用于不同灌溉模式的旋转式喷洒器的制作方法

本公开主题通常属于灌溉喷洒器的领域，更具体地，是用于以不同灌溉模式对区域灌溉的一种旋转式喷洒器。

背景

us20100012746公开了本公开主题所涉及的灌溉喷洒器种类的一个例子。该喷洒器包括装配有流动室的壳体，流动室容纳用于使安装在壳体上的喷洒器头旋转的马达，壳体包括与流动室出口端流动连通的第一喷嘴和第二喷嘴。第一喷嘴适合于在大体上短的范围内排出液体。喷洒器还包括与第二喷嘴相关联并被偏置元件阵列偏置的动态液体偏转器，每个偏置元件适合于将液体偏转器动态偏置到预定角度，从而确定其偏转角度。

概述

本公开主题针对一种旋转式喷洒器，该旋转式喷洒器适合于附接到位于待灌溉区域内或在待灌溉区域附近的液体供给端口，使得灌溉液体例如水可以通过喷洒器基座壳体引入并经其灌溉头排出，其灌溉头围绕喷洒器的纵向竖直轴线可旋转。

喷洒器的可旋转灌溉头具有与液体供给线关联的一个或更多个喷嘴，液体供给线自喷洒器基座壳体延伸到喷嘴。

在可旋转灌溉头旋转期间，通过灌溉控制单元的操作，喷洒器的一些操作参数包括排出液体的流速和扩散度(spread)对于至少一个喷嘴是可变的。

根据本公开主题的一个方面，灌溉控制单元包括静态偏置控制基座，该静态偏置控制基座位于灌溉头下方，更具体地位于喷洒器基座壳体和灌溉头之间。将偏置控制基座安置在喷洒器基座壳体和可旋转灌溉头之间使得喷洒器在竖直方向上是紧凑的。

灌溉控制单元还包括动态控制元件，其大部分位于灌溉头内并可与灌溉头一起旋转。

动态控制元件可以至少包括流调节机构和流偏转机构。

流调节器机构可以包括流调节器臂，该流调节器臂的移动至少间接地导致朝向至少一个喷嘴的液体流的横截面面积减小。

液体偏转器机构可以包括偏转器臂，该偏转器臂被配置成与从至少一个喷嘴排出的液体射流干涉以便影响液体射流的角度和范围。

静态偏置控制基座包括偏置元件阵列，该偏置元件阵列可以对凸轮随动件进行偏置，凸轮随动件被配置为与灌溉头一起旋转，并可以将灌溉头的旋转位移例如通过相应的齿轮元件传送到流调节器臂和偏转器臂。可以调节偏置元件的位置以使动态控制元件在灌溉头旋转期间的位移适合期望的灌溉模式。

根据本公开主题的另一方面，由凸轮随动件的旋转引起的两个臂的偏转程度之间的比率可以通过调节相应的齿轮来控制。这使得由于流调节臂的操作所获得的经过喷嘴的流速的变化能够适合于偏转器臂与液体射流的干涉，反之亦然。

根据本公开主题的另一方面，喷洒器可以具有可调节角度，灌溉头在该角度内可旋转，这对于在某些方向不期望灌溉的区域是有用的。

上述调节可以在安装喷洒器时进行并可以通过如下来进行，首先将喷洒器基座壳体安装到专用液体供给端口，然后组装壳体、静态偏置控制基座与灌溉头。

可以由容纳在喷洒器基座壳体内的驱动器操作喷洒器灌溉头的旋转。此种驱动器的一个例子是液压马达，液压马达的液流被配置成使灌溉头的轴旋转。其他实施方案可以基于非液压马达，例如电动马达。

根据本公开主题的又一方面，旋转式喷洒器的可旋转灌溉头可以包括用于防止动态控制元件暴露于喷洒器外部的盖。喷洒器盖可以形成有用于喷嘴的指定开口，该开口允许射流通过其自由地排出而不被除液体偏转器臂之外的喷洒器的任何元件干涉。

