设有进口法兰和出口法兰；弯管固定在支架上，支架固定在地面上；所述导叶体，由导叶轮毂和固定导叶构成，两者铸造成一个整体结构，且固定导叶外缘固定在弯管的内壁上，固定导叶不能转动；所述的转轮由转轮轮毂及叶片组成，叶片固定在转轮轮毂上，叶片与弯管内壁之间保持适当缝隙，以尽量使水流减少回流，提高管移式自动灌溉机制效率，且不使叶片和机壳内壁之间产生磨损为原则；转轮通过轴承固定在传动轴上，它可以在水流冲击作用下，产生机械转动，从而将水流的动能及势能，转换成传动轴旋转的机械能，通过传动轴再传递到变速箱中；所述传动轴，一端固定在导叶轮毂中的轴承中，转轮另一端固定在轴承体中的轴承中，传动轴只能绕轴承转动，而不能产生沿着轴方向的窜动；所述轴承体包括设置在轴承体两端的轴承、轴承体外壳、轴承端盖和螺栓；轴承端盖通过螺栓固定在轴承体外壳上，用于固定轴承体两端的两个轴承，防止轴承松动、脱落；弯管和轴承体之间安装有轴封装置，所述轴封装置设置在传动轴穿出弯管的位置，由于管移式自动灌溉机内水压力不大，所以，可采用填料函密封形式；轴封装置由依次连接在一起的底衬环、填料装置外壳、填料、填料压盖和螺栓构成，填料压盖通过螺栓固定在填料装置外壳的一端，并通过螺栓给轴承装置内的填料施加一定的压力，其压实程度，应使管移式自动灌溉机中的水以滴状滴出，且每分钟控制在30滴左右为宜，这样既可以防止大量漏水，又也可以用滴漏出来的水带走因传动轴与填料之间产生的热量，防止填料燃烧现象的发生；所述变速箱，一端固定在传动轴上，另一端与动力输出装置连接，变速箱可采用齿轮变速箱，其传动比，根据灌溉制度、灌溉用水量、灌溉流量、输水管中水压力大小等参数综合计算确定，以通过控制传动轴转动速度，来控制动力输出装置的转动速度；所述动力输出装置另一端连接能带动管道移动的细钢索，通过动力输出装置的产生的机械转动，来牵引细钢索移动，从而牵引后移管道移动；所述支架，主要用于固定管移式自动灌溉机，它将机壳、轴承体、变速箱等设备固定成一个整体，以增加整体性，方便运移。

所述田间配套系统包括输水管、供水管、后移管道、细钢索、滑轮和药肥装置；输水管为密封管道，输水管一端与水源连接，另一端与管移式自动灌溉机的进水口连接；输水管的用途一个是引来灌溉用水，另一个作用是水流通过管移式自动灌溉机时，冲击转轮转动，转轮转动则产生旋转机械能，从而产生控制后移管道向后移动的动力；供水管为密封管道，设置在畦田或沟田田面较高的一端，供水管进口与管移式自动灌溉机的出水口连接，供水管出口布设在后移管道正上方(但供水管与后移管道不连接)，在后移管道移动时，可保证供水管的出水一直流入到后移管道内，由于，畦田或沟田都有一定的坡度，即一端高一端低，而后移管道布设在畦田或沟田田面上，所以，后移管道也会一端高一端低，即后移管道也有一定的坡度，再者，由于供水管布设在田面较高的一端，所以，水流先进入后移管道较高的一端，在重力作用下，水流会流向后移管道较低的一端，这样，水流会在后移管道内沿着畦田或沟田的坡度方向，由后移管道末端流出，供给灌溉使用；所述的后移管道(如图5所示)，为一顶部和两端均开口且具有一定强度、刚度和弹性的(可以允许有适量弯曲变形的，可以绕在滑轮上)管道，后移管道呈U型槽状；后移管道顶部是指后移管道平放在畦田或沟田中时的顶部，后移管道有一定过水能力，这样可以使供水管输出的水自由地流入到后移管道中，供给灌溉使用，工作时，后移管道铺设在田埂之间的畦田或沟田中；所述细钢索，其主要作用是用于牵引后移管道移动，它与固定在地面上的滑轮组成牵引系统；畦田或沟田两端中间分别安装有两个滑轮，通过地锚固定在地面上，细钢索环套在四个滑轮(如图4中a、b、c、d四个滑轮)上拉紧，细钢索一端用卡子与后移管道较高一端连接固定，同时，细钢索另一端采用缠绕的方式与动力输出装置连接，并能在动力输出装置输出的旋转机械能的带动下，细钢索可绕着四个滑轮移动，从而控制后移管道按一定的速度在畦田或沟田中向后移动，由于后移管道的后移速度可以通过进入管移自动灌溉机水的流量大小来调节，后移管道的移动速度可以实现等速移动，因此，能均匀、准确地控制各点的灌溉水量，实现自动、准确灌溉。所述药肥装置，是在灌溉过程中，自动进行施肥、施药的装置；为方便野外使用，药肥装置采用开敞式药肥罐，即药肥罐是开敞式的，罐内药液或肥液都有一个与大气连通的自由液面，药肥罐中的药液或肥液预先由人工方式调好；药肥罐底部连接有一条药肥管道，药肥管道上设有闸阀，闸阀用以调控药肥量的流量，药肥管道出口亦布设在后移管道正上方，可保证后移管道在移动过程中，药液或肥液一直流入后移管道内，随着灌溉即可完成施肥、放药任务，可大量地节省劳动力，同时，提高施肥、施药的均匀性。

