CN103316790B - 一种间断式旋转碎水装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种流体控制设备，特指反作用式喷头的间断式旋转碎水装置。间断式旋转碎水装置主要由阻尼套、喷盘、分水盘、中心轴、固定齿盘、支撑架构成，其分水盘外侧有分水齿，内侧有啮合齿。喷头工作时，射流冲击分水齿时，导致射流被破碎，实现近射程喷洒，脱离分水齿时，实现远射程喷洒，啮合齿和固定齿盘上齿的相互作用，实现分水盘的间断式旋转。通过喷盘、分水盘及固定齿盘相互配合来实现射流破碎及间断式旋转，最终实现不同角度下远射程和近射程的叠加，改善低压工况下喷头的水量分布。间断式旋转碎水装置结构简单，运行可靠，工作稳定，能在不减少射程的情况下改善喷头水量分布，提高喷洒均匀性。

Description

一种间断式旋转碎水装置

技术领域

本发明涉及一种间断式旋转碎水装置，适用于工作压力低射程长的旋转式喷头，特指用于反作用式喷头的间断式旋转碎水装置。

背景技术

喷头是实现喷灌的关键设备，降低喷灌系统能耗的途径之一就是降低喷头工作压力。随着喷头工作压力的降低，往往会导致喷头水力性能降低，导致灌溉系统喷灌质量降低。为了提高喷头的灌溉质量，很多学者提出了多种解决方案，具体可归结为：1.异形喷嘴；2.多股射流；3.加装辅助碎水机构。异形喷嘴主要是改变射流的能量分布形式，以加速射流的破碎过程，这种方式虽可改善喷头水力性能，但是效果有限，一般都是与其它方法共同使用。多股射流主要包括主副喷嘴结构和多流道喷盘两种形式，通过主副喷嘴的合理配合，或者不同射程的多股射流相互配合可显著改善喷头水力性能，但是该结构的喷嘴一般结构较复杂，主副喷嘴在压力变化很大时，还需要更换不同类型的主副喷嘴以保证喷头的喷灌均匀性。加装辅助装置碎水广泛应用于旋转式喷头，特别是分水针形式的碎水装置使用最为广泛，在分水针持续分水时，喷头水量分布往往得到显著改善，但是由于分水针对射流的破坏，导致喷头射程降低。

本发明提出一种反作用式喷头的间断式旋转碎水装置，通过间断碎水，实现喷洒域内近射程和远射程的叠加，以改善喷头在低压工况下水量分布，且不减少喷头的射程，解决了反作用式喷头在低压情况下工作均匀性差的问题。

发明内容

本发明的目的是为反作用式喷头设计一种结构简单、运行可靠、工作稳定的间断式旋转碎水装置，在不减少射程的前提下，解决旋转式喷头在低压喷洒时水量分布不均匀的问题。

本发明采用的技术方案是：应用本发明的间断式旋转碎水装置包括喷盘、分水盘、中心轴、固定齿盘、支撑架，中心轴通过过盈配合装在喷盘上部的中心，固定齿盘通过间隙配合套装在中心轴上，上端通过过盈配合压配在喷体内，分水盘套在固定齿盘上，其外侧有分水齿，内侧有啮合齿；喷头工作时，射流冲击到分水齿时，射流被破碎，实现近射程喷洒，脱离分水齿时，实现远射程喷洒，通过啮合齿和固定齿盘上齿的相互作用，实现分水盘的间隙式旋转，最终实现不同角度下远射程和近射程的叠加，改善低压工况下喷头的水量分布。

间断式旋转碎水装置的固定齿盘上的齿数与分水盘上的啮合齿齿数相同，其中固定齿盘上齿水平方向截面呈方形，分水盘上的啮合齿水平方向截面呈三角形状。

间断式旋转碎水装置的分水盘上的分水齿顶端加工出一段斜面，保证射流冲击分水齿后可产生推动分水盘旋转的驱动力；任意两分水齿之间的直线距离要大于喷嘴的最大直径，以保证喷头工作时，射流脱离分水齿后存在直射阶段。

本发明的优点在于：结构简单，运行可靠，工作稳定，能实现喷洒域内远射程和近射程水量分布的叠加以改善低压工况下喷头的水量分布，即在不减少射程的情况下改善喷头水量分布，提高喷洒均匀性。

附图说明：

图1为反作用式喷头主视图，图中，1.阻尼套，2.固定齿盘，3.分水盘，4.中心轴，5.喷盘，6.支撑架。

图2为分水盘3的结构示意图，图中，7.分水齿，8.啮合齿。

图3为分水齿影响下，喷洒域内水量分布示意图。

图4为分水盘旋转时分水盘和固定齿盘相对位置的示意图：分水齿7依次编号为7A、7B、7C、7D、7E和7F，啮合齿8编号为8A、8B……，把每个中心轴齿轮齿9编号为9A、9B……

