本發明涉及農田灌溉技術領域，尤其涉及三維噴灑裝置及帶有該裝置的波涌式變量噴灑灌溉系統。

背景技術：

噴灌是農田節水灌溉的主要形式之一，具有調節田間小氣候，改善收獲物品質等優點；現有的噴灌系統是由旋轉噴頭通過輸水管連接水泵構成；水泵將水通過輸水管傳送至旋轉噴頭處，驅動旋轉噴頭做圓周運動從而實現旋轉噴水灌溉的目的；其主要缺陷是：灑水強度（水量）呈現環狀集中，接近灑水最大射程處的降水強度（水量）遠高于靠近噴頭處或其它地方的降水強度（水量），灑水均勻性差，且出流量越穩定灑水強度（水量）環狀集中的現象越明顯，造成灌溉農田的灑水分布不均勻，不利于農作物的生長。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供三維噴灑裝置，其克服了現有噴灌系統降水強度呈環狀集中分布、灑水均勻性差的缺陷。

本發明還要解決的另一技術問題是提供帶有三維噴灑裝置的波涌式變量噴灑灌溉系統，其克服了現有噴灌系統降水強度呈環狀集中分布、灑水均勻性差的缺陷。

為解決技術問題，本發明采用下述技術方案：三維噴灑裝置，它包括進水豎管、旋轉軸承、旋轉豎管、噴水左臂、噴水右臂、左鉸軸和右鉸軸、左臂進水軟管、右臂進水軟管；

進水豎管套接于旋轉軸承下端，旋轉豎管套接于旋轉軸承上端，旋轉豎管、旋轉軸承以及進水豎管同軸，且旋轉豎管可相對于進水豎管自轉；

噴水左臂和噴水右臂均為兩端封閉的管狀腔體，噴水左臂和噴水右臂同一端分別通過左鉸軸和右鉸軸可旋轉固定于旋轉豎管上部外側壁上，以便在波涌式變量噴灑灌溉時，噴水左臂和噴水右臂可以絞軸為軸上下轉動，在增加噴灑灌溉面積的同時，保證灌溉噴灑均勻，噴水左臂的前側壁或后側壁上開設有若干等距的左臂噴水孔，噴水右臂的后側壁或前側壁上開設有若干等距的右臂噴水孔，且噴水左臂的左臂噴水孔與噴水右臂的右臂噴水孔開孔方向相反，以便由于噴水的反作用力，噴水左臂和噴水右臂帶動旋轉豎管轉動，并在旋轉離心力的作用下，噴水左臂和噴水右臂克服重力作用，分別以絞軸為軸向上抬起；

左臂進水軟管兩端分別連通于旋轉豎管頂端和靠近左鉸軸一端的噴水左臂上側壁處；

右臂進水軟管對應于左臂進水軟管位置，其兩端分別連通于旋轉豎管頂端和靠近右鉸軸一端的噴水右臂上側壁處，以保證噴水左臂、噴水右臂和旋轉豎管在噴水旋轉的過程中的軸向穩定性；壓力和流量隨波涌信號發生器的波形發生變化的壓力水，通過進水豎管、旋轉軸承、旋轉豎管、左臂進水軟管和右臂進水軟管分別進入噴水左臂和噴水右臂后，分別從噴水左臂的噴水孔和噴水右臂的噴水孔噴出，噴射水流的反作用力，驅動噴水左臂、噴水右臂帶動旋轉豎管在旋轉軸承上旋轉，同時，在旋轉離心力的作用下，噴水左臂、噴水右臂克服重力，分別以左鉸軸和右鉸軸為軸向上抬起噴射，實現了精確的三維噴灑。

所述旋轉豎管的頂端密封，左臂進水軟管的上端和右臂進水軟管的上端分別連通于旋轉豎管的頂端面處。

所述旋轉豎管頂端為三通結構，旋轉豎管上部為三通結構的垂向進水口，水平兩通為左右出水口，左臂進水軟管的上端和右臂進水軟管的上端分別連通于旋轉豎管頂端的左右出水口處。

所述噴水左臂的左臂噴水孔與噴水右臂的右臂噴水孔在水平方向錯位設置，其目的是使噴水左臂和噴水右臂在噴水旋轉的過程中，灌溉農田的灑水分布均勻，避免出現灑水強度（水量）呈現環狀集中的問題；或者所述噴水左臂的左臂噴水孔與噴水右臂的右臂噴水孔在水平方向對應設置。

