CN102814255A - 一种二维喷泉装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种二维喷泉装置，它包括下维机构和上维机构；它们都包括电机，减速器，输出轴，三通接头和过水支撑环；上维机构还包括一带弯管的喷头。在下维机构中，减速器壳体的下端出口连接一防水筒，其底部有一电缆线输入接头，其内的输出轴下端的外壁连接一螺母，内壁连接一导电环座，底部连接一插入其内的轴型导电环。两三通接头的第一端口与相应的减速器壳体出口和相应的输出轴之间，均通过两道橡胶密封圈、一道骨架密封圈、一个密封挡碗和一个不锈钢卡环实现密封连接。两三通接头的第三端口与相应的过水支撑环之间通过一聚四氟乙烯环实现密封连接。本发明在高压力水流下密封性能良好，且能使喷头连续作360度自由旋转，可以广泛地用于各种喷泉设备中。

Description

一种二维喷泉装置

技术领域

本发明涉及一种喷泉装置，特别涉及一种数控的二维喷泉装置。

背景技术

目前随着现代社会经济的发展，人们对生活质量的要求不断提高，审美需求也不断加强。音乐喷泉水柱能够随音乐节奏起伏而变化出不同的立体形态，给人们带来美的享受。音乐喷泉设备中的旋转传动机构可以实现喷头在横向和纵向上的二维旋转，例如中国专利申请号为CN2724853Y，其名称为“具有预编辑功能的数控水景表演装置”，公开了一种喷泉装置，该装置由一台装有音乐信号处理控制软件的计算机主机和若干数控机构组成。它不但可以预先对所选乐曲的数字信号进行提取和处理，而且可以对音乐和喷头出水的水姿进行预编辑，使水姿变化与音乐节奏更同步，还可以通过传动机构使输出水体通道的水具有横向和竖向的复合运动，并通过预编辑软件改变横向和竖向传动机构的旋转速度和角度，极大丰富了从喷头中喷出的水景水姿的变化形式。

但是上述喷泉装置存在以下问题：1、二维喷泉装置中由于电缆线是从下维旋转机构送入上维旋转机构的，而上、下维旋转机构的旋转状态，使电缆线的连接经常出现问题，包括电缆线缠绕在旋转传动机构上，致使上维旋转机构的设计不能做成360°连续自由旋转的形式等，从而影响了喷泉的表演效果。2、二维喷泉装置中各部件之间的连接密封性能是影响喷泉设备正常运行的重要因素之一，现有的密封装置设计一般是针对水柱高度为10米左右的工况，而新型的喷泉设备的水柱高度可以达到50米左右，因此现有的密封装置已经无法承受这么大的水流冲击力，经常会在喷头中的动静结合处以及高扬程水头压力端发生漏水问题，导致喷泉装置中的电器设备进水发生故障。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种在高压力水流下密封性能良好的，并能使喷头连续作360度自由旋转的二维喷泉装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种二维喷泉装置，它包括下维机构和上维机构；所述下维机构包括一第一电机，所述第一电机的输出端连接一第一减速器，所述第一减速器的壳体上、下两端出口分别伸出一第一输出轴的两端；所述第一输出轴为一具有轴肩的空心轴；所述第一减速器壳体的上端出口密封连接一第一三通接头的第一端口，所述第一三通接头的第二端口连接外部进水管；所述第一三通接头的第三端口转动密封连接一固定在所述第一输出轴上端端部的第一过水支撑环；所述第一过水支撑环的另一端固定连接一连接所述上维机构的连接管，所述连接管的管壁上连接一电缆线输出管的一端，所述电缆线输出管的另一端密封连接在所述第一过水支撑环的中心；所述第一减速器壳体的下端密封连接一防水筒，所述防水筒的底部设置有一电缆线输入接头；所述防水筒内的所述第一输出轴下端的外壁通过螺纹连接一螺母，内壁通过螺纹连接一导电环座；所述导电环座的底部固定连接一插入所述导电环座的轴型导电环；连接外部电源的电缆线从所述电缆线输入接头进入所述防水筒，每一根电缆线分别连接所述轴型导电环固定端的一个接线点，而所述轴型导电环的转动端电缆线依次从所述导电环座、所述第一输出轴和所述电缆线输出管穿出，连接所述上维机构的第二电机；所述上维机构包括一第二电机，所述第二电机通过一第二减速器连接第二输出轴；所述第二输出轴为一具有轴肩的轴；所述第二减速器的壳体出口连接第二三通接头的第一端口，所述第二三通接头的第二端口连接所述下维机构的连接管；所述第二三通接头的第三端口转动密封连接第二过水支撑环；所述第二输出轴穿过所述第二三通接头固定连接在所述第二过水支撑环的中心，所述第二过水支撑环的输出端连接一具有喷头的弯管；所述第一过水支撑环和第二过水支撑环的输出端均具有一圈凸缘，且中心为一过水花盘；所述下维机构和所述上维机构中，每一所述三通接头的第一端口设置有一固定连接相应的减速器壳体出口的凹缘和一伸向输出端的凸环，每一所述凸环内壁与相应的输出轴之间设置有一骨架密封圈，每一所述凸环外壁和相应的输出轴的轴肩上套设有一密封挡碗，每一所述密封挡碗与相应的凸环和相应的输出轴的轴肩之间分别设置有一橡胶密封圈，每一所述密封挡碗输出端的相应的输出轴上设置有一不锈钢卡环；所述下维机构和所述上维机构中，每一所述三通接头的第三端口与相应的过水支撑环之间设置有一聚四氟乙烯环，每一所述聚四氟乙烯环为一具有外缘的圆环，每一所述外缘轴向夹设在相应的过水支撑环的凸缘与相应的三通接头的第三端口之间，每一所述圆环与相应的第三端口内壁和相应的过水支撑环之间分别设置有一橡胶密封圈，每一所述圆环的输入端端面上设置有一圈楔形槽。

