用于输送灌溉液体的喷洒器装置和使用这种装置进行输送的方法与流程

1.本发明涉本发明一般应用于灌溉系统领域，且特别是涉及一种用于灌溉系统的喷洒器装置。
2.本发明还涉及一种输送灌溉液体喷洒器装置的方法。


背景技术：

3.系统在包括自走式承重桁架的灌溉系统领域中早已为人所知，该桁架经由一个或更多个机动轮沿着待灌溉的土壤的一部分移动。
4.该系统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在土壤上的多个中央喷洒器装置。
5.通常，这种装置包括带有配件的支撑结构，该配件连接至具有液体射流分配喷嘴的供给管线。
6.该装置还包括遮挡板，该遮挡板面向喷嘴并且适于拦截来自供给管线的液体的射流并使其径向转向以将其均匀地输送到待灌溉的土壤的圆形区域。
7.通常，灌溉系统包括至少一个上述类型的喷洒器装置，该喷洒器装置安装在其端部以产生半圆形水射流以增加该系统的灌溉面积。
8.通常，这种类型的装置被称为“端部喷雾”，并且包括具有高度雾化的短程扇形射流，且由于大量液体被风吹走而因此效率较低。
9.此外，液体分配不是最佳的，且灌溉液体在每个移动射流的末端处大量下落，特别是在低压下，导致高施用强度并且可能有损坏土壤和/或径流条件的风险。
10.为了至少部分地消除这个缺点，已经开发了喷洒器装置，其中灌溉液体通过一系列旋转的通道径向分配。
11.ep1880768公开了一种用于上述类型的灌溉系统的液体喷洒器装置，其具有带有上部部分的支撑结构，该上部部分具有喷嘴，该喷嘴适于将灌溉液体沿纵向方向引导至输送板，该输送板布置在喷嘴下面并通过液体压力旋转。
12.也就是说，这种已知的装置是摆动装置，这意味着板自身旋转并且围绕与旋转轴线倾斜的轴线进行章动运动。
13.支撑结构和板具有适于彼此相互作用的相应表面，并且具有连结至该结构的第一磁体和连结至输送板并靠近第一磁体放置的第二磁体。
14.第一磁体和第二磁体安装在相反的位置，使得当灌溉液体撞击喷洒器装置时，磁性排斥力促进触发喷洒器装置的旋转。
15.这种布置的第一个缺点是，发射装置各部分的接触面暴露于磨损，这导致板产生震荡式振动并最终导致装置失效，且液体的射流在待灌溉土壤的区域上分配不均匀。
16.此外，该方案的另一个缺点是，由于这些接触面的磨损，需要定期更换发射部件，这会增加系统的维护成本。
17.另外，在扩散器装置的定期维护期间，该系统停止运行，并且土壤在给定时间内保持未灌溉，这将减少作物的生长。
18.为了至少部分地消除这些缺点，已经开发了喷洒器装置，其包括灌溉液体偏转元件以避免对已经被该系统结构的中央喷洒器装置灌溉的土壤区域进行灌溉。
19.然而，这种类型的遮挡板会导致灌溉液体落入其下方并形成池，从而阻碍了作物优化所需的均匀灌溉。
20.技术问题
21.考虑到现有技术，本发明所要解决的技术问题是在有限角度的区域内对土壤进行灌溉，以获得具有降低的施用强度的均匀的液体施用。


技术实现要素：

22.本发明的目的是通过如下方式来消除上述缺点：提供一种用于基于重力的灌溉系统的液体喷洒器装置和一种使用液体喷洒器装置输送灌溉液体的方法，其是高效且相对成本低廉的。
23.本发明的一个特定目的是提供如上文所述的一种液体喷洒器装置和一种输送灌溉液体的方法，其可以将液体分配在土壤的扇形部分中。
24.本发明的又一目的是提供一种如上文所述的液体发射装置，其具有非常长的寿命。
25.本发明的另一目的是提供如上所述的一种喷洒器装置和一种输送灌溉液体的方法，其允许以较低的施用强度均匀施用液体。
26.如下文更好地解释的，这些和其他目的通过如权利要求1所限定的用于基于重力的枢转或线性灌溉系统的液体喷洒器装置来实现，该液体喷洒器装置包括支撑结构，该支撑结构具有：第一部分，其具有限定纵向轴线以产生液体的射流的喷嘴；以及第二部分，其具有相对于第二部分枢转并面向喷嘴的遮挡板。
