CN105964434A - 一种负载反馈双喷嘴射流喷头及喷洒方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于农业节水灌溉技术领域的一种负载反馈双喷嘴射流喷头及喷洒方法，所述负载反馈双喷嘴射流喷头包括旋转部件、射流元件、主喷管、主喷嘴、副喷管、副喷嘴和驱动板，射流元件位于旋转部件与主副喷管的中间，旋转驱动板连接于副喷嘴的壁面上。双喷嘴射流喷头喷洒时，水流由空心轴进入射流喷嘴，在射流空间内形成射流，产生射流附壁作用，在喷嘴末端负载水压作用下，附壁水流发生间歇性偏转，使得水流按照一定频率在主副喷管内切换流动，间歇性冲击副喷嘴处的驱动板，驱使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、可靠性强、制造成本低等特点，适用于大田作物、牧草、林果、花卉等各种喷灌系统的需求。

Description

一种负载反馈双喷嘴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领域，涉及喷灌喷头，具体涉及一种负载反馈双喷嘴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。带有副喷嘴的摇臂式喷头，较好的解决了喷头近处喷洒均匀性问题，但同时增加了喷洒强度。
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。本发明设计一种双喷嘴射流喷头，以负载水压为射流元件提供附壁切换动力，两个喷嘴交替喷洒，以水流冲击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，利用射流射流附壁及负载反馈切换技术形成脉冲喷洒水流的负载反馈双喷嘴射流喷头及喷洒方法。
本发明的技术方案是：一种负载反馈双喷嘴射流喷头，包括旋转部件、射流元件、主喷管、主喷嘴、副喷管、副喷嘴和驱动板；
所述旋转部件包括轴套、空心轴、弹簧和连轴件；轴套套装在空心轴的前部，空心轴的后部连接在连轴件之内，弹簧安装在空心轴外侧、且位于轴套与连轴件之间的；
所述射流元件包括射流喷嘴、射流空间、侧壁Ⅰ、侧壁Ⅱ、射流出口Ⅰ、射流出口Ⅱ和分流劈；所述射流喷嘴为空心轴与连轴件连接后形成的圆柱形通道；射流喷嘴之后是一段前小后大形状的射流空间，射流空间的两侧分别为侧壁Ⅰ和侧壁Ⅱ；分流劈位于射流空间的末端，并将射流空间的末端分割成为射流出口Ⅰ和射流出口Ⅱ；
所述主喷管的前端连接在射流出口Ⅰ后面，主喷管末端为主喷嘴；所述副喷管的前端连接在射流出口Ⅱ后面，副喷管末端为副喷嘴；所述主喷管、主喷嘴、副喷管和副喷嘴的中心线在同一平面内，主喷嘴与副喷嘴成反向布置；所述驱动板连接在副喷嘴的最末端，驱动板中心线的纵剖面与主喷嘴和副喷嘴中心线所在的平面垂直。
上述方案中，所述射流喷嘴、射流出口Ⅰ、射流出口Ⅱ、主喷管、主喷嘴、副喷管和副喷嘴的横截面均为圆形。
上述方案中，所述主喷管与副喷管的横截面由前端往后端逐渐减小；所述主喷嘴与副喷嘴横截面由前端往后端成突缩形状。
上述方案中，所述射流空间的横截面为中间矩形、两边为半圆形所组成的形状。
上述方案中，所述驱动板为直线型或弧形。
上述方案中，所述射流喷嘴位于侧壁Ⅰ一侧的边壁至侧壁Ⅰ顶端的最小间距d为位差Ⅰ；射流喷嘴位于侧壁Ⅱ一侧的边壁至侧壁Ⅱ顶端的最小间距s为位差Ⅱ；所述位差Ⅱ≥位差Ⅰ。
上述方案中，还包括密封圈Ⅰ；所述密封圈Ⅰ安装在轴套与空心轴的连接处。
上述方案中，还包括密封圈Ⅱ；所述密封圈Ⅱ安装在连轴件与空心轴的连接处。
上述方案中，还包括弹簧罩；所述弹簧罩罩于弹簧的外面。
一种根据所述负载反馈双喷嘴射流喷头的喷洒方法，所述方法具体包括以下步骤：
S1、将轴套与喷头进水管道连接，压力水流由空心轴进入射流喷嘴，喷射进射流空间形成射流；
