圆形喷灌机均匀喷灌的2000级可调喷头及配置方法技术

本发明专利技术涉及圆形喷灌机均匀喷灌的2000级可调喷头及配置方法，该喷头包括喷头底盖和若干个通用喷嘴，每个通用喷嘴两端均设有螺纹，两端的螺纹相互配合，通用喷嘴与通用喷嘴之间通过螺纹相互连接，喷头底盖与最下端的通用喷嘴通过螺纹连接，最上端的通用喷嘴与桁架下端悬臂通过螺纹连接；通用喷嘴中部均匀分布有喷孔，喷孔的基准喷孔半径为0.5mm，按照喷孔数量不同将通用喷嘴分成12种喷嘴序号，即①号喷嘴、②号喷嘴、③号喷嘴、④号喷嘴、⑤号喷嘴、⑥号喷嘴、⑦号喷嘴、⑧号喷嘴、⑨号喷嘴、⑩号喷嘴、号喷嘴和号喷嘴，所述12种喷嘴序号依次对应的喷孔数量分别为1、2、4、8、10、20、40、80、100、200、400和800个。

【技术实现步骤摘要】
圆形喷灌机均匀喷灌的2000级可调喷头及配置方法
本专利技术涉及灌溉技术，具体涉及一种圆形喷灌机均匀喷灌的2000级可调喷头及配置方法。
技术介绍
圆形喷灌机自动化程度高、灌溉质量好、单机控制面积大，尤其是圆形喷灌机对地形的适应性强，对水源的要求低因而得到大量的推广和应用。等间距喷头配置圆形喷灌机，为了达到所需的灌水深度并符合灌水均匀度要求，以单位时间灌水深度为初始参数的喷头配置结构必须满足一定的要求，比如说主管径、进口压力、喷头间距等，当这些参数发生变化时，如果仍使用原先的喷头配置方案，将不能实现均匀喷灌的要求。在不同的工作压力下，达到相同的喷灌强度，喷头喷嘴大小也将随着改变；在不同初始孔径下，喷灌机桁架上剩余喷头等效开孔尺寸也将随着改变。近年来，国外喷头生产厂研制出许多圆形喷灌机专用配套喷头，这些喷头中的一个系列可配套多达几十种不同直径的喷嘴。但在外界条件发生变化时，这些专用配套的几十种不同直径的喷嘴仍然无法达到实现均匀喷灌对喷嘴大小的配置要求,如BPY系列出口可调式变量喷头，使用压力/流量调节机构改变喷头工作压力，使用出口调节机构改变喷头出口面积，但BPY20和BPY30仅在较小的压力变化范围内实现规定的喷洒域；还有如美国Nelson公司的非旋转D3000喷头和国内的低压阻尼旋转喷头，都是通过改变工作压力来调节出水口流量。到目前为止，国内对这类喷头在圆形喷灌机上的配置理论和方法进行研究的还很少。仪修堂等提出了圆形喷灌机在喷头等间距布置时的配置数学模型及相关软件，利用该软件，输入相应的初始参数，可快速输出中心支轴式喷灌机的最佳喷头配置方案，然后根据这一配置方案生产专用于这一初始参数下的专用喷头系列，其不足之处在于在初始参数改变的条件下，剩余喷头直径也会相应的改变，需要根据新的配置方案重新生产专用于变化后初始参数下的专用喷头系列，这样给实际应用造成了一定不便，没有一个统一的规格尺寸来批量生产喷头系列。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种圆形喷灌机均匀喷灌的2000级可调喷头及配置方法。该喷头主要适用于168直径圆形喷灌机，不管外界条件如何变化，都能通过仿真计算出各个喷头所需要的喷嘴的配置方案，并通过通用喷嘴组合成任意等效喷孔大小规格的喷头，实现2000级连续可调大小的喷头，采用该配置方法省去了在不同压力或不同喷灌强度下需要不同等效开孔大小的喷头的麻烦，这样可以根据确定的尽量少的现有规格喷嘴进行批量生产，为厂家节约成本，同时实现了168直径圆形喷灌机的均匀喷灌，进而实现节水灌溉。