附图简述

为了更好地理解本文公开的主题并举例说明其在实践中可以如何实施，现将参照附图仅通过非限制性示例来描述实施方案，在附图中：

图1是根据本公开主题的一个实施方案的喷洒器的示意性侧视图；

图2是图1所示的喷洒器的内部的平面示意图；

图3是图1和2所示的喷洒器的灌溉头的内部的示意性透视图；

图4是灌溉头的一个实施方案中的动态元件的示意性侧视图；以及

图5是喷洒器的一个实施方案中的旋转限制器和马达单元的示意性透视图。

具体实施方式

参考图1，提供了一种旋转式喷洒器1，该喷洒器1具有沿纵轴x-x延伸的基本上圆柱形的主体，并且包括上部1a和下部1b，上部1a和下部1b每个可以单独被组装，从而允许在将下部安装到液体供应线(未示出)之前或之后将上部1a可旋转地安装到下部1b。

下部1b包括喷洒器基座壳体2，该壳体具有上游端2’和下游端2”，该上游端2’具有被配置为与液体供应线相配合的喷洒器入口2a，该下游端2”用于提供喷洒器入口和上部1a之间的流体连通。

喷洒器上部1a包括:

-灌溉头3，其被配置为通过安置在喷洒器基座壳体2内的驱动器来旋转，并提供具有恒定流速和方向的短程液体射流以及参数可根据预定灌溉模式而改变的长程液体射流；

-灌溉控制单元6，其包括静态控制基座10和动态控制元件，该静态控制基座10固定地安装至喷洒器基座壳体2、邻近喷洒器基座壳体2的下游端2”并位于可旋转灌溉头3的下方，该动态控制元件被配置为与静态控制基座10配合并在灌溉头3内操作从而控制长程射流的流速和方向；以及

-颈部5，其与灌溉头3一起构成一体式组装的主体，该颈部可旋转地容纳在喷洒器基座壳体2内并被配置成用作灌溉头3的中心旋转轴以及用于使液体从喷洒器基座壳体2的下游端2”流向灌溉头。

参考图3，在本示例中，颈部5包括两条供给线74和75，每条供给线具有位于喷洒器基座壳体2内的上游端74’和75’，和位于灌溉头3内的下游端74”和75”，灌溉头3具有由以下形成的主体:

-第一短程排放喷嘴8，其具有第一喷嘴入口8’和第一喷嘴出口8”，第一喷嘴入口8’与供给线74的下游端74”汇合；

-第二长程排放喷嘴9，其具有第二喷嘴入口9’和第二喷嘴出口9”，第二喷嘴入口9’经由流控制室9a与供给线75的下游端75”流体连通；以及

-参照图4，灌溉头操作台4具有多个接合部，当该多个接合部被灌溉控制单元6的动态控制元件接合时，允许动态控制元件相对于操作台进行控制长程射流的上述参数所需的移动。在本示例中，操作台4的多个接合部是主枢转部37、射流偏转器枢转部36和流调节器枢转部34。

回到图1，喷洒器1还包括顶盖7，顶盖7被配置为附接到灌溉头3的主体，从而与其一起旋转并且顶盖7形成有两个开口7’和7”，相应的出口8”和9”经过开口7’和7”伸出从而使液体能够通过出口8”和9”排出。每个喷嘴出口的形状和方向可以影响排出的液体射流的参数，诸如角度、扩散度和距离。

灌溉控制单元6的静态控制基座10具有环形侧壁10’，环形侧壁10’形成有多个周向间隔开的圆柱形定位孔12，定位孔12具有径向延伸的中心轴线，定位孔12中接收偏置元件11，偏置元件11可以固定在相应的孔中以使其径向内端11’与侧壁间隔开不同的程度，从而形成控制基座的对应于上文提到的预定灌溉模式的定位轮廓。在本示例中，偏置元件11是经由形成在定位孔12中的螺纹与定位孔12接合的螺钉的形式。

