專利名稱：一具有可垂直移動的輔助吊管的施藥用中樞回轉灌溉系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一中樞回轉灌溉系統，其上安裝有輔助吊管，用來將化學藥品施加到地面作物上。更具體地，本發明涉及一用于輔助吊管沖洗、灌注和排放的裝置。輔助吊管也可安裝在直線灌溉系統中。
傳統中樞回轉灌溉系統一般包括一支承于多個繞中樞回轉結構回轉地推動主要吊管的驅動塔上的主要輸水吊管，輔助輸液吊管系統已用在中樞回轉灌溉系統中以將化學藥品施加至地面作物上。當輔助吊管準備使用時，首先必須注滿使用者特定的水/化學藥品混合液。這可能與先前存在于輔助吊管中的液體相同或不同。因此需要灌注功能以在開始施藥前使所需的混合液注滿管線。如果灌注功能無法實施，混合液無法足夠快地到達輔助吊管的各端，由此在輔助吊管下的若干畝地將因而灑液不一致和失去有效性。以前解決該問題的方法大多依賴于操作標志線，利用它該器械可重疊其起始位置。系統的操作者必須考慮到液體進入吊管至到達吊管端部的時間延遲。在一種方法中，在水/化學藥品混合液到達主管線前將染料注入其中。然后當灌溉機向前移動時，輔助吊管的噴灑器被啟動。當染料顯色時，在驅動單元所在的位置處將一小標記插入田野中。然后器械完成其整個循環運動，直至再次經過標記所在點。對局部圓弧回轉噴灑而言該步驟更為復雜。上述步驟費時、勞動強度大且在施藥過程中需要有人在田野中。
存在于傳統輔助吊管系統中的另一問題在于系統必須在輔助吊管系統完成水/化學藥品混合液的施加后用清水沖洗。現有技術中沖洗問題的解決方法是使用上述的重疊方法。由于有將在重疊區域內的前面施加的化學藥品從作物上洗去的可能，重疊方法將又產生一問題。該方法耗時且勞動強度大。
現有技術的輔助吊管輸液系統的又一問題是排液。先前技術中排水系統的解決方法是雇人行走于田野中并用手開啟系統中的一系列排放閥。
為使在中樞回轉灌溉系統上的輔助輸液吊管更為可行，必須使系統可灌注、可沖洗以及可排放。規章和環境的考慮、勞動成本和復雜性在包括灌注、沖洗和排放功能的輔助輸液吊管系統的開發中也是很重要的。
輔助輸液吊管系統被描述成用在諸如中樞回轉灌溉系統或直線灌溉系統的機械灌溉系統中，中樞回轉灌溉系統包括一從中樞結構向外延伸、并支承于多個間隔的驅動塔上的主要輸水吊管，該驅動塔將主要輸水吊管推進至待灌溉地面。輔助輸液吊管系統位于主要輸水吊管下方并基本上以主要輸水吊管的總長延伸，輔助輸液吊管系統包括多根支路管線，各支路管線位于一對驅動塔之間的主要輸水吊管下方。輔助吊管包括一沿主要輸水吊管的長度延伸的供液管線。一液體回路管線液體連通于供液管線的外端并從供液管線外端向內延伸，，液體回路管線的內端則處在中軸回轉情況附近。一注-排閥裝置設于各奇數的驅動塔上。各注-排閥裝置包括第一、第二注入閥以及第一、第二排放閥。各注入閥具有入口側和排出側，各排放閥具有入口側、排出側和排放側。中間液流管線從供液管向各注入裝置的第一和第二注入閥的入口側延伸。第一排放閥的排出側液體連通于第一排放閥的入口側。第二注入閥的排出側液體連通于第二排放閥的入口側。第一注入閥的排放側液體連通于向內設置的支路管線外端。第二注入閥的排出側液體連通于向外設置的支路管線內端。供液管線的內端液體連通于壓力作用下的水源和化學藥品液源。在較佳實施例中，一第一閥在液體回路管線中，在液體回路管線和供液管線連接處的下游側。如上所述的結構使輔助輸液吊管可以灌注、沖洗以及排放。