在所述下维机构中，所述螺母的外壁与所述导电环密封筒内壁之间设置有一骨架密封圈；所述螺母内壁与所述第一输出轴之间设置有一圈以上橡胶密封圈。

在所述下维机构中，所述螺母径向设置有若干通向所述第一输出轴的螺钉。

在所述下维机构中，所述第一输出轴径向设置有一通向与其连接的所述导电环座的顶丝。

在所述上维机构中，所述第二电机采用步进电机，所述第二三通接头的第三端口外壁设置有一零位传感器，与其对应，在所述弯管上设置一初始位置标记，所述初始位置标记为一螺钉。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于在下维机构中设置了一轴型导电环，因此可以将输入电缆线连接在轴型导电环的固定端，将输出电缆线连接轴型导电环的转动端，使转动部件与静止部件分开，因此，本发明有效地避免了因电缆线的转动而引起的缠绕问题。2、本发明由于在下维机构中将轴型导电环的固定端与第一减速器壳体、防水筒和电缆线输入接头等静止部件连接，而将轴型导电环的转动端与导电环座、第一输出轴、连接管、电缆线输出管等转动部件连接，使输出电缆线随转动部件一起转动，因此在转动部件之间没有相对转动，从而有效地解决了现有技术中电缆线缠绕在旋转传动机构的问题，使喷头能够连续地作360度自由旋转，大大增强了表演效果。3、本发明由于在上维机构和下维机构中的两三通接头的第一端口与相应的输出轴之间分别设置了两道密封圈和一个密封挡碗，且在密封挡碗与第一端口之间又设置了一道密封圈，因此可以通过三道密封圈阻止高压水进入相应的减速器。4、本发明由于在上维机构和下维机构中的两三通接头的第一端口处分别设置了一密封挡碗，且通过一不锈钢卡环进行轴向定位，因此当水进入三通接头时，密封挡碗不但通过高压水对其产生推压作用形成自锁紧，而且对三道密封圈均具有保护作用，进一步加强了密封效果。5、本发明由于在上维机构和下维机构中的两过水支撑环与相应的三通接头的第三端口之间分别设置了一聚四氟乙烯环，因此不但充分利用聚四氟乙烯材料良好的润滑性能和优异的耐磨性能，以及表面无粘着作用，摩擦阻力小的特点，而且有效地解决了静止部件与旋转部件之间的连接和密封问题，其还具有使用寿命长的特点。6、本发明由于在下维机构的第一输出轴下端的外壁通过螺纹连接一螺母，螺母的外壁与防水筒的内壁之间设置有一骨架密封圈，螺母的内壁与第一输出轴之间设置有一圈以上的橡胶密封圈，而且螺母的径向又通过若干螺钉定位在第一输出轴上，这样的结构不但保证了轴型导电环的密封性能，而且螺纹和螺钉的配合有效地抵抗了来自第一三通接头水的压力。7、本发明由于在下维机构中的连接管内设置了一电缆线输出管，该电缆线输出管的一端焊接在连接管的管壁上，另一端密封固定在第一过水支撑环的中心，因此可以有效的保证连接管内的水不会通过第一过水支撑环和第一输出轴进入轴型导电环，从而本发明具有良好的密封性能。8、本发明由于在上维机构和下维机构的两聚四氟乙烯环的端面均设置了一圈楔形槽，因此，当高压水进入相应的三通接头时，可以将楔形槽向内、外径撑开，进一步加强了密封效果。9、本发明由于在下维机构的第一减速器壳体的下端出口密封连接一防水筒，因此可以有效的防止防水筒外的水进入轴型导电环，从而本发明具有良好的密封性能。10、本发明由于在上维机构的弯管外壁上设置了一初始位置标记，同时在第二三通接头第三端口的外壁设置了一零位传感器，因此当本发明使用步进电机驱动时，可以保证每次重新启动装置时，弯管带动喷头都能够回到初始位置，保证表演效果的一致性。本发明具有在高压力水流下密封性能良好，并能使喷头连续作360度自由旋转的特点，可以广泛地用于各种喷泉设备中。

