CN202603313U - 一种主副喷嘴两次附壁射流控制元件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型解决的技术问题是水流直射时,信号接嘴不能间断性的取到信号水,从而射流元件左右不能形成压差,不易形成附壁射流冲击盖板,造成喷头不能步进、反向旋转运动的关键技术问题。一种主副喷嘴两次附壁射流控制元件,包括主喷嘴盖板、射流元件体、主喷嘴补气孔、主喷嘴连接管、空气三通、副喷嘴连接管、弯管连接件、副喷嘴、主喷嘴信号接嘴和副喷嘴导流管。本实用新型的优点在于:结构简单,稳定可靠,避免了目前射流喷头由于中心孔喷射出的水流流速过高,信号水接嘴不够稳定,从而旋转不够稳定等缺点,并克服了现有喷头水量分布距喷头远处水量较多,距喷头近处水量分布较少的缺点。
Description
技术领域
本发明属于节水灌溉喷灌系统射流喷头中的关键设备,特指一种主副喷嘴两次附壁射流控制元件。
背景技术
喷灌技术是节水灌溉中的关键技术之一,射流喷头是属于中国独创、具有自主知识产权的节水喷头。全射流喷头的工作原理是水流的附壁效应。射流元件中的流动,水流从一个狭小的喷嘴中射向大气。此时,边缘射流的分子与周围静止的空气发生冲撞,使原来静止的气体一起流动,这就是射流流动过程中的卷吸作用,在卷吸过程中通过一定的方法改变水射流左右两侧的气体压力差,从而使主射流方向发生偏转。
经检索,目前相关申报专利有:双击同步全射流喷头,申请号90200784;一种全射流喷头,申请号86209507;全射流喷头,申请号03222424;附壁式射流喷头,申请号200710134562.5;目前这些专利中,均要求在作用区内设有信号水接嘴取得信号水,流入射流元件的某一侧,使这一侧在高低间切换,这就存在着信号水接嘴的设计和连接尺寸要求精度高等问题,这个关键技术问题成为制约射流喷头发展的主要瓶颈之一。
目前射流喷头在工作过程中,存在着喷洒时出现距喷头远处水量多、近处水量少的缺点;同时,还存在着由于从中心孔喷射出的水流流速过高,导致信号水接嘴取水不够稳定,射流元件左右两侧空气串通,不能稳定的形成压差从而旋转不够稳定等缺点。因此,开发出各种不同结构和工作原理的新型射流喷头,将射流技术推广的同时解决存在的上述问题意义重大。
本发明提出一种新结构、新工作原理的主副喷嘴两次附壁射流控制元件,具有工作稳定可靠、水力性能优良等优点,属于一种技术创新。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是水流直射时,信号接嘴不能间断性的取到信号水,从而射流元件左右不能形成压差,不易形成附壁射流冲击盖板,造成喷头不能步进、反向旋转运动的关键技术问题,是提供一种结构简单、运行可靠、工作稳定的主副喷嘴两次附壁射流控制元件。
一种主副喷嘴两次附壁射流控制元件,包括主喷嘴盖板、射流元件体、主喷嘴补气孔、主喷嘴连接管、空气三通、副喷嘴连接管、弯管连接件、副喷嘴、主喷嘴信号接嘴和副喷嘴导流管。
主喷嘴盖板位于射流元件体上端与其密封连接,中心出口孔呈正圆锥状。
射流元件体的内腔上部为作用区、中部为中心孔、下部为圆锥段。中心孔的出口处延其竖直中心线上对应开有两个凹槽,在射流元件体外壁上,一边设有主喷嘴补气孔,另一边设有主喷嘴信号接嘴,副喷嘴和主喷嘴信号接嘴处于射流元件体的同一侧,副喷嘴、主喷嘴信号接嘴、主喷嘴补气孔的中心轴线处在同一平面上。主喷嘴信号接嘴下端正对副喷嘴处设有主喷嘴入水孔。
副喷嘴内部为柱形内腔,在副喷嘴外壁上,一边设有副喷嘴入水孔,另一边设有副喷嘴补气孔及位于其上方的副喷嘴取水嘴,副喷嘴取水嘴的一端延伸到副喷嘴柱形内腔一定距离,副喷嘴上端有副喷嘴盖板,副喷嘴盖板中心出口孔呈正圆锥状。
空气三通一端有主喷嘴引气孔,另一端有副喷嘴引气孔,中间有入气孔。