本發明的主要目的是提供一改進的、與機械灌溉系統一同使用的輔助輸液吊管系統。
本發明的另一目的是提供用于中樞回轉灌溉系統的輔助輸液吊管系統，該吊管系統可灌注、沖洗以及排放。
本發明還有一目的是提供一可方便地用于現存中樞回轉灌溉系統上的輔助輸液吊管系統。
圖1是安裝于本發明中樞回轉灌溉系統的輔助吊管系統的部分立體圖；圖2是表示位于各奇數驅動塔上的輔助輸液吊管結構以及注-排閥裝置的部分立體圖；圖3是位于各奇數驅動塔上的注-排閥裝置的立體圖；圖4是表示將液體化學藥品和水被注入輔助吊管系統的主管線的方式的側視圖；圖5是在最后一節驅動單元的輔助吊管系統的部分立體圖。
標號10表示傳統的中樞回轉灌溉系統，包括一具有從中樞向外伸出的主要輸水吊管14的中樞回轉結構12，主要輸水吊管14支承有多個彼此隔開的驅動單元或塔16上，驅動單元繞中樞回轉結構12以傳統方法推動主要輸水吊管14。盡管這里顯示和描述的是中樞回轉灌溉系統，本發明也可用在直線灌溉系統中。
標號18表示本發明的、可在其上支承灑水器20的輔助吊管系統。輔助吊管18包括從各奇數驅動裝置向內延伸的多條管線支路22A；從各奇數驅動裝置向外延伸的多條管線支路22B。盡管最好管線支路22A和22B可垂直移動，如有需要本發明的系統也可在垂直方向上固定。一種可垂直移動輔助吊管的改進結構在2000年3月28日提交的、申請號為09/536591的標題為“具有可垂直移動的輔助吊管的機械灌溉系統”的未授權專利中已有公開。
如圖4所示，設置有一水泵24與盛水的液柜26相連。化學藥品液柜28位于泵24附近，并包括用來將化學藥品液體注入連接于供液管線30的管子29的傳統注入裝置。供液管線30沿主吊管14的長度延伸并由多根纏繩32固定于主吊管上。管線30向由標號16’表示的最后一節驅動單元延伸，供液管線30連接于具有一肘部36的T型管34和連于其上的球閥裝置38，如圖5所示。回路管線40從肘部36一端延伸，并最好在其中裝一電磁閥42，如圖5所示。閥42是可任選的，但最好裝上。如圖所示，回路管線40可通過纏繩32支承于主吊管14上，并延伸至中樞回轉結構12附近位置，如圖4所示。一球閥44設于回路管線40的內端。
在各奇數驅動單元上，一T型管46置于供液管線30中。中間管線48連接于T型管46上并由此向下延伸至總體上由標號50表示的注-排閥裝置。第一和第二注入閥52、54安裝在固定于驅動單元16的立柱58支架56上，并使它們的入口端連接于中間管線48，如圖3所示。注入閥52的排出側液體連接于排放閥60的入口側。閥60排出液體連接于由閥60朝向中樞回轉結構或驅動單元向內延伸的分支管線22A的外端。閥60上還設有一由此延伸的排管62。盡管僅示出了兩個注入閥52、54，還可設置外加的注入閥。
注入閥54的排出側連接于排放閥64的入口側，閥64上還設有一由此延伸的排管66。管線22B的內端連接于排放閥64的排放口，如圖3所示。閥52、54、60和64由位于中樞回轉結構12附近或田野一端的電氣控制器操作，由此操作者無需進入田野進行控制。分支管線22A、22B由一張緊鋼線68支承。應注意可用四向閥代替注入閥52、54和排放閥60、64。
