CN105944857B - 一种单反馈射流喷头及喷洒方法 - Google Patents

一种单反馈射流喷头及喷洒方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于农业节水灌溉领域的一种单反馈射流喷头及喷洒方法，所述单反馈射流喷头包括旋转驱动板、射流元件、稳流器、喷体、空心轴和轴套，旋转驱动板连接于射流出口的斜侧流壁最末端，单反馈射流喷头喷洒时，水流由空心轴进入喷体，通过喷体到达喷嘴处，随后进入射流元件，在射流空间内形成射流，在反馈通道压力作用下，附壁水流发生间歇性偏转，使得水流按照一定频率在直侧壁与斜侧壁之间切换流动，间歇性冲击旋转驱动板，使得喷头连同空心轴一起沿着轴套旋转，实现喷头沿圆周进行喷洒。本发明具有结构简单、可靠性与耐久性强、制造成本低、安装使用方便等特点，适用于大田作物、牧草、蔬菜、林果、花卉等各种喷灌系统的需求。

Description

一种单反馈射流喷头及喷洒方法
技术领域
本发明属于农业节水灌溉技术研究领域，具体涉及一种单反馈射流喷头及喷洒方法。
背景技术
摇臂式喷头是目前使用最多、应用最广的喷头，摇臂式喷头的驱动机构由摇臂、摇臂轴、摇臂弹簧、弹簧座等零件组成，靠摇臂敲击喷体及弹簧复位来实现喷头转动与反向，结构较为复杂。由于敲打和撞击的作用，对喷管、摇臂材料的刚性及弹簧稳定性要求较高。
申请号为CN200710134562.5的中国专利“附壁式射流喷头”、申请号为200610096781.4的中国专利“全射流微喷头”、申请号为03222424.9的中国专利“全射流喷头”、申请号为86209507的中国专利“一种全射流喷头”、申请号为201010552792.5的中国专利“一种外取水射流附壁式控制元件”、申请号为90200784.X的中国专利“双击同步全射流喷头”，都公开了一种利用射流原理的喷头结构，但是所用原理基本相同，都是采用取水抵消一侧射流的空气，通过另一侧补气，产生大气压差，使射流附壁于空气稀薄的一侧，同样采用补充空气的方式使射流换向，并通过附壁力使喷头旋转，其结构也都是基于基本原理进行设计。本发明设计一种单反馈射流喷头，以反馈水压为射流元件提供附壁切换动力，并且以水流冲击旋转驱动板获得旋转动力，射流换向更为简易，驱动力更有保障。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供一种结构简单，造价低，可靠性强，利用水射流控制技术形成的一种单反馈射流喷头及喷洒方法。
本发明的技术方案是：一种单反馈射流喷头，包括旋转驱动板、射流元件、喷体、空心轴、弹簧和轴套；
所述射流元件包括喷嘴、射流空间、斜侧壁、直侧壁、射流出口、反馈通道出口、反馈通道和反馈通道入口；所述射流元件的最前端是喷嘴，喷嘴后面是一段前小后大的射流空间，射流空间的两侧分别为斜侧壁和直侧壁，所述斜侧壁与喷嘴中心线有一定夹角，直侧壁与喷嘴的中心线平行；射流空间的最末端为射流出口；在靠近喷嘴处的直侧壁上设置反馈通道出口，在靠近射流出口处的直侧壁上设置反馈通道入口，反馈通道出口与反馈通道入口连通形成反馈通道；
所述旋转驱动板的顶端与射流元件的斜侧壁最末端连接；
所述喷体为斜L形，喷体沿进口至出口的过流断面逐渐减小；
所述喷嘴连接喷体的出口，空心轴的一端安装在喷体的进口处内，轴套套在空心轴的另一端外部，弹簧套在空心轴的外部、且位于喷体进口与轴套之间。
上述方案中，所述旋转驱动板为直线型或弧形，旋转驱动板内壁的末端与顶端中心的连线与斜侧壁平行或朝射流出口方向倾斜。
上述方案中，所述喷嘴位于斜侧壁一侧的边壁至斜侧壁顶端的最小间距为斜侧壁位差a，喷嘴位于直侧壁一侧的边壁至直侧壁的最小间距为直侧壁位差b，射流出口位于直侧壁一侧的边壁至直侧壁的最小间距为反馈位差c；所述直侧壁位差b≤斜侧壁位差a，反馈位差c≤直侧壁位差b。
上述方案中，所述反馈通道出口与反馈通道入口通过外接管连通形成反馈通道。