主喷嘴连接管一端与主喷嘴补气孔密封连接,另一端与主喷嘴引气孔密封连接;副喷嘴连接管一端与副喷嘴补气孔密封连接,另一端与副喷嘴引气孔密封连接;副喷嘴导流管一端与副喷嘴取水嘴密封连接,另一端与副喷嘴入水孔密封连接;弯管连接件一端与射流元件体内的圆锥段贯通密封连接,另一端与副喷嘴底部内腔密封连接。
在喷头工作过程中,直射状态时,副喷嘴出口水流呈附壁状态,主喷嘴入水孔补入空气。当副喷嘴导流管的信号水被水流抽空后,副喷嘴出口水流恢复直射状态,喷射进入主喷嘴入水孔,使射流元件体的一侧没有空气补入,造成低压旋涡区,主射流向没有空气补入的一侧附壁,水流附壁冲击没有空气一侧的盖板,使射流喷头旋转运动。此时,副喷嘴取水嘴由于直射取到信号水,信号水流入副喷嘴入水孔后,射流恢复附壁,如此反复循环,主副喷嘴两次附壁射流控制元件间断性完成直射、附壁的切换动作。
本发明的优点在于:结构简单,稳定可靠,避免了目前射流喷头由于中心孔喷射出的水流流速过高,信号水接嘴不够稳定,从而旋转不够稳定等缺点,并克服了现有喷头水量分布距喷头远处水量较多,距喷头近处水量分布较少的缺点。
附图说明
图1为主副喷嘴两次附壁射流控制元件示意图。
图2为图1中的A-A向视图。
图3为图1中的空气三通结构图。
图4为图1中副喷嘴的部面图。
图5 主射流直射状态示意图。
图6 主射流直射时副喷嘴流动状态示意图。
图7 主射流附壁状态示意图。
图8 主射流附壁时副喷嘴流动状态示意图。
图9 本发明反向状态示意图。
图10本发明反向时副喷嘴流动状态示意图。
图中,1.主喷嘴盖板,2. 射流元件体,3.主喷嘴补气孔,4.作用区,5.中心孔,6.圆锥段,7.主喷嘴连接管,8.空气三通,9.副喷嘴连接管,10.下锁紧螺母,11.弯管连接件,12.上锁紧螺母,13.副喷嘴,14.主喷嘴入水孔,15.主喷嘴信号接嘴,16.凹槽,17.主喷嘴引气孔,18.入气孔,19.副喷嘴引气孔,20.副喷嘴入水孔,21.副喷嘴补气孔,22.副喷嘴取水嘴,23.副喷嘴导流管,24.副喷嘴盖板 。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施进行详细的说明。
如图1、图2、图3和图4,主副喷嘴两次附壁射流控制元件包括主喷嘴盖板1、射流元件体2、主喷嘴补气孔3、主喷嘴连接管7、空气三通8、副喷嘴连接管9、弯管连接件11、副喷嘴13、主喷嘴信号接嘴15、副喷嘴导流管23。
主喷嘴盖板1位于射流元件体2上端与其密封连接,中心出口孔呈正圆锥状。
射流元件体2内腔上部有作用区4、中部有中心孔5、下部有圆锥段6。中心孔5的孔壁上延其竖直中心线上对应开有两个凹槽16,凹槽16从中心孔15的底部贯通到中心孔15的顶部,当主射流通过中心孔5时,主射流在凹槽16的作用下,将作用区4分隔为左右两部分,使其两部分之间空气不能流通。在射流元件体2外壁上,一边设有主喷嘴补气孔3,另一边设有主喷嘴信号接嘴15,副喷嘴13和主喷嘴信号接嘴15处于射流元件体2的同一侧,副喷嘴13、主喷嘴信号接嘴15、主喷嘴补气孔3的中心轴线处于同一平面上。主喷嘴信号接嘴15下端正对副喷嘴13处设有主喷嘴入水孔14,以便使副喷嘴13喷射出来的水流,受到主喷嘴信号接嘴15的阻挡,保证喷洒水量在距喷头喷洒时的近处。
副喷嘴13内部为柱形内腔,在副喷嘴13外壁上,一边设有副喷嘴入水孔20,另一边设有副喷嘴补气孔21及位于其上方的副喷嘴取水嘴22,副喷嘴取水嘴22的一端延伸到副喷嘴13柱形内腔一定距离,副喷嘴13上端有副喷嘴盖板24,副喷嘴盖板24中心出口孔呈正圆锥状。
空气三通8一端有主喷嘴引气孔17,另一端有副喷嘴引气孔19,中间有入气孔18。
主喷嘴连接管7一端与主喷嘴补气孔3密封连接,另一端与主喷嘴引气孔17密封连接;副喷嘴连接管9一端与副喷嘴补气孔21密封连接,另一端与副喷嘴引气孔19密封连接;空气流动时起到密封与导流的作用。副喷嘴导流管23一端与副喷嘴取水嘴22密封连接,另一端与副喷嘴入水孔20密封连接。弯管连接件11一端与射流元件体2内的圆锥段6贯通密封连接,另一端与副喷嘴13底部内腔密封连接。
