CN102139254A

CN102139254A - 喷泉、冲浪水力驱动脉冲水流形成系统

Info

Publication number: CN102139254A
Application number: CN 201110074193
Authority: CN
Inventors: 高胜国; 黄修桥
Original assignee: Farmland Irrigation Research Institute of CAAS
Current assignee: Farmland Irrigation Research Institute of CAAS
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2031-03-28
Also published as: CN102139254B

Abstract

本发明涉及一种喷泉、冲浪水力驱动脉冲水流形成系统，水被水泵加压后通过干管、气压蓄能罐进入支管，在通过各条毛管前的脉冲阀后以压力上升的快而下降的慢的脉冲水流的方式进入各条毛管，通过各条毛管上安装的喷头(喷嘴)以脉冲的方式喷射出去，供人观赏、嬉戏。喷射出去的水经汇流、消毒、过滤重新回到水源，进行再利用。压力上升的快，而下降的慢，配合气压蓄能罐设计，喷出的水流爆发力强，回落缓慢，视觉效果好，观赏性强。脉冲频率大范围可调，通过设定不同频率的脉冲阀，带动不同组、不同类型的喷头(喷嘴)，使喷出的水流，花样翻新，此起彼伏，趣味盎然。较电子控制、电力驱动的系统结构简单，安全性好，投入成本低，易于维护维修。

Description

喷泉、冲浪水力驱动脉冲水流形成系统

技术领域：

本发明涉及水景、戏水娱乐设施技术与装置，尤其涉及一种喷泉、冲浪水力驱动脉冲水流形成系统。

背景技术：

现有的喷泉、冲浪等脉冲水流形成系统，一般采用电子控制，电力驱动的方法，微控制器、电磁阀等必不可少。结构复杂，造价高，维护维修困难，一旦漏电还会对人身安全构成严重威胁。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种结构简单，造价低，安全性好，易于维护的喷泉、冲浪水力驱动脉冲水流形成系统。

本发明的目的是这样实现的：

一种喷泉、冲浪水力驱动脉冲水流形成系统，包括：水源、水泵、干管、气压蓄能罐、支管、脉冲阀、毛管、喷头(喷嘴)，水泵的进水口与水源连接，水泵的出水口与干管进水口连接，干管出水口通过气压蓄能罐与若干条支管连接，支管通过若干个脉冲阀与若干条毛管连接，脉冲阀的进水口通向支管，脉冲阀的出水口通向毛管，每条毛管安装一组或一支喷头(喷嘴)，气压蓄能罐为具有一定承压能力的密封罐，气压蓄能罐的顶部安装安全泄压阀，气压蓄能罐的进、出水管位于气压蓄能罐的下部两侧，气压蓄能罐预装有空气，脉冲阀包括：阀体、进水口、进水腔、闸体导杆支架、闸体导杆、闸体、闸槽、出水腔、闸体推拉弹簧、出水口、隔膜、控制腔、隔膜拉簧、控制腔进出水口、控制腔进出水管、螺杆、拨轮，进水腔、出水腔、控制腔腔内横向主要截面均为圆形，闸体、闸槽均为圆台形且接触面相互吻合，闸体由弹性材料制成，闸体推拉弹簧为锥形弹簧，隔膜是由外缘有波纹的软质硅橡胶材料圆形膜片，在圆形膜片中间部位的两面覆盖并固定圆形不锈钢板而制成，圆形不锈钢板的面积要大于闸体的大头面积，控制腔进出水管为圆形断面，控制腔进出水管的一端与进水腔相通，另一端通过控制腔进出水口与控制腔相通，控制腔进出水口是宽度小于控制腔进出水管直径的一条窄缝，窄缝位于控制腔进出水管靠近控制腔一端的下方并与之相通，窄缝长度方向与控制腔进出水管的靠近控制腔一端的一段平行，螺杆上有螺纹，与之接触的阀体也有相应的螺纹，螺纹采用弹性材料(例如聚四氟塑料)制成，使其具有止水效果，螺杆的一端位于阀体外并固定有拨轮，螺杆的另一端进入到控制腔进出水管靠近控制腔一端的内部，并遮挡控制腔进出水口的窄缝流道，螺杆进入到控制腔进出水管靠近控制腔一端的内部的深度，决定了控制腔进出水口窄缝流道的过流面积的大小，可通过旋转拨轮调节螺杆进入到控制腔进出水管靠近控制腔一端的内部的深度，进而调节控制腔进出水口窄缝流道的过流面积的大小，进水腔与进水口连通，进水腔内有闸体导杆支架、闸体导杆，闸体导杆的一端固定于闸体的大头一端的中心，闸体导杆的另一端穿过闸体导杆支架的导孔，进水腔通过闸槽与出水腔连通，出水腔设有出水口，出水腔内有闸体推拉弹簧，闸体推拉弹簧的锥形尖端固定于闸体的小头一端，闸体推拉弹簧的锥形底端固定于隔膜上，出水腔和控制腔通过隔膜隔开，位于控制腔的隔膜拉簧的一端固定于隔膜上，隔膜拉簧的另一端固定于阀体上，进水口、闸体导杆、闸体、闸槽、闸体推拉弹簧、隔膜、隔膜拉簧横向截面的中心均在一条直线上。