附图说明

图1是本发明的结构示意图

图2是下维机构的结构示意图

图3是下维机构的减速器壳体下端出口密封连接的结构示意图

图4是过水支撑环结构示意图

图5是图4的左视示意图

图6是下维机构和上维机构中的两三通接头第一端口与相应的减速器壳体出口和相应的输出端之间的密封连接的示意图

图7是下维机构和上维机构中的两过水支撑环与相应的三通接头第三端口的密封连接的示意图

图8是聚四氟乙烯环的结构示意图

图9是上维机构的结构示意图

图10是本发明使用步进电机驱动时设置零位传感器示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明二维喷泉装置包括下维机构10和上维机构20。

如图2所示，本发明的下维机构10包括一电机101，电机101的输出端连接一减速器102的蜗杆，蜗杆与减速器102的蜗轮啮合，蜗轮的中心通过一平键连接一具有轴肩1031的空心的输出轴103。输出轴103伸出减速器102壳体的上、下两端出口，减速器102壳体的上端出口密封连接一三通接头104的第一端口1041，三通接头104的第二端口1042用于连接外部的进水管，三通接头104的第三端口1043转动密封连接一过水支撑环105。过水支撑环105的中心与输出轴103的上端固定连接，过水支撑环105的上端固定连接或焊接一连接管106。连接管106内的过水支撑环105中心密封连接一电缆线输出管107的一端，电缆线输出管107的出口1071固定在连接管106的管壁上。

如图3所示，减速器102壳体的下端出口密封连接一防水筒108，防水筒108的底部密封固定一电缆线输入接头109。防水筒108内的输出轴103下端的外壁密封连接一螺母1010，内壁通过螺纹连接一导电环座1011。螺母1010的外壁与防水筒108的内壁之间设置有一骨架密封圈1012，螺母1010的内壁与输出轴103之间设置有一圈以上橡胶密封圈1013，螺母1010的径向设置有若干通向输出轴103的定位螺钉1014，输出轴103的径向设置有一通向导电环座1011的顶丝，导电环座1011的底部通过若干螺钉1015固定连接一插入导电环座1011的已有技术的轴型导电环1016。连接外部电源的电缆线从电缆线输入接头109进入防水筒108，每一根电缆线分别连接轴型导电环1016固定端的一个接线点，而轴型导电环1016的转动端电缆线则穿过导电环座1011和输出轴103，进入电缆线输出管107，并从电缆线输出管107的出口1071引出（如图2所示），以将电缆线连入上维机构20的电机201。

如图4、图5所示，过水支撑环105的输出端具有一圈凸缘1051，过水支撑环105的中心为一由多根支撑肋1052组成的过水花盘。过水支撑环105的输入端的外壁上设置一圈凹槽1053，过水支撑环105的输出端端面可以设置一凹缘1054。连接管106与过水支撑环105连接时，可以先将连接管106插入过水支撑环105的凹缘1054，再将连接管106焊接在过水支撑环105上。

如图2、图6所示，在下维机构10中，为了实现的减速器102壳体上端出口与三通接头104的第一端口1041和输出轴103之间的密封连接，可以在三通接头104的第一端口1041外端设置一凹缘1044，将凹缘1044固定套设在减速器102壳体出口上。在三通接头104的第一端口1041内端设置一伸向输出端的凸环1045，在凸环1045的端部设置一同时套在凸环1045和输出轴103的轴肩1031上的密封挡碗1046。在密封挡碗1046与输出轴103的轴肩1031之间设置一橡胶密封圈1047，在密封挡碗1046与凸环1045外壁之间设置一橡胶密封圈1048，在凸环1045内壁与输出轴103之间设置一骨架密封圈1049，在密封挡碗1046输出端一侧输出轴103上设置一不锈钢卡环1050，用于阻挡密封挡碗1046的轴向窜动。