如果輔助吊管可垂直移動，支架56可連接在臺車70上，該臺車70可垂直移動地安裝于立柱58上，而不是將支架56固定于立柱58上。用來垂直移動輔助吊管系統的裝置總體由標號72表示，該系統公開于上述未授權專利中。
如上所述，總體設計包括一主管線、中間管線、分支管線、回路管線以及其它用來沿輔助吊管的長度輸液和分流的液壓構件網絡。在一般操作中，水從最好具有3000至6000加侖的大水柜26中被泵出。有必要在水柜26中設一氣溝以防止水流回其源頭并污染地下水。農用化學藥品單獨從體積最好為200加侖的化學藥品柜28中泵出。如上述那樣，連接于化學藥品源的化學藥品注入裝置將藥液注入連接于管線30的管子29中。
水/藥混合流體流過纏繞于樞軸點12周圍的柔性管線29。纏繞方向是當樞軸沿預定方向運動時管線解開纏繞的方向。如所述的那樣，管子29接合于沿主要輸水吊管14的長度延伸的供液管線30。
在使用者啟動輔助輸液吊管系統前，管中可能充滿水或充滿前面所使用的水/化學藥品混合液。如果是充滿水的情況，必須清除系統中的水并代之以所需的水/化學藥品混合液。使用者打開水泵24和藥柜注入裝置28，注入裝置28用來將所需的水/化學藥品混合液壓入管線30的入口端的入口。然后使用者操作在樞軸點附近的用來打開在最后一節驅動單元的管線30末端的電磁閥。這使在水藥混合物之前的水被迫穿過閥42并進入回路管線40。水經過回路管線回到樞軸點，在那里水被盛入一合適的容器中。當一定體積的水充滿該容器時，使用者關閉在管線30一端的電磁閥42。該體積是本器械的一固定參數并由管線30內的長度和內徑計算而得。供液管線30內此時已開始注入水/化學藥品混合液。
中間管線48和管線支路22A、22B現在必須注液。用戶啟動在樞軸點附近的開關，該開關使電子控制器“命令”各管線沿樞軸整個長度將水分灑至地面上。由于中間管線和分支管線具有相對較小的容積，這需要一較短的時間。當水從分支管線中排出后，水/化學藥品混合液作為取代進入管線中，輔助輸液吊管系統現已注入完畢并通過樞軸的完全旋轉將水/化學藥品混合液施加至地面區域。
在使用者完成水/化學藥品混合液的施用后，必須用水沖洗輸液管。這將通過減少部件暴露于化學物質下的時間而延長潮濕部件的壽命。該步驟類似于注入操作。實際上，注入該管線的是水，水/化學藥品混合液盛入樞軸附近的一合適容器中，并按化學藥品的品牌、說明書和環保局的規則加以處理。
由于輔助輸液吊管系統一般充滿的液體可能凍結，該設備需要一些保護。排液功能由此成為該系統整體的、重要的一部分。使用者必須在凍結狀況發生前啟動在樞軸點附近的開關。開關的啟動對控制器發信號以使其進入排放模式。在排放模式中，各裝置50上的各排放閥60、64以及注入閥52、54均開啟。這使管線30和中間管線48中的水通過相應的閥組排出。從管線30中流出的液體，通過中間管線48和排放閥流出排放管。排放管一般安排于輪軌中以防止損傷下方作物。然后控制器自動關閉閥并在管線排水完畢后自我切斷。這使得在排水期間不需要有人在場。
為減少排至地面上的水或水/化學藥品混合液的量，位于在最后一節驅動單元16’管線末端的大手動閥38向主管線30打開，用增壓空氣排出管外。這對于高濃縮的或高規準的化學藥品來說是一極好的功能。