参照图4，动态控制元件如下:

-液体偏转器14，其包括偏转器臂16，偏转器臂16枢转地铰接至操作台4的偏转器枢转部36；

-流调节器20，其包括流调节器臂21，流调节器臂21被配置为在流调节器枢转部34处枢转并对柱塞25的远端29施加向下的力，同时被偏置弹簧27向上偏置，以引起柱塞的近端28移动到流控制室9a中，用于控制液体从流控制室9a进入长程喷嘴9的流速；和

-传动机构17，其被配置为将偏置元件11的端部11’所形成的轮廓转换成液体偏转器臂16和流调节器臂21的枢转旋转移动。

更具体地，流调节器臂21具有传动关联端21’和柱塞关联端21”，流调节器臂21被配置成在该传动关联端21’处枢转，该柱塞关联端21”被配置成对柱塞25施加上述力；偏转器臂16具有传动关联端16’和具有偏转部16a的偏转端16”，偏转器臂16被配置成在传动关联端16’处枢转；并且传动机构17包括:

-凸轮随动件，包括盘状辊随动件18和辊轴19，辊随动件可旋转地安装在辊轴19上，以便在凸轮随动件与灌溉头3一起旋转时，辊随动件与偏置元件11的内端11’接触从而径向移动辊轴19；

-流控制传动臂24，其具有一端24’和另一端24”，流控制传动臂24利用一端24’被安装在辊轴19上，另一端24”被配置为接合流调节器臂21的传动关联端21’，其中臂24和21以及辊随动件18的长度被计算，以克服例如由流控制室9a内的液体、偏置弹簧27和摩擦产生的反作用力；以及

-偏转控制传动臂15，其具有固定有枢轴32的一端15’和被配置为接合偏转器臂16的传动关联端16’的另一端15”，枢轴32在布置在流控制传动臂24的端部24’和24”之间的位置处穿过流控制传动臂24，从而当流控制传动臂的端部24’被轴19径向移动时枢轴32枢转，枢轴32的自由端枢转地容纳在灌溉头3的操作台4的主枢转部37内，枢轴32在其另一端处被固定至偏转器控制传动臂15的端部15’。

偏转器臂16的偏转部16a定向为，使得当偏转器臂16在枢转部36处被枢转到对应于静态控制基座10的定位轮廓的不同枢转角度时，它选择性地改变从长程喷嘴9射出的液体射流的竖直定向。偏转部16a可以被形成以便转向、分散、会聚或控制其他参数，诸如液体射流或其部分的速度和液滴尺寸。例如:偏转部16a可以基本上是平的并可以在其中具有凹槽，该凹槽适应于将排出的液体射流分散成多个流以更好地覆盖灌溉区域。

在灌溉头3旋转期间，凸轮随动件的辊随动件18交替地与不同偏置元件11的偏置端11’接触，由此，从第二喷嘴9流出的液体的阻挡程度和流量根据每个偏置端与圆柱体主轴线x-x的径向距离而变化。辊从动件18的朝向主轴线x-x的位移引发偏转器臂16的朝向长程喷嘴9的相应的枢转位移从而延长干涉。同样，辊从动件18远离主轴线x-x的位移引发偏转器臂16向上的相应的枢转位移，从而减小长程喷嘴9的干涉。

在所述的示例中，每对上述臂的被配置成彼此接合的端部是齿轮形式。

回到图2，喷洒器基座壳体2形成有与第一流动路径74和第二流动路径75流动连通f的流动室70。

喷洒器基座壳体2还容纳马达单元50，马达单元50可以由液压马达构成，液压马达由经过涡轮壳体52的液流操作。通过装配在马达单元50上部处的颈部5，马达单元50驱动可旋转灌溉头3绕轴线x-x进行轴向旋转。