所述噴水左臂和噴水右臂與旋轉豎管的夾角α匹配一致，該夾角α都為15度-30度，避免噴水臂平行于旋轉豎管且上端受進水軟管束縛，在噴水強度不大旋轉速度不高時，噴水臂不易上揚的問題，同時，在壓力和流量隨波涌信號發生器的波形發生變化的壓力水的作用下，噴水臂上揚或下垂，使得一個噴水孔噴射出的水環半徑遞增或遞減，基本覆蓋了相鄰的噴水孔的初始噴射水環的位置，解決了現有技術拋射環形噴灑灌溉出現的降水強度呈線環集中分布、灑水均勻性差的缺陷。

所述左臂進水軟管的下端與噴水左臂上側壁設有左臂夾角，該夾角為30度-60度；所述右臂進水軟管的下端與噴水右臂上側壁設有右臂夾角，該右臂夾角與左臂夾角匹配一致，也為30度-60度，避免進水軟管中的液體垂直噴入噴水臂帶來的動能損耗。

工作原理

三維噴灑裝置包括進水豎管，進水豎管的上端固定在旋轉軸承的外套上，旋轉豎管的下端固定在旋轉軸承的旋轉內套上，旋轉豎管能相對于進水豎管作水平旋轉運動，旋轉軸承上安裝聚四氟尼龍潤滑止水，保證在旋轉豎管作水平旋轉運動時水流從進水豎管順暢而不外泄地進入旋轉豎管，旋轉豎管的上部左側固定有左鉸軸，旋轉豎管的上部右側固定有右鉸軸，左鉸軸的活動端安裝有噴水左臂，右鉸軸的活動端安裝有噴水右臂，噴水左臂能圍繞左鉸軸做垂直面的上下運動，其相對于旋轉豎管的運動初始角度為15°，噴水右臂能圍繞右鉸軸做垂直面的上下運動，其相對于旋轉豎管的運動初始角度也為15°，噴水左臂靠近左鉸軸的一端安裝有左臂進水軟管，左臂進水軟管的另一端通向旋轉豎管上端的左側，噴水右臂靠近右鉸軸的一端安裝有右臂進水軟管，右臂進水軟管的另一端通向旋轉豎管上端的右側，噴水左臂上迎面朝里開有若干個左噴水孔，噴水右臂上迎面朝外開有若干個右噴水孔，噴水左臂為管狀腔體，遠離左鉸軸的一端封閉，噴水右臂為管狀腔體，遠離右鉸軸的一端封閉，水只能從左噴水孔和右噴水孔噴出，帶動噴水左臂和噴水右臂旋轉以及上下擺動。

為解決另一技術問題，本發明采用下述技術方案：帶有三維噴灑裝置的波涌式變量噴灑灌溉系統，包括水源、電動水泵、正弦波脈沖波形信號發生器、變頻調速器、過濾器和三維噴灑裝置；

變頻調速器的一端與正弦波脈沖波形信號發生器電連接，正弦波脈沖波形信號發生器是控制變頻調速器，像正弦波一樣變化，變頻調速器的另一端與電動水泵電連接，以控制水泵電動機的轉速，水源通過管道與電動水泵連通，電動水泵通過管道與過濾器連通，過濾器通過管道與三維噴灑裝置連通；水源的水通過水泵加壓經過過濾器過濾供給三維噴灑裝置，供給三維噴灑裝置的壓力水的壓力和流量可根據不同作物以及作物生長期的噴灑平均強度要求設定，隨正弦波脈沖波形信號發生器的“正弦波”波形發生變化，正弦波脈沖波形信號發生器是控制變頻調速器，像正弦波一樣變化，變頻調速器控制水泵電動機的轉速，使水泵轉速像正弦波一樣變化，流量和壓力都發生相應的變化；三維噴灑裝置在正弦波脈沖波形信號發生器波形的控制下，實現了精確的三維噴灑。

本發明克服了現有噴灌系統降水強度呈環狀集中分布、灑水均勻性差的缺陷。

附圖說明

圖1是本發明三維噴灑裝置結構示意圖。

圖2是本發明帶有三維噴灑裝置的波涌式變量噴灑灌溉系統示意圖。

圖3是本發明三維噴灑裝置另一實施例結構示意圖。

具體實施方式

實施例1

參見圖1所示，三維噴灑裝置1，它包括進水豎管11、旋轉軸承12、旋轉豎管13、噴水左臂14、噴水右臂15、左鉸軸16和右鉸軸17、左臂進水軟管18、右臂進水軟管19；

