CN103372508A - 一种连续旋转同步供电二维水景喷头及其旋转方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续旋转同步供电二维水景喷头，它包括上机座和下机座，位于下机座内的减速电机驱动进出水管及上机座旋转，下机座进出水管上装有导电滑环且导电滑环信号电路输出端接上机座中电机的控制器信号电路输入端。优点：一是由于用于驱动上机座旋转的下机座内的驱动轴减速电机驱动进出水管上装有导电滑环，该导电环的信号电路输出端与上机座中的电机控制器信号电路输入端连接且导电滑环随上机座同步旋转滑动接触取电给上机座电机和控制器供电、传输信号，从根本上解决了背景技术存在的上机座电机信号线缠绕现象；二是导电滑环为防水过孔导电滑环的设计，不仅实现了过水接触取电供电的目的，而且实现了水下过水接触取电供电的目的。

Description

一种连续旋转同步供电二维水景喷头及其旋转方法

技术领域

本发明涉及一种可使二维喷嘴水柱在三维立体球面上任意点停留或连续无限旋转或往复摆动的设备,同时不会发生电线缠绕拉扯断裂现象的一种连续旋转同步供电二维水景喷头及其旋转方法，属水景喷头制造与安装调试技术领域。

背景技术

CN2744420Y、名称“音乐喷泉用数控万向摇摆喷头”， 该音乐喷泉用数控万向摇摆喷头,是针对公知的喷头不能独立地在三维空间任意方向摇摆设计的一种喷头。它由一个步进电机带动的在水平面旋转的旋转控制机构和一个步进电机带动的在水平面的垂直面旋转的旋转控制机构,蜗轮、蜗杆、蜗轮轴、定接头、动接头组成。要点是两个步进电机分别驱动两个旋转控制机构,两个旋转控制机构运动相对独立,在水平面旋转的旋转控制机构带动安装于其上的垂直于水平面旋转的旋转控制机构沿其中心线做360°旋转,垂直于水平面旋转的旋转控制机构将带动安装于其上的喷头沿其中心线做360°旋转。音乐喷泉用数控万向摇摆喷头的两个旋转控制机构的控制下将分别运动或联动。

CN2724853Y、名称“具有预编辑功能的数控水景表演装置”， 它由一台装载有音乐信号处理控制软件的计算机主机和由若干数控机构组成,所述数控机构包括:由所述计算机主机控制的步进电机驱动器,与所述驱动器连接的步进电机,与所述步进电机连接的水体输送装置,以及连接在所述水体输送装置输出端的喷头,所述水体输送装置包括:横向水体通道,竖向水体通道,以及将水体从所述横向和竖向水体通道旋转输出的传动机构。本实用新型设置了装载有音乐信号处理控制软件的计算机主机,可以预先对优选的经典乐曲的数字信号进行提进水提取和处理,使水姿与音乐情感更加贴切吻合,使水姿变化与音乐节奏更加同步,并更充分地表现出音乐的内涵。本申请可以广泛应用于各种人工水景。

CN 2709025Y、名称“一种摇摆喷泉装置”，该涉及一种摇摆喷泉装置，尤其是一种能同时或单独在相交的两维方向摆动/旋转，实现任意变化立体花样的摇摆装置，其特征是喷水喷头设置在由相交的进水管段和出水管段组成的摇摆供水机架，进水管段与出水管段通过转动活接形成水连通和可转动，进水管段和出水管段分别由各自的电机驱动绕各自轴线作摆动/旋转；所说喷水喷头与进水管段平行或斜向设置在出水管段上。实现喷头在二维方向的旋转/摆动两种独立或复合运动，使喷头产生更多的三维喷水花样变化。尤其是采用转动角度可控电机，经蜗轮、蜗杆转动，配以程序控制，更可以使喷头实现在任意位置，作任意变化摇摆/旋转，已产生更多的三维喷水造型变化。