本实用新型的创新点是：

①利用输水管道中水具有的能量作动力，省去了外加动力，实现了灌溉的自动化。

②利用输水管道中水具有的能量作动力，实现了大田作物的准确定量灌溉，减免了人为的干扰，提高了各处灌水的均匀性和准确性。

③利用施肥装置，实现了灌溉、施肥的一体化动作，提高了施肥的均匀度，更有利于作物的生长。

四、附图说明

图1管移式自动灌溉机示意图

图2导叶体及转轮结构图

图3田间配套系统示意图

图4管移式自动灌溉系统田间工作模式图

图5后移管道示意图

图中1-机壳；2-导叶体；3-转轮；4-出水口；5-出口法兰；6-弯管；7-底衬环；8-填料装置外壳；9-填料压盖；10-轴承；11-轴承体外壳；12-轴承端盖；13-变速箱；14-动力输出装置；15-螺栓；16-支架；17-填料；18-传动轴；19-进口法兰；20-进水口21-机壳；22-导叶轮毂；23-固定导叶；24-叶片；25-转轮轮毂26-药肥装置；27-田埂；28-畦田或沟田；29-滑轮；30-细钢索；31-后移管道(红色)；32-供水管；33-管移式自动灌溉机；34-闸阀；35-输水管；36-药肥管道；37-药肥管道闸阀；38-管壁；39-螺旋钢丝

五、具体实施方式

整个管移式自动灌溉机均可采用铸铁或铸钢或合金材料铸造而成，以增加其刚性和强度，与管移式自动灌溉机连接的输水管以及供水管可采用具有一定强度和挠性的塑料管，后移管道需要特殊制造，后移管道应具有一定的强度、刚性和挠性，要求在细钢索牵引过程中，既要保证不被拉断，能绕过滑轮移动，且不漏水，还能保证一定的空间形状，能有足够的过水能力，满足灌溉流量的要求；滑轮最好采用塑料质地的滑轮，既保证了足够的强度和刚性，又要尽量减轻重量，灵巧方便；

本实用新型工作时，在管道输水条件下，可完成管移式自动灌溉。首先按照图1和图3将装置固定好，当输水管中有水流通过时，水流冲击转轮转动，由于转轮与传动轴连接成一个整体，所以，传动轴在转轮带动下产生转动，为了防止传动轴在穿出机壳的地方产生漏水现象，在此处设置有轴封装置；由于传动轴在水流作用下产生了转动，所以，通过变速箱，带动动力输出装置转动，由于动力输出装置和田间细钢索连接在一起，所以，此时，细钢索会产生运移，绕着固定在地面上的滑轮移动，由于后移式管道与细钢索连接在一起，所以，此时后移管道也随之在田间向后移动；根据灌溉制度、灌溉定额、畦田规格、灌溉流量大小及输水管道中水压力大小等参数，计算灌溉用水量、后移管道的后移速度，可通过供水管道设置的闸阀来调整通过后移式自动灌溉机的流量大小，使管道后移速度正好适合灌溉水量的需要，同时，管道移动时，会自动均速移动，这样就保证了灌入各处的水量相等，实现了均匀灌溉的要求，使灌溉均匀，各处得到的水量相同；系统在畦首或沟首，设置药、肥装置，可将药液或肥液和灌溉水一起加入后移管道中，可以实现水肥一体化。这样，由于各处得到的水量相同，则各处得到的肥量也相同，实现水肥一体均匀灌溉的现代灌溉。