27.在本发明的一个特殊方面中，支撑结构包括驱动装置，该驱动装置具有至少一个第一磁体，该第一磁体由于由流过喷嘴的液体产生的负压而以往复振荡运动的方式移动；该驱动装置适于使板移动并迫使其以围绕纵向轴线的经过预定角度的往复振荡运动的方式枢转，以将液体输送到土壤的扇形区域上。
28.该板包括面向驱动装置的至少一个第一磁体的至少一个第二磁体，第一磁体和第二磁体具有相应的一致且相互吸引的极性。
29.另外，该装置的支撑结构在喷嘴上游具有配件，该配件用于连接至内径比喷嘴内径大的液体供应管线以形成能够产生负压的较窄部分。
30.通过这种特征组合，喷洒器装置可以将液体分配在土壤的扇形区域上。
31.本发明还涉及一种使用扩散器装置为基于重力的枢轴或线性灌溉系统输送灌溉液体的方法，如权利要求14中所限定。
32.根据从属权利要求获得本发明的有利实施方式。
附图说明
33.本发明的其他特征和优点将在阅读以下用于基于重力的枢轴或线性灌溉系统的
液体喷洒器装置以及使用该喷洒器装置为基于重力的枢轴或线性灌溉系统输送灌溉液体的方法的几个优选非排他性实施方式的详细描述后变得更加明显，这些实施方式在随附附图的帮助下被描述为非限制性示例，在附图中：
34.图1是结合了本发明的液体喷洒器装置的基于重力的枢轴灌溉系统的立体示意图；
35.图2是本发明液体喷洒器装置第一实施方式的立体图；
36.图3是图2的装置的沿轴向竖向平面iii-iii截取的立体图；
37.图4是图2的装置的分解立体图；
38.图5是图2涉外装置的沿轴向竖向平面v-v截取的侧视图；
39.图6a是图2的装置在第一操作步骤中的俯视图；
40.图6b是图2的装置在第二操作步骤中的俯视图；
41.图7a是图6a的装置的沿剖面viia-viia部分截取的前视图；
42.图7b是图6b的装置的沿剖面viib-viib部分截取的前视图；
43.图8a是图7a的装置的沿剖面viiia-viiia部分截取的俯视图；
44.图8b是图7b的装置的沿剖面viiib-viiib部分截取的俯视图；
45.图9是图2的装置的细节的正面、侧面和剖面立体图；
46.图10是图2的装置另外的细节的前视图；
47.图11是图2的装置的流动控制系统的示意图；
48.图11a至11d是图11的流动控制系统的某些操作步骤的示意图；
49.图12是图2的装置的细节的示意图；
50.图13是本发明的液体喷洒器装置的第二实施方式的透视立面图；
51.图14是图13的装置的沿轴向竖向平面xiii-xiii截取的侧视图。
具体实施方式
52.参考附图，图1示出了本发明的用于为基于重力的枢轴或线性灌溉系统输送灌溉液体的喷洒器装置，一般用数字1表示，其设计用于在待灌溉的土壤g上分配灌溉液体f，通常是水。
53.特别地，“端部喷雾器”类型的喷洒器装置1可以连接至灌溉液体供给管线3的外部自由端部2，灌溉液体供给管线3安装至“中心枢轴”灌溉系统5的桁架结构4，其可通过一个或更多个机动轮r移动，如图1所示。
54.在第一实施方式中，如图1至图8所示，喷洒器装置1包括具有细长部分6a的支撑结构6，该细长部分6a适于固定至大致竖向的灌溉系统的桁架结构，该大致竖向的灌溉系统具有从其延伸的第一部分6b并且第一部分6b设计成接纳具有内径d1和具有大致竖向的轴线l的第一大致圆柱形喷嘴7，该喷嘴被构造成产生如箭头f所指示的指向下的液体的射流。
55.第二部分6c从细长部分6a延伸并具有相对于第二部分6c枢转且部分面向喷嘴7的遮挡板8，以转向和径向输送液体f的射流。