如图7、图8所示，在下维机构10中，为了实现三通接头104的第三端口1043与过水支撑环105之间的转动密封连接，可以设置一聚四氟乙烯环108。聚四氟乙烯环108为一具有外缘1081的圆环1082，聚四氟乙烯环108的外缘1081轴向夹设在过水支撑环105的凸缘1051与三通接头104第三端口1043之间，聚四氟乙烯环108的圆环1082外壁与三通接头104第三端口1043内壁之间设置有一橡胶密封圈1083，圆环1082内壁与过水支撑环105外壁之间设置有一橡胶密封圈1084，圆环1082输入端的端面上设置有一圈楔形槽1085，楔形槽1085可以在进水压力的作用下形成弹性胀开，进一步加强密封效果。

如图9所示，本发明的上维机构20包括一电机201，电机201的输出端连接一减速器202，减速器202的输出轴203具有一轴肩2031，且其周向设置有一三通接头204，三通接头204的第一端口2041与减速器202的壳体出口和输出轴203之间密封连接，三通接头204的第二端口2042用于连接下维机构10的连接管106，三通接头204的第三端口2043密封连接一过水支撑环205，过水支撑环205的中心固定连接在输出轴203上，过水支撑环205的输出端固定连接或焊接一弯管206，弯管206的输出端通过螺纹固定连接一喷头207。过水支撑环205与过水支撑环105结构相同，在此不在赘述（如图4、图5所示）。弯管206与过水支撑环205连接时，可以先将弯管206插入过水支撑环205的凹缘2054，再将弯管206焊接在过水支撑环205上。

在上维机构20中，减速器202壳体出口与三通接头204的第一端口2041和输出轴203之间的密封连接的结构，与下维机构10中，减速器102壳体上端出口与三通接头104的第一端口1041和输出轴103之间的密封连接的结构相同（如图6所示），在此不再赘述。

在上维机构20中，三通接头204的第三端口2043与过水支撑环205之间的转动密封连接的结构，与下维机构10中，三通接头104的第三端口1043与过水支撑环105之间的转动密封连接的结构相同（如图7、图8所示），在此不再赘述。

本发明工作时，在下维机构10中，电机101带动减速器102的传动机构驱动输出轴103转动，输出轴103的两端同时带动轴型导电环1016的转动端、导电环座1011、过水支撑环105、连接管106和电缆线输出管107等转动部件一起转动，从而使从电缆线输出管107引出的电缆线随转动部件一起转动，而相对于连接管106和连接其上的上维机构20相互之间呈相对静止；而电机101、减速器102壳体、三通接头104、防水筒108、轴型导电环1016的固定端和电缆线输入接头109等静止部件固定不动，从而使输入电缆线也固定不动，也就是说将因此不会发生电缆线的转动而引起的缠绕问题。与此同时，在上维机构20中，电机201带动减速器202工作，减速器202的输出轴203带动过水支撑环205转动，固定连接在过水支撑环205上的弯管206带动喷头207一起转动。高压水从下维机构10的三通接头104的第二端口1042进入三通接头104，高压水在三通接头104的第一端口1041和第三端口1043处的密封结构的作用下，不会产生漏水现象，只能从过水支撑环105的过水花盘进入连接管106，然后通过连接管106进入上维机构20中的三通接头204，同理，高压水只能通过过水支撑环205的过水花盘进入弯管206，通过转动着的喷头207喷出。

上述实施例中，电机101可以是步进电机、伺服电机、变频电机和异步电机等中的一种。减速器102和减速器202除采用蜗轮蜗杆传动外，也可以采用其它结构方式。

上述实施例中，电机201可以采用步进电机，也可以采用伺服电机；若采用步进电机，可以在三通接头204的第三端口2043的外壁上设置一零位传感器209（如图10所示），在弯管206的外壁上设置一螺钉2010作为初始位置的标记。如果电网发生故障断电或音乐结束后，弯管206停留在非初始位置，则可以通过零位传感器209告知计算机，由计算机控制步进电机使弯管206旋转，回到初始位置。若采用伺服电机，通伺服电机的码盘将信号告知计算机，计算机发出指令使每次喷泉装置重新上电时，喷头207自动恢复到初始位置。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种二维喷泉装置，其特征在于：它包括下维机构和上维机构；