如图4所示，为了使灌溉尽量连续，在系统灌溉过程中，由人工方式提前在下一畦田或沟田中，布设一条细钢索gh；当上一畦或一沟灌完后，后移管道移动到如图4所示的实线位置，即后移管道在bce位置，动力输出装置在A位置，细钢索在abcd位置(实线所示)；这样，可以由人工的方式将滑轮b移至滑轮h位置，将滑轮c移至滑轮g位置，将滑轮e移至滑轮f位置，将细钢索cf移至dg位置，将细钢索ad从图中实线位置移至虚线位置，将细钢索ab移至ah位置，这样，将细钢索ha、ad(虚线位置)、dg、gh连接成一个整体,环套在四个滑轮adgh上；将后移管道ce移至cf位置，并在f处用卡子与细钢索连接，动力输出装置通过人工方式，由A位置移至B位置，并与细钢索连接，这样，又形成了一个新的后移管道自动灌溉系统，在动力输出装置作用下，又可以自动完成该畦田或沟田的灌溉，如此，周而复始，直至完成所有的灌溉。

本实用新型具有以下优点：

(1)不需要外动力，能自动灌溉，降低劳动强度

该系统利用输水管道中水具有的能量，来自动控制灌溉系统灌溉，这样就省去了外加动力，更方便野外工作，同时，在灌溉过程中省去了人的劳动，降低了劳动强度。

(2)灌水均匀、准确

通常情况下，输水管中流量为等量等压供水的输水形式，通过安装在输水管上的闸阀开度大小的调节，可以调节通过管移式自动灌溉机的流量大小，实现管移式自动灌溉机的等速旋转，从而实现了动力输出装置的等速旋转，继而实现了后移管道的等速移动，加之输水管道中的水流量是等量的，所以，通过后移管道输入田间的流量是不变的，所以，供入田间各处的流量是不变的，实现了各处灌水的均匀性和准确性。

本实用新型设计原理独特，解决了目前我国占主导地位的地面灌溉不均匀，水肥浪费现象严重，影响作物正常生长的矛盾，无论在技术上，还是使用性能等方面，均产生了质的飞跃。

Claims (1)

1.一种管移式自动灌溉系统，其特征在于由管移式自动灌溉机和田间配套系统构成；

所述管移式自动灌溉机，包括机壳、导叶体、转轮、轴封装置、轴承体、变速箱、动力输出装置、支架和传动轴；所述的机壳为一弯管，弯管两端分别设有进水口和出水口；进水口和出水口分别设有进口法兰和出口法兰；弯管固定在支架上，支架固定在地面上；所述导叶体，由导叶轮毂和固定导叶构成，两者铸造成一个整体结构，且固定导叶外缘固定在弯管的内壁上，固定导叶不能转动；所述的转轮由转轮轮毂及叶片组成，叶片固定在转轮轮毂上；转轮通过轴承固定在传动轴上；所述传动轴的一端固定在导叶轮毂中的轴承中，转轮另一端固定在轴承体中的轴承中，传动轴只能绕轴承转动，而不能产生沿着轴方向的窜动；所述轴承体包括设置在轴承体两端的轴承、轴承体外壳、轴承端盖和螺栓；轴承端盖通过螺栓固定在轴承体外壳上，用于固定轴承体两端的两个轴承；弯管和轴承体之间安装有轴封装置，所述轴封装置设置在传动轴穿出弯管的位置；轴封装置由依次连接在一起的底衬环、填料装置外壳、填料、填料压盖和螺栓构成；填料压盖通过螺栓固定在填料装置外壳的一端，并通过螺栓给轴承装置内的填料施加压力；填料的压实程度为使管移式自动灌溉机中的水以每分钟30滴的速度滴出；所述变速箱的一端固定在传动轴上，另一端与动力输出装置连接；变速箱采用齿轮变速箱；所述动力输出装置另一端连接细钢索；所述支架将机壳、轴承体和变速箱固定成一个整体；

所述田间配套系统包括输水管、供水管、后移管道、细钢索、滑轮和药肥装置；输水管为密封管道，输水管一端与水源连接，另一端与管移式自动灌溉机的进水口连接；供水管为密封管道，设置在畦田或沟田田面较高的一端，供水管进口与管移式自动灌溉机的出水口连接，供水管出口布设在后移管道正上方；所述的后移管道为一顶部和两端均开口的管道，后移管道呈U型槽状；后移管道铺设在田埂之间的畦田或沟田中；所述细钢索与固定在地面上的滑轮组成牵引系统；畦田或沟田两端中间分别安装有两个滑轮，细钢索环套在四个滑轮上拉紧，细钢索一端用卡子与后移管道较高一端连接固定；同时，细钢索另一端采用缠绕的方式与动力输出装置连接；

所述的药肥装置采用开敞式药肥罐；药肥罐底部连接有一条药肥管道，药肥管道上设有闸阀，药肥管道出口亦布设在后移管道正上方。