S2、假设首先产生附壁于侧壁Ⅰ的射流，射流沿着侧壁Ⅰ到达射流出口Ⅰ，通过主喷管到达主喷嘴喷出，喷洒至中间及远处地面；此时，由于主喷嘴断面突然缩小，射流到达此处时，水压迅速增加，增加的水压会以压力波的形式，通过主喷管反馈至侧壁Ⅰ处；
S3、当反馈至侧壁Ⅰ处的水压达到一定的值时，将会使射流发生偏转，附壁于侧壁Ⅱ的壁面，射流沿着侧壁Ⅱ到达射流出口Ⅱ，通过副喷管到达副喷嘴喷出，一方面冲击驱动板，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；同样地，由于副喷嘴断面突然缩小，射流到达此处时，水压迅速增加，增加的水压会以压力波的形式，通过副喷管反馈至侧壁Ⅰ处；
S4、当反馈至侧壁Ⅰ处的水压达到一定的值时，使射流再次发生偏转，水流恢复到侧壁Ⅰ的壁面，沿着该侧壁面流动至射流出口Ⅰ，形成一次振荡过程；
S5、如此循环往复，水流由主喷嘴与副喷嘴交替喷出，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，两个喷头交替喷洒，在不增加喷洒强度的情况下，解决了喷头近处喷洒均匀度问题。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是本发明一实施方式的正剖面图；
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是图1中旋转部件与位差大样图。
图中，1、旋转部件；101、轴套；102、空心轴；103、弹簧；104、弹簧罩；105；连轴件；106、密封圈Ⅰ；107、密封圈Ⅱ；2、射流元件；201、射流喷嘴；202、射流空间；203、侧壁Ⅰ；204、侧壁Ⅱ；205、射流出口Ⅰ、206、射流出口Ⅱ；207、分流劈；3、主喷管；4、主喷嘴；5、副喷管；6、副喷嘴；7、驱动板；d、位差Ⅰ；S、位差Ⅱ。
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。
图1所示为本发明所述负载反馈双喷嘴射流喷头的一种实施方式，所述负载反馈双喷嘴射流喷头，包括旋转部件1、射流元件2、主喷管3、主喷嘴4、副喷管5、副喷嘴6和驱动板7。
所述旋转部件1包括轴套101、空心轴102、弹簧103、弹簧罩104、连轴件105、密封圈Ⅰ106和密封圈Ⅱ107；轴套101套装在空心轴102的前部，空心轴102的后部连接在连轴件105之内，弹簧103套在空心轴102外侧、且位于轴套101与连轴件105之间，所述弹簧103的作用是增加轴套101、空心轴102和连轴件105之间的连接紧密性，同时也加强密封圈Ⅰ106处的密封性；所述密封圈Ⅰ106安装在轴套101与空心轴102的连接处；所述密封圈Ⅱ107安装在连轴件105与空心轴102的连接处；所述弹簧罩104罩于弹簧103的外面。
所述射流元件2包括射流喷嘴201、射流空间202、侧壁Ⅰ203、侧壁Ⅱ204、射流出口Ⅰ205、射流出口Ⅱ206和分流劈207；所述射流喷嘴201为空心轴102与连轴件105连接后形成的圆柱形通道；射流喷嘴201之后是一段前小后大形状的射流空间202，射流空间202的两侧分别为侧壁Ⅰ203和侧壁Ⅱ204；分流劈207位于射流空间202的末端，并将射流空间202的末端分割成为射流出口Ⅰ205和射流出口Ⅱ206。
所述主喷管3的前端连接在射流出口Ⅰ205后面，主喷管3末端为主喷嘴4；所述副喷管5的前端连接在射流出口Ⅱ206后面，副喷管5末端为副喷嘴6；所述主喷管3、主喷嘴4、副喷管5和副喷嘴6的中心线在同一平面内，主喷嘴4与副喷嘴6成反向布置。如图2所示，所述驱动板7连接在副喷嘴6最末端的一侧上，驱动板7中心线的纵剖面与主喷嘴4和副喷嘴6中心线所在的平面垂直。
图3和图4所示，所述射流喷嘴2、射流出口Ⅰ205、射流出口Ⅱ206、主喷嘴4、副喷嘴6、主喷管3和副喷管5的横截面均为圆形。
所述主喷管3与副喷管5的横截面由前端往后端逐渐减小；所述主喷嘴4与副喷嘴6横截面由前端往后端成突缩形状。