以上背景技术其存在的不足点为：下机座在水平面只能作一定角度（一般在360度以内）的有限旋转运动，当下机座作连续旋转运动时，上机座电机和原点检测传感器装置的电线不可避免地缠绕在下机座上，造成电线缠绕拉扯断裂。为了避免缠绕电线等情况的发生，人为限制了下机座水平面的旋转范围，使之在有限的角度内往复摆动（一般在一周360度以内），即无法实现360度以上连续旋转。使喷水造景效果大打折扣。

发明内容

本发明的第一个发明目的是：为避免背景技术中的不足之处，设计一种可使喷嘴水柱在三维立体球面上任意点停留或无限连续旋转或往复摆动的设备装置，同时不会发生电线缠绕拉扯断裂现象的包括竖直面或水平面两个典型平面均可大于360°无限连续旋转或小于360°往复摆动的连续旋转同步供电二维水景喷头。

本发明的第二个发明目的是提供一种连续旋转同步供电二维水景喷头的连续旋转方法。

设计方案：为了实现上述设计目的。1、下机座用于驱动上机座的驱动轴上装有导电滑环或下机座进出水管上装有导电滑环，导电滑环采用过孔滑环的设计是本发明的技术特征之一。这样做的目的在于：导电滑环属于电接触滑动连接应用范畴，其由弹性材料-电刷、滑动触点表面材料-导电环、绝缘材料、粘结材料、组合支架、精密轴承、防尘罩及其他辅助件等组成。电刷采用贵金属合金材料，呈“II”型与导电环环槽对称双接触，借助电刷的弹性压力与导电环环槽滑动接触来传递信号及电流。本申请上机座为360度无限制连续旋转时，导线需连接到旋转部件上机座的电机上去，为了避免电线缠绕，用电旋转连通器（电滑环来传输动力和信号），既实现了360度无限制连续旋转，又解决了电线缠绕的问题。2、导电滑环为防水导电环的设计，导电环密封外壳与下机座合在一起，使整个导电环密封外壳与下机座外壳、驱动轴、穿孔滑环转子和导电环动密封之间同心度一致，是本发明的技术特征之二。这样做的目的在于：由于本申请为过水中作业，也就是该专利是在水中工作的，而水是导体，因此只有将防水导电滑环设计成防水导电滑环或将导电滑环工作腔体设计成防水密封区间，才能用于本申请。故此导电环面均置有防水材料，其导电滑环中转子和定子之间所带动的旋转接触面设有动配合防水结构，或对导电滑环工作腔体进行防水密封处理。

本发明实现其第一个发明目的所采用的技术方案是：一种连续旋转同步供电二维水景喷头，它包括上机座和下机座，位于下机座内的减速电机驱动进出水管及上机座旋转，所述的下机座进出水管上装有导电滑环且导电滑环信号电路输出端接上机座中电机的控制器信号电路输入端。该水景喷头通过在下机座与上机座之间的进出水管上设置导电滑环，通过导电滑环来传输动力和信号，避免了电线的缠绕，既实现了360度无限制连续旋转，又解决了电线缠绕的问题。

作为优选，所述导电滑环为防水过孔导电滑环。导电滑环采用防水过孔滑环，这样可以保证水景喷头360度无限制旋转的动力及控制信号传输。     作为优选，所述过孔导电滑环导电环部分是转子，电刷部分是定子，转子随下机座进出水管同步旋转，定子与下机座壳体固定不动。导电滑环可以选择采用电刷部分转动或者是导电环转动，至于是电刷作转子还是定子，取决于滑环安装方式。通常导电环作转子, 电刷作定子。

作为优选，所述导电滑环的滑环为双向转动。一般来说，导电环部分是转子，电刷部分是定子。滑环是双向转动的，是电刷部分转动还是导电环转动没有什么区别，至于是电刷作转子还是导电环作转子，取决于滑环安装方式。

