自动化节水节能灌溉喷头的制作方法

本发明属于节水灌溉领域。

背景技术：

现有的自动化灌溉喷头要实现向四面八方的同时，还时刻变换喷射仰角的均匀喷射，必须要用到电动结构才行，而灌溉区域有时并没有完善的供电设施，因此需要设计一种不耗电，纯机械结构，且能时刻变换喷射仰角，和方位的喷头结构。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种喷洒方位更加均匀的自动化节水节能灌溉喷头。

技术方案：为实现上述目的，本发明的自动化节水节能灌溉喷头，包括固定安装的竖向筒状的喷头座，所述喷头座的正上方设置有开口朝上的半球喷头壳体；所述半球喷头壳体内设置有活动喷头；所述半球喷头壳体的下端同轴心一体化设置有轴承套；还包括回转套，所述喷头座的上端内壁通过第一防水轴承与所述回转套的下端外壁转动配合；所述回转套的上端外壁通过第二防水轴承与所述轴承套的内壁转动配合。

进一步的，所述回转套内为上下贯通的水力通道，所述水力通道内同轴心穿过有中心固定轴，所述中心固定轴上端一体化设置有连接头，所述连接头通过若干呈圆周阵列分布的第一连接臂固定连接所述半球喷头壳体的内壁；所述中心固定轴的下端通过若干呈圆周阵列分布的第二连接臂固定连接所述喷头座的内壁；从而使半球喷头壳体固定。

进一步的，所述喷头座内为柱状的进液仓；还包括恒压灌溉水供给管，所述恒压灌溉水供给管的导出端连通所述进液仓。

进一步的，所述水力通道内沿轴线方向阵列有若干组轴流式水力叶轮，所述水力通道内向上涌动的水能驱动若干组轴流式水力叶轮回转。

进一步的，所述轴流式水力叶轮包括中心回转套和水力叶片；

所述中心回转套通过第三防水轴承与所述中心固定轴的外壁转动配合；若干水力叶片的根部均固定在中心回转套上，且若干水力叶片远离自身根部的一端距固定在所述回转套上；从而使中心回转套随所述轴流式水力叶轮同步回转。

进一步的，所述轴承套下端与所述喷头座上端之间的间距形成环槽；所述半球喷头壳体的外周设置有截面为圆的回转导液摇臂，所述回转导液摇臂的下端横向穿过所述环槽并固定连接所述回转套的中部高度处，从而使回转导液摇臂随所述回转套同步回转；所述回转导液摇臂的上端为一段朝半球喷头壳体一侧弯曲的水平段；所述水平段的末端外壁通过第四防水轴承同轴心转动设置有滚轮，所述滚轮的轴线与所述半球喷头壳体的轴线垂直相交；所述水平段的末端面上设置有水花喷射口；所述回转导液摇臂的内部延长度方向设置有导液通道，所述导液通道的一端连通所述水力通道的中部高度处，所述导液通道的另一端通过水花喷射口连通外界；

所述活动喷头整体呈圆饼状，圆饼状的活动喷头的内部为圆饼状水压仓，所述圆饼状水压仓的上下壁分别为上圆盘壁体和下圆盘壁体，所述圆饼状水压仓的四周为圆环壁体；所述圆环壁体的外壁面为光滑的球面外壁，所述圆环壁体的球面外壁的球面直径与半球喷头壳体的光滑球面内壁的球面直径一致，圆环壁体的球面外壁的球心与半球喷头壳体的光滑球面内壁的球心重合，且所述圆环壁体的球面外壁与所述半球喷头壳体的光滑球面内壁滑动配合；所述圆环壁体上呈圆周阵列漏分布有若干射流喷射口，所述圆饼状水压仓内的水能通过所述射流喷射口向外喷出；

所述下圆盘壁体的轴心处为镂空的连通孔，所述下圆盘壁体与所述半球喷头壳体的光滑球面内壁之间形成水过渡仓，所述水力通道的上端连通所述水过渡仓的下端；所述水过渡仓通过连通孔与所述圆饼状水压仓连通；

