CN107617516A - 一种口径自动调节的扇形喷头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及喷淋设备领域，具体涉及一种口径自动调节的扇形喷头。该包括喷嘴体(1)、隔板(103)、扇形体(2)、喷嘴盖(3)以及弹簧(4)。两个扇形体(2)的前部外轮廓圆弧形成喷头口径(203)。该扇形喷头通过弹簧(4)与扇形体(2)的组合，实现了喷头口径(203)适应于不同压力的自动调节，能够使水滴粒径的分布范围在变工况下进行动态调节，使其趋于一个稳定的范围，有效地减少过小或过大的水滴粒径。该扇形喷头可适应不同流量需要的工况条件，面对不同流量需求时不用购置多个不同口径喷头，省去了更换不同喷头的时间，同时节省了生产成本与贮存空间。该扇形喷头的喷嘴盖与喷嘴体采用螺纹连接，方便拆装、检查、维修。

Description

一种口径自动调节的扇形喷头

技术领域

本发明涉及喷淋设备领域，具体涉及一种口径自动调节的扇形喷头。

背景技术

喷头是一种常见的设备，在各个领域都有广泛的应用。在畜牧业中，喷淋降温是现在最常用的缓解夏季高温造成奶牛热应激的方法。根据现有的研究，要使缓解热应激效果达到最佳，喷头喷出的水滴粒径需保持在一个特定的较小的范围内，水滴粒径过小易雾化飘移不适合蒸发降温，过大则水滴不易直接蒸发降温，会通过奶牛体表集结滑落到地面上造成积水，增加环境湿度，在高温高湿的南方会导致肢蹄病发病率增加。然而在实际使用中，由于流量变化使压力变化或是压力源本身的压力波动会使水滴粒径分布范围更大更具有不确定性。因此，需要一种基于压力大粒径分布范围小、口径大粒径分布范围大的性质的新型喷头设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种口径自动调节的扇形喷头，能根据压力自动调节喷头口径大小，从而实现喷淋流量的自动调节，解决现有技术中存在的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种口径自动调节的扇形喷头，所述扇形喷头包括喷嘴体1、隔板103、扇形体2、喷嘴盖3以及弹簧4。其中：

所述喷嘴体1为中空圆柱体。

喷嘴体1内部前端设有隔板103，所述隔板103为圆形，其外径与所述喷嘴体1的内径相等，隔板103中部设有进水口102，所述进水口102为椭圆形，其长轴与喷嘴体1内径相等。

所述喷嘴盖3布置在喷嘴体1前端；喷嘴盖3中间设有出水口301，所述出水口301为椭圆形孔，其大小、形状与隔板103上的进水口102相同。

喷嘴盖3与隔板103之间形成空腔105；空腔105内位于喷嘴体1侧壁上设有弹簧固定柱101。所述弹簧固定柱101为两个，并相对于喷嘴体1的轴线对称布置。

所述扇形体2为月牙扇形板，包括前部和后部，前部厚度小于后部，两者构成阶梯结构。前部外轮廓为圆弧；后部外轮廓为椭圆弧，内轮廓为圆弧；后部内轮廓与前部内轮廓的圆弧直径相等；扇形体2的前部边缘设有倒角面201，后部侧面开有定位孔202，所述定位孔202与弹簧固定柱101的位置对应，所述弹簧4套于弹簧固定柱101上，固定于定位孔202内。

所述扇形体2为两个，两个扇形体2以前后交错的方式安装于空腔105内；位于前侧的扇形体2的前部和后部所构成的阶梯结构朝向喷嘴体1的后部，位于后侧的扇形体2的前部和后部所构成的阶梯结构朝向喷嘴体1的前部；两个扇形体2的倒角面201均朝向喷嘴体1的后部，两个扇形体2的前部外轮廓圆弧形成喷头口径203，所述喷头口径203的形状为中间宽两头尖的橄榄形。

扇形喷头还包括六边头104，所述六边头104为六边形板，中部设有孔；所述孔的直径与喷嘴体1的外直径相等；六边头104安装于喷嘴体1外部。

所述喷嘴体1的外部前、后端分别设有外螺纹。

所述喷嘴盖3带有内螺纹，与所述喷嘴体1外部前端的外螺纹配合。

本发明的有益效果在于：

1)本发明的口径自动调节的扇形喷头，通过弹簧与扇形体的组合，实现了喷头口径适应于不同压力的自动调节，能够使水滴粒径的分布范围在变工况下进行动态调节，使其趋于一个稳定的范围，有效地减少过小或过大的水滴粒径；

2)本发明的口径自动调节的扇形喷头，可适应不同流量需要的工况条件，面对不同流量需求时不用购置多个不同口径喷头，省去了更换不同喷头的时间，同时节省了生产成本与贮存空间；