作为优选，进出水管包括下机座出水管和上机座进水管，所述的导电滑环设置在下机座出水管或上机座进水管上，导电滑环的外部设置有防水密封装置。无论导电滑环设置在下机座出水管或上机座进水管上,其效果和功能是相同的, 均解决了背景技术存在的上机座电机及信号线缠绕现象。进出水管包括下机座出水管和上机座进水管，该下机座出水管和上机座进水管通过法兰或其它管道接头连接，导电滑环可以设置在下机座出水管上也可以设置在上机座进水管上，上下机座进出水管上装有导电滑环内装有导电环，该导电环的信号电路输出端和上机座中的电机控制器信号电路输入端连接，且导电环随上机座同步旋转滑动接触取电给上机座电机控制器供电和控制器传输信号，从根本上解决了背景技术存在的上机座电机及信号线缠绕现象。导电滑环的外部设置有防水密封装置，由于本申请为过水中作业，也就是该专利是在水下工作的，而水是导体，因此只有将防水导电滑环设计成防水导电滑环或将导电滑环工作腔体设计成能承受高压状态下防水密封区间，才能用于本申请。故此导电环面均置有防水材料，其导电滑环中转子和定子之间所带动的旋转接触面设有动配合防水结构，或对导电滑环工作腔体进行防水密封处理。

作为优选，所述的防水密封装置包括上密封座、密封外壳、下密封座和油封，所述的进出水管、上密封座、密封外壳和下密封座与下机座驱动轴同轴设置，所述的油封设置在上密封座的外径与密封外壳内径之间以及进出水管的外径与下密封座的内径之间，油封与密封外壳内径以及油封与进出水管的外径之间为动密封，所述的上密封座的外径与密封外壳内径之间还设置有引导进出水管旋转的间隙动配合的轴承或铜套，所述的油封为骨架油封。防水密封装置优选包括上密封座、密封外壳、下密封座和油封，而进出水管、上密封座、密封外壳和下密封座与下机座驱动轴同轴设置，即同心度一致，这样的结构是为了保证在二维水景喷头旋转时减少转动时的阻力、提高转动的稳定性，密封性能和延长使用寿命。由于导电滑环内有定子和转子, 转子需要转动, 因此导电滑环密封需要动密封。引导进出水管旋转的轴承、铜套间隙动配合，它可以支撑进出水管和上机座，引导进出水管和上机座旋转，减少磨擦阻力。由于普通骨架油封耐压只有0.03MPa至0.05MPa左右, 一般小于水泵扬程, 无法滿足密封需要, 而耐压骨架油封耐压可高达0.3 MPa至1MPa以上, 因此需要承受水泵压水一端骨架油封优先耐压骨架油封，耐压骨架油封耐压能力大于一般水泵扬程,使用寿命也较长。

作为优选，所述的上密封座与下机座出水管或上机座进水管一体设置，所述的密封外壳上一体设置有轴承座或铜套座，所述的下密封座与密封外壳一体设置或分体设置。上密封座与下机座出水管或上机座进水管一体设置，以及下密封座与密封外壳一体设置或分体设置，这样的结构在保证同轴度的前提下，有利于密封防水要求，有利于减少磨擦力要求,导电滑环为防水导电环的设计，不仅实现了过水接触取电供电的目的，而且实现了水下过水接触取电供电的目的。

作为优选，所述导电滑环转子信号电路输出端的出线口设置在上密封座上，导电滑环定子信号电路输入端的进线口设置在下密封座底部或密封外壳的侧面。导电滑环进线出线位置优选转子出线位置从上密封座上穿出，即安装在上油封内径内侧，定子进线位置从下密封座底部或密封外壳的侧面穿入, 即安装在下油封外径外侧，是为了避免电线缠绕现象的发生。

本发明实现其第二个发明目的此所采用的技术方案是：一种连续旋转同步供电二维水景喷头的旋转方法，下机座通过下机座伺服电机或下机座减速电机驱动进出水管带动上机座及固定在下机座进出水管上的导电滑环中电刷部分或电环部分同步转动，电环部分或电刷部分的信号电路输出线与上机座中电机控制器信号电路输入端连接且随上机座同步转动同时向上机座中的电机供电。下机座通过下机座伺服电机或下机座减速器电机驱动进出水管带动上机座及固定在下机座进出水管上的导电滑环中电刷部分或电环部分同步转动，电刷部分固定不动。电环部分或电刷部分的信号电路输出线与上机座中电机的控制器信号电路输入端连接且随上机座同步转动同时向上机座中的电机供电，电环部分或电刷部分电机和信号输入端与电源和控制出线连接。