上述方案中，所述反馈通道出口与反馈通道入口直接连通形成反馈通道。
上述方案中，还包括稳流器；所述稳流器安装在所述喷体的内部、且位于离喷体出口近的一端。
上述方案中，还包括密封圈Ⅰ；所述密封圈Ⅰ安装在喷体与空心轴的连接处。
上述方案中，还包括密封圈Ⅱ；所述密封圈Ⅱ安装在轴套与空心轴的连接处。
上述方案中，还包括弹簧罩；所述弹簧罩安装于弹簧的外侧。
一种根据所述单反馈射流喷头的喷洒方法，所述方法具体包括以下步骤：
S1、将轴套与喷灌管道的立管连接，喷灌系统立管中的压力水流由空心轴进入喷体的进口，通过喷体到达喷嘴，喷射进射流空间形成射流；
S2、由于直侧壁位差b≤斜侧壁位差a，首先产生直线射流，沿直侧壁到达射流出口，喷洒至中间及远处地面；在直线射流的水流由射流出口喷出的同时，一部分压力水流也会通过反馈通道入口进入反馈通道；
S3、反馈通道的压力水流通过反馈通道出口射出作用于射流喷嘴处的水流，使射流发生偏转，附壁于斜侧壁射出，到达射流出口，冲击旋转驱动板1，一方面驱使喷头旋转，另一方面将水流击散后喷洒至近处及中间地面；
S4、当水流偏转向斜侧壁输出时，反馈通道无水流输入，作用于射流喷嘴处的侧向压力消失，水流将恢复直线射流状态；
S5、如此循环往复，水流沿直侧壁直线输出与沿斜侧壁斜向输出，间歇性击打旋转驱动板，驱使喷头持续旋转，使得整个圆周面上的喷洒水量保持均匀。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明由于应用射流控制技术，切换水流的射流方向，使水流冲击驱动板，驱使喷头旋转，用水射流元件取代摇臂式驱动的一套复杂机构，元件结构简单，省去现有摇臂式喷头的弹簧与摇臂，简化了驱动与换向结构，使得喷头运行更为可靠、持久。通过驱动板分散喷洒水流，与直射流的喷洒水量相互补，能够得到较好的喷洒性能。
附图说明
图1是本发明实施例1的正剖面图；
图2是图1的A-A剖面图；
图3是图1的B-B剖面图；
图4是图1的C-C剖面图；
图5是图1的D-D剖面图；
图6是图1的E-E剖面图；
图7是本发明实施例2的射流原件图。
图中，1、旋转驱动板；2、射流元件；201、喷嘴；202、射流空间；203、斜侧壁；204、直侧壁；205、射流出口；206、反馈通道出口；207、反馈通道；208、反馈通道入口；3、稳流器；4、喷体；5、空心轴；6、弹簧罩；7、弹簧；8、轴套；9、密封圈Ⅰ；10、密封圈Ⅱ；a、斜侧壁位差；b、直侧壁位差；c、反馈位差。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同或相似的部分。附图仅用于说明本发明，不代表本发明的实际结构和真实比例。
实施例一
图1、2、3、4、5和6所示为本发明所述单反馈射流喷头的一种实施方式，所述单反馈射流喷头，包括旋转驱动板1、射流元件2、稳流器3、喷体4、空心轴5、弹簧罩6、弹簧7、轴套8、密封圈Ⅰ9和密封圈Ⅱ10。
所述射流元件2包括喷嘴201、射流空间202、斜侧壁203、直侧壁204、射流出口205、反馈通道出口206、反馈通道207和反馈通道入口208；所述射流元件2的最前端是喷嘴201，喷嘴201后面是一段前小后大的射流空间202，射流空间202的两侧分别为斜侧壁203和直侧壁204，所述斜侧壁203与喷嘴5中心线有一定夹角，直侧壁204与喷嘴5的中心线平行；射流空间202的最末端为射流出口205；在靠近喷嘴201处的直侧壁204上设置反馈通道出口206，在靠近射流出口205处的直侧壁204上设置反馈通道入口208，反馈通道出口206与反馈通道入口208通过外接管连通形成反馈通道207，反馈通道207的长度可以调节。
所述旋转驱动板1的顶端与射流元件2的斜侧壁203最末端连接；所述旋转驱动板1为直线型或弧形，旋转驱动板1内壁的末端与顶端中心的连线与斜侧壁203平行或朝射流出口205方向倾斜。