图5所示，所述射流空间202的横截面为中间矩形、两边为半圆形所组成的形状。
所述驱动板7为直线型或弧形。
图6所示为，轴套101套装在空心轴102的前部的剖视图，空心轴102可沿着轴套旋转。
图7所示，所述射流喷嘴201位于侧壁Ⅰ203一侧的边壁至侧壁Ⅰ203顶端的最小间距d为位差Ⅰ；射流喷嘴201位于侧壁Ⅱ204一侧的边壁至侧壁Ⅱ204顶端的最小间距s为位差Ⅱ；所述位差Ⅱ≥位差Ⅰ，主要作用是主喷嘴4射流的换向压力小于副喷嘴6射流的换向压力，使主喷嘴4射流比副喷嘴6射流更稳定。
本发明还提供一种根据所述负载反馈双喷嘴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101与喷头进水管道连接，压力水流由空心轴102进入射流喷嘴201，喷射进射流空间202形成射流；
S2、假设首先产生附壁于侧壁Ⅰ203的射流，射流沿着侧壁Ⅰ203到达射流出口Ⅰ205，通过主喷管3到达主喷嘴4喷出，喷洒至中间及远处地面；此时，由于主喷嘴4断面突然缩小，射流到达此处时，水压迅速增加，增加的水压会以压力波的形式，通过主喷管3反馈至侧壁Ⅰ203处；
S3、当反馈至侧壁Ⅰ203处的水压达到一定的值时，将会使射流发生偏转，附壁于侧壁Ⅱ204的壁面，射流沿着侧壁Ⅱ204到达射流出口Ⅱ206，通过副喷管5到达副喷嘴6喷出，一方面冲击驱动板7，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；同样地，由于副喷嘴6断面突然缩小，射流到达此处时，水压迅速增加，增加的水压会以压力波的形式，通过副喷管5反馈至侧壁Ⅰ204处；
S4、当反馈至侧壁Ⅰ204处的水压达到一定的值时，使射流再次发生偏转，水流恢复到侧壁Ⅰ203的壁面，沿着该侧壁面流动至射流出口Ⅰ205，形成一次振荡过程；
S5、如此循环往复，水流由主喷嘴4与副喷嘴6交替喷出，间歇性击打旋转驱动板7，驱使喷头持续旋转；当沿着主喷嘴4喷出时，喷洒中间及远处地面，而沿着副喷嘴6喷出时，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。
本发明公开的负载反馈双喷嘴射流喷头的射流元件2位于旋转部件与主副喷管的中间，旋转驱动板7连接于副喷嘴6的壁面上。双喷嘴射流喷头喷洒时，水流由空心轴102进入射流喷嘴201，在射流空间202内形成射流，产生射流附壁作用，在喷嘴末端负载水压作用下，附壁水流发生间歇性偏转，使得水流按照一定频率在主副喷管内切换流动，间歇性冲击副喷嘴处的驱动板，驱使喷头连同空心轴102一起沿着轴套旋转，实现喷头沿圆周进行喷洒。本发明具有结构简单、可靠性强、制造成本低等特点，适用于大田作物、牧草、林果、花卉等各种喷灌系统的需求。
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)

1.一种负载反馈双喷嘴射流喷头，其特征在于，包括旋转部件(1)、射流元件(2)、主喷管(3)、主喷嘴(4)、副喷管(5)、副喷嘴(6)和驱动板(7)；
所述旋转部件(1)包括轴套(101)、空心轴(102)、弹簧(103)和连轴件(105)；轴套(101)套装在空心轴(102)的前部，空心轴(102)的后部连接在连轴件(105)之内，弹簧(103)安装在空心轴(102)外侧、且位于轴套(101)与连轴件(105)之间的；
所述射流元件(2)包括射流喷嘴(201)、射流空间(202)、侧壁Ⅰ(203)、侧壁Ⅱ(204)、射流出口Ⅰ(205)、射流出口Ⅱ(206)和分流劈(207)；所述射流喷嘴(201)为空心轴(102)与连轴件(105)连接后形成的圆柱形通道；射流喷嘴(201)之后是一段前小后大形状的射流空间(202)，射流空间(202)的两侧分别为侧壁Ⅰ(203)和侧壁Ⅱ(204)；分流劈(207)位于射流空间(202)的末端，并将射流空间(202)的末端分割成为射流出口Ⅰ(205)和射流出口Ⅱ(206)；
