專利名稱：可控噴灑裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴灑裝置，特別涉及一種可控噴灑裝置。
背景技術(shù)：
目前我們生活中所使用的噴灑裝置其噴頭的灑水軌跡通常是螺線型的，而草地一 般為矩形塊狀，這使得在灑水過(guò)程難以避免灑出草地區(qū)域的尷尬，給行人帶來(lái)了不便；尤其 是對(duì)緊鄰交通要道的草坪區(qū)域，這些灑出草地的水還容易導(dǎo)致路面濕滑，甚至帶來(lái)不必要 的交通隱患。而另一方面，這種噴灑軌跡與草地形狀不一致的矛盾，也使得澆水過(guò)程產(chǎn)生了 難以完全覆蓋整片草坪，又或者對(duì)某些區(qū)域重復(fù)澆水的問(wèn)題，令草地灌溉難以達(dá)到高效的 目的，灑水效果不甚理想。更為重要的是，這些灑出草坪區(qū)域的水造成了許多不必要的水資 源浪費(fèi)。眾所周知，水是自然資源的重要組成部分，是所有生物的結(jié)構(gòu)組成和生命活動(dòng)的主 要物質(zhì)基礎(chǔ)。從全球范圍講，水是連接所有生態(tài)系統(tǒng)的紐帶，自然生態(tài)系統(tǒng)既能控制水的流 動(dòng)又能不斷促使水的凈化和循環(huán)。因此水在自然環(huán)境中，對(duì)于生物和人類的生存來(lái)說(shuō)具有 決定性的意義。同時(shí)水不僅是世間生靈萬(wàn)物須臾離不開(kāi)的，就是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，也一時(shí)一刻少 不了它，沒(méi)有一項(xiàng)工業(yè)不和水直接或間接發(fā)生關(guān)系。所以水作為大自然賦予人類的寶貴財(cái) 富，早就被人們關(guān)注。然而中國(guó)是個(gè)干旱缺水嚴(yán)重的國(guó)家。我國(guó)水資源總量少于巴西、俄羅 斯、加拿大、美國(guó)和印度尼西亞，居世界第六位。若按人均水資源占有量這一指標(biāo)來(lái)衡量，則 僅占世界平均水平的1/4，排名在第一百一十名之后。缺水狀況在我國(guó)普遍存在，而且有不 斷加劇的趨勢(shì)。這就決定了我國(guó)對(duì)水資源的開(kāi)發(fā)利用、節(jié)約使用的任務(wù)十分艱巨。目前，市場(chǎng)上的噴灌裝置中，大多采用搖臂式噴頭和地埋式噴頭進(jìn)行噴灑。撞擊搖 臂伸縮噴頭是最早的伸縮式噴頭，把搖臂噴頭放入外殼體內(nèi)，搖臂通過(guò)機(jī)械和水力作用，撞 擊噴頭旋轉(zhuǎn)。地埋式噴灑其主要原理是利用內(nèi)水流驅(qū)動(dòng)噴頭旋轉(zhuǎn)，通過(guò)水泵或自然水壓驅(qū) 動(dòng)噴頭旋轉(zhuǎn)。這兩種噴灑裝置的噴頭旋轉(zhuǎn)主要取決于水流的沖擊力，一旦水壓無(wú)法滿足噴 頭勻速旋轉(zhuǎn)，必然造成噴灑不均勻，無(wú)法滿足噴灌需要。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，景觀噴泉也應(yīng)運(yùn)而生。景觀噴泉是通過(guò)幾個(gè)位置預(yù)先固定的出 水口的相互配合，實(shí)現(xiàn)噴灑景觀圖案的。其缺點(diǎn)在于，出水口的位置及出水角度是固定的， 景觀圖案的形成是通過(guò)多個(gè)出水點(diǎn)配合形成的，也就是說(shuō)起景觀圖案是固定不變的，存在 一定的局限性，而且噴泉的出水口截面較大，導(dǎo)致水的落點(diǎn)處水量集中，難以控制其均勻噴 灑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種噴灑距離和噴 灑形狀可控的噴灑裝置。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種可控噴灑裝置，由水箱、直 流水泵、連接水管、旋轉(zhuǎn)水管，針筒式活塞、噴頭、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)電路和控制器所構(gòu)成， 其中1)所述的水箱，其頂蓋上設(shè)有通孔；
2)所述的直流水泵安裝在水箱內(nèi)；
3)所述的連接水管通過(guò)水箱頂蓋上設(shè)置的通孔伸出水箱，其位于水箱內(nèi)的一端與水泵 的出水口連接，其位于水箱外的一端與針筒式活塞固定連接；
4)所述的旋轉(zhuǎn)水管，其一端與針筒式活塞轉(zhuǎn)動(dòng)連接，其另一端與噴頭進(jìn)水口連接；