具体的,采用以下技术方案,可以使本发明得到最佳的实施效果。
主喷嘴盖板1、主喷嘴补气孔3、弯管连接件11、主喷嘴信号接嘴15分别与射流元件体2螺纹连接,采用上锁紧螺母12来固定弯管连接件11的位置,采用下锁紧螺母10来固定副喷嘴13的位置,使主副喷嘴两次附壁射流控制元件整体连接稳定可靠。
作用区4为倒锥形空腔,其圆锥角不大于60°,起到增加水流附壁力的作用。
副喷嘴取水嘴22一端伸入副喷嘴13柱形内腔的距离为副喷嘴13柱形内腔直径的1/8至1/6。
副喷嘴引气孔19的直径为主喷嘴引气孔17直径的1/4至1/2。
主喷嘴补气孔3和主喷嘴信号接嘴15距中心孔5出口位置的距离为中心孔直径的1/4至1倍,直径为中心孔直径的1/4至1/2。
主副喷嘴两次附壁射流控制元件的主喷嘴盖板1和副喷嘴盖板24可为任意形状(如方形、圆形、椭圆形、腰圆形等),本实施例设定为椭圆形。
主副喷嘴两次附壁射流控制元件的工作状态包括直射、步进、反向三个状态。工作过程如下。
直射状态:如图5所示,水流从圆锥段6一部分主射流通过中心孔5喷射到作用区4内,另一部分副射流通过弯管连接件8喷射到副喷嘴13中,从图2 A-A向视图中可以看出,主射流从中心孔5喷射时,由于凹槽16的影响,主射流从中心孔5喷射出来后,将作用区4分隔成左右两部分,左右腔内的空气由此不能流通。射流元件体2左侧的主喷嘴补气孔3由主喷嘴引气孔17通过主喷嘴连接管7向左腔补气,射流元件体2右腔由主喷嘴入水孔14补入空气,因此左右两边压强基本相等,主射流呈直射状态,喷头静止。此时,副喷嘴13中的流动状态如图6所示,副喷嘴右侧的副喷嘴补气孔21由副喷嘴引气孔19通过副喷嘴连接管9向右腔补气,左侧没有空气补入,右侧压强大于左侧,副射流向左侧附壁,副射流从副喷嘴盖板24喷射出后,喷射不到主喷嘴入水孔14,使主喷嘴入水孔14补入空气。
与此同时,由于副射流的弯曲,副喷嘴取水嘴22脱空取不到任何信号水,与副喷嘴补气孔21连通接到空气,副喷嘴导流管23中的信号水抽完之后,空气进入副喷嘴入水孔20,副喷嘴中左右两侧压强基本相等,副射流恢复到直射。
步进状态:如图7所示,射流元件体2左侧的主喷嘴补气孔3由主喷嘴引气孔17通过主喷嘴连接管7向左腔补气,在右侧,副喷嘴13中喷射的水流进入主喷嘴入水孔14,射流元件体2右腔没有空气补入,右侧造成低压旋涡区,左侧压强大于右侧,主射流向右侧附壁,水流通过主喷嘴盖板1的倒角对喷头产生推动力使喷头向右步进转动。
此时,副喷嘴13中的流动状态如图8所示,副喷嘴右侧的副喷嘴补气孔21由副喷嘴引气孔19通过副喷嘴连接管9向右腔补气,副喷嘴左侧由副射流与副喷嘴盖板24之间形成的间隙补入空气,副喷嘴中左右两侧压强基本相等,副射流呈直射状态。
与此同时,由于副射流直射,副喷嘴取水嘴22取到信号水,信号水通过副喷嘴导流管23流入副喷嘴入水孔20,堵死间隙,副喷嘴右侧压强大于左侧,副射流向左侧附壁,使主喷嘴入水孔14补入空气,射流元件体2两侧压强相等,主射流恢复直射,如此反复循环,主副喷嘴两次附壁射流控制元件完成直射-步进-直射-……动作。
反向状态:如图9所示,入气孔18与喷头换向机构相连,喷头步进到换向机构封死入气孔18,射流元件体2左侧的主喷嘴补气孔3没有空气补入,元件右腔由主喷嘴入水孔14补入空气,右侧压强大于左侧,主射流向左侧附壁,喷头反向。
此时,副喷嘴13中的流动状态如图10所示,副喷嘴补气孔21封死没有空气补入,左侧由副射流与副喷嘴盖板24之间形成的间隙补气,左侧压强大于右侧,副射流向右侧附壁,副射流从副喷嘴盖板24喷射出后,喷射不到主喷嘴入水孔14,使主喷嘴入水孔14补入空气。
与此同时,喷头往左侧连续反向转动。转动到入气孔18重新打开,空气进入主喷嘴补气孔3,与右腔的压力差相平衡,反向运转终止,主射流恢复直射状态,喷头静止。