3)本发明的口径自动调节的扇形喷头，喷嘴盖与喷嘴体采用螺纹连接，方便拆装、检查、维修。

附图说明

图1为本发明的口径自动调节的扇形喷头整体结构示意图；

图2为本发明的口径自动调节的扇形喷头去盖结构示意图；

图3为本发明的口径自动调节的扇形喷头喷嘴体结构示意图；

图4为本发明的口径自动调节的扇形喷头喷嘴体剖面示意图；

图5为本发明的口径自动调节的扇形喷头扇形体结构示意图；

图6为本发明的口径自动调节的扇形喷头喷嘴盖结构示意图。

附图标记：

1喷嘴体 2扇形体

3喷嘴盖 4弹簧

101弹簧固定柱 102进水口

103隔板 104六边头

105空腔 201倒角面

202定位孔 203喷头口径

301出水口

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

如图1～6所示，一种口径自动调节的扇形喷头，包括喷嘴体1、隔板103、六边头104、扇形体2、喷嘴盖3以及弹簧4。其中，

所述喷嘴体1为中空圆柱体，喷嘴体1的外部前、后端分别设有外螺纹。

所述六边头104为六边形板，中部设有孔；所述孔的直径与喷嘴体1的外直径相等。六边头104安装于喷嘴体1外部。

喷嘴体1内部前端设有隔板103，所述隔板103为圆形，其外径与所述喷嘴体1的内径相等。隔板103中部设有进水口102，所述进水口102为椭圆形，其长轴与喷嘴体1内径相等。

所述喷嘴盖3布置在喷嘴体1前端外部。喷嘴盖3中部设有出水口301，所述出水口301为椭圆形孔，其大小、形状与隔板103上的进水口102相同。喷嘴盖3带有内螺纹，与所述喷嘴体1外部前端的外螺纹配合。

当喷嘴盖3安装在喷嘴体1前端时，喷嘴盖3与隔板103之间形成空腔105。空腔105内位于喷嘴体1侧壁上设有弹簧固定柱101。所述弹簧固定柱101为两个，并相对于喷嘴体1的轴线对称布置。

所述扇形体2为月牙扇形板，包括前部和后部，前部厚度小于后部，两者构成阶梯结构；前部外轮廓为圆弧；后部外轮廓为椭圆弧，内轮廓为圆弧；后部内轮廓与前部内轮廓的圆弧直径相等。扇形体2的前部边缘设有倒角面201，后部侧面设有定位孔202，所述定位孔202与弹簧固定柱101的位置对应，所述弹簧4套于弹簧固定柱101上，固定于定位孔202内。

所述扇形体2为两个，两个扇形体2以前后交错的方式安装于空腔105内；位于前侧的扇形体2的前部和后部所构成的阶梯结构朝向喷嘴体1的后部，即喷头的内部，位于后侧的扇形体2的前部和后部所构成的阶梯结构朝向喷嘴体1的前部，即喷头的外部；两个扇形体2的倒角面201均朝向喷嘴体1的后，即喷头的内部。两个扇形体2的前部外轮廓圆弧形成喷头口径203，所述喷头口径203的形状为中间宽两头尖的橄榄形。

本发明的工作过程为：

向该扇形喷头通水。当该扇形喷头处于通水的状态时，具有初始水压的水流经过所述喷头口径203。此时，扇形体2前部倒角面201受水，扇形体2受到横向力，在横向力的作用下，弹簧4发生压缩。

当水压变化时，每个弹簧4的压缩长度也发生变化。此时，喷头口径203中间最宽处宽度也随之改变，从而实现喷头口径203在水压发生变化时的自动调节。

实施例

通过建立弹簧压缩长度与水压的关系，可以计算得到在不同水压下喷头口径203的不同大小，通过与现有技术中不同固定口径喷头进行对比，可验证本申请的扇形喷头通过自动调节口径，能够实现水滴粒径分布范围的自动调节。

下面以具体实施例来具体说明。

a)弹簧压缩长度与水压的关系

一种口径自动调节的扇形喷头，所述喷嘴体1外径为11mm，空腔105内径为9mm。扇形体2后部外轮廓长轴为10mm，短轴为8.25mm；后部内轮廓圆弧的直径为18mm；后部厚度为0.45mm。倒角面201倒角为45°。

当该喷头处于不通水的状态时，喷头口径203中间最宽处宽度为2mm。

弹簧4弹性模量为1452N/m，其弹力方程如公式(1)：

F₁＝1452x-0.35208 (1)

