CN112203775B - 章动液体排放设备及其与抗章动适配套件的组合 - Google Patents

Abstract

一种用于基于重力的灌溉系统的液体排放设备，包括：限定第一纵向轴线并具有用于产生与第一轴线同轴的灌溉射流的喷嘴的支撑结构；位于支撑结构下方的大致管状的本体；大致圆形的面向喷嘴并以可旋转的方式安装在管状的本体中以绕第二纵向轴线旋转的挡板。第一轴线和喷嘴相对于支撑结构是固定的；第二纵向轴线以进动运动的方式绕第一轴线自由旋转；导引装置设计成以可移除的方式联接至管状的本体以与挡板相互作用，并阻止绕第一轴线的进动运动，同时允许绕第二轴线的旋转运动。转向构件还适于以可移除的方式定位于喷嘴下游，以将射流引导至挡板的扇形部分上，并将液体分配在土壤的扇形区域上。一种章动液体排放设备与抗章动适配套件组合的布置结构。

Description

章动液体排放设备及其与抗章动适配套件的组合

技术领域

本发明通常发现应用于农业应用的灌溉系统领域，并且尤其涉及用于灌溉系统的液体排放设备。

本发明还涉及与抗章动适配套件(anti-nutating adaptation kit)相组合的章动液体排放设备(nutating liquid emitting device)的布置结构。

背景技术

在灌溉系统领域中早已公知这样的系统：该系统包括自推进式承重桁架，自推进式承重桁架沿着待灌溉的土壤的一部分经由一个或更多个机动轮移动。

该结构通常包括用于供给灌溉液体的供给管线，该供给管线连接至用于将液体分配到土壤上的多个排放设备。

另外，排放设备通常包括具有连接器的支撑结构，该连接器连接至具有液体射流分配喷嘴的供给管线。

该设备包括面向喷嘴的挡板，该挡板适于拦截来自供给管线的液体射流并用作转向器，以将液体射流均匀地引导至待灌溉的土壤的圆形区域。

该挡板能够在由液体射流施加的压力下绕竖向轴正常旋转。

然而，在这种类型的排放设备中，灌溉液体分配在土壤的具有圆形平面形状的一部分上，该部分土壤也靠近自推进式桁架的轮，因此轮将在产生阻力的湿土壤上移动。

在这些条件下，轮可能在土壤中形成沟槽，这将进一步增加阻力，并可能导致自推进式桁架驱动装置的失效和断裂。

为了试图至少部分地消除该缺点，已经开发出用于在背对桁架的向前移动方向的一侧上支撑排放设备的系统，从而可以在该桁架的下游分配液体。

然而，这些系统具有体积庞大和增加设备安装成本的缺点。

为了消除上述缺点的另一尝试是开发排放设备，该排放设备可以将灌溉液体分配在土壤的半圆形区域上，该半圆形区域与用于搁置轮子的区域不同，以便于轮子在干燥的地面上滚动。

EP3248690公开了一种用于上述类型灌溉系统的液体排放设备，该液体设备具有支撑结构，该支撑结构具有枢转联接至该支撑结构的挡板，并且挡板在灌溉液体的压力下旋转。因此，已知的设备是章动设备，这意味着板既自身旋转又绕相对于旋转轴线倾斜的轴线进行进动运动。

支撑结构和排放器具有相应的齿状表面，相应的齿状表面设计成用于相互作用以控制板相对于支撑体的旋转，并且具有相应的大致圆形的无齿部分，以向板施加更大的旋转速度，并限制分配在土壤的相应圆形区域中的液体量。

这种布置结构的第一个缺点是其构造和组装相当复杂，并且具有相对较高的成本。

这种已知布置结构的另一个缺点是无齿表面的存在仅能部分防止在搁置有自推进式桁架的轮子的土壤扇形区域上的灌溉，随着板继续在无齿部分上旋转时，从而将液体也分配在土壤区域之外进行灌溉。