作为优选，所述减速电机是指步进电机拖动减速器组成。减速电机是指步进电机和减速器的集成体。

本发明的有益效果是：本发明与背景技术相比，一是由于用于驱动上机座旋转的下机座内的驱动轴和进出水管上下机座内驱动上机座旋转，上下机座进出水管上装有导电滑环内装有导电环，该导电环的信号电路输出端与上机座中的电机控制器信号电路输入端连接，且导电环随上机座同步旋转滑动接触取电给上机座电机控制器供电和控制器传输信号，从根本上解决了背景技术存在的上机座电机及信号线缠绕现象；二是导电滑环为防水导电环的设计，不仅实现了过水接触取电供电的目的，而且实现了水下过水接触取电供电的目的。

附图说明

图1是本发明连续旋转同步供电二维水景喷头的一种结构示意图；

图2是图1中A处放大图；

图3是本发明连续旋转同步供电二维水景喷头的另一种结构示意图；

图中：1、下机座，2、上机座，3、导电滑环，31、转子，32、定子，4、驱动轴，5、减速电机，6、电机， 7、进出水管，71、下机座出水管，72、上机座进水管，8、上密封座，9、密封外壳，10、下密封座，11、油封，12、轴承，13、轴承座。

具体实施方式

实施例1:

参照附图1。一种连续旋转同步供电二维水景喷头，它包括上机座2和下机座1，位于下机座1内的驱动轴4和出水管道减速电机5驱动进出水管7驱动上机座2旋转，减速电机5是指步进电机拖动减速器组成，进出水管7包括下机座出水管71和上机座进水管72，本实施例中，下机座1下机座出水管71上装有导电滑环3且导电滑环3信号电路输出端接上机座2中电机6控制器信号电路输入端。所述导电滑环3为防水过孔导电滑环，导电滑环3的外部设置有防水密封装置。防水密封装置包括上密封座8、密封外壳9、下密封座10和油封11，下机座出水管71、上密封座8、密封外壳9和下密封座10与下机座1驱动轴4同轴设置，油封11设置在上密封座8的外径与密封外壳9内径之间以及下机座出水管71的外径与下密封座10的内径之间（见图2），油封11与密封外壳9内径以及油封11与上机座进水管72外径之间为动密封，上密封座8的外径与密封外壳9内径之间还设置有引导进出水管旋转的间隙动配合的轴承12。当然引导进出水管旋转的还可采用铜套或其它结构材料进行间隙动配合。上密封座8与下机座出水管71一体设置，密封外壳9上一体设置有轴承座13，下密封座10与密封外壳9一体设置。

导电滑环3导电环部分是转子31，电刷部分是定子32。所述导电滑环3的滑环为双向转动的，是电刷部分转动还是导电环转动没有什么区别，至于是电刷作转子还是定子，取决于滑环安装方式。通常导电环作转子31, 电刷作定子32，转子31随下机座1进水管72同步旋转，定子32固定在下机座2密封外壳9内，且固定不动。导电滑环3转子31信号电路输出端的出线口设置在上密封座8上，导电滑环3定子32 信号电路输入端的进线口设置在下密封座10底部或密封外壳9的侧面。

在实施例1的基础上，一种连续旋转同步供电二维水景喷头的旋转方法，下机座1通过下机座减速电机5驱动驱动轴4带动上机座2及固定在下机座1下机座出水管71上导电滑环3中电刷部分或导电环部分同步转动，也就是说，由于导电滑环3的滑环为双向转动的，是是电刷部分转动还是导电环部分转动没有什么区别，至于是电刷作转子还是导电环作转子，取决于滑环安装方式，因此本申请中导电滑环3的导电环部分或电刷部分的信号电路输出线与上机座2中电机6控制器信号电路输入端连接且随上机座2同步转动同时向上机座中的电机6供电。通常导电环必须作转子31， 电刷作定子32。