進水豎管11套接于旋轉軸承12下端，旋轉豎管13套接于旋轉軸承12上端，旋轉豎管13、旋轉軸承12以及進水豎管11同軸，且旋轉豎管13可相對于進水豎管11自轉；

噴水左臂14和噴水右臂15均為兩端封閉的管狀腔體，噴水左臂14和噴水右臂15同一端分別通過左鉸軸16和右鉸軸17可旋轉固定于旋轉豎管13上部外側壁上，噴水左臂14的前側壁或后側壁上開設有若干等距的噴水孔141，噴水右臂15的后側壁或前側壁上開設有若干等距的噴水孔151，且噴水左臂14的噴水孔141與噴水右臂15的噴水孔151開孔方向相反；

左臂進水軟管18兩端分別連通于旋轉豎管13頂端和靠近左鉸軸16一端的噴水左臂14上側壁處；

右臂進水軟管19對應于左臂進水軟管18位置，其兩端分別連通于旋轉豎管13頂端和靠近右鉸軸17一端的噴水右臂15上側壁處。

所述旋轉豎管13頂端為三通結構，旋轉豎管13上部為三通結構的垂向進水口，水平兩通為左右出水口，左臂進水軟管18的上端181和右臂進水軟管19的上端191分別連通于旋轉豎管13頂端的左右出水口處。

所述噴水左臂14的噴水孔141與噴水右臂15的噴水孔151在水平方向錯位設置。

所述噴水左臂14和噴水右臂15與旋轉豎管13的夾角α都為25度。

所述左臂進水軟管18的下端182與噴水左臂14上側壁設有左臂夾角，該夾角為45度；所述右臂進水軟管19的下端192與噴水右臂15上側壁設有右臂夾角，該右臂夾角與左臂夾角匹配一致，也為45度。

參見圖1-圖2所示，帶有三維噴灑裝置的波涌式變量噴灑灌溉系統，包括：水源、電動水泵、正弦波脈沖波形信號發生器、變頻調速器、過濾器和三維噴灑裝置；

變頻調速器的一端與正弦波脈沖波形信號發生器電連接，變頻調速器的另一端與電動水泵電連接，水源通過管道與電動水泵連通，電動水泵通過管道與過濾器連通，過濾器通過管道與三維噴灑裝置連通；三維噴灑裝置1，它包括進水豎管11、旋轉軸承12、旋轉豎管13、噴水左臂14、噴水右臂15、左鉸軸16和右鉸軸17、左臂進水軟管18、右臂進水軟管19；

進水豎管11套接于旋轉軸承12下端，旋轉豎管13套接于旋轉軸承12上端，旋轉豎管13、旋轉軸承12以及進水豎管11同軸，且旋轉豎管13可相對于進水豎管11自轉；

噴水左臂14和噴水右臂15均為兩端封閉的管狀腔體，噴水左臂14和噴水右臂15同一端分別通過左鉸軸16和右鉸軸17可旋轉固定于旋轉豎管13上部外側壁上，噴水左臂14的前側壁或后側壁上開設有若干等距的左臂噴水孔141，噴水右臂15的后側壁或前側壁上開設有若干等距的右臂噴水孔151，且噴水左臂14的左臂噴水孔141與噴水右臂15的右臂噴水孔151開孔方向相反；

左臂進水軟管18兩端分別連通于旋轉豎管13頂端和靠近左鉸軸16一端的噴水左臂14上側壁處；

右臂進水軟管19對應于左臂進水軟管18位置，其兩端分別連通于旋轉豎管13頂端和靠近右鉸軸17一端的噴水右臂15上側壁處。

所述旋轉豎管13頂端為三通結構，旋轉豎管13上部為三通結構的垂向進水口，水平兩通為左右出水口，左臂進水軟管18的上端181和右臂進水軟管19的上端191分別連通于旋轉豎管13頂端的左右出水口處。

所述噴水左臂14的左臂噴水孔141與噴水右臂15的右臂噴水孔151在水平方向錯位設置。

所述噴水左臂14和噴水右臂15與旋轉豎管13的夾角為25度。

所述左臂進水軟管18的下端182與噴水左臂14上側壁設有左臂夾角，該夾角為45度；所述右臂進水軟管19的下端192與噴水右臂15上側壁設有右臂夾角，該右臂夾角與左臂夾角匹配一致，也為45度。

實施例2

參見圖3所示，三維噴灑裝置1，其與實施例1不同之處在于，所述旋轉豎管13的頂端密封，左臂進水軟管18的上端181和右臂進水軟管19的上端191分別連通于旋轉豎管13的頂端面處。

所述噴水左臂14的噴水孔141與噴水右臂15的噴水孔151在水平方向對應設置。

如上所述，本發明三維噴灑裝置及帶有該裝置的波涌式變量噴灑灌溉系統，所述的實施例及圖，只是本發明較好的實施效果，并不是只局限于本發明，凡是與本發明的結構、特征等近似、雷同者，均應屬于本發明保護的范圍。