所述喷体4为斜L形，喷体4沿进口至出口的过流断面逐渐减小；所述喷嘴201连接喷体4的出口，所述喷体4的内部离喷体4出口近的一端设置有稳流器3；空心轴5的一端安装在喷体4的进口处内，轴套8套在空心轴5的另一端外部，弹簧7套在空心轴5的外部、且位于喷体4进口与轴套8之间；所述密封圈Ⅰ9安装在喷体4与空心轴5的连接处。所述密封圈Ⅱ10安装在轴套8与空心轴5的连接处。所述弹簧罩6安装于弹簧7的外侧。
所述喷嘴201位于斜侧壁203一侧的边壁至斜侧壁203顶端的最小间距为斜侧壁位差a，喷嘴201位于直侧壁204一侧的边壁至直侧壁204的最小间距为直侧壁位差b，射流出口205位于直侧壁204一侧的边壁至直侧壁204的最小间距为反馈位差c；所述直侧壁位差b≤斜侧壁位差a，主要作用是直射流的换向压力小于斜射流的换向压力，使直射流比斜射流更稳定；反馈位差c≤直侧壁位差b，既可保证射流所需的反馈水压，又可减少射流损失。
本发明还提供一种根据所述单反馈射流喷头的喷洒方法，所述方法具体包括以下步骤：
S1、将轴套8与喷灌管道的立管连接，喷灌系统立管中的压力水流由空心轴5进入喷体4的进口，通过喷体4到达喷嘴201，喷射进射流空间202形成射流；
S2、由于直侧壁位差b≤斜侧壁位差a，首先产生直线射流，沿直侧壁204到达射流出口205，喷洒至中间及远处地面；
在直线射流的水流由射流出口205喷出的同时，一部分压力水流也会通过反馈通道入口208进入反馈通道207；
S3、反馈通道207的压力水流通过反馈通道出口206射出作用于射流喷嘴201处的水流，使射流发生偏转，附壁于斜侧壁203射出，到达射流出口205，冲击旋转驱动板1，一方面驱使喷头旋转，另一方面将水流击散后喷洒至近处及中间地面；
S4、当水流偏转向斜侧壁203输出时，反馈通道207无水流输入，作用于射流喷嘴201处的侧向压力消失，水流将恢复直线射流状态；
S5、如此循环往复，水流沿直侧壁204直线输出与沿斜侧壁203斜向输出，间歇性击打旋转驱动板1，驱使喷头持续旋转，同时直线射流输出时，喷洒中间及远处地面，斜向射流输出时，喷洒近处及中间地面，使得整个圆周面上的喷洒水量保持均匀。
本发明提供的单反馈射流喷头及喷洒方法，所述喷嘴201为喷体4的出口，也是射流元件2的入口，旋转驱动板1连接于射流出口的斜侧壁203最末端。单反馈射流喷头喷洒时，水流由空心轴5进入喷体4，通过喷体4到达喷嘴201处，随后进入射流元件2，在射流空间202内形成射流，在反馈通道207压力作用下，附壁水流发生间歇性偏转，使得水流按照一定频率在直侧壁204与斜侧壁203之间切换流动，间歇性冲击旋转驱动板1，使得喷头连同空心轴5一起沿着轴套8旋转，实现喷头沿圆周进行喷洒。本发明具有结构简单、可靠性与耐久性强、制造成本低、安装使用方便等特点，适用于大田作物、牧草、蔬菜、林果、花卉等各种喷灌系统的需求。
实施例二
如图7所示，本实施例的基本结构特征与实施例一相似，与实施例一的不同之处在于所述反馈通道出口206与反馈通道入口208直接连通形成反馈通道207。
反馈通道207是与射流元件2一次成形，成为一个整体，反馈通道207长度不可调节，而实施例一中的反馈通道207是通过外接管连接于射流元件2上，长度可以调节。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单反馈射流喷头，其特征在于，包括旋转驱动板(1)、射流元件(2)、喷体(4)、空心轴(5)、弹簧(7)和轴套(8)；
所述射流元件(2)包括喷嘴(201)、射流空间(202)、斜侧壁(203)、直侧壁(204)、射流出口(205)、反馈通道出口(206)、反馈通道(207)和反馈通道入口(208)；所述射流元件(2)的最前端是喷嘴(201)，喷嘴(201)后面是一段前小后大的射流空间(202)，射流空间(202)的两侧分别为斜侧壁(203)和直侧壁(204)，所述斜侧壁(203)与喷嘴(5)中心线有一定夹角，直侧壁(204)与喷嘴(5)的中心线平行；射流空间(202)的最末端为射流出口(205)；在靠近喷嘴(201)处的直侧壁(204)上设置反馈通道出口(206)，在靠近射流出口(205)处的直侧壁(204)上设置反馈通道入口(208)，反馈通道出口(206)与反馈通道入口(208)连通形成反馈通道(207)；