这种已知布置结构的另一个缺点是，排放设备的各个部件的接触表面暴露在磨损中，这导致板产生振荡振动，最终导致设备失效，液体射流在待灌溉土壤区域的分配不均匀。

而且，该解决方案的另一个缺点是，由于这些接触表面的磨损，需要定期更换排放构件，这将增加系统的维护成本。

此外，在扩散器设备的定期维护期间，系统停止运行，土壤在一定时间内保持未灌溉状态，这将减缓作物的生长。

为了试图至少部分地消除这些缺点，已经开发了排放设备，该排放设备包括灌溉液体偏转元件，以避免灌溉其上安置有自推进式桁架的轮子的土壤区域上。

然而，这种类型的挡板不能与现有的排放设备一起使用，并且需要使用特殊的灌溉设备，从而增加了系统的复杂性。

这种布置结构的另一个缺点是挡板使灌溉液体落入其下方并形成水池，从而妨碍了作物优化所需的均匀灌溉。

技术问题

鉴于现有技术，本发明解决的技术问题是在角度受限的区域上灌溉土壤，以减少设备部件上的阻力、磨损和振动，即使使用现有设备也在角度受限的区域上灌溉土壤。

发明内容

本发明的目的是通过提供一种用于基于重力的灌溉系统的液体排放设备和设计为配装至液体排放设备的可移除式的升级套件来消除上述缺点，这些设备高效且相对成本效益高。

本发明的特定目的是提供如上所述的可将液体分配在土壤的扇形部分中的液体排放设备。

本发明的另一特定目的是提供可移除的套件，以将用于将灌溉液体分配到圆形区域的现有的液体排放设备转换成用于分配到土壤扇形区的设备。

本发明的另一个目的是提供如上所述的液体排放设备，其提供简单和容易的安装和维护。

本发明的另一个目的是提供如上所述的具有显着长寿命的液体排放设备。

如以下更清楚地解释的，这些和其他目的通过如本申请所述的用于基于重力的灌溉系统的液体排放设备来实现，该液体排放设备包括：支撑结构，该支撑结构限定第一纵向轴线并且具有用于产生与第一轴线同轴的灌溉射流的喷嘴；位于支撑结构下方的大致管状的本体，以及大致圆形的挡板，该挡板面向喷嘴，并且以可旋转的方式安装在管状的本体中以绕第二纵向轴线旋转。

根据本发明的特有方面，第一轴线和喷嘴相对于支撑结构是固定的，并且第二纵向轴线以进动运动的方式绕着第一轴线自由旋转，并且导引装置设计成以可移除的方式联接至管状的本体以与挡板相互作用，并阻止绕第一轴的进动运动，同时允许绕第二轴的旋转运动。转向构件还适于以可移除的方式定位于喷嘴下游，以将射流引导至挡板的扇形部分上，并且将液体分配在土壤的扇形区域上。

通过这些特征的组合，排放设备可以将液体分布在土壤的扇形形状区域上。

而且，由于挡板仅能够绕其自身的旋转轴线旋转而没有任何进动，因此该装置较少受到振动的影响，因此不易磨损，并且更加耐用和可靠。

本发明还涉及如本申请所限定的，用于在土壤的扇形区域内分配液体的与抗章动适配套件结合的章动液体排放设备的布置结构。

附图说明

通过阅读以下对基于重力的灌溉系统的液体排放设备和设计为装配在液体排放设备上的可移除升级套件的一些优选的非排他性实施例的详细说明，本发明的进一步特征和优点将变得更加明显，该详细说明是借助于附图以非限制性示例的方式进行描述的，在附图中：

图1和图3是处于两个不同操作位置的本发明液体排放器的侧视图；

图2和图4分别是图1和图3的液体排放器的截面图；

图5A至图5D是图3的液体排放器的第一细节的立体图、侧视图、俯视图和剖开侧视图；

图6A至图6D是图3的液体排放器的第二细节的立体图、侧视图、俯视图和剖开侧视图；

图7A至图7C是图3的液体排放器的第三细节的立体图、剖开立体图和剖开侧视图；

图7D至图7E是如图7A至图7C中所示细节的优选实施例的立体图和俯视图；

图8是图6的细节和本发明的可移除升级套件的剖开侧视图。

具体实施例

图1示出了根据本发明的用于基于重力的灌溉系统的排放设备，该排放设备总体上用数字1表示，该排放设备设计成用于将灌溉液体分配到待灌溉的土壤上，该灌溉液体通常是水。

特别地，排放设备1可以是悬挂式的并且排放设备1经由下降管线(drop line)连接至灌溉液体供给管线，以提供借助于一个或更多个机动轮子移动的“中央枢轴”型或类似的灌溉系统，未示出该下降管线。

