JP2023511218A - 羽根車駆動式の回転ノズル及びその回転速度調整方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、羽根車駆動式の回転ノズル及びその回転速度調整方法を提供し、該羽根車駆動式の回転ノズルは、ダンパー装置、回転体、ノズル、及び羽根車が含まれ、上記のノズルは支持フレームに設けられ、上記の回転体の一端はノズルに回転可能に設けられ、上記の回転体にはノズルに介して回転体を回転駆動する羽根車が設けられ、上記の回転体の他端は支持フレームに回転可能に設けられ、上記の回転体と支持フレームとの間には上記回転体の回転中の抵抗を調整するためのダンパー装置が設けられる。本発明は、回転式の噴霧素子の構造が複雑で、水力性能パラメーターの調整が難しく、エネルギー消費が高く、動作が不安定であるという重要な技術的問題を解決でき、製品構造が簡単で、エネルギー消費が低く、動作が信頼できるなどの利点がある。【選択図】図１

Description

本発明は、農業用節水灌漑の技術分野に関し、特に羽根車駆動式の回転ノズル及びその回転速度調整方法に関する。

回転式の噴霧素子は、マイクロミスト灌漑システムにおける重要な装置であり、その性能が灌漑の効果に直接影響し、現在広く使用される回転式の噴霧素子装置は、噴霧素子装置によって実現される重要な水力性能、例えば、回転速度、噴霧の範囲、噴霧の均一性、噴霧水滴の粒径などのパラメーターの調整が容易ではなく、回転式の噴霧素子の駆動部件の構造形態が複雑で、噴霧は回転中での様々な抵抗を克服することによってのみ完了することができるため、エネルギー消費が高いなどの適用中の欠陥がある。従って、現在の回転式の噴霧素子装置は、水力性能パラメーターの要件が異なる用途に同時に適用することには適しておらず、場合によって駆動部が十分な駆動力を得ないため、噴霧素子が安定した回転作業を完了することができないという重要な技術的問題がある。

本発明は、先行技術の欠点に対して、羽根車駆動式の回転ノズル及びその回転速度調整方法を提供し、回転式の噴霧素子の構造が複雑で、水力性能パラメーターの調整が難しく、エネルギー消費が高く、動作が不安定であるという重要な技術的問題を解決し、製品の構造が簡単で、エネルギー消費が低く、動作が信頼できるなどの利点がある。

本発明は、次の技術的手段により上記の技術目的を達成する。
本発明の羽根車駆動式の回転ノズルは、ダンパー装置、回転体、ノズル、及び羽根車が含まれ、
上記のノズルは支持フレームに設けられ、上記の回転体の一端はノズルに回転可能に設けられ、上記の回転体にはノズルに介して回転体を回転駆動する羽根車が設けられ、上記の回転体の他端は支持フレームに回転可能に設けられ、上記の回転体と支持フレームとの間には上記回転体の回転中の抵抗を調整するためのダンパー装置が設けられる。

さらに、上記の回転体の両端にはそれぞれ溝が設けられ、上記のノズルが上記の回転体の一端の溝内を貫通し、上記の回転体の一端とノズルとの間には平面スラスト支持体が設けられ、上記の回転体の他端の溝内にはダンパー装置が設けられ、上記のダンパー装置の一端は軸の一端に接続され、上記の回転体の他端の溝と軸との間には転がり軸受が設けられ、上記の軸の他端は支持フレームに接続される。

さらに、回転体の他端の溝内にある上記のダンパー装置は、回転体の回転中に生成される摩擦抵抗に用いられるために上記の回転体の一端と平面スラスト支持体との間に正圧を発生させる。

さらに、上記の回転体の回転速度を調整するために、軸によってダンパー装置の減衰係数を調整する。

さらに、上記の羽根車の構造は、クローズ式の羽根車又はセミオープン式の羽根車又はオーブン式の羽根車である。

さらに、上記の羽根車上の羽根は、平板形の羽根又は円柱形の羽根又はねじり羽根である。

さらに、噴霧配管が含まれ、上記の噴霧配管は、圧力計、調整弁、及び入水配管が含まれ、上記の入水配管はノズルに接続され、上記の入水配管には配管中の流れの水圧を調整するための調整弁が設けられ、上記の入水配管には配管中の流れの作動圧力を読み取るための圧力計が設けられる。

さらに、上記のダンパー装置は、シャフトダンパー又はばねダンパー又はプラスチックダンパーである。

本発明の羽根車駆動式の回転ノズルの回転速度調整方法は、
ダンパー装置によって上記の回転体の一端と平面スラスト支持体に対して設定される正圧Ｆを加え、流れがノズルを通して羽根車に噴射されて回転体を回転駆動すること、
上記の回転体の回転速度が速すぎると、軸によってダンパー装置の減衰係数が向上し、正圧Ｆを向上させ、回転体の回転中の摩擦抵抗が向上し、回転体の回転速度が低下すること、及び
上記の回転体の回転速度が遅すぎると、軸によってダンパー装置の減衰係数が減少し、正圧Ｆを減少させ、回転体の回転中の摩擦抵抗が減少し、回転体の回転速度が向上すること
が含まれる。