5)所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置由軸承、大齒輪、小齒輪和調(diào)速電機(jī)所組成；軸承固定在水箱頂 蓋上并與水箱頂蓋上設(shè)置的通孔同心，軸承內(nèi)圈與旋轉(zhuǎn)水管靠近水箱的端部固定連接，大 齒輪安裝在旋轉(zhuǎn)水管上，小齒輪安裝在調(diào)速電機(jī)軸上，調(diào)速電機(jī)固定在水箱頂蓋上，大齒輪 和小齒輪相嚙合；
6)所述的控制器以單片機(jī)為核心，其輸出端與驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連，單片機(jī)引腳根 據(jù)設(shè)定的噴灑距離向驅(qū)動(dòng)電路輸出相應(yīng)的PWM波；
7)所述的驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接直流水泵的電源輸入端，其通過(guò)調(diào)節(jié)輸入的PWM波的 占空比以控制直流水泵的電壓。作為本發(fā)明的優(yōu)選措施上述的噴頭通過(guò)一轉(zhuǎn)接管與旋轉(zhuǎn)水管垂直連通；上述旋 轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置中的調(diào)速電機(jī)為2—4個(gè)分別安裝在大齒輪的旁邊、用以同步驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)水管旋 轉(zhuǎn)的調(diào)速電機(jī)。本發(fā)明控制噴灑水的形狀和尺寸的原理是單片機(jī)的引腳輸出PWM波，通過(guò)調(diào)節(jié) PWM波的占空比來(lái)控制直流水泵的電壓，從而改變直流水泵的流量，進(jìn)而控制噴頭的水平噴 灑距離，另一方面，調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)水管勻速旋轉(zhuǎn)，從而使噴頭也勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，假設(shè)周期為T，噴 出的水的軌跡為拋物線，算出噴頭每轉(zhuǎn)過(guò)?；?。時(shí)與邊長(zhǎng)的距離，此距離就為噴灑的水平 距離d，因?yàn)閲婎^離地面距離h —定，且h=l/2gt2’，所以時(shí)間t 一定，而噴頭噴灑出來(lái)的水流 速為已知值v，所以d與ν近似成正比，即控制水流速ν從而使噴灑的水平距離d變化，又 因?yàn)樗魉倥c流量的關(guān)系為Q=VST,水管截面積一定，故單位時(shí)間的流量和流速成正比，所 以d與流量近似成正比，根據(jù)實(shí)際要求，通過(guò)調(diào)節(jié)PWM波的占空比來(lái)控制流量Q，就可以改 變噴灑的水平距離d。噴灑水的軌跡可近似為正方形或其他圖形，設(shè)噴頭位于圖形中心點(diǎn)， 控制噴頭在旋轉(zhuǎn)時(shí)噴灑的水平距離，使其隨著角度的變化，噴灑距離跟著變化，然后依此原 理，噴灑邊長(zhǎng)逐漸縮小的圖案，直至中心點(diǎn)，最終的達(dá)到均勻覆蓋整個(gè)平面。本發(fā)明通過(guò)單片機(jī)作為控制器，調(diào)節(jié)直流水泵的電源電壓值，從而調(diào)節(jié)水泵的水 平噴灑距離和噴灑水的形狀。依靠單片機(jī)的控制，智能化地完成噴水軌跡的規(guī)則化，自動(dòng)完 成整個(gè)灑水的功能，因此本發(fā)明能夠根據(jù)所需形狀進(jìn)行定形噴灑，以適應(yīng)不同形狀草坪的 灑水要求，從而達(dá)到均勻高效噴灑和節(jié)約水源的目的。本發(fā)明應(yīng)用領(lǐng)域?qū)拸V，通過(guò)采用霧化程度可調(diào)型噴頭，可以滿足花圃、綠地、蔬果、 農(nóng)業(yè)等各種使用領(lǐng)域?qū)姙⑺蔚囊螅€可通過(guò)多個(gè)噴頭的組合滿足不同使用面積的灌
概需求。由于裝置對(duì)噴灑形狀可精確控制，可以實(shí)現(xiàn)噴出正方形、三角形、正六邊形等各種 形狀；更可進(jìn)一步通過(guò)把噴頭旋轉(zhuǎn)一定角度控制在某范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)裝置在某一側(cè)噴出各種 文字或圖形，可廣泛應(yīng)用于噴繪、彩繪等各領(lǐng)域；