本连续旋转同步供电二维水景喷头，导电滑环3为防水过孔导电滑环，因为导电滑环3内有电刷, 电刷有电压和通过电流, 而水又是导体,电刷内不能进水, 因此导电滑环3必须严格密封防水。 密封有许多现有技术可以采用，但在现代喷泉中,喷泉水柱往往高度一般要达到数十米至数百米,因此导电滑环3密封需要承受水泵数十米至数百米扬程的水压, 换句话说, 也可以认为该导电滑环3在数十米至数百米深度水下工作, 同时喷泉喷水流量也又很大, 导电滑环3内又有定子32和转子31, 转子31需要转动, 因此导电滑环需要承受数十米至数百米深度动密封环境下工作。 连接定子32一端的导线在三通机座密封外壳9用防水密封电缆线经密封螺孔用密封材料引入，设计成固定不动, 连接转子31一端的电缆线需要和转子31一起旋转, 连接转子31一端的防水密封电缆线经上密封座8经密封螺孔用密封材料密封后引出, 因此导电滑环3的在高压状态下的密封防水和电缆线进出密封也很关键。

本发明采用骨架油封进行动密封,而且旋转部分采用的是动密封，油封可以采用耐压骨架油封进行动密封，由于普通骨架油封耐压只有0.03MPa至0.05MPa左右, 一般小于水泵扬程, 无法滿足密封需要, 而耐压骨架油封耐压可高达0.3MPa至1MPa以上, 因此耐压骨架油封耐压能力一般能大于水泵扬程。如果水泵供水压力较大时, 下密封座10和油封11将承受数十百至数百米水泵扬程压水，油封可以采用2只耐压骨架油封叠加组合进行动密封, 以保证充分密封。

实施例2：

在图3所示的实施例中，一种连续旋转同步供电二维水景喷头，它包括上机座2和下机座1，位于下机座1内的驱动轴4和出水管道减速电机5驱动进出水管7及上机座2旋转，减速电机5是指步进电机拖动减速器组成，进出水管7包括下机座出水管71和上机座进水管72，本实施例中，下机座1上机座进水管72上装有导电滑环3且导电滑环3信号电路输出端接上机座2中电机6控制器信号电路输入端。所述导电滑环3为防水过孔导电滑环，导电滑环3的外部设置有防水密封装置。防水密封装置包括上密封座8、密封外壳9、下密封座10和油封11，上机座进水管72、上密封座8、密封外壳9和下密封座10与下机座1驱动轴4同轴设置，油封11设置在上密封座8的外径与密封外壳9内径之间以及上机座进水管72的外径与下密封座10的内径之间，油封11与密封外壳9内径以及油封11与上机座进水管72外径之间为动密封，上密封座8的外径与密封外壳9内径之间以及上机座进水管72的外径与下密封座10的内径之间还设置有引导进出水管旋转的间隙动配合的铜套。上密封座8与上机座进水管72一体设置，密封外壳9上一体设置有铜套座，下密封座10与密封外壳9分体设置。

所述导电滑环3导电环部分是转子31，电刷部分是定子32。所述导电滑环3的滑环为双向转动的，是电刷部分转动还是导电环转动没有什么区别，至于是电刷作转子还是定子，取决于滑环安装方式。通常导电环作转子, 电刷作定子，转子随下机座1上机座进水管72同步旋转，定子固定在下机座密封外壳9内，且固定不动。导电滑环3转子31信号电路输出端的出线口设置在上密封座8上，导电滑环3定子32 信号电路输入端的进线口设置在下密封座10底部或密封外壳9的侧面。

在实施例2的基础上，一种连续旋转同步供电二维水景喷头的旋转方法，下机座1通过下机座减速电机5驱动驱动轴4带动上机座2及固定在上机座进水管72上导电滑环3中电刷部分或导电环部分同步转动，也就是说，由于导电滑环3的滑环为双向转动的，是电刷部分转动还是导电环部分转动没有什么区别，至于是电刷作转子还是导电环作转子，取决于滑环安装方式，因此本申请中导电滑环3的导电环部分或电刷部分的信号电路输出线与上机座2中电机6控制器信号电路输入端连接且随上机座2同步转动同时向上机座中的电机6供电。通常导电环必须作转子， 电刷作定子。