喷泉、冲浪水力驱动脉冲水流形成系统的工作过程如下：

水源的水被水泵加压后通过干管、气压蓄能罐进入支管，在通过各条毛管前的脉冲阀后以脉冲水流的方式进入各条毛管，通过各条毛管上安装的喷头(喷嘴)以脉冲的方式喷射出去，供人观赏和嬉戏。喷射出去的水经过汇流、消毒、过滤后重新回到水源，进行再利用。

脉冲阀形成脉冲水流的过程如下：

有压水从进水口进入进水腔，受闸槽内闸体的阻挡，有压水不能进入出水腔，而流出脉冲阀。进水腔内的有压水通过控制腔进出水管、控制腔进出水口进入控制腔，控制腔内的压力与进水腔内的压力趋于一致，由于出水腔内没有有压水流入，控制腔的压力大于出水腔内的压力，隔膜受此压差的推动，向出水腔的方向移动，进水腔内的有压水通过控制腔进出水管、控制腔进出水口继续进入控制腔，隔膜得以继续向出水腔的方向移动，拉伸隔膜拉簧，闸体推拉弹簧被压缩，试图推动固定于闸体推拉弹簧上的闸体离开闸槽，让水流通过，但由于出水腔内没有有压水流入，在闸体两侧存在巨大压差，暂不能将闸体推离闸槽，闸体推拉弹簧继续被压缩，积蓄能量(弹力)，直到闸体推拉弹簧因被压缩而积蓄的弹力足以可服闸体两侧的巨大压差，将闸体推离闸槽，闸体被推离闸槽的瞬间，闸体两侧存在的巨大压差迅速消失，被压缩的闸体推拉弹簧迅速释放，推动闸体快速离开闸槽，有压水流快速通过闸槽进入出水腔冲出出水口，完成打开脉冲阀的过程。

有压水进入出水腔后，出水腔内的压力与控制腔内的压力趋于一致，隔膜在隔膜拉簧的拉动下逐渐复位，将控制腔内的多余的水挤入进水腔，同时，逐渐复位的隔膜通过闸体推拉弹簧拉动闸体重新进入闸槽，阻断有压水进入出水腔，脉冲阀被关闭，出水口没有有压水流出。

因为，进水腔内的有压水通过控制腔进出水管、控制腔进出水口与控制腔连通，控制腔内的压力与进水腔内的压力一致，由于出水腔内没有有压水流入，出水腔内压力逐渐降低，控制腔的压力大于出水腔内的压力，隔膜受此压差的推动，向出水腔的方向移动，进水腔内的有压水通过控制腔进出水管、控制腔进出水口进入控制腔，隔膜得以继续向出水腔的方向移动，拉伸隔膜拉簧，闸体推拉弹簧被压缩，试图推动固定于闸体推拉弹簧上的闸体离开闸槽，让水流通过，但由于出水腔内没有有压水流入，在闸体两侧存在巨大压差，暂不能将闸体推离闸槽，闸体推拉弹簧继续被压缩，积蓄能量(弹力)，直到闸体推拉弹簧因被压缩而积蓄的弹力足以可服闸体两侧的巨大压差，将闸体推离闸槽，闸体被推离闸槽的瞬间，闸体两侧存在的巨大压差迅速消失，被压缩的闸体推拉弹簧迅速释放，推动闸体快速离开闸槽，有压水流快速通过闸槽进入出水腔冲出出水口，再次完成打开脉冲阀的过程。