如图1和图2中最佳所示，排放设备1包括支撑结构2，该支撑结构2限定了大致位于中央的第一纵向轴线X₁，并且该支撑结构2具有固定和可移除的喷嘴3，以用于产生向下定向的液体射流J。然而，也不能排除喷嘴3可以定向成将射流J向上引导。

方便地，支撑结构2可以经由连接器4连接至灌溉液体供给管线，以将液体供给至喷嘴3。

大致管状的本体5位于支撑结构2的下方，并且本体5具有大致圆形的挡板，该挡板在喷嘴3的前方以可旋转的方式安装在管状的本体5中，以使液体射流J转向并径向分配该液体射流J。

挡板6可以如在所示出的构型中那样绕第二纵向轴线X₂旋转，并且挡板6可以包括配装在管状的本体5中的围绕所述第二轴线X₂旋转的支撑杆7。

替代性地，板6可以在不提供杆7的情况下绕第二轴线X₂旋转，例如使用根据技术人员已知方案中的任一方案的旋转支撑件。

有利的是，板6可以定位成与喷嘴3相距预定距离d，并且板6可以包括第一部分8，该第一部分8具有形成在该第一部分8上的至少部分径向的凹槽9，该凹槽9相对于板6的半径可能稍微倾斜并且凹槽9被引导朝向射流J，以增加灌溉液体射流的范围并改进液体分配的均匀性。

为了使液体被引导朝向射流J，板6的面向喷嘴3的第一部分8的表面8'可以具有带有中央尖状部10的凹形构型，该中央尖状部10位于通过喷嘴3被加速的液体的入口区域处。

如本身已知的那样，从喷嘴3输送的液体的流动以及穿过凹槽9排出的流动将引起板6围绕第二纵向轴线X₂的旋转，该板6实际上作用为液压叶轮。

如图5A至图5D中所示，板6可以包括第二部分11，该第二部分11具有大致筒形和管状的形状并且具有预定的外径D₁以及大致管状的外表面11'，该外表面11'允许将第二部分11以可移除的方式配装至支撑杆7的一个端部7'。

根据本发明的特有方面，第一纵向轴线X₁和喷嘴3相对于支撑结构2是固定的，并且第二纵向轴线X₂以进动运动的方式绕第一轴线X₁进行自由旋转，并且导引装置12设计成以可移除的方式联接至管状的本体5，以与挡板6相互作用，并防止绕第一轴线X₁的进动运动，同时允许绕第二轴线X₂的旋转运动。

转向构件13还适于以可移除的方式定位在喷嘴3的下游，以将射流J引导至挡板6的表面8'的扇形部分14上，从而将液体分配在土壤的扇形区域上。

如图3、图4以及图6A至图6D中清楚地示出，转向构件13可以包括大致板状的圆形连接部分15，该圆形连接部分15用于经由多个周缘闩锁构件16连接至支撑结构2。

此外，转向构件13可以包括大致喙形的通道部分17，该通道部分17具有位于连接部分15处的用于灌溉液体的入口开口18和面向挡板6的大致长形的出口开口19。

出口开口19大致沿直径方向Y延伸，从排放设备1的第一中央纵向轴线X₁径向偏移，以引导射流J朝向板6的扇形部分14，并使液体分配在所述直径方向Y范围以外的土壤区域上。

因此，来自灌溉系统的供给管线的液体可以流动穿过支撑结构2的连接件4、喷嘴3、然后穿过转向构件13的通道部分17并从通道部分17的出口开口19流出，从而产生被引导朝向挡板6的扇形部分14的射流J。

方便地，出口开口19可以具有朝向彼此稍微倾斜的两个大致直的分支部19A、19B，并且所述两个分支部中的一个分支部19A与另一个臂19B相比可以具有更大的横截面，从而产生特殊形状的射流J。