所述上圆盘壁体的上表面为圆盘形射流折射面，所述半球喷头壳体的上端为环状的滚轮滚动平台，所述滚轮的外圈滚动面包括一段锥环面和一段柱环面，所述滚轮的柱面与所述滚轮滚动平台滚动配合，所述滚轮的锥环面斜向下顶压所述圆盘形射流折射面一侧的折射面边缘，从而使整体呈圆饼状的活动喷头远离滚轮的一侧向上翘起，从而使圆盘形射流折射面为斜面，从所述水花喷射口射出的水射流会撞击所述圆盘形射流折射面的几何中心；

将整体呈圆饼状的活动喷头远离滚轮的一侧记为活动喷头的“翘起侧”，将整体呈圆饼状的活动喷头靠近滚轮的一侧记为活动喷头的“非翘起侧”；

活动喷头的“翘起侧”的圆环壁体上的若干射流喷射口斜向朝上且连通外部，活动喷头的“非翘起侧”的圆环壁体上的若干射流喷射口斜向朝下且被所述半球喷头壳体的光滑球面内壁封堵；

活动喷头的“翘起侧”的球面外壁的下端轮廓边缘处的弧面仍然与所述光滑球面内壁滑动配合；所述光滑球面内壁的中部高度处一体化设置有环状限位内缘，所述环状限位内缘与所述环状的滚轮滚动平台同轴心；

活动喷头的“非翘起侧”的圆环壁体的下端外轮廓与所述环状限位内缘限位接触。

进一步的，各射流喷射口的轴线均与活动喷头轴线垂直相交。

进一步的，所述导液通道的内径小于所述水力通道内径的二十分之一。

进一步的，恒压灌溉水供给管以稳定的水压力向进液仓供水，通过控制恒压灌溉水供给管的水压，让水力通道内向上涌动的水流足够驱动各个轴流式水力叶轮的水力叶片，从而使中心回转套自动沿自身轴线回转，中心回转套在回转导液摇臂的带动下使滚轮沿环状的滚轮滚动平台的环形路径呈周期性的滚动行走。

有益效果：本发明的结构简单，能实现向四面八方以变换仰角的形式喷洒灌溉液，而且过程为纯机械结构，没有依托任何电机结构，喷洒方位更加广泛和均匀；滚轮在沿环状的滚轮滚动平台的环形路径呈周期性的滚动行走的任意时刻，整体呈圆饼状的活动喷头远离滚轮的一侧都处于向上翘起的状态，进而使整体呈圆饼状的活动喷头的任意方位都会呈周期性的翘起，滚轮沿环状的滚轮滚动平台的环形路径呈周期性的滚动行走的任意一个周期中，整体呈圆饼状的活动喷头的任意方位都会被翘起一次，而“翘起侧”暴露的若干射流喷射口的喷射仰角时刻在发生变化，最终会坠落在不同的射程灌溉区域，因此综合效果是使活动喷头向四面八方喷射水花射流，并且由于喷射仰角和方位时刻在发生变化，使水花坠落的范围更加广泛和均匀。

附图说明

附图1为本装置的整体结构示意图；

附图2为附图1的标记7处的放大示意图；

附图3为本装置的第一剖视图；

附图4为本装置的第二剖视图；

附图5为附图4的标记32处的放大示意图；

附图6为本装置的第三剖视图；

附图7为附图6的标记28处的放大示意图；

附图8为活动喷头结构示意图；

附图9为附图8的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本文包括结构部分和工作原理两部分：

结构部分：

如附图1至9所示的自动化节水节能灌溉喷头，包括固定安装的竖向筒状的喷头座3，喷头座3的正上方设置有开口朝上的半球喷头壳体5；半球喷头壳体5内设置有活动喷头31；半球喷头壳体5的下端同轴心一体化设置有轴承套11；还包括回转套2，喷头座3的上端内壁通过第一防水轴承38与回转套2的下端外壁转动配合；回转套2的上端外壁通过第二防水轴承37与轴承套11的内壁转动配合。

回转套2内为上下贯通的水力通道36，水力通道36内同轴心穿过有中心固定轴18，中心固定轴18上端一体化设置有连接头19，连接头19通过若干呈圆周阵列分布的第一连接臂20固定连接半球喷头壳体5的内壁；中心固定轴18的下端通过若干呈圆周阵列分布的第二连接臂40固定连接喷头座3的内壁；从而使半球喷头壳体5固定。