有压水进入出水腔后，出水腔内的压力与控制腔内的压力趋于一致，隔膜在隔膜拉簧的拉动下逐渐复位，将控制腔内的多余的水挤入进水腔，同时，逐渐复位的隔膜通过闸体推拉弹簧拉动闸体重新进入闸槽，阻断有压水进入出水腔，脉冲阀再次被关闭，出水口没有有压水流出。

如此反复，形成脉冲水流。脉冲频率取决于有压水进出控制腔的快慢，而有压水进出控制腔的快慢取决于控制腔进出水流道过流面积的大小，控制腔进出水流道过流面积的大小可通过旋转拨轮调节螺杆遮挡控制腔进出水口窄缝流道的程度而实现。

本发明具有如下积极效果：

1、本发明的喷泉、冲浪水力驱动脉冲水流形成系统的脉冲阀，形成的脉冲水流最显著的特点如图4所示，压力上升的快，而下降的慢，配合气压蓄能罐设计，喷出的水流爆发力强，回落缓慢，视觉效果好，观赏性强；

2、本发明的喷泉、冲浪水力驱动脉冲水流形成系统的脉冲阀，脉冲频率大范围可调，通过设定不同频率的脉冲阀，带动不同组、不同类型的喷头(喷嘴)，使喷出的水流，花样翻新，此起彼伏，趣味盎然；

3、本发明的喷泉、冲浪水力驱动脉冲水流形成系统，较电子控制、电力驱动的系统结构简单，安全性好，投入成本低，易于维护维修。

附图说明：

图1为脉冲阀初始状态示意图。

图2为脉冲阀打开前瞬间状态示意图。

图3为脉冲阀打开后状态示意图。

图4为脉冲阀形成的脉冲水流压力变化示意图。

具体实施方式：

一种喷泉、冲浪水力驱动脉冲水流形成系统，包括：水源、水泵、干管、气压蓄能罐、支管、脉冲阀、毛管、喷头(喷嘴)，水泵的进水口与水源连接，水泵的出水口与干管进水口连接，干管出水口通过气压蓄能罐与若干条支管连接，支管通过若干个脉冲阀与若干条毛管连接，脉冲阀的进水口通向支管，脉冲阀的出水口通向毛管，每条毛管安装一组或一支喷头(喷嘴)，气压蓄能罐为具有一定承压能力的密封罐，气压蓄能罐的顶部安装安全泄压阀，气压蓄能罐的进、出水管位于气压蓄能罐的下部两侧，气压蓄能罐预装有空气，脉冲阀如图1、图2、图3所示，包括：阀体1、进水口2、进水腔3、闸体导杆支架4、闸体导杆5、闸体6、闸槽7、出水腔8、闸体推拉弹簧9、出水口10、隔膜11、控制腔12、隔膜拉簧13、控制腔进出水口14、控制腔进出水管15、螺杆16、拨轮17，进水腔3、出水腔8、控制腔12腔内横向主要截面均为圆形，闸体6、闸槽7均为圆台形且接触面相互吻合，闸体6由弹性材料制成，闸体推拉弹簧9为锥形弹簧，隔膜11是由外缘有波纹的软质硅橡胶材料圆形膜片，在圆形膜片中间部位的两面覆盖并固定圆形不锈钢板而制成，圆形不锈钢板的面积要大于闸体6的大头面积，控制腔进出水管15为圆形断面，控制腔进出水管15的一端与进水腔3相通，另一端通过控制腔进出水口14与控制腔12相通，控制腔进出水口14是宽度小于控制腔进出水管15直径的一条窄缝，窄缝位于控制腔进出水管15靠近控制腔12一端的下方并与之相通，窄缝长度方向与控制腔进出水管15的靠近控制腔12一端的一段平行，螺杆16上有螺纹，与之接触的阀体1也有相应的螺纹，螺纹采用弹性材料(例如聚四氟塑料)制成，使其具有止水效果，螺杆16的一端位于阀体1外并固定有拨轮17，螺杆16的另一端进入到控制腔进出水管15靠近控制腔12一端的内部，并遮挡控制腔进出水口14的窄缝流道，螺杆16进入到控制腔进出水管15靠近控制腔12一端的内部的深度，决定了控制腔进出水口14窄缝流道的过流面积的大小，可通过旋转拨轮17调节螺杆16进入到控制腔进出水管15靠近控制腔12一端的内部的深度，进而调节控制腔进出水口14窄缝流道的过流面积的大小，进水腔3与进水口2连通，进水腔3内有闸体导杆支架4、闸体导杆5，闸体导杆5的一端固定于闸体6的大头一端的中心，闸体导杆5的另一端穿过闸体导杆支架4的导孔，进水腔3通过闸槽7与出水腔8连通，出水腔8设有出水口10，出水腔8内有闸体推拉弹簧9，闸体推拉弹簧9的锥形尖端固定于闸体6的小头一端，闸体推拉弹簧9的锥形底端固定于隔膜11上，出水腔8和控制腔12通过隔膜11隔开，位于控制腔12的隔膜拉簧13的一端固定于隔膜11上，隔膜拉簧13的另一端固定于阀体1上，进水口2、闸体导杆5、闸体6、闸槽7、闸体推拉弹簧9、隔膜11、隔膜拉簧13横向截面的中心均在一条直线上。