56.遮挡板8枢转地安装至销9的上端，销9插入到第二部分6c的适当座部中并且具有大致平行于纵向轴线l的轴线x1，以能够围绕该轴线x1枢转。
57.板8可以位于距喷嘴7给定距离1处并且可以具有面向喷嘴7并连接至转向出口部
分8b的入口部分8a。
58.特别地，转向出口部分8b可以具有至少部分径向的凹槽10并且端部面向上，以确保灌溉液体的增强的径向引导和更均匀的输送。
59.优选地，遮挡板8的出口部分8b具有延伸经过大约180
°
的角度δ的大致半圆形平面形状的外围部分，使得随着遮挡板8以预定角度γ的往复振荡运动β的方式枢转，液体f被分配在与待灌溉的土壤g的扇形区域s对应的角度γ+δ的范围内，所述角度γ+δ的范围为从190
°
至225
°
、优选地为从180
°
至210
°
。
60.如图6a和6b所示，其示出了没有支撑结构6的第一部分6b的喷洒器装置1的俯视图，预定角度γ的范围为从10
°
到45
°
，并且优选地大约为30
°
。
61.因此，由第一喷嘴7产生并由以往复振荡运动的方式枢转的遮挡板8转向的液体f的射流分配在扇形区域s上，扩大了装置1的范围并增强了液体雾化，从而改善了在土壤上的分配。
62.第一喷嘴7可以连接至供给管线3，该供给管线3通过配件11在压力下供给液体f，配件11固定到部分6b并且具有比喷嘴7的直径d1大的内径d2。
63.根据本发明，提供了不同于第一喷嘴7且与其一起操作的第二喷嘴12，且第二喷嘴12在其入口下游具有较窄的部分以产生文丘里管引起的负压。
64.在第一实施方式中，第二喷嘴12插入在配件11与第一喷嘴7之间并且与两者同轴。
65.优选地，第二喷嘴12具有大致截头圆锥体的形状并且带有入口12'和出口，入口12'具有与配件11相同的直径d2并且出口具有比喷嘴7的内径d1小的内径d3。
66.另外，当第二喷嘴12的入口12'通过o形环密封地连接至配件11时，其出口12”以小的径向间隙和轴向间隙装配到第一喷嘴7的入口中。
67.此外，环形进气歧管12a围绕第二喷嘴12形成，经由两个喷嘴之间的径向间隙和轴向间隙与较窄部分流体连通。
68.因此，流体f通过第一喷嘴7和第二喷嘴12的流动在第二喷嘴12的较窄部分处产生文丘里管引起的负压，通常标记为d。
69.根据本发明，提供驱动装置13，其作用在遮挡板8上以控制其围绕轴x1的往复枢转运动，并且包括至少一个第一磁体14，该第一磁体14适于响应于由流过第一喷嘴7的液体f产生的负压d而以具有振幅δ的往复直线运动的方式移动。
70.第二磁体15面向该第一磁体14且与其大致相似，并且容纳在从遮挡板8的第一部分8a径向向外延伸的附件8c的腔中。
71.便利地，两个磁体14、15布置在具有一致的、相互吸引的极性p2、p1的位置。
72.因此，作为第一磁体14、第二磁体15的往复直线运动δ的结果，由此将驱动遮挡板8通过磁引力围绕其自身的旋转轴线x1进行往复振荡运动β。
73.另外，第一磁体14固定至致动器构件16，致动器构件16滑动且密封地容纳在位于支撑结构6的第二部分6c中的第一腔室17中。
74.在本发明的一个优选实施方式中，提供了一对彼此相对的具有一致且相互吸引的极性p1的第一磁体14'、14”来代替单个磁体14，以分别增加与板8的第二磁体15的吸引力。
75.如下文更清楚地解释的，驱动装置13可以包括阀元件18，该阀元件18具有面向第一磁体14并且滑动地容纳在第二腔室20中的第三磁体19，该第二腔室20也位于支撑结构6
的部分6c中。即，阀元件18的第三磁体19以相反的、相互排斥的极性p3、p1面向致动器构件16的第一磁体14。
76.因此，阀元件18可以设计成响应于第一磁体14与第三磁体19之间的排斥力而以与致动器构件16的往复振荡运动δ1相反的往复振荡运动δ2的方式移动。