本专利技术解决所述技术问题所采用的技术方案是：提供一种圆型喷灌机均匀喷灌的2000级可调喷头，其特征在于该喷头包括喷头底盖和若干个通用喷嘴，每个通用喷嘴两端均设有螺纹，两端的螺纹相互配合，通用喷嘴与通用喷嘴之间通过螺纹相互连接，喷头底盖与最下端的通用喷嘴通过螺纹连接，最上端的通用喷嘴与桁架下端悬臂通过螺纹连接；通用喷嘴中部均匀分布有喷孔，喷孔的基准喷孔半径为0.5mm，按照喷孔数量不同将通用喷嘴分成12种喷嘴序号，即①号喷嘴、②号喷嘴、③号喷嘴、④号喷嘴、⑤号喷嘴、⑥号喷嘴、⑦号喷嘴、⑧号喷嘴、⑨号喷嘴、⑩号喷嘴、号喷嘴和号喷嘴，所述12种喷嘴序号依次对应的喷孔数量分别为1、2、4、8、10、20、40、80、100、200、400和800个。一种采用上述圆形喷灌机均匀喷灌的2000级可调喷头的配置方法，具体步骤是：(1)确定外界压力、灌溉强度和桁架的长度及直径，确定桁架上等间距喷口位置，相邻喷口间的距离为2.5m；(2)确定首个喷头等效开孔半径，并运用仿真软件对圆形喷灌机的输水管和喷头处的压力、压强和流量进行仿真模拟，其中相邻两个喷头等效开孔截面积的关系式为：其中Ai第i个喷头等效开孔截面积；Ri是第i个喷头离中心支架的距离；ΔPi是i个喷头的相对压力差，其大小与所有喷头等效开孔截面积有关，通过仿真迭代计算得出；优化计算出达到均匀灌溉时，剩余喷口位置处喷头所需要的等效开孔截面积，确定喷头的等效开孔半径；(3)以喷孔半径等于0.5mm为基准，根据步骤(2)中得到的各喷口的喷头等效开孔半径，计算出所需喷孔半径为0.5mm的喷孔数量；(4)选用12种喷嘴序号中的对应喷嘴，进行喷嘴组合配置，即使每个喷口所选择的所有喷嘴上的喷孔数量之和等于步骤(3)中对应喷口所需的喷孔数量；喷嘴选择原则是：首先确定所需的喷孔数量所能包含的最多喷孔数的喷嘴个数，选择对应序号的喷嘴；其次是第二多喷孔数的喷嘴个数，选择对应序号的喷嘴，以此类推，直到所需的喷孔数量全部配置完为止；(5)所有选择出的喷嘴配置组合原则为：在进行喷嘴组合配置时按照步骤(4)中所选择的喷嘴，大序号喷嘴先与桁架下端悬臂进行螺纹相连，然后依次从大到小连接；最小喷嘴序号的喷嘴通过螺纹与喷头底盖相连，喷头底盖将其底端封住。(6)按照以上五步，将所有的喷头全部配置完毕。与现有技术相比，本专利技术设计的可调喷头，当在外界压力或要求不同喷灌强度的条件变化时，经过仿真计算确定出各个喷头的等效开孔尺寸，然后应用本专利技术中的12种通用喷嘴中的几种组合成任意所需的等效开孔大小的喷头。本专利技术配置方法可以有效避免由于外界不同压力或不同喷灌强度而造成需要更换不同规格的喷头的问题，实现圆形喷灌机的均匀喷灌；同时可以根据上述确定的12种规格的通用喷嘴进行批量生产，为厂家节约成本，取得了商业上的成功，更能满足市场需求。附图说明图1是本专利技术圆形喷灌机均匀喷灌的2000级可调喷头的一种实施例的立体结构示意图；图2是本专利技术圆形喷灌机均匀喷灌的2000级可调喷头的一种实施例通用喷嘴中①号喷嘴的结构示意图；图3是本专利技术圆形喷灌机均匀喷灌的2000级可调喷头的一种实施例通用喷嘴中⑤号喷嘴的结构示意图；图4是本专利技术圆形喷灌机均匀喷灌的2000级可调喷头的一种实施例通用喷嘴中号喷嘴的结构示意图；图5是本专利技术圆形喷灌机均匀喷灌的2000级可调喷头一种实施例安装在等间距圆型喷灌机上的安装结构示意图；图中，1-喷头、2-通用喷嘴、3-喷孔、4-喷头底盖、5-桁架、6-支架、7-桁架下端悬臂。具体实施方式以下结合实施例及其附图对本专利技术作更详细的说明。这些实施例和附图仅用于进一步说明本专利技术，并不限制本专利技术权利要求的保护范围。