本發明設計具有獲得輔助輸液吊管市場認可的三大關鍵因素；即注入、沖洗和排出。該設計使用輔助吊管的現有控制器和軟件來完成各項功能。由此保持消費競爭力，同時提高其對最終用戶的價值。相比于該系統的手動形式，包括于各操作過程的許多步驟使操作者省去等待和/或走動的許多時間。
由此可看出本發明至少可實現所提到的所有目的。
權利要求
1.在構件中一中樞回轉灌溉系統包括一從中樞回轉結構向外延伸、并由支承于多個間隔的驅動塔上的主要輸水吊管，所述驅動塔將所述主要輸水吊管推動至待灌溉地面；具有內端和外端的主要輸水吊管；具有內端和外端、置于所述主要輸水吊管下的并基本以所述主要輸水吊管的總長延伸的輔助輸液吊管；所述輔助輸液吊管包括多根具有內端和外端的支路管線；所述輔助吊管沿其長度具有多個排液裝置；一具有內端和外端的、沿主要輸水吊管的長度延伸的供液管線；一液體回路管線液體連通于所述供液管，并從所述供液管延伸；所述液體回路管線具有內端和外端；所述液體回路管線的內端在所述中樞結構附近；設于各奇數的驅動塔上的一注-排閥裝置；所述各注-排閥裝置至少包括第一、第二注入閥以及第一、第二排放閥；具有一入口側和一排出側的各所述注入閥；具有一入口側、一排出側和一排放側的各所述排放閥；從所述供液管向各注入一排放裝置的所述第一和第二注入閥的入口側延伸的中間液流管線；所述第一注入閥的所述排出側液體連通于所述第一排放閥的所述入口側；所述第二注入閥的所述排出側液體連通于所述第二排放閥的所述入口側；所述第一注入閥的所述排出側液體連通于向內設置的所述支路管線外端；所述第二注入閥的所述排出側液體連通于向外設置的所述支路管線內端；所述供液管線的所述內端液體連通于壓力作用下的水源和化學藥品液源；以及用來控制所述注入閥和所述排放閥的裝置。
2.如權利要求1所述的構件，其特征在于，所述第一閥處在所述液體回路管線和所述供液管線連接處的下游側。
3.如權利要求1所述的構件，其特征在于，所述注入閥和所述排放閥是電氣控制的。
4.在構件中一自我推進的灌溉系統包括一支承于多個間隔的、用來推動主要吊管至待灌溉區域的驅動塔上的所述主要輸水吊管；所述主要輸水吊管具有第一和第二端；具有內端和外端、置于所述主要輸水吊管下的并基本以所述主要輸水吊管的總長延伸的輔助輸液吊管；所述輔助輸液吊管包括多根具有第一端和第二端的支路管線；所述輔助吊管沿其長度具有多個排液裝置；一具有第一端和第二端的、沿所述主要輸水吊管的長度延伸的供液管線；一液體回路管線液體連通于所述供液管的第二端，并從所述供液管的所述第二端延伸；所述液體回路管線具有第一端和第二端；所述液體回路管線的所述第一端在所述主要輸水吊管的所述第一端附近；設于各奇數的驅動塔上的注-排閥裝置；所述各注-排閥裝置至少包括第一、第二注入閥以及第一、第二排放閥；具有一入口側和一排出側的各所述注入閥；具有一入口側、一排出側和一排放側的各所述排放閥；從所述供液管向各所述注-排裝置的所述第一和第二注入閥的入口側延伸的中間液流管線；所述第一注入閥的所述排出側液體連通于所述第一排放閥的所述入口側；所述第二注入閥的所述排出側液體連通于所述第二排放閥的所述入口側；所述第一注入閥的所述排出側液體連通于向內設置的所述支路管線的第二端；所述第二注入閥的所述排出側液體連通于向外設置的所述支路管線的第一端；所述供液管線的所述第一端液體連通于壓力作用下的水源和化學藥品液源；以及用來控制所述注入閥和所述排放閥的裝置。