喷泉、冲浪水力驱动脉冲水流形成系统的工作过程如下：

脉冲阀形成脉冲水流的过程如下：

如图1所示，有压水从进水口2进入进水腔3，受闸槽7内闸体6的阻挡，有压水不能进入出水腔8，而流出脉冲阀。进水腔3内的有压水通过控制腔进出水管15、控制腔进出水口14进入控制腔12，控制腔12内的压力与进水腔3内的压力趋于一致，由于出水腔8内没有有压水流入，控制腔12的压力大于出水腔8内的压力，隔膜11受此压差的推动，向出水腔8的方向移动，进水腔3内的有压水通过控制腔进出水管15、控制腔进出水口14继续进入控制腔12，隔膜11得以继续向出水腔8的方向移动，拉伸隔膜拉簧13，闸体推拉弹簧9被压缩，试图推动固定于闸体推拉弹簧9上的闸体6离开闸槽7，让水流通过，但由于出水腔8内没有有压水流入，在闸体6两侧存在巨大压差，暂不能将闸体6推离闸槽7，闸体推拉弹簧9继续被压缩，积蓄能量(弹力)，如图2所示，直到闸体推拉弹簧9因被压缩而积蓄的弹力足以可服闸体6两侧的巨大压差，将闸体6推离闸槽7，闸体6被推离闸槽7的瞬间，闸体6两侧存在的巨大压差迅速消失，被压缩的闸体推拉弹簧9迅速释放，推动闸体6快速离开闸槽7，有压水流快速通过闸槽7进入出水腔8冲出出水口10，如图3所示，完成打开脉冲阀的过程。

有压水进入出水腔8后，出水腔8内的压力与控制腔12内的压力趋于一致，隔膜11在隔膜拉簧13的拉动下逐渐复位，将控制腔12内的多余的水挤入进水腔3，同时，逐渐复位的隔膜11通过闸体推拉弹簧9拉动闸体6重新进入闸槽7，阻断有压水进入出水腔8，脉冲阀被关闭，出水口10没有有压水流出，如图1所示。

因为，进水腔3内的有压水通过控制腔进出水管15、控制腔进出水口14与控制腔12连通，控制腔12内的压力与进水腔3内的压力一致，由于出水腔8内没有有压水流入，出水腔8内压力逐渐降低，控制腔12的压力大于出水腔8内的压力，隔膜11受此压差的推动，向出水腔8的方向移动，进水腔3内的有压水通过控制腔进出水管15、控制腔进出水口14进入控制腔12，隔膜11得以继续向出水腔8的方向移动，拉伸隔膜拉簧13，闸体推拉弹簧9被压缩，试图推动固定于闸体推拉弹簧9上的闸体6离开闸槽7，让水流通过，但由于出水腔8内没有有压水流入，在闸体6两侧存在巨大压差，暂不能将闸体6推离闸槽7，闸体推拉弹簧9继续被压缩，积蓄能量(弹力)，如图2所示，直到闸体推拉弹簧9因被压缩而积蓄的弹力足以可服闸体6两侧的巨大压差，将闸体6推离闸槽7，闸体6被推离闸槽7的瞬间，闸体6两侧存在的巨大压差迅速消失，被压缩的闸体推拉弹簧9迅速释放，推动闸体6快速离开闸槽7，有压水流快速通过闸槽7进入出水腔8冲出出水口10，如图3所示，再次完成打开脉冲阀的过程。

有压水进入出水腔8后，出水腔8内的压力与控制腔12内的压力趋于一致，隔膜11在隔膜拉簧13的拉动下逐渐复位，将控制腔12内的多余的水挤入进水腔3，同时，逐渐复位的隔膜11通过闸体推拉弹簧9拉动闸体6重新进入闸槽7，阻断有压水进入出水腔8，脉冲阀再次被关闭，出水口10没有有压水流出，如图1所示。