因此，流经转向构件13的出口开口19的液体射流J中的较长范围的部分可以流动穿过具有较大横截面的分支部19A，并且可以在挡板6的第一部分8的凹槽9上沿预定方向Ω施加扭矩。例如，在图示的实施例中，即在图5C中，在从顶部观察时，挡板6将逆时针旋转。

分支部19A、19B可以朝向彼此倾斜与扇形部分14的幅度相对应的预定角度β，该扇形部分14的幅度范围可以为70°至270°。

在本发明的优选实施例中，如图中所示，转向构件13适于将灌溉液体射流J引导至具有约180°幅度的扇形部分14，以将液体分配在土壤的半圆形区域上。

方便地，如图6D中最佳所示，喙形转向构件13的通道部分17可以具有逐渐减小的横截面，用于使液体朝向出口开口19加速并使挡板6旋转。

此外，转向构件13的通道部分17形成的形状使灌溉液体射流J在具有相对于第一纵向轴线X₁的预定倾斜度α的轴向方向X₃上定向，使得液体将被引导至板6的扇形部分14，如图4和图6D中所示。

有利的是，转向构件13的连接部分15可以具有面向挡板6的屏蔽延伸部20，以将来自通道部分17的出口开口19的任何液体飞溅物转移离开直径方向Y。

通过这种几何形状，从转向构件13的出口开口19流出的所有灌溉液体都朝向挡板6的扇形部分14定向，并因此被分配至土壤的扇形区域。

在本发明的优选实施例中，导引装置12可以包括环形元件21，该环形元件21具有外表面21'和内表面21'，该外表面21'和内表面21'具有大致筒形的形状并且大致同轴，该外表面21'和内表面21'分别具有外径D2和内径D3。

如图4中所示，环形元件21可以在排放设备1的管状的本体5中定位成与板6的第二筒形部分11同轴，以使得第二筒形部分11的外表面11'将与环形元件21的内表面21”滑动地接触，从而在某种程度上形成滑动轴承，保持第二纵向轴线X₂与第一纵向轴线X₁同轴并防止任何进动运动。

然后，挡板6的第二圆筒形部分11的外径D2可以略小于环形元件21的内径D1，使得挡板6可以定心，并且可以使挡板6绕挡板6的第二纵轴线X₂旋转时产生的振动减小，如图8中所示。

在第二实施例中，如图4中所示，环形元件21将优选地具有带有圆形边缘22的大致截头圆锥形的内表面21”，该圆形边缘22用于与挡板6的第二大致筒形部分11滑动地接触，这将减小接触面积，并因此减小接触表面11'与接触表面21”之间的摩擦。

在本发明的另一实施例中，如图7A至图7E中所示，环形元件21可以具有大致L形的轴向横截面，其中，外部竖向表面21'固定在管状的本体5的内部，并且内部水平环形表面21”具有圆形边缘22，该圆形边缘22限定了与挡板6的第二筒形部分11滑动接触的表面。

特别地，在该另外的实施例中，圆形边缘22可以包括由对应的通道22”分隔开的多个突出部22'，以防止灌溉液体积聚在环形元件21和挡板6的第二筒形部分11的滑动表面上。

方便地，环形元件21可以由高度耐磨的基部材料形成，从而提高排放设备1的整体耐久性，该高度耐磨的基部材料例如选自纤维增强的热塑性材料。

在另一方面，本发明提供了一种章动液体排放设备1与抗章动适配套件组合的布置结构，如图8中所示。

防摆套件23可以以可移除的方式配装至具有支撑结构2和喷嘴3的现有液体排放设备1，其中，支撑结构2限定第一中央纵向轴线X₁，喷嘴3用于产生沿着第一轴线X₁的灌溉射流J。

此外，设备1包括位于支撑结构2下方的大致管状的本体5和位于喷嘴3前方的大致圆形的挡板，并且该大致圆形的挡板以可旋转的方式安装在管状的本体5中以绕第二纵轴线X₂旋转。

因此，第一轴线X₁和喷嘴3相对于支撑结构2是固定的，并且待升级的设备1可以是章动型的，其中，第二纵轴线X₂以进动运动的方式绕第一轴线X₁自由旋转，由此板6可以绕中央轴线X₁进动。