本实施例中，上机座进水管72放置导电滑环及密封装置, 因此上机座进水管72较长， 加工难度增加, 可以分成2段拼装，上机座进水管72下面一段与上密封座8、密封外壳9、下密封座10和油封11，同轴组成，上机座进水管72上面一段与上机座2组成，上下两段上机座进水管72用法兰或其它管道过头连接。

上述实施例虽然对本发明设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何安装位置的变化、改变只要不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种连续旋转同步供电二维水景喷头，它包括上字机座（2）和下机座（1），位于下机座（1）内的减速电机（5）驱动进出水管（7）及上机座（2）旋转，其特征是：所述的下机座（1）进出水管（7）上装有导电滑环（3）且导电滑环（3）信号电路输出端接上机座（2）中电机（6）的控制器信号电路输入端。

2.根据权利要求1所述的一种连续旋转同步供电二维水景喷头，其特征是：所述导电滑环（3）为防水过孔导电滑环。

3.根据权利要求2所述的一种连续旋转同步供电二维水景喷头，其特征是：所述过孔导电滑环（3）导电环部分是转子（31），电刷部分是定子（32），转子（31）随下机座进出水管（7）同步旋转，定子（32）与下机座（1）壳体固定不动。

4.根据权利要求1所述的所述一种连续旋转同步供电二维水景喷头，其特征是：所述导电滑环（3）的滑环为双向转动。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的所述一种连续旋转同步供电二维水景喷头，其特征是：进出水管（7）包括下机座出水管（71）和上机座进水管（72），所述的导电滑环（3）设置在下机座出水管（71）或上机座进水管（72）上，导电滑环（3）的外部设置有防水密封装置。

6.根据权利要求5所述的一种连续旋转同步供电二维水景喷头，其特征是：所述的防水密封装置包括上密封座（8）、密封外壳（9）、下密封座（10）和油封（11），所述的进出水管（7）、上密封座（8）、密封外壳（9）和下密封座（10）与下机座（1）驱动轴（4）同轴设置，所述的油封（11）设置在上密封座（8）的外径与密封外壳（9）内径之间以及进出水管（7）的外径与下密封座（10）的内径之间，油封（11）与上密封座（8）外径以及油封（11）与进出水管（7）的外径之间为动密封，所述的上密封座（8）的外径与密封外壳（9）内径之间还设置有引导进出水管（7）旋转的间隙动配合的轴承或铜套，所述的油封为骨架油封。

7.根据权利要求6所述的一种连续旋转同步供电二维水景喷头，其特征是：所述的上密封座（8）与下机座出水管（71）或上机座进水管（72）一体设置，所述的密封外壳（9）上一体设置有轴承座或铜套座，所述的下密封座（10）与密封外壳（9）一体设置或分体设置。

8.根据权利要求6所述的一种连续旋转同步供电二维水景喷头，其特征是：所述导电滑环（3）转子（31）信号电路输出端的出线口设置在上密封座（8）上，导电滑环（3）定子(32) 信号电路输入端的进线口设置在下密封座（10）底部或密封外壳（9）的侧面。

9.一种连续旋转同步供电二维水景喷头的旋转方法，其特征是：下机座（1）通过下机座伺服电机或下机座减速电机（5）驱动进出水管（7）带动上机座（2）及固定在下机座进出水管（7）上的导电滑环（3）中电刷部分或导电环部分同步转动，导电环部分或电刷部分的信号电路输出线与上机座（2）中电机（6）控制器信号电路输入端连接且随上机座（2）同步转动同时向上机座中的电机（6）供电。

10.根据权利要求9所述的一种连续旋转同步供电二维水景喷头的旋转方法，其特征是：所述减速电机（5）是指步进电机拖动减速器组成。

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