如此反复，形成脉冲水流。脉冲频率取决于有压水进出控制腔12的快慢，而有压水进出控制腔12的快慢取决于控制腔12进出水流道过流面积的大小，控制腔12进出水流道过流面积的大小可通过旋转拨轮17调节螺杆16遮挡控制腔进出水口14窄缝流道的程度而实现。

Claims

1.一种喷泉、冲浪水力驱动脉冲水流形成系统，其特征在于：包括水源、水泵、干管、气压蓄能罐、支管、脉冲阀、毛管、喷头(喷嘴)，水泵的进水口与水源连接，水泵的出水口与干管进水口连接，干管出水口通过气压蓄能罐与若干条支管连接，支管通过若干个脉冲阀与若干条毛管连接，脉冲阀的进水口通向支管，脉冲阀的出水口通向毛管，每条毛管安装一组或一支喷头(喷嘴)，气压蓄能罐为具有一定承压能力的密封罐，气压蓄能罐的顶部安装安全泄压阀，气压蓄能罐的进、出水管位于气压蓄能罐的下部两侧，气压蓄能罐预装有空气，脉冲阀由阀体(1)、进水口(2)、进水腔(3)、闸体导杆支架(4)、闸体导杆(5)、闸体(6)、闸槽(7)、出水腔(8)、闸体推拉弹簧(9)、出水口(10)、隔膜(11)、控制腔(12)、隔膜拉簧(13)、控制腔进出水口(14)、控制腔进出水管(15)、螺杆(16)、拨轮(17)组成，进水腔(3)、出水腔(8)、控制腔(12)腔内横向主要截面均为圆形，闸体(6)、闸槽(7)均为圆台形且接触面相互吻合，闸体(6)由弹性材料制成，闸体推拉弹簧(9)为锥形弹簧，隔膜(11)是由外缘有波纹的软质硅橡胶材料圆形膜片，在圆形膜片中间部位的两面覆盖并固定圆形不锈钢板而制成，圆形不锈钢板的面积要大于闸体(6)的大头面积，控制腔进出水管(15)为圆形断面，控制腔进出水管(15)的一端与进水腔(3)相通，另一端通过控制腔进出水口(14)与控制腔(12)相通，控制腔进出水口(14)是宽度小于控制腔进出水管(15)直径的一条窄缝，窄缝位于控制腔进出水管(15)靠近控制腔(12)一端的下方并与之相通，窄缝长度方向与控制腔进出水管(15)的靠近控制腔(12)一端的一段平行，螺杆(16)上有螺纹，与之接触的阀体(1)也有相应的螺纹，螺纹采用弹性材料制成，使其具有止水效果，螺杆(16)的一端位于阀体(1)外并固定有拨轮(17)，螺杆(16)的另一端进入到控制腔进出水管(15)靠近控制腔(12)一端的内部，并遮挡控制腔进出水口(14)的窄缝流道，螺杆(16)进入到控制腔进出水管(15)靠近控制腔(12)一端的内部的深度，决定了控制腔进出水口(14)窄缝流道的过流面积的大小，可通过旋转拨轮(17)调节螺杆(16)进入到控制腔进出水管(15)靠近控制腔(12)一端的内部的深度，进而调节控制腔进出水口(14)窄缝流道的过流面积的大小，进水腔(3)与进水口(2)连通，进水腔(3)内有闸体导杆支架(4)、闸体导杆(5)，闸体导杆(5)的一端固定于闸体(6)的大头一端的中心，闸体导杆(5)的另一端穿过闸体导杆支架(4)的导孔，进水腔(3)通过闸槽(7)与出水腔(8)连通，出水腔(8)设有出水口(10)，出水腔(8)内有闸体推拉弹簧(9)，闸体推拉弹簧(9)的锥形尖端固定于闸体(6)的小头一端，闸体推拉弹簧(9)的锥形底端固定于隔膜(11)上，出水腔(8)和控制腔(12)通过隔膜(11)隔开，位于控制腔(12)的隔膜拉簧(13)的一端固定于隔膜(11)上，隔膜拉簧(13)的另一端固定于阀体(1)上，进水口(2)、闸体导杆(5)、闸体(6)、闸槽(7)、闸体推拉弹簧(9)、隔膜(11)、隔膜拉簧(13)横向截面的中心均在一条直线上。