喷头座3内为柱状的进液仓39；还包括恒压灌溉水供给管4，恒压灌溉水供给管4的导出端连通进液仓39。

水力通道36内沿轴线方向阵列有若干组轴流式水力叶轮，水力通道36内向上涌动的水能驱动若干组轴流式水力叶轮回转。

轴流式水力叶轮包括中心回转套35和水力叶片34；

中心回转套35通过第三防水轴承33与中心固定轴18的外壁转动配合；若干水力叶片34的根部均固定在中心回转套35上，且若干水力叶片34远离自身根部的一端距固定在回转套2上；从而使中心回转套35随轴流式水力叶轮同步回转。

轴承套11下端与喷头座3上端之间的间距形成环槽30；半球喷头壳体5的外周设置有截面为圆的回转导液摇臂6，回转导液摇臂6的下端横向穿过环槽30并固定连接回转套2的中部高度处，从而使回转导液摇臂6随回转套2同步回转；回转导液摇臂6的上端为一段朝半球喷头壳体5一侧弯曲的水平段6.1；水平段6.1的末端外壁通过第四防水轴承25同轴心转动设置有滚轮22，所述滚轮22的轴线与所述半球喷头壳体5的轴线垂直相交；水平段6.1的末端面24上设置有水花喷射口21；回转导液摇臂6的内部延长度方向设置有导液通道29，导液通道29的一端连通水力通道36的中部高度处，导液通道29的另一端通过水花喷射口21连通外界；

活动喷头31整体呈圆饼状，圆饼状的活动喷头31的内部为圆饼状水压仓13，圆饼状水压仓13的上下壁分别为上圆盘壁体15和下圆盘壁体41，圆饼状水压仓13的四周为圆环壁体12；圆环壁体12的外壁面为光滑的球面外壁10，圆环壁体12的球面外壁10的球面直径与半球喷头壳体5的光滑球面内壁5.1的球面直径一致，圆环壁体12的球面外壁10的球心与半球喷头壳体5的光滑球面内壁5.1的球心重合，且圆环壁体12的球面外壁10与半球喷头壳体5的光滑球面内壁5.1滑动配合；圆环壁体12上呈圆周阵列漏分布有若干射流喷射口1，圆饼状水压仓13内的水能通过射流喷射口1向外喷出；

下圆盘壁体41的轴心处为镂空的连通孔14，下圆盘壁体41与半球喷头壳体5的光滑球面内壁5.1之间形成水过渡仓17，水力通道36的上端连通水过渡仓17的下端；水过渡仓17通过连通孔14与圆饼状水压仓13连通；

上圆盘壁体15的上表面为圆盘形射流折射面8，半球喷头壳体5的上端为环状的滚轮滚动平台27，滚轮22的外圈滚动面包括一段锥环面23和一段柱环面26，滚轮22的柱面26与滚轮滚动平台27滚动配合，滚轮22的锥环面23斜向下顶压圆盘形射流折射面8一侧的折射面边缘8.1，从而使整体呈圆饼状的活动喷头31远离滚轮22的一侧向上翘起，从而使圆盘形射流折射面8为斜面，从水花喷射口21射出的水射流会撞击圆盘形射流折射面8的几何中心；

将整体呈圆饼状的活动喷头31远离滚轮22的一侧记为活动喷头31的“翘起侧”，将整体呈圆饼状的活动喷头31靠近滚轮22的一侧记为活动喷头31的“非翘起侧”；

活动喷头31的“翘起侧”的圆环壁体12上的若干射流喷射口1斜向朝上且连通外部，活动喷头31的“非翘起侧”的圆环壁体12上的若干射流喷射口1斜向朝下且被半球喷头壳体5的光滑球面内壁5.1封堵；

活动喷头31的“翘起侧”的球面外壁10的下端轮廓边缘处的弧面10.1仍然与光滑球面内壁5.1滑动配合；光滑球面内壁5.1的中部高度处一体化设置有环状限位内缘16，环状限位内缘16与环状的滚轮滚动平台27同轴心；