所述主喷管(3)的前端连接在射流出口Ⅰ(205)后面，主喷管(3)末端为主喷嘴(4)；所述副喷管(5)的前端连接在射流出口Ⅱ(206)后面，副喷管(5)末端为副喷嘴(6)；所述主喷管(3)、主喷嘴(4)、副喷管(5)和副喷嘴(6)的中心线在同一平面内，主喷嘴(4)与副喷嘴(6)成反向布置；所述驱动板(7)连接在副喷嘴(6)的最末端，驱动板(7)中心线的纵剖面与主喷嘴(4)和副喷嘴(6)中心线所在的平面垂直。
2.根据权利要求1所述的负载反馈双喷嘴射流喷头，其特征在于，所述射流喷嘴(2)、射流出口Ⅰ(205)、射流出口Ⅱ(206)、主喷管(3)、主喷嘴(4)、副喷管(5)和副喷嘴(6)的横截面均为圆形。
3.根据权利要求1所述的负载反馈双喷嘴射流喷头，其特征在于，所述主喷管(3)与副喷管(5)的横截面由前端往后端逐渐减小；所述主喷嘴(4)与副喷嘴(6)横截面由前端往后端成突缩形状。
4.根据权利要求1所述的负载反馈双喷嘴射流喷头，其特征在于，所述射流空间(202)的横截面为中间矩形、两边为半圆形所组成的形状。
5.根据权利要求1所述的负载反馈双喷嘴射流喷头，其特征在于，所述驱动板(7)为直线型或弧形。
6.根据权利要求1所述的负载反馈双喷嘴射流喷头，其特征在于，所述射流喷嘴(201)位于侧壁Ⅰ(203)一侧的边壁至侧壁Ⅰ(203)顶端的最小间距d为位差Ⅰ；射流喷嘴(201)位于侧壁Ⅱ(204)一侧的边壁至侧壁Ⅱ(204)顶端的最小间距s为位差Ⅱ；所述位差Ⅱ≥位差Ⅰ。
7.根据权利要求1所述的负载反馈双喷嘴射流喷头，其特征在于，还包括密封圈Ⅰ(106)；所述密封圈Ⅰ(106)安装在轴套(101)与空心轴(102)的连接处。
8.根据权利要求1所述的负载反馈双喷嘴射流喷头，其特征在于，还包括密封圈Ⅱ(107)；所述密封圈Ⅱ(107)安装在连轴件(105)与空心轴(102)的连接处。
9.根据权利要求1所述的负载反馈双喷嘴射流喷头，其特征在于，还包括弹簧罩(104)；所述弹簧罩(104)罩于弹簧(103)的外面。
10.一种根据权利要求1所述负载反馈双喷嘴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(101)与喷头进水管道连接，压力水流由空心轴(102)进入射流喷嘴(201)，喷射进射流空间(202)形成射流；
S2、假设首先产生附壁于侧壁Ⅰ(203)的射流，射流沿着侧壁Ⅰ(203)到达射流出口Ⅰ(205)，通过主喷管(3)到达主喷嘴(4)喷出，喷洒至中间及远处地面；此时，由于主喷嘴(4)断面突然缩小，射流到达此处时，水压迅速增加，增加的水压会以压力波的形式，通过主喷管(3)反馈至侧壁Ⅰ(203)处；
S3、当反馈至侧壁Ⅰ(203)处的水压达到一定的值时，将会使射流发生偏转，附壁于侧壁Ⅱ(204)的壁面，射流沿着侧壁Ⅱ(204)到达射流出口Ⅱ(206)，通过副喷管(5)到达副喷嘴(6)喷出，一方面冲击驱动板(7)，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；同样地，由于副喷嘴(6)断面突然缩小，射流到达此处时，水压迅速增加，增加的水压会以压力波的形式，通过副喷管(5)反馈至侧壁Ⅰ(204)处；
S4、当反馈至侧壁Ⅰ(204)处的水压达到一定的值时，使射流再次发生偏转，水流恢复到侧壁Ⅰ(203)的壁面，沿着该侧壁面流动至射流出口Ⅰ(205)，形成一次振荡过程；
S5、如此循环往复，水流由主喷嘴(4)与副喷嘴(6)交替喷出，间歇性击打旋转驱动板(7)，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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