5.如權利要求4所述的構件，其特征在于，第一閥處在所述液體回路管線和所述供液管線連接處的下游側。
6.如權利要求4所述的構件，其特征在于，所述注入閥和所述排放閥是電氣控制的。
7.在構件中一中樞回轉灌溉系統包括一從中樞回轉結構向外延伸、并支承于多個間隔的驅動塔上的主要輸水吊管，所述驅動塔將所述主要輸水吊管推動至待灌溉地面；具有內端和外端的主要輸水吊管；具有內端和外端、置于所述主要輸水吊管下的并基本以所述主要輸水吊管的總長延伸的輔助輸液吊管；所述輔助輸液吊管包括多根具有內端和外端的支路管線；所述輔助吊管沿其長度具有多個排液裝置；一具有內端和外端的、沿主要輸水吊管的長度延伸的供液管線；一液體回路管線液體連通于所述供液管，并從所述供液管延伸；所述液體回路管線具有內端和外端；所述液體回路管線的內端在所述中樞回轉結構附近；設于各奇數的驅動塔上的一注-排閥裝置；從所述供液管向所述注-排閥裝置延伸的中間液流管線；所述注-排閥裝置液體連通于向內設置的所述支路管線外端；所述注-排閥裝置液體連通于向外設置的所述支路管線內端；所述供液管線的所述內端液體連通于壓力作用下的水源和化學藥品液源；以及用來控制所述注入閥和所述排放閥的裝置。
8.如權利要求7所述的構件，其特征在于，第一閥處在所述液體回路管線和所述供液管線連接處的下游側。
9.如權利要求7所述的構件，其特征在于，所述注-排閥裝置包括一電氣控制的四向閥。
10.在構件中一自我推進的灌溉系統包括一支承于多個間隔的、用來推動主要吊管至待灌溉區域的驅動塔上的所述主要輸水吊管；所述主要輸水吊管具有第一和第二端；具有內端和外端、基本上置于所述主要輸水吊管下的并基本以所述主要輸水吊管的總長延伸的輔助輸液吊管；所述輔助輸液吊管包括多根具有第一端和第二端的支路管線；所述輔助吊管沿其長度具有多個排液裝置；一具有第一端和第二端的、沿所述主要輸水吊管的長度延伸的供液管線；一液體回路管線液體連通于所述供液管的第二端，并從所述供液管的所述第二端延伸；所述液體回路管線具有第一端和第二端；所述液體回路管線的所述第一端在所述主要輸水吊管的所述第一端附近；設于各奇數的驅動塔上的一注-排閥裝置；從所述供液管向所述注-排閥裝置延伸的中間液流管線；所述注-排閥裝置液體連通于向內設置的所述支路管線的第二端；所述注-排閥裝置液體連通于向外設置的所述支路管線的第一端；所述供液管線的所述第一端液體連通于壓力作用下的水源和化學藥品液源；以及用來控制所述注入閥和所述排放閥的裝置。
11.如權利要求10所述的構件，其特征在于，第一閥處在所述液體回路管線和所述供液管線連接處的下游側。
12.如權利要求10所述的構件，其特征在于，所述注-排閥裝置包括一電氣控制的四向閥。
全文摘要
一用于中樞回轉灌溉系統的輔助輸液吊管。該系統包括從中樞回轉結構向主要輸水吊管末端延伸的供液管線,一回路管線從供液管線外端延伸而其內端位于中樞回轉結構附近。在各奇數驅動塔中,設有一連接于供液管線的注排閥裝置。可控制多種閥門使系統可按需進行灌注、沖洗和排放。該輔助吊管也可安裝于直線灌溉系統上。
文檔編號A01N25/02GK1386404SQ0111976
公開日2002年12月25日 申請日期2001年5月21日 優先權日2001年5月21日
發明者柯克·R·埃斯特, 羅恩·L·波拉克 申請人:瓦爾蒙特工業股份有限公司