应当注意，马达单元可以由非液压马达诸如电动马达构成。

转到图5，为进一步控制旋转式喷洒器的灌溉模式，喷洒器可以包括旋转限制单元60，以用于限制灌溉头3可围绕x-x轴旋转的角度。

在所述示例中，旋转限制单元可以包括变向器61和静态调节环62。变向器61固定在马达齿轮室51和涡轮壳体52之间并被配置成用于接收喷洒器的旋转移动。旋转凸缘68形成在变向器61上并朝向调节环62的内侧远离轴线x-x突出。

静态调节环62在竖直位置处与喷洒器基座壳体2的内部圆形壁贴合，其适于在变向器61旋转期间允许形成在环62的内壁处的肋63面向凸缘68。

在保持喷洒器基座壳体2密封的同时，可旋转的调节旋钮65穿过喷洒器基座壳体2延伸到其内侧。旋钮的转动通过调节齿轮64传递至环62，调节齿轮64与其上形成有轮齿的调节环62相互接合。

操作中，当转动旋钮65时，其旋转移动通过齿轮64传递到环62，环62的旋转移动调节旋转肋63的圆形位置。当凸缘68碰到肋63时，喷洒器头围绕轴线x-x的旋转将会被限制以停止。

在组装时，为了灌溉某个区域，在将喷洒器安装到主供给线上后，可以进行以下调整:

-根据待灌溉区域的周边的几何形状，可在静态控制基座10的相应定位孔内调节偏置元件11；

-通过调节相应的相互接合的传动臂24和15，可以控制由传动机构17的旋转引起的两个臂的偏转程度之间的比率。这使得由流调节臂21的操作而产生的经过长程喷嘴9的流速变化能够适合于偏转器臂16与液体射流的干涉，反之亦然。

-通过转动旋钮65，由此设置凸缘68的极限位置，可以调节灌溉头3围绕x-x轴可以旋转的角度。

在喷洒器的操作中，来自其上固定有喷洒器的供给线的液体进入喷洒器基座壳体2的流动室70。部分液体流过液压马达50，导致灌溉头3相对于喷洒器的喷洒器基座壳体2旋转。当液体离开液压马达50时，液体进一步流经第一供给线74，进入颈部5内到达短程喷嘴8并以恒定角度向待灌溉区域提供恒定量的液体。直接流过颈部5、经过第二供给线75的液体到达灌溉头3内的流控制室9a，在该处液体可能被柱塞25的近端28阻挡，该阻挡的程度确定向长程喷嘴9流动的水量，对应于偏置元件11径向突出的程度。

在到达长程喷嘴9之后，从喷嘴喷出的液体射流会被液体偏转器14的偏转部16a阻挡，从而确定实际灌溉范围。

因此在排放喷嘴定向的每个方向上，排出射流的角度和液体流速可以不同，从而允许覆盖几乎任何几何平面形状的灌溉区域。此外，液体偏转器14对液体的偏转程度和流调节器20对液体流动的阻挡之间的对应关系提供了整个灌溉区域内大体上均匀的降水量。

虽然上文已经详细描述并已在附图中示出了一种喷洒器，但是应当理解，可以基于本公开的主题的原理来设计其他喷洒器，其具有不同于所描述的喷洒器的一个或更多个元件。例如：

-喷洒头可以包括具有上述变化参数的单个喷嘴，该喷嘴由非液压马达操作；

-喷洒器可以包括具有这种变化参数的两个以上的喷嘴；

-供给线的数量可以不同于喷嘴的数量，这意味着一个喷嘴可以与一个以上的供给线流体连通；

-装配到液体供应线的喷洒器基座壳体可以是静态的或可以是可旋转的，同时允许灌溉头绕轴线x-x相对于喷洒器基座壳体旋转；

-流调节器臂21、柱塞25的端部和流控制室9a的形状和尺寸可以形成为适合于对从其进入长程喷嘴9的液体流量的期望的控制；

-喷嘴出口可以是可更换的，以便选择适合于期望的液体射流参数的最佳形式。