所述旋转驱动板(1)的顶端与射流元件(2)的斜侧壁(203)最末端连接；
所述喷体(4)为斜L形，喷体(4)沿进口至出口的过流断面逐渐减小；
所述喷嘴(201)连接喷体(4)的出口，空心轴(5)的一端安装在喷体(4)的进口处内，轴套(8)套在空心轴(5)的另一端外部，弹簧(7)套在空心轴(5)的外部、且位于喷体(4)进口与轴套(8)之间。
2.根据权利要求1所述的单反馈射流喷头，其特征在于，所述旋转驱动板(1)为直线型或弧形，旋转驱动板(1)内壁的末端与顶端中心的连线与斜侧壁(203)平行或朝射流出口(205)方向倾斜。
3.根据权利要求1所述的单反馈射流喷头，其特征在于，所述喷嘴(201)位于斜侧壁(203)一侧的边壁至斜侧壁(203)顶端的最小间距为斜侧壁位差a，喷嘴(201)位于直侧壁(204)一侧的边壁至直侧壁(204)的最小间距为直侧壁位差b，射流出口(205)位于直侧壁(204)一侧的边壁至直侧壁(204)的最小间距为反馈位差c；所述直侧壁位差b≤斜侧壁位差a，反馈位差c≤直侧壁位差b。
4.根据权利要求1所述的单反馈射流喷头，其特征在于，所述反馈通道出口(206)与反馈通道入口(208)通过外接管连通形成反馈通道(207)。
5.根据权利要求1所述的单反馈射流喷头，其特征在于，所述反馈通道出口(206)与反馈通道入口(208)直接连通形成反馈通道(207)。
6.根据权利要求1所述的单反馈射流喷头，其特征在于，还包括稳流器(3)；所述稳流器(3)安装在所述喷体(4)的内部、且位于离喷体(4)出口近的一端。
7.根据权利要求1所述的单反馈射流喷头，其特征在于，还包括密封圈Ⅰ(9)；所述密封圈Ⅰ(9)安装在喷体(4)与空心轴(5)的连接处。
8.根据权利要求1所述的单反馈射流喷头，其特征在于，还包括密封圈Ⅱ(10)；所述密封圈Ⅱ(10)安装在轴套(8)与空心轴(5)的连接处。
9.根据权利要求1所述的单反馈射流喷头，其特征在于，还包括弹簧罩(6)；所述弹簧罩(6)安装于弹簧(7)的外侧。
10.一种根据权利要求1所述单反馈射流喷头的喷洒方法，所述方法具体包括以下步骤：
S1、将轴套(8)与喷灌管道的立管连接，喷灌系统立管中的压力水流由空心轴(5)进入喷体(4)的进口，通过喷体(4)到达喷嘴(201)，喷射进射流空间(202)形成射流；
S2、所述喷嘴(201)位于斜侧壁(203)一侧的边壁至斜侧壁(203)顶端的最小间距为斜侧壁位差a，喷嘴(201)位于直侧壁(204)一侧的边壁至直侧壁(204)的最小间距为直侧壁位差b，由于直侧壁位差b≤斜侧壁位差a，首先产生直线射流，沿直侧壁(204)到达射流出口(205)，喷洒至中间及远处地面；在直线射流的水流由射流出口(205)喷出的同时，一部分压力水流也会通过反馈通道入口(208)进入反馈通道(207)；
S3、反馈通道(207)的压力水流通过反馈通道出口(206)射出作用于射流喷嘴(201)处的水流，使射流发生偏转，附壁于斜侧壁(203)射出，到达射流出口(205)，冲击旋转驱动板(1)，一方面驱使喷头旋转，另一方面将水流击散后喷洒至近处及中间地面；
S4、当水流偏转向斜侧壁(203)输出时，反馈通道(207)无水流输入，作用于射流喷嘴(201)处的侧向压力消失，水流将恢复直线射流状态；
S5、如此循环往复，水流沿直侧壁(204)直线输出与沿斜侧壁(203)斜向输出，间歇性击打旋转驱动板(1)，驱使喷头持续旋转，使得整个圆周面上的喷洒水量保持均匀。
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