CN103573539B - 一种小流量卷盘式喷灌机水涡轮 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小流量卷盘式喷灌机水涡轮，旨在提供一种效率高，能耗少，结构简单，生产制造成本低的卷盘式喷灌机水涡轮。包括输入水口、喷嘴、涡轮盖、涡轮壳体、转轮、驱动轴、出水口。涡轮壳体的入水口用于与进水管相连，涡轮壳体的出水口用于与出水管相连。涡轮壳体内部为圆形构造，涡轮壳体的入水口与出水口铸造成锥型结构，圆锥形喷嘴安装于入水口内；驱动轴一端与转轮相连，另一端穿过涡轮壳体与传动装置相连；在涡轮壳体的外端扣装涡轮盖，涡轮壳体、转轮与涡轮盖之间部分构成涡轮腔室；水涡轮转轮采用铝合金铸造，喷嘴由特殊塑料制成。本发明适用于体育场、高尔夫球场、足球场、草坪、草地、公园、花园及各种农作物的灌溉。

Description

一种小流量卷盘式喷灌机水涡轮
技术领域
本发明属于水涡轮机械领域，具体涉及卷盘式喷灌机水力驱动装置中的水涡轮。
背景技术
卷盘式喷灌机是20世纪70年代初期在移管式喷灌系统基础上发展起来的具有结构紧凑、移动方便、操作人员少、智能化程度较高的自动行走进行喷灌作业的新颖机构，由于其机械化程度高、操作管理简易方便及灌溉效果好等优点，比较适应我国农村发展的需要，是我国喷灌行业的主要机型之一。卷盘式喷灌机的水力驱动装置主要有旋转喷嘴式、水涡轮式、水压缸式和伸缩皮囊式四种型式，水涡轮系统可靠性高，使用寿命长，是目前性能最佳的形式。水涡轮为水涡轮式驱动装置的心脏部件，水涡轮的运行决定了动力扭矩的大小和输出水流压力大小，对喷灌性能起着至关重要的作用。目前国内小流量卷盘式喷灌机水涡轮大多沿用上世纪90年代末国外产品，但并未对其结构进行优化和改进，水涡轮的设计需要在一定程度高效率值的基础上，使其具有宽幅的转速调节范围来实现PE卷管回收速度的改变，以及与喷头所用的次级压力水的输出以获得作业带降水量。国内所使用的水涡轮结构目前只有两三种水力模型，通常设计为冲击式水涡轮。从喷灌泵流出的压力水，通过固定在水涡轮入口内的喷嘴冲击转轮，使转轮旋转，固定在转轮上的驱动轴带动皮带传动，最终经过链传动带动卷盘旋转，从而实现对喷灌小车的回收作业。2000年王家保等人发明的实用新型专利“轻型卷管式绞盘喷灌机”（授权号CN2372903Y）公开了一种卷盘式喷灌机水涡轮，详细描述了一种冲击式水涡轮在喷灌机上的安装与固定以及水涡轮的工作形式，但是并未对水涡轮蜗壳内部结构和水涡轮叶片结构做进一步介绍；2007年李国民等人的“8PJ-75/300新型卷管式绞盘喷灌机的研究”一文对一种新型水涡轮进行了研究，对一种射流冲击式轴流水涡轮结构进行了分析比较，从流体力学的概念对该水涡轮上做了基础性研究，但是并未对该涡轮叶片结构进行详细介绍；2012年刘念民等人发明的实用新型专利“卷盘式浇灌机的水涡轮”（授权号CN202645824U）公开了一种卷盘式浇灌机的水涡轮，主要描述了一种水涡轮的蜗壳本体结构以及入水口和出水口的相对位置，通过增长入水口和出水口的长度，使喷水效果更好提高效率，同样没有介绍水涡轮叶片结构以及蜗壳内部结构。随着国内市场对卷盘式喷灌机的需求进一步加大，卷盘式喷灌机的高效稳定运行才能满足国家对节能降耗的要求，作为核心部件水涡轮有很大的改善空间。因此，对水涡轮结构的优化设计能够很大程度的改善卷盘式喷灌机的工作效率和可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小流量卷盘式喷灌机水涡轮，以提高水涡轮的工作效率，简化结构降低生产制造成本。
为了解决以上技术问题，本发明的具体技术方案如下：
一种小流量卷盘式喷灌机水涡轮，包括入水口、喷嘴(2)、涡轮盖(3)、涡轮壳体(4)、转轮(5)、驱动轴(6)和出水口，涡轮壳体(4)的入水口(1)与进水管相连，涡轮壳体(4)的出水口(7)与出水管相连，其特征在于：水涡轮涡轮壳体(4)内部为圆形构造，入水口(1)与出水口(7)采用锥形结构，锥度为3°；喷嘴(2)卡装在入水口(1)内；驱动轴(6)一端与转轮(5)相连，另一端穿过涡轮壳体(4)与传动装置相连；涡轮壳体(4)外端扣装涡轮盖(3)，涡轮壳体、转轮与涡轮盖之间部分构成涡轮腔室。
所述转轮(5)由叶片(8)与轮毂(9)一体铸造而成，叶片(8)沿圆周方向均布在轮毂(9)顶端端面上；叶片(8)由圆弧段和竖直段两段构成，所述各圆弧段的圆心位于与轮毂(9)同心的圆上，所述圆弧段切向延伸形成竖直段与轮毂径向一致；所述圆弧段与竖直段之间形成的夹角α最好为45°；叶片(8)的数量最好为12个。
在入水口(1)内卡装喷嘴(2)，喷嘴(2)分为锥型段和平直段，喷嘴总长度为80mm，平直段30mm，喷嘴入口直径为24mm，出口直径为19mm，喷嘴圆心与进水管圆心在同一直线上；喷嘴出水口到涡轮壳体内壁面距离小于2倍的喷嘴直径，以从喷嘴里射流出的水流冲击叶片所产生的力达到最大。
本发明的工作过程如下：卷盘式喷灌机首先在拖拉机的牵引下，转移到田间喷灌作业区，将PE软管平铺在田间，PE软管一端与喷灌小车相连，另一端缠绕在卷盘上并与水涡轮出口(7)相连，当卷盘式喷灌机水涡轮入水口(1)与田间喷灌压力水的给水栓相连时，压力水入机，压力水经入水口(1)流入，通过入水口(1)内的圆锥形喷嘴(2)冲击转轮(5)叶片，使转轮(5)与一端与转轮相连的驱动轴(6)旋转，驱动轴(6)另一端带动皮带传动，皮带传动驱动链传动，链传动带动卷盘缓慢旋转，PE软管一层一层缠绕在卷盘上，喷头小车亦随着PE软管的缠绕向卷盘车运动，从水涡轮流出的压力水通过水涡轮出水口(7)与PE软管相连，压力水通过PE软管流经喷嘴喷洒而出，喷灌小车上的喷头开始喷水作业。着PE软管的回收，喷灌小车靠近卷盘车时自动停止工作。然后整机转180°，或将卷盘式喷灌机由拖拉机牵引至下一个工作地点进行喷灌作业。
本发明具有有益效果。本发明的转轮叶片为由圆弧段和竖直段两段构成，叶片的圆弧段与竖直段之间的α倾角为45°，叶片数为12个；水涡轮涡轮壳体进出口管道构造为锥型结构能够更好的促进压力流动，降低水力损失。由于本发明水涡轮叶片采用圆柱型叶片，效率相比直立叶片有明显提高，相比现有部分水涡轮叶片数减少，节约制造成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明转轮结构示意图；
图3是图2的侧视图；
图4是本发明的喷嘴结构图。
图中：入水口1，喷嘴2，涡轮盖3，涡轮壳体4，转轮5，驱动轴6，出水口7，叶片8，轮毂9。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
如图1所示，给出了本发明的结构示意图，包括入水口1、喷嘴2、涡轮盖3、涡轮壳体4、转轮5、驱动轴6、出水口7。涡轮壳体4的入水口1用于与进水管相连，圆锥形喷嘴2安装在入水口1内，涡轮壳体4的出水口7用于与出水管相连。驱动轴6穿过涡轮壳体4与转轮5相连。在涡轮壳体4外端扣装涡轮盖3，涡轮壳体、转轮与涡轮盖之间构成涡轮腔室。
如图2和图3所示，给出了本发明的转轮结构示意图，所述转轮5由叶片8、轮毂9组成，叶片8与轮毂9一体铸造，且该叶片8沿圆周方向均布在轮毂9顶端端面上。该叶片8由圆弧段和竖直段两段构成，该圆弧段的圆心位于与轮毂9同心的圆上，该圆弧段切向延伸形成竖直段，该竖直与轮毂径向一致，圆弧段与竖直段之间成α角，α=45°，本实施例中叶片8数量为12个。
如图4所示，给出了本发明的喷嘴2的结构示意图，所述喷嘴2采用圆锥形结构，该结构的的喷嘴由具有导流作用的圆锥形进口和起集束作用的平直段构成，喷嘴总长80mm，平直段长30mm，喷嘴入口直径24mm，出口直径19mm，本实施例中的喷嘴由特殊塑料制成。
作为卷盘式喷灌机水涡轮结构的进一步改进，所述转轮5采用压力铸铝制造。