若將噴灑液體換為農(nóng) 藥、油漆、防腐涂料等，裝置同樣可進(jìn)行噴灑。該裝置還可用在 電力行業(yè)中，只要通過(guò)對(duì)高壓線路絕緣子形狀進(jìn)行建模，利用本發(fā)明裝置就可對(duì)其有效地噴涂RTV涂料，避免常規(guī)人工噴涂的諸多缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，高效，節(jié)約，符合現(xiàn)代化的要 求。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明的直流水泵控制流程圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的噴灑場(chǎng)地示意圖。圖中廣水箱，2 直流水泵，3 連接水管，壙水箱頂蓋，5 旋轉(zhuǎn)水管，6 小齒輪，7 大齒輪，8 調(diào)速電機(jī)，纊轉(zhuǎn)接管，1(Γ噴頭，1Γ軸承，12 針筒式活塞。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說(shuō)明。參見(jiàn)圖1和圖2，一種可控噴灑裝置，主要包括水箱1、直流水泵2、連接軟管3和旋 轉(zhuǎn)水管5、針筒式活塞12、噴頭10、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置、控制器各驅(qū)動(dòng)電路。水箱1的頂蓋4上 設(shè)有通孔，水泵2位于水箱1內(nèi)，連接軟管3 —端連接直流水泵2出水口，另一端穿過(guò)通孔 并與針筒式活塞12固定連接，針筒式活塞12與旋轉(zhuǎn)水管5配合連接并能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，針筒式 活塞12的出水口套在旋轉(zhuǎn)水管5內(nèi)，為了調(diào)整噴頭的傾斜角度，旋轉(zhuǎn)水管5另一端連接轉(zhuǎn) 接管9，轉(zhuǎn)接管9上裝有噴頭10 ；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置由軸承11、大齒輪7、小齒輪6和調(diào)速電機(jī)8 所組成，在旋轉(zhuǎn)水管5靠近水箱的端部還安裝有軸承11，軸承11與水箱頂蓋的通孔同心設(shè) 置并固定在水箱頂蓋4上，大齒輪7安裝在旋轉(zhuǎn)水管5上，安裝有小齒輪6的調(diào)速電機(jī)8固 定在水箱頂蓋4上，大齒輪7和小齒輪6相嚙合；驅(qū)動(dòng)電路采用現(xiàn)有技術(shù)中的L298驅(qū)動(dòng)電 路，控制器采用單片機(jī)，單片機(jī)可根據(jù)實(shí)際情況從現(xiàn)有技術(shù)中選擇一款，最為本實(shí)施例的控 制器，單片機(jī)的輸出端連接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接直流水泵2的電源輸入端。上 述安裝有小齒輪6的調(diào)速電機(jī)8可以有2個(gè)或者3個(gè)或者是4個(gè)，分別安裝在大齒輪7的 旁邊，用以同步驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)水管5旋轉(zhuǎn)。以下簡(jiǎn)要介紹一下本實(shí)施例的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例，設(shè)所需噴灑場(chǎng)地為2m*2m的正方形 (見(jiàn)附圖3)，由于圖形具有對(duì)稱性，只需取圖形的代表部分進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，形成轉(zhuǎn)動(dòng)角度、噴 灑距離和水泵電壓的函數(shù)關(guān)系，從而形成正方形軌跡(見(jiàn)表1)，據(jù)此可對(duì)其進(jìn)行編程。表1:正方形軌跡
Io |5 IlO |15 |20 |25 丨30 丨35 140 丨45 ~m) \2. 000 \2. 007 \2. 030 \2. 070 \2. 128 \2. 206 \2. 309 \2. 441 \2. 610 \2. 828