所述下维机构包括一第一电机，所述第一电机的输出端连接一第一减速器，所述第一减速器的壳体上、下两端出口分别伸出一第一输出轴的两端；所述第一输出轴为一具有轴肩的空心轴；

所述第一减速器壳体的上端出口密封连接一第一三通接头的第一端口，所述第一三通接头的第二端口连接外部进水管；所述第一三通接头的第三端口转动密封连接一固定在所述第一输出轴上端端部的第一过水支撑环；

所述第一过水支撑环的另一端固定连接一连接所述上维机构的连接管，所述连接管的管壁上连接一电缆线输出管的一端，所述电缆线输出管的另一端密封连接在所述第一过水支撑环的中心；

所述第一减速器壳体的下端密封连接一防水筒，所述防水筒的底部设置有一电缆线输入接头；所述防水筒内的所述第一输出轴下端的外壁通过螺纹连接一螺母，内壁通过螺纹连接一导电环座；所述导电环座的底部固定连接一插入所述导电环座的轴型导电环；连接外部电源的电缆线从所述电缆线输入接头进入所述防水筒，每一根电缆线分别连接所述轴型导电环固定端的一个接线点，而所述轴型导电环的转动端电缆线依次从所述导电环座、所述第一输出轴和所述电缆线输出管穿出，连接所述上维机构的第二电机；

所述上维机构包括一第二电机，所述第二电机通过一第二减速器连接第二输出轴；所述第二输出轴为一具有轴肩的轴；

所述第二减速器的壳体出口连接第二三通接头的第一端口，所述第二三通接头的第二端口连接所述下维机构的连接管；所述第二三通接头的第三端口转动密封连接第二过水支撑环；

所述第二输出轴穿过所述第二三通接头固定连接在所述第二过水支撑环的中心，所述第二过水支撑环的输出端连接一具有喷头的弯管；

所述第一过水支撑环和第二过水支撑环的输出端均具有一圈凸缘，且中心为一过水花盘；

所述下维机构和所述上维机构中，每一所述三通接头的第一端口设置有一固定连接相应的减速器壳体出口的凹缘和一伸向输出端的凸环，每一所述凸环内壁与相应的输出轴之间设置有一骨架密封圈，每一所述凸环外壁和相应的输出轴的轴肩上套设有一密封挡碗，每一所述密封挡碗与相应的凸环和相应的输出轴的轴肩之间分别设置有一橡胶密封圈，每一所述密封挡碗输出端的相应的输出轴上设置有一不锈钢卡环；

所述下维机构和所述上维机构中，每一所述三通接头的第三端口与相应的过水支撑环之间设置有一聚四氟乙烯环，每一所述聚四氟乙烯环为一具有外缘的圆环，每一所述外缘轴向夹设在相应的过水支撑环的凸缘与相应的三通接头的第三端口之间，每一所述圆环与相应的第三端口内壁和相应的过水支撑环之间分别设置有一橡胶密封圈，每一所述圆环的输入端端面上设置有一圈楔形槽。

2.如权利要求1所述的一种二维喷泉装置，其特征在于：在所述下维机构中，所述螺母的外壁与所述导电环密封筒内壁之间设置有一骨架密封圈；所述螺母内壁与所述第一输出轴之间设置有一圈以上橡胶密封圈。

3.如权利要求1所述的一种二维喷泉装置，其特征在于：在所述下维机构中，所述螺母径向设置有若干通向所述第一输出轴的螺钉。

4.如权利要求2所述的一种二维喷泉装置，其特征在于：在所述下维机构中，所述螺母径向设置有若干通向所述第一输出轴的螺钉。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种二维喷泉装置，其特征在于：在所述下维机构中，所述第一输出轴径向设置有一通向与其连接的所述导电环座的顶丝。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种二维喷泉装置，其特征在于：在所述上维机构中，所述第二电机采用步进电机，所述第二三通接头的第三端口外壁设置有一零位传感器，与其对应，在所述弯管上设置一初始位置标记，所述初始位置标记为一螺钉。

7.根据权利要求5所述的一种二维喷泉装置，其特征在于：在所述上维机构中，所述第二电机采用步进电机，所述第二三通接头的第三端口外壁设置有一零位传感器，与其对应，在所述弯管上设置一初始位置标记，所述初始位置标记为一螺钉。

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