77.便利地，第一腔室17可以包括用于致动器构件16的第一限位止动表面17a、17b，致动器构件16被设计成以在前述第一限位止动表面17a、17b之间往复振荡运动δ1的方式移动。
78.优选地，这种限位止动表面17a、17b可包括导向装置(未示出)，该导向装置适于防止致动器构件16响应于在其移动期间所涉及的磁力而枢转。
79.类似地，第二腔室20可包括用于阀元件18的第二限位止动表面20a、20b，阀元件18被设计成以在对应的第二限位止动表面20a、20b之间往复振荡运动δ2的方式移动。
80.便利地，主通道21设置在支撑结构6的部分6a中，并且具有形成在部分6b中并连接至进气歧管12a的第一端部21a，以及形成在支撑结构6的部分6c中的第二主端部21b。
81.因此，致动器元件16和阀元件18由于主通道21中的负压d而以往复振荡运动的方式在它们各自的腔室17、20内于它们各自的限位止动表面17a、17b、20a、20b之间自由滑动。
82.如图8a、8b和图11a至11d所示，在主通道21的两侧上的结构6的部分6c中形成一对次级通道22、23，每个次级通道都具有与第一腔室17流体连通的第一端部22a、23a和连接至第二腔室20的第二端部22b、23b。
83.特别地，在第二腔室20处，次级通道22、23的第一端部22a、23a形成在主通道21的第二端部21b附近，并且第二端部22b、23b在第一限位止动表面17a、17附近连接至第一滑动腔室17。
84.如图9中清楚地示出，阀元件18可以包括槽形腔24，该槽形腔24被设计成将主通道21交替地与次级通道22、23连接，特别是将第二端部21b交替地连接至第二端部22b、23b中的一者。
85.在本发明的一个实施方式中，可以提供第四磁体25，其邻近并平行于第三磁体19并且安装在第二主端部21b和第一次级端部22a、23a的相反侧上。
86.第四磁体25可以安装在其极性p4将与第三磁体19的极性p1平行且一致的位置，以促进排斥力并将阀元件18的槽形腔24推向主导管的第一端部21b和次级导管的第一端部22a，23a，并辅助它们的密封效果。
87.如图12最佳所示，第二腔室20必须经由与外部连通的通风通道26连接，以用于由阀元件18移动而引起的腔室20中的空气体积的流入和流出。
88.通风通道26可以包括与第二腔室20流体连通的第一端部26a，如图4和图7所示，以及经由过滤器27连接至外部的第二端部26b，如图3和图5所示。
89.此外，通过作用在过滤器27上，可以改变排气通道26的端部26b的剖面，这允许第二腔室20中存在空气体积，导致阀元件18的移动速度以及遮挡板8的往复振荡运动β也发生变化。
90.现在将参考图11a和图11d描述由负压d产生的致动器构件16和阀元件18的往复振荡移动的示例。
91.流过第二喷嘴12的液体f在进气歧管12a中产生负压d，该负压通过主通道21连通
到第二腔室20，并且阀元件18的槽形腔24在次级主端部21b与次级通道23的第一端部23a之间建立流体连通。
92.因此，负压d被连通到相对应的第二次级端部23b并因此连通到第一腔室17，以使致动器构件16在负压d下朝向限位止动表面17b移动，如图11a所示。
93.致动器构件16朝向限位止动表面17b的横向移动(以及由此的第一磁体14)，由于第一磁体14与第三磁体19之间的排斥力而导致阀元件18在相反方向上移动，从而将阀元件18推向相反的限位止动表面20a，如图11b和11c所示。
94.阀元件18的横向移动以及由此的槽形腔24的横向移动在主通道21的第二主端部21b与次级通道22的第一次级端部22a之间建立流体连通。