本专利技术圆形喷灌机均匀喷灌的2000级可调喷头1(简称喷头，参见图1-4)包括喷头底盖4和若干个通用喷嘴2，每个通用喷嘴2(或喷嘴，参见图2-4)两端均设有螺纹，两端的螺纹相互配合，通用喷嘴2与通用喷嘴2之间通过螺纹相互连接，喷头底盖4与最下端的通用喷嘴通过螺纹连接，最上端的通用喷嘴2与桁架下端悬臂7通过螺纹连接；通用喷嘴2中部均匀分布有喷孔3，喷孔3的基准喷孔半径为0.5mm，按照喷孔数量不同将通用喷嘴2分成12种喷嘴序号，即①号喷嘴、②号喷嘴、③号喷嘴、④号喷嘴、⑤号喷嘴、⑥号喷嘴、⑦号喷嘴、⑧号喷嘴、⑨号喷嘴、⑩号喷嘴、号喷嘴和号喷嘴，所述12种喷嘴序号依次对应的喷孔数量分别为1、2、4、8、10、20、40、80、100、200、400和800个。这样任意大小的等效喷头都可以用这12种通用喷嘴中的几种来配套组合出来，可以实现0-19.625cm2等效开孔截面积的喷头大小的任意调节，即喷头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆型喷灌机均匀喷灌的2000级可调喷头，其特征在于该喷头包括喷头底盖和若干个通用喷嘴，每个通用喷嘴两端均设有螺纹，两端的螺纹相互配合，通用喷嘴与通用喷嘴之间通过螺纹相互连接，喷头底盖与最下端的通用喷嘴通过螺纹连接，最上端的通用喷嘴与桁架下端悬臂通过螺纹连接；通用喷嘴中部均匀分布有喷孔，喷孔的基准喷孔半径为0.5mm，按照喷孔数量不同将通用喷嘴分成12种喷嘴序号，即①号喷嘴、②号喷嘴、③号喷嘴、④号喷嘴、⑤号喷嘴、⑥号喷嘴、⑦号喷嘴、⑧号喷嘴、⑨号喷嘴、⑩号喷嘴、号喷嘴和号喷嘴，所述12种喷嘴序号依次对应的喷孔数量分别为1、2、4、8、10、20、40、80、100、200、400和800个。

【技术特征摘要】
1.一种圆型喷灌机均匀喷灌的2000级可调喷头，其特征在于该喷头包括喷头底盖和若干个通用喷嘴，每个通用喷嘴两端均设有螺纹，两端的螺纹相互配合，通用喷嘴与通用喷嘴之间通过螺纹相互连接，喷头底盖与最下端的通用喷嘴通过螺纹连接，最上端的通用喷嘴与桁架下端悬臂通过螺纹连接；通用喷嘴中部均匀分布有喷孔，喷孔的基准喷孔半径为0.5mm，按照喷孔数量不同将通用喷嘴分成12种喷嘴序号，即①号喷嘴、②号喷嘴、③号喷嘴、④号喷嘴、⑤号喷嘴、⑥号喷嘴、⑦号喷嘴、⑧号喷嘴、⑨号喷嘴、⑩号喷嘴、号喷嘴和号喷嘴，所述12种喷嘴序号依次对应的喷孔数量分别为1、2、4、8、10、20、40、80、100、200、400和800个。2.根据权利要求1所述的圆型喷灌机均匀喷灌的2000级可调喷头，其特征在于所述①号喷嘴、②号喷嘴、③号喷嘴和④号喷嘴的基准喷孔半径分别采用等效喷孔半径为0.25mm代替，所述①号喷嘴、②号喷嘴、③号喷嘴和④号喷嘴对应等效喷孔半径为0.25mm时的等效喷孔数量分别为4、8、16和32。3.根据权利要求1所述的圆型喷灌机均匀喷灌的2000级可调喷头，其特征在于所述⑨号喷嘴、⑩号喷嘴、号喷嘴和号喷嘴的基准喷孔半径分别采用等效喷孔半径为1mm代替，所述⑨号喷嘴、⑩号喷嘴、号喷嘴和号喷嘴对应等效喷孔半径为1mm时的等效喷孔数量分别为25、50、100和200。4.根据权利要求1-3任一所述的圆型喷灌机均匀喷灌的2000级可调喷头，其特征在于所述喷孔的打孔方向为垂直向下45°。5.一种采用权利要求1-4任一所述的圆型喷灌机均匀喷灌的2...

【专利技术属性】
技术研发人员：安金龙，李玉花，杨凡，马振平，齐树亭，张磊，张雪辉，王茂田，王学佩，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12