活动喷头31的“非翘起侧”的圆环壁体12的下端外轮廓12.1与环状限位内缘16限位接触。

本实施例的，各射流喷射口1的轴线均与活动喷头31轴线垂直相交，为了保证圆饼状水压仓13内的水压，本实施例的导液通道29的内径小于水力通道36内径的二十分之一。

工作原理部分：

本装置的均匀喷洒的工作原理和水流动原理以及喷洒均匀性的工作原理详细过程如下：

恒压灌溉水供给管4以稳定的水压力向进液仓39供水，随后进液仓39内的水在水压的作用下大部分通过水力通道36向上涌入到水过渡仓17中，随后水过渡仓17中的水在水压的作用下通过连通孔14导入圆饼状水压仓13中，进而使圆饼状水压仓13内形成持续稳定的水压，这时活动喷头31的“翘起侧”的圆环壁体12上的若干射流喷射口1斜向向上喷出射流水花，根据若干射流喷射口1呈圆周阵列的特征，在本实施例中，如图1所示，活动喷头31的“翘起侧”暴露在外面的射流喷射口1包括一号射流喷射口1.1、二号射流喷射口1.2、三号射流喷射口1.3和四号射流喷射口1.4；由于整体呈圆饼状的活动喷头31远离滚轮22的一侧向上翘起，根据本特征的几何关系可知，一号射流喷射口1.1、二号射流喷射口1.2、三号射流喷射口1.3和四号射流喷射口1.4相对于地面的仰角是逐渐变小的，而一号射流喷射口1.1、二号射流喷射口1.2、三号射流喷射口1.3和四号射流喷射口1.4的初始射流速度是一致的，因此从一号射流喷射口1.1、二号射流喷射口1.2、三号射流喷射口1.3和四号射流喷射口1.4射出的射流水花最终的坠区域是逐次变远的，因此提高了灌溉范围；

由于整体呈圆饼状的活动喷头31远离滚轮22的一侧向上翘起，从而使圆盘形射流折射面8为斜面，与此同时水力通道36内的少部分水在水压的作用下经导液通道29从水花喷射口21以射流的形式射出，从水花喷射口21喷出的水射流撞击圆盘形射流折射面8的几何中心后以折射射流的形式斜向上抛出，由于经过了一次折射损耗，从圆盘形射流折射面8以折射射流的形式斜向上抛出的射程相对于从各个射流喷射口1喷出的射程都要短，因此经过圆盘形射流折射面8折射后的水花最终会抛射到离活动喷头31更近的灌溉区域；

与此同时通过控制恒压灌溉水供给管4的水压，让水力通道36内向上涌动的水流足够驱动各个轴流式水力叶轮的水力叶片34，从而使中心回转套35自动沿自身轴线回转，中心回转套35在回转导液摇臂6的带动下使滚轮22沿环状的滚轮滚动平台27的环形路径呈周期性的滚动行走；

由于滚轮22外周的锥环面23始终是斜向下顶压圆盘形射流折射面8一侧的折射面边缘8.1的，因此滚轮22在沿环状的滚轮滚动平台27的环形路径呈周期性的滚动行走的任意时刻，整体呈圆饼状的活动喷头31远离滚轮22的一侧都处于向上翘起的状态，进而使整体呈圆饼状的活动喷头31的任意方位都会呈周期性的翘起，滚轮22沿环状的滚轮滚动平台27的环形路径呈周期性的滚动行走的任意一个周期中，整体呈圆饼状的活动喷头31的任意方位都会被翘起一次，而“翘起侧”暴露的若干射流喷射口1的喷射仰角时刻在发生变化，最终会坠落在不同的射程灌溉区域，因此综合效果是使活动喷头31向四面八方喷射水花射流，并且由于喷射仰角和方位时刻在发生变化，使水花坠落的范围更加广泛和均匀；与此同时，圆盘形射流折射面8的倾斜方位也在时刻呈周期性的发生变化，因此从圆盘形射流折射面8以折射射流的形式斜向上抛出到更加附近的灌溉区域的水花的喷洒方位也在时刻发生变化；从而进一步的增加灌溉的喷洒范围和均匀度。

以上作为本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。