95.因此，负压d被连通到对应的第二端22b并因此连通到第一腔室17，以使致动器构件16在负压d下朝向第一限位止动表面17a移动，如图11d所示。
96.这将导致致动器构件16的往复直线振荡运动δ，致动器构件16将经由第一磁体14驱动第二磁体15并且导致板8以往复振荡运动β的方式枢转。
97.实验表明，本发明的喷洒器装置1的振荡移动是由0.6bar数量级的非常低的负压d触发的。
98.本发明的另一方面提供了一种使用如上所述的喷洒器装置1为基于重力的枢轴或线性灌溉系统4输送灌溉液体f的方法。
99.本发明的方法包括第一步骤a)使液体f流过第二喷嘴12和第一喷嘴并在进气歧管12a中产生文丘里管引起的负压，以及第二步骤b)经由主管道21将进气歧管12a与第二腔室20连接以在其中产生负压。
100.该方法还包括步骤c)一旦阀元件18与第二限位止动表面20a、20b中的一者接触，并且槽形腔24将主通道21与次级通道22、23中的一者的第一次级端部22a、23a连接，就经由次级导管22、23将第二腔室20与第一腔室17连接。
101.随后是步骤d)通过主导管21中产生的负压d，将致动器构件16朝向第一腔室17内的第一限位止动表面17a、17b中的一者移动，以及步骤e)通过第一磁体14和第三磁体19之间的磁性排斥将阀元件18朝向相反的第二限位止动面20b、20a移动，以及f)将槽形腔24连接在主通道21与相对次级通道23、22的第二次级端部23b、22b之间。
102.重复步骤d)、e)和f)直到灌溉液体f在主通道21中产生负压d为止，并且驱动装置13将遮挡板8驱动成以围绕纵向轴线l的经过预定角度γ的往复振荡运动β的方式旋转，以将液体f分配在土壤g的扇形区域s上。
103.图12和图13示出了本发明的喷洒器装置的第二实施方式，其与第一实施方式的基本区别在于，第一喷嘴7和第二喷嘴12处于产生指向上的液体的射流的位置，并由箭头f'指示。
104.除了某些形式方面之外，该装置的其他主要元件基本上没有变化，因此用相同的附图标记表示。
105.在该实施方式中，第一喷嘴7具有大致截头圆锥体的形状，并且第二喷嘴12与第一喷嘴不同轴且具有大致圆柱形的形状，但与第一实施方式中一样，在两部分12'与12”之间具有较窄的部分，以用于产生文丘里管引起的负压。
106.第一喷嘴7产生均匀且高流量的射流，该射流被导向遮挡板8并由其径向部分8b转
向和分配。
107.在此，第二喷嘴12与第一喷嘴不同轴，但与第一喷嘴偏移，用于产生负压d，尽管它在引导次级喷射朝向遮挡板8的方面起次要作用。
108.该负压d被传递到进气歧管12a，进气歧管12a又经由通道21、21a、21b连接至容纳致动器构件16和阀元件18的腔室17和20。
109.该第二实施方式的操作方法与第一实施方式的操作方法没有本质的不同，在此将不再赘述。
110.从上述内容可以明显看出，本发明的液体喷洒器装置和输送方法达到了预期目的，且特别是能够在角度受限的区域内以均匀的液体输送和降低的施用强度来灌溉土壤。
111.在所附权利要求中公开的发明构思内，本发明的装置和方法易于进行多种改变或变型。
112.虽然已经特别地参考随附附图描述了该装置和方法，但是本公开和权利要求中提及的数字仅用于本发明更好的可理解性，并且不应以任何方式限制所要求保护的范围。
113.本文中对“一个实施方式”或“该实施方式”或“一些实施方式”的引用表示所描述的特定特征、结构或元件包括在本发明主题的至少一个实施方式中。
114.此外，特定特征、结构或元件可以以任何合适的方式组合在一起以提供一个或更多个实施方式。
115.工业实用性
116.本发明可以应用于工业，因为它可以在工厂中以工业规模生产，以制造用于对预定土壤表面进行灌溉的液体发射装置。