快速連接承插型卷管式可移動噴灌設備

謝崇寶，張國華，魯少華，盧文娟，陳 娟，謝瑞環

(1.中國灌溉排水發展中心，北京 100054；2.北京中灌綠源國際咨詢有限公司，北京 100054；3.河海大學，南京 210098；4.揚州大學，江蘇 揚州 225000；5.中灌潤茵(北京)節水灌溉設備有限責任公司，北京 101302)

1 研發目的

目前使用的噴灌系統通常分為兩類[1]，其一是固定管道式噴灌系統，其二是移動式、半固定式噴灌系統。在我國，大田通常選用移動式或者半固定式噴灌系統，這類系統節水效果好而且整體投資較省，缺點是勞動力需求大而且強度高[2,3]。而當下大量農村青壯年勞動力進城務工，留守勞動力很難完成這項工作，使該類系統難以大面積地推廣應用。

為了解決現有問題，亟須研制一種移動方便，對勞動力要求低且強度小的管道式噴灌系統，它既要有半固定式噴灌系統投資小的優勢，又要有操作簡便移動方便的功能。這種噴灌系統可作為一種新型的半固定式噴灌系統來使用。

2 設計方案

2.1 結構設計

本文研發的快速連接承插型卷管式可移動噴灌設備，包括：支撐機構、卷管器、搖輪、傳動帶、輸水管道、空心螺桿、墊片以及螺母，如圖1所示。

圖1 快速連接承插型卷管式可移動噴灌設備結構示意圖

由圖1可知，支撐機構為裝載車輛，卷管器和搖輪均設置在支撐機構上；搖輪上設置有搖桿，搖輪通過傳動帶與卷管器連接；輸水管道卷繞在卷管器上，且輸水管道的一端連接水源，每100 m的輸水管道上設置有5個出水口；空心螺桿包括螺桿頭以及與螺桿頭連接的螺桿主體，螺桿主體上設置有外螺紋，螺帽內部設置有內螺紋，內螺紋與外螺紋相配合，螺桿主體穿過出水口伸入到輸水管道的外部，并與噴頭(固定噴灌立桿)連接，且螺桿頭位于輸水管道內部，空心螺桿與出水口的連接處為密封連接；墊片和螺母均套接在螺桿主體上，且墊片的一端與輸水管道接觸，墊片的另一端與螺母接觸，墊片為圓形橡膠墊片，圓形橡膠墊片的厚度為0.8～1.5 cm。

由此可知，空心螺桿兩端分別與噴頭、輸水管道密封連接，解決了薄壁管帶固定噴灌立桿及其快速連接與拆卸問題，也是其能夠代替傳統半固定式噴灌系統的關鍵技術。

2.2 技術特點

快速連接承插型卷管式可移動噴灌設備的優點：一是卷管可移動，避免搬運鋁合金管，節約勞力，節約投資；二是快速連接，實現鋪管及噴灌設備的快速安裝，提高效率；三是具有替代現有半固定式噴灌設備的功能。

3 工作原理

本文提供的快速連接承插型卷管式可移動噴灌設備的工作原理如下：將卷管器和搖輪設置在支撐機構上，將輸水管道卷繞在卷管器上，并使搖輪通過傳動帶與卷管器連接，能夠在非灌溉狀態時，通過轉動搖輪帶動卷管器同向轉動，從而使輸水管道卷繞在卷管器上。進行灌溉作業時，從卷管器上抽出輸水管道，并將其在待灌溉的土地上進行鋪設。由于該輸水管道的一端連接水源，且該輸水管道上設置有多個出水口，空心螺桿的螺桿主體穿過該出水口與噴頭連接，從而使水源中的水進入輸水管道并從各個噴頭中噴出以進行灌溉作業。當灌溉結束后，在螺桿上卸下噴頭，然后轉動搖輪帶動傳動帶驅使卷管器進行轉動，從而使輸水管道重新卷繞到卷管器上，進而倉儲即可。

由上述工作過程可知，本設備能夠實現在非灌溉狀態時將輸水管道卷繞在卷管器上，利于倉儲；在灌溉狀態時，從卷管器上抽出輸水管道并對其進行鋪設，有效減輕了勞動強度。此外，本設備通過在輸水管道上設置多個出水口，并通過穿過該多個出水口的空心螺桿分別與多個噴頭連接，能夠有效提高噴涂安裝效率及噴灌效率，合理調整噴灌面積，利于節水。

4 技術規格及設備安裝

本設備的技術規格參數見表1，根據田塊長度的不同，輸水管道的長度可靈活選用。需要灌溉時，將噴頭直接與輸水管道上的螺桿連接，方便快捷。

表1 產品技術規格參數

圖2為快速連接承插型卷管式可移動噴灌設備。經檢測本產品達到了國家標準GB/T25406-2010的要求。其中，管路系統密封性：噴灌機的管路系統具有良好的密封性，各連接處應無滴漏、噴射等現象；耐壓性能：常溫條件下，噴頭保持2倍的最大工作壓力(0.5 MPa)，噴頭及其零部件應能承受試驗壓力而不損壞，噴體及其連接部位不應出現泄漏，并且噴頭不應與連接件脫開。

圖2 快速連接承插型卷管式可移動噴灌設備

5 結 語

快速連接承插型卷管式可移動噴灌設備已取得國家授權專利，是一種滿足國家設計技術規范要求的半固定式噴灌系統，它是將傳統半固定噴灌的田間輸水管道改進為可彎曲的輸水管道，使用裝載車輛移動該噴灌設備，使其能應用在田間不同位置，提高了該噴灌裝置使用的便利性，有效減輕了勞動強度。本設備結構簡單，且方便移動，對于降低勞動強度，提高噴灌效率具有重要的意義，有利于規模化推廣使用。

[1] 水利部農村水利司，中國灌溉排水發展中心. 噴灌工程技術[M]. 鄭州：黃河水利出版社，2012.

[2] 姚 彬,王一球. 節水灌溉工程建設中存在問題的探討[J]. 節水灌溉,2008,(7)：53-54.

[3] 李彩鳳,陳建中. 我國噴灌的發展概況和應重視的問題[J]. 水利科技與經濟,2008,(2):159-160.