"θ (。) |50 |55 |60 |65 |70 |75 |80 |85 |90 S (m) \2. 610 \2. 441 \2. 30 \2. 206 \2. 128 \2. 070 \2. 030 \2. 007 \2. 000
90。 180。，180。 270。，270。 360。這三個(gè)范圍的數(shù)據(jù)和表1相同。(如圖3)
因此，本發(fā)明能夠控制噴灑出的水的形狀及尺寸，從而充分高效利用水資源，也同時(shí)達(dá)
到節(jié)約水資源的效果。
權(quán)利要求
一種可控噴灑裝置，其特征在于由水箱、直流水泵、連接水管、旋轉(zhuǎn)水管，針筒式活塞、噴頭、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)電路和控制器所構(gòu)成，其中1)所述的水箱，其頂蓋上設(shè)有通孔；2)所述的直流水泵安裝在水箱內(nèi)；3)所述的連接水管通過(guò)水箱頂蓋上設(shè)置的通孔伸出水箱，其位于水箱內(nèi)的一端與水泵的出水口連接，其位于水箱外的一端與針筒式活塞固定連接；4)所述的旋轉(zhuǎn)水管，其一端與針筒式活塞轉(zhuǎn)動(dòng)連接，其另一端與噴頭進(jìn)水口連接；5)所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置由軸承、大齒輪、小齒輪和調(diào)速電機(jī)所組成；軸承固定在水箱頂蓋上并與水箱頂蓋上設(shè)置的通孔同心，軸承內(nèi)圈與旋轉(zhuǎn)水管靠近水箱的端部固定連接，大齒輪安裝在旋轉(zhuǎn)水管上，小齒輪安裝在調(diào)速電機(jī)軸上，調(diào)速電機(jī)固定在水箱頂蓋上，大齒輪和小齒輪相嚙合；6)所述的控制器以單片機(jī)為核心，其輸出端與驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連，單片機(jī)引腳根據(jù)設(shè)定的噴灑距離向驅(qū)動(dòng)電路輸出相應(yīng)的PWM波；7)所述的驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接直流水泵的電源輸入端，其通過(guò)調(diào)節(jié)輸入的PWM波的占空比以控制直流水泵的電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控噴灑裝置，其特征在于所述的噴頭通過(guò)一轉(zhuǎn)接管與旋 轉(zhuǎn)水管垂直連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控噴灑裝置，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置中的調(diào)速 電機(jī)為2—4個(gè)分別安裝在大齒輪的旁邊、用以同步驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)水管旋轉(zhuǎn)的調(diào)速電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可控噴灑裝置，由水箱、直流水泵、連接水管、旋轉(zhuǎn)水管，針筒式活塞、噴頭、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)電路和控制器所構(gòu)成。本發(fā)明通過(guò)預(yù)設(shè)的噴灑距離控制直流水泵的電壓，進(jìn)而使噴頭噴出的水僅僅覆蓋預(yù)設(shè)范圍。依靠單片機(jī)的控制，智能化地完成噴水軌跡的規(guī)則化，自動(dòng)完成整個(gè)灑水的功能，從而達(dá)到充分高效利用水資源和節(jié)水環(huán)保的效果?？梢詽M足花圃、綠地、蔬果、農(nóng)業(yè)等各種使用領(lǐng)域?qū)姙⑺蔚囊?。若將噴灑液體換為農(nóng)藥、油漆、防腐涂料等，裝置同樣可進(jìn)行噴灑。還可通過(guò)多個(gè)噴頭的組合滿足不同使用面積的灌溉需求?？梢詫?shí)現(xiàn)噴出正方形、三角形、正六邊形等各種形狀。
文檔編號(hào)B05B3/02GK101972721SQ20101054540
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者向鐵元, 宋旭東, 張巍, 熊虎, 詹昕 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)