通过这种布置结构，喷嘴3可以适于将灌溉液体引导至板6的中央区域附近，以使板6将液体分配至土壤的圆形区域。

有利的是，抗章动适配套件23设计成以可移除的方式连接至排放设备1，并且抗章动适配套件23包括导引装置12，该导引装置12设计成以可移除的方式安装在管状的本体5内以与偏转板6相互作用，并使第二纵向轴线X₂固定，使该第二纵向轴线X₂与支撑结构2的第一纵向轴线X₁以及与喷嘴3的轴线重合。

此外，抗章动适配套件23包括转向构件13，该转向构件13适于在喷嘴3的下游以可移除的方式配装至支撑结构2，以将射流J转向至挡板6的扇形部分14上，并将液体分配在土壤的扇形区域上。

实际上，升级套件23包括如上所述的环形元件21和转向构件13，该环形元件21和转向构件13执行上述功能。

可移除的抗章动适配套件23将能够使将液体分配在土壤的圆形区域上的章动排放设备1转换为具有简单旋转挡板6的设备，从而将液体分配在土壤的扇形区域上。

上述公开清楚地表明，本发明的液体扩散器设备满足了预期的目的，并且特别地满足了以下需求：易于制造、减少在系统运行期间杆上的摩擦和振动、以及与现有扩散器设备相比具有更长的寿命。

在所附权利要求书中所公开的发明构思内，本发明的设备易于进行多种改变和变型。在不脱离本发明的范围的情况下，本发明的所有细节可以由其他技术上等同的部分代替，并且材料可以根据不同的需求而变化。

尽管已经具体参考附图对该设备进行了描述，但是数字符号仅是出于更好理解本发明的目的而使用的，并且这些数字符号不应以任何方式限制所要求保护的范围。

工业适用性

本发明可以在工业上找到应用，因为本发明可以在工厂中以工业规模进行生产，以用于制造用于灌溉预定土壤表面的液体排放设备。

Claims (14)

1.一种用于基于重力的灌溉系统的液体排放设备(1)，所述液体排放设备(1)包括：

-支撑结构(2)，所述支撑结构(2)限定第一纵向轴线(X₁)并具有用于产生与所述第一纵向轴线(X₁)同轴的灌溉射流(J)的喷嘴(3)；

-管状的本体(5)，所述管状的本体(5)位于所述支撑结构(2)的下方；

-圆形的挡板(6)，所述挡板(6)面向所述喷嘴(3)，并且以可旋转的方式安装在所述管状的本体(5)中以绕第二纵向轴线(X₂)旋转；

其特征在于，所述液体排放设备是章动型的设备，在所述液体排放设备中，所述挡板(6)绕其自身旋转并具有围绕所述第一纵向轴线(X₁)的进动运动，所述第一纵向轴线(X₁)和所述喷嘴(3)相对于所述支撑结构(2)是固定的，而所述第二纵向轴线(X₂)以进动运动的方式绕所述第一纵向轴线(X₁)进行自由旋转，导引装置(12)设计成以可移除的方式联接至所述管状的本体(5)，以与所述挡板(6)相互作用，并阻止所述挡板(6)绕所述第一纵向轴线(X₁)的所述进动运动，同时允许绕所述第二纵向轴线(X₂)的旋转运动，转向构件(13)以可移除的方式放置在所述喷嘴(3)的下游，以将所述射流(J)引导在所述挡板(6)的扇形部分(14)上，并将液体分配在土壤的扇形区域上。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述导引装置(12)包括具有预定内径(D₃)的环形元件(21)，所述环形元件能够放置在所述管状的本体(5)中，所述挡板(6)具有第一部分(8)和第二部分(11)，所述第一部分(8)具有至少部分地被引导朝向所述射流(J)的径向凹槽(9)，所述第二部分(11)呈具有外径(D₁)的筒形形状，所述第二部分(11)的外径(D₁)略小于所述环形元件(21)的所述预定内径(D₃)。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述环形元件(21)具有筒形的内表面(21”)，所述内表面旨在与所述挡板(6)的筒形的所述第二部分(11)滑动地接触以保持所述第二纵向轴线(X₂)与所述第一纵向轴线(X₁)同轴并阻止所述进动运动。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述环形元件(21)包括具有圆形边缘(22)的截头圆锥形的内表面(21”)，所述圆形边缘(22)用于与所述挡板(6)的筒形的所述第二部分(11)滑动接触，以减少接触表面之间的摩擦。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述挡板(6)设计成经由接合在所述管状的本体(5)中的杆(7)或经由旋转支撑件绕所述第二纵向轴线(X₂)旋转。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述转向构件(13)具有用于连接至所述支撑结构(2)的板状的连接部分(15)和具有长形的出口开口(19)的喙形的通道部分(17)。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述出口开口(19)沿直径方向(Y)延伸，从所述第一纵向轴线(X₁)径向偏移，以引导所述射流(J)朝向所述挡板(6)的所述扇形部分(14)并使所述液体分配在位于所述直径方向(Y)范围以外的土壤区域上。