具体实施方式

请参阅图1，间断式旋转碎水装置由阻尼套1、固定齿盘2、分水盘3、中心轴4、喷盘5和支撑架6构成，喷盘5上有一弯曲流道，水流经过弯曲流道时，通过与流道的相互作用，产生驱动力矩推动喷头旋转。喷盘上端的中心位置通过过盈配合装有一根中心轴4，中心轴4上端与阻尼套1内的阻尼装置连接，以降低喷头的旋转速度。固定齿盘2套装在中心轴4上，其上端通过过盈配合压入阻尼套1底部起固定作用。分水盘3套在固定喷盘2上，其外侧有分水齿7，内侧有啮合齿8，射流冲击分水齿7以推动分水盘3间断式旋转。

请参阅图2和图3，固定齿盘2上的齿数与分水盘3上的啮合齿8齿数相同，其中固定齿盘2上齿水平方向截面呈方形，分水盘3上的啮合齿水平方向截面呈三角形状。分水盘3上的分水齿7的结构形式会影响喷头的最短射程R和角度α。射流冲击分水齿7后，导致射流被破碎，射程降低，出现近射程状态，因此分水齿7插入射流的深度对最短射程R有显著的影响，为了保证喷头的灌溉质量，最佳的分水齿7插入深度为分水齿至射流的中心线处；出现近射程的角度也与喷头的灌溉质量相关，分水齿7的宽度是最显著的影响因素。

间断式旋转碎水装置的分水盘旋转过程：

请参阅图4，分水盘3通过即啮合齿7与中心轴齿轮8从啮合状态到实现跳齿状态的过程，实现间断式旋转，旋转过程可以细分为啮合阶段、脱齿阶段和跳齿阶段，以7A与8A为例说明其运动过程。

啮合阶段：当分水齿7A受到水流冲击后，由于水流的反作用力，啮合齿8A与9A处于啮合状态，齿8B与9B处于脱齿状态，如图4(a)所示。

脱齿阶段：当水流旋转到分水齿7C位置，分水齿7C受到水流冲击前，齿8B与9B处于脱齿状态；其受到水流冲击后，分水盘旋转一定角度，从而实现了齿8A与9A的脱齿。此时，齿8B与9B由原来的脱齿状态变成了跳齿状态，如图4(b)所示。

跳齿阶段：当喷头旋转一周，即水流再次旋转到分水齿7A位置，分水齿7A受水流冲击前，齿8A与9A处于脱齿状态；其受到水流冲击后，喷盘旋转一定角度，从而实现了齿8A与9A的跳齿，如图4(c)所示。

可见，喷头旋转一圈，即齿8A与9A经过啮合、脱齿、跳齿阶段后，实现了分水盘旋转一格，一格的旋转角度即为固定齿盘2相邻齿之间的夹角，当固定齿盘2齿数为n，则相邻齿之间的夹角为360/n°，因此喷头旋转n圈后，才形成一个喷洒循环。假设分水齿7齿数为m，就是喷头旋转n圈之后，水流有m次受到分水齿7的影响，从而改善喷洒近处水量分布。

Claims (3)

1.一种间断式旋转碎水装置，应用于反作用式喷头，其特征是：间断式旋转碎水装置包括阻尼套(1)、固定齿盘(2)、分水盘(3)、中心轴(4)、喷盘(5)、支撑架(6)，中心轴(4)通过过盈配合装在喷盘(5)上部的中心，固定齿盘(2)通过间隙配合套装在中心轴(4)上，固定齿盘(2)的上端通过过盈配合压配在阻尼套(1)内，分水盘(3)套在固定齿盘(2)上，分水盘(3)外侧有分水齿(7)，内侧有啮合齿(8)；喷头工作时，射流冲击到分水齿(7)时被破碎，实现近射程喷洒，脱离分水齿(7)时，实现远射程喷洒，通过啮合齿(8)和固定齿盘(2)上齿的相互作用，实现分水盘(3)的间断式旋转，最终实现不同角度下远射程和近射程的叠加，改善低压工况下喷头的水量分布。

2.根据权利要求1所述的间断式旋转碎水装置，固定齿盘(2)上的齿数与分水盘(3)上的啮合齿(8)齿数相同，其中固定齿盘(2)的齿水平方向截面呈方形，分水盘(3)的啮合齿(8)水平方向截面呈三角形状。

3.根据权利要求1所述的间断式旋转碎水装置，分水盘(3)上的分水齿(7)顶端加工出一段斜面，保证射流冲击分水齿(7)后可产生推动分水盘旋转的驱动力；任意两分水齿(7)之间的直线距离要大于喷嘴的最大直径，以保证喷头工作时，射流脱离分水齿(7)后存在直射阶段。