其中，F₁为弹簧4的弹力；x为弹簧的压缩长度，单位m。

当该喷头处于通水的状态时，水流经过所述喷头口径203。此时，扇形体2前部倒角面201受水，受水弧长与弹簧压缩长度之间的数量关系如公式(2)：

其中，S为受水弧长。

根据扇形体2后部厚度、倒角面201倒角以及公式(2)可得到其中一个扇形体2所受横向力大小，如公式(3)：

其中，F₂为受水部分所受的横向力；P为水压，单位MPa。

由于其中一个扇形体2所受横向力等于与其配合安装的弹簧4的弹力，即F₂＝F₁，则由公式(1)和公式(3)可得公式(4)：

所述公式(4)建立了弹簧压缩长度x与水压P的关系。

喷头口径203中间最宽处宽度为L，其与弹簧压缩长度x之间的关系如公式(5)：

L＝0.002+2x (5)

其中，L的单位为m。

b)水压变化及水滴粒径分布范围的自动调节

向该扇形喷头通水，初始水压为0.20MPa。根据公式(4)可计算在初始水压下，每个弹簧的压缩长度为0.77mm。根据公式(5)，此时喷头口径203中间最宽处宽度为3.5mm。

在现有技术中，当固定口径喷头的口径为3.5mm时，水压为0.20MPa的水流通过喷头时的平均粒径为0.893mm。因此，此时本申请的扇形喷头的水滴平均粒径也为0.893mm。

当水压变化为0.25MPa时，根据公式(4)可计算此时每个弹簧的压缩长度为0.91mm，此时，喷头口径203中间最宽处宽度为4mm。

在现有技术中，当固定口径喷头的口径为4mm时，水压为0.25MPa的水流通过喷头时的平均粒径为0.995mm。因此，此时本申请的扇形喷头的水滴平均粒径也为0.995mm。

在上述水压变化的过程中，若采用不具备口径动态调节能力的喷头，即当喷头口径为3.5mm，水压变化为0.25MPa时，水滴平均粒径为0.884mm。这种情况是由于高的压力使出口的水滴动能增大，水滴破碎严重使水滴粒径整体偏小，分布范围也有所减小，过小的水滴粒径增多，使喷淋降温效果减弱。

而本申请的扇形喷头，其口径能够适应水压实现动态调节，在高水压的情况下动态增大口径，减弱了出口水滴的破碎情况，有效地减少了粒径过小的水滴占比，从而实现水滴粒径分布范围的自动调节。

Claims (4)

1.一种口径自动调节的扇形喷头，其特征在于：所述扇形喷头包括喷嘴体(1)、隔板(103)、扇形体(2)、喷嘴盖(3)以及弹簧(4)；其中，

所述喷嘴体(1)为中空圆柱体；

喷嘴体(1)内部前端设有隔板(103)，所述隔板(103)为圆形，其外径与所述喷嘴体(1)的内径相等，隔板(103)中部设有进水口(102)，所述进水口(102)为椭圆形，其长轴与喷嘴体(1)内径相等；

所述喷嘴盖(3)布置在喷嘴体(1)前端；喷嘴盖(3)中间设有出水口(301)，所述出水口(301)为椭圆形孔，其大小、形状与隔板(103)上的进水口(102)相同；

喷嘴盖(3)与隔板(103)之间形成空腔(105)；空腔(105)内位于喷嘴体(1)侧壁上设有弹簧固定柱(101)；所述弹簧固定柱(101)为两个，并相对于喷嘴体(1)的轴线对称布置；

所述扇形体(2)为月牙扇形板，包括前部和后部，前部厚度小于后部，两者构成阶梯结构；前部外轮廓为圆弧；后部外轮廓为椭圆弧，内轮廓为圆弧；后部内轮廓与前部内轮廓的圆弧直径相等；扇形体(2)的前部边缘设有倒角面(201)，后部侧面开有定位孔(202)，所述定位孔(202)与弹簧固定柱(101)的位置对应，所述弹簧(4)套于弹簧固定柱(101)上，固定于定位孔(202)内；

所述扇形体(2)为两个，两个扇形体(2)以前后交错的方式安装于空腔(105)内；位于前侧的扇形体(2)的前部和后部所构成的阶梯结构朝向喷嘴体(1)的后部，位于后侧的扇形体(2)的前部和后部所构成的阶梯结构朝向喷嘴体(1)的前部；两个扇形体(2)的倒角面(201)均朝向喷嘴体(1)的后部，两个扇形体(2)的前部外轮廓圆弧形成喷头口径(203)，所述喷头口径(203)的形状为中间宽两头尖的橄榄形。

2.根据权利要求1所述的口径自动调节的扇形喷头，其特征在于：扇形喷头还包括六边头(104)，所述六边头(104)为六边形板，中部设有孔；所述孔的直径与喷嘴体(1)的外直径相等；六边头(104)安装于喷嘴体(1)外部。

3.根据权利要求1或2所述的口径自动调节的扇形喷头，其特征在于：所述喷嘴体(1)的外部前、后端分别设有外螺纹。

4.根据权利要求3所述的口径自动调节的扇形喷头，其特征在于：所述喷嘴盖(3)带有内螺纹，与所述喷嘴体(1)外部前端的外螺纹配合。