8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述出口开口(19)具有朝向彼此稍微倾斜的两个直的分支部，所述分支部中的一个分支部(19A)与另一个分支部(19B)相比具有更大的横截面，从而产生特殊形状的射流(J)。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述一个分支部(19A)和所述另一个分支部(19B)朝向彼此倾斜与所述扇形部分(14)的幅度相对应的预定角度(β)，所述扇形部分(14)的幅度范围为70°至270°。

10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述一个分支部(19A)和所述另一个分支部(19B)朝向彼此倾斜了与所述扇形部分(14)的幅度相对应的预定角度(β)，所述扇形部分(14)的幅度范围为180°。

11.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述转向构件(13)的所述连接部分(15)具有屏蔽延伸部(20)，以将任何液体飞溅物转移离开所述直径方向(Y)。

12.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，喙形的所述通道部分(17)具有逐渐减小的横截面，用于使液体朝向所述出口开口(19)加速，并且喙形的所述通道部分(17)形成的形状使液体射流(J)在具有相对于所述第一纵向轴线(X₁)的预定倾斜度(α)的轴向方向(X₃)上定向。

13.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述支撑结构(2)具有连接器(4)，所述连接器(4)用于连接至灌溉液体供给管线并将灌溉液体供给至所述喷嘴(3)。

14.一种章动液体排放设备(1)与抗章动适配套件(23)组合的布置结构，

其中，所述章动液体排放设备(1)包括：支撑结构(2)，所述支撑结构(2)限定第一纵向轴线(X₁)；喷嘴(3)，所述喷嘴(3)用于产生沿着所述第一纵向轴线(X₁)的灌溉射流(J)；管状的本体(5)，所述管状的本体(5)位于所述支撑结构(2)的下方；圆形的挡板(6)，所述挡板(6)面向所述喷嘴(3)，并且以可旋转的方式安装在所述管状的本体(5)中以绕第二纵向轴线(X₂)旋转，

所述章动液体排放设备(1)是章动型的设备，在所述章动液体排放设备(1)中，所述挡板(6)绕其自身旋转并具有围绕所述第一纵向轴线(X₁)的进动运动，

其中，所述第一纵向轴线(X₁)和所述喷嘴(3)相对于所述支撑结构(2)是固定的，

其中，所述第二纵向轴线(X₂)以进动运动的方式绕着所述第一纵向轴线(X₁)自由旋转，

其中，所述抗章动适配套件(23)适于以可移除的方式连接至所述章动液体排放设备(1)，并且所述抗章动适配套件(23)包括导引装置(12)和转向构件(13)，所述导引装置设计成以可移除的方式安装在所述管状的本体(5)中以与所述挡板(6)相互作用，并使所述第二纵向轴线(X₂)固定，使所述第二纵向轴线(X₂)与所述支撑结构(2)的所述第一纵向轴线(X₁)和所述喷嘴(3)的轴线重合，所述转向构件(13)能够在所述喷嘴(3)的下游以可移除的方式联接至所述支撑结构(2)，以将所述射流(J)转向至所述挡板(6)的扇形部分(14)上，并将液体分配在土壤的扇形区域上。

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