Claims (2)

1.一种小流量卷盘式喷灌机水涡轮，包括入水口、喷嘴(2)、涡轮盖(3)、涡轮壳体(4)、转轮(5)、驱动轴(6)和出水口，涡轮壳体(4)的入水口(1)与进水管相连，涡轮壳体(4)的出水口(7)与出水管相连，其特征在于：水涡轮涡轮壳体(4)内部为圆形构造，入水口(1)与出水口(7)采用锥形结构，锥度为3°；喷嘴(2)卡装在入水口(1)内；驱动轴(6)一端与转轮(5)相连，另一端穿过涡轮壳体(4)与传动装置相连；涡轮壳体(4)外端扣装涡轮盖(3)，涡轮壳体、转轮与涡轮盖之间部分构成涡轮腔室；所述转轮(5)由叶片(8)与轮毂(9)一体铸造而成，叶片(8)沿圆周方向均布在轮毂(9)顶端端面上；叶片(8)由圆弧段和竖直段两段构成，所述各圆弧段的圆心位于与轮毂(9)同心的圆上，所述圆弧段切向延伸形成竖直段与轮毂径向一致；所述圆弧段与竖直段之间形成的夹角α为45°；叶片(8)的数量为12个。
2.根据权利要求1所述的一种小流量卷盘式喷灌机水涡轮，其特征在于：所述的喷嘴(2)分为锥型段和平直段，喷嘴总长度为80mm，平直段30mm，喷嘴入口直径为24mm，出口直径为19mm，喷嘴圆心与进水管圆心在同一直线上；喷嘴出水口到涡轮壳体内壁面距离小于2倍的喷嘴直径，以从喷嘴里射流出的水流冲击叶片所产生的力达到最大。
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