如此反复循环,主副喷嘴两次附壁射流控制元件完成直射-步进-……反向-直射-步进……的喷洒作业。
Claims (8)
1.一种主副喷嘴两次附壁射流控制元件,其特征在于,包括主喷嘴盖板(1)、射流元件体(2)、主喷嘴补气孔(3)、主喷嘴连接管(7)、空气三通(8)、副喷嘴连接管(9)、弯管连接件(11)、副喷嘴(13)、主喷嘴信号接嘴(15)和副喷嘴导流管(23);
所述主喷嘴盖板(1)位于所述射流元件体(2)上端与所述射流元件体(2)密封连接,所述主喷嘴盖板(1)中心出口孔呈正圆锥状;
所述射流元件体(2)的内腔上部为作用区(4)、中部为中心孔(5)、下部为圆锥段(6);所述中心孔(5)的出口处延其竖直中心线上对应开有两个凹槽(16),在所述射流元件体(2)外壁上,一边设有主喷嘴补气孔(3),另一边设有主喷嘴信号接嘴(15),所述副喷嘴(13)和所述主喷嘴信号接嘴(15)处于所述射流元件体(2)的同一侧,所述副喷嘴(13)、主喷嘴信号接嘴(15)、主喷嘴补气孔(3)的中心轴线处在同一平面上,所述主喷嘴信号接嘴(15)下端正对所述副喷嘴(13)处设有主喷嘴入水孔(14);
所述副喷嘴(13)内部为柱形内腔,在所述副喷嘴(13)外壁上,一边设有副喷嘴入水孔(20),另一边设有副喷嘴补气孔(21)及位于所述副喷嘴补气孔(21)上方的副喷嘴取水嘴(22),所述副喷嘴取水嘴(22)的一端延伸进所述副喷嘴(13)的柱形内腔一定距离,所述副喷嘴(13)上端设有副喷嘴盖板(24),所述副喷嘴盖板(24)中心出口孔呈正圆锥状,与所述副喷嘴(13)密封连接;
所述空气三通(8)一端设有主喷嘴引气孔(17),另一端设有副喷嘴引气孔(19),中间设有入气孔(18);
所述主喷嘴连接管(7)一端与所述主喷嘴补气孔(3)密封连接,另一端与所述主喷嘴引气孔(17)密封连接;所述副喷嘴连接管(9)一端与所述副喷嘴补气孔(21)密封连接,另一端与所述副喷嘴引气孔(19)密封连接;所述副喷嘴导流管(23)一端与所述副喷嘴取水嘴(22)密封连接,另一端与所述副喷嘴入水孔(20)密封连接;所述弯管连接件(11)一端与所述圆锥段(6)贯通密封连接,另一端与所述副喷嘴(13)底部内腔密封连接。
2.根据权利要求1所述的一种主副喷嘴两次附壁射流控制元件,其特征在于,所述主喷嘴盖板(1)、所述主喷嘴补气孔(3)、所述弯管连接件(11)、所述主喷嘴信号接嘴(15)分别与所述射流元件体(2)螺纹密封连接。
3.根据权利要求1所述的一种主副喷嘴两次附壁射流控制元件,其特征在于,采用上锁紧螺母(12)来固定所述弯管连接件(11)的位置,采用下锁紧螺母(10)来固定所述副喷嘴(13)的位置,使主副喷嘴两次附壁射流控制元件整体连接稳定可靠。
4.根据权利要求1所述的一种主副喷嘴两次附壁射流控制元件,其特征在于,所述作用区(4)为锥形空腔,其圆锥角不大于60°,起到增加水流附壁力的作用。
5.根据权利要求1所述的一种主副喷嘴两次附壁射流控制元件,其特征在于,所述副喷嘴取水嘴(22)一端伸入所述副喷嘴(13)柱形内腔的距离为所述副喷嘴(13)柱形内腔直径的1/8至1/6。
6.根据权利要求1所述的一种主副喷嘴两次附壁射流控制元件,其特征在于,所述副喷嘴引气孔(19)的直径为所述主喷嘴引气孔(17)直径的1/4至1/2。
7.根据权利要求1所述的一种主副喷嘴两次附壁射流控制元件,其特征在于,所述主喷嘴补气孔(3)和所述主喷嘴信号接嘴(15)距中心孔(5)出口位置的距离为所述中心孔(5)直径的1/4至1倍,所述主喷嘴补气孔(3)和所述主喷嘴信号接嘴(15)的直径为所述中心孔(5)直径的1/4至1/2。
8.根据权利要求1所述的一种主副喷嘴两次附壁射流控制元件,其特征在于,所述主喷嘴盖板(1)和所述副喷嘴盖板(24)的形状为方形或圆形或椭圆形或腰圆形。
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