本発明の有益な効果は、次の通りである。
１．本発明に係る羽根車駆動式の回転ノズル、ダンパー装置の減衰係数を変更することにより、回転体の転速を変更することができ、あらゆる作動圧力下で回転速度という重要な水力性能パラメーターを効果的に調整し、安定した信頼できる回転作動の技術的効果を実現でき、また噴霧素子が安定した回転作動を完了できないという技術的問題を解決することもできる。

２．本発明に係る羽根車駆動式の回転ノズルは、羽根車上の羽根車の構造形態を変更することにより、羽根の数、羽根の形状、及び流路の形式を変更することができ、回転速度、噴霧の範囲、噴霧の均一性、噴霧水滴の粒径という水力性能パラメーターを変換することができる。クローズ式の羽根車の設定は、噴霧の範囲を効果的に向上させることができ、セミオープン式の羽根車の設定は、噴霧の均一性を効果的に向上させることができ、オーブン式の羽根車の設定は、噴霧水滴の粒径を効果的に低下させることができる。羽根車構造の発明ポイントとダンパー装置の発明ポイントとを組み合わせることにより、重要な水力性能を便利かつ確実に調整することができ、水力性能を最適化した技術的効果を実現し、噴霧装置が水力性能パラメーターの要件が異なる適用に同時に適用できるという実際的な問題を解決する。

は、本発明に係る羽根車駆動式の回転ノズルの概略構造図である。 は、図１のＡ方向から見た図である。

以下、図面と具体的な実施例を参照して本発明をさらに説明するが、本発明の保護範囲は、それらに限定されない。

図１に示されるように、本発明に係る羽根車駆動式の回転ノズルは、ダンパー装置４、回転体６、ノズル１２、噴霧配管、及び羽根車８が含まれる。
上記のノズル１２は、支持フレーム９に設けられ、上記のノズル１２は入水配管１５にねじで接続され、ノズル１２の接続位置はロックナット１１によって固定される。上記の回転体６の両端にはそれぞれ溝が設けられ、上記のノズル１２が上記の回転体６の一端の溝内を貫通し、上記の回転体６の一端はノズル１２に回転可能に設けられ、上記の回転体６の一端とノズル１２との間には平面スラスト支持体が設けられ、上記の回転体６の他端の溝内には上記の回転体６の回転中の抵抗を調整するためのダンパー装置４が設けられる。上記のダンパー装置４の一端は軸１の一端に接続され、上記の回転体６の他端の溝と軸１との間には転がり軸受５が設けられ、上記の軸１の他端は支持フレーム９にねじで接続される。上記の軸１の他端にはナット２で軸１の位置を調整することによりダンパー装置４の減衰係数を調整して上記の回転体６の回転速度を調整するための調整ナット２が設けられる。調整ナット２と軸１との間にはガスケット３が設けられ、上記の回転体６にはノズル１２によって回転体６を回転駆動するための羽根車８が設けられる。

上記の噴霧配管は、圧力計１３、調整弁１４、及び入水配管１５が含まれ、上記の入水配管１５はノズル１２に接続され、上記の入水配管１５には配管中の流れの水圧を調整するための調整弁１４が設けられ、上記の入水配管１５には配管中の流れの作動圧力を読み取るための圧力計１３が設けられる。

本発明に係る平面スラスト支持体は、スラスト玉軸受１０であり、上記のダンパー装置４は、回転体６の回転中に生成される摩擦抵抗に用いられるために上記の回転体６の一端とスラスト玉軸受１０との間に正圧を生成される。

図２に示されるように、上記の羽根車８には円柱形の羽根１６が６枚配置され、羽根１６には曲がった流路７が形成され、流れが流路７を通する際に、流れの羽根車８への駆動力が発生し、この駆動力は、回転素子の噴霧作動を実現するための半径方向力と回転体６の回転運動を実現するための軸方向力とに分解し得る。

上記の羽根車８の立体構造は、羽根と前後のカバープレートからなる空間曲面構造である。上記の羽根車８の羽根車の構造形態は、クローズ式の羽根車、セミオープン式の羽根車、及びオーブン式の羽根車などの種々の形態に設定されることができる。羽根車の構造形態の設定は、範囲、噴霧の均一性、及び噴霧水滴の粒径などの複数の重要な水力性能パラメーターを効果的に調整することができる。他の構造パラメーターや作動パラメーターが同じに設定されている場合、上記のクローズ式の羽根車の設定は、噴霧の範囲を効果的に向上させることができ、上記のセミオープン式の羽根車の設定は、噴霧の均一性を効果的に向上させることができ、上記のオーブン式の羽根車の設定は、噴霧水滴の粒径を効果的に低下させることができる。上記の羽根車８上の羽根１６は、平板形の羽根又は円柱形の羽根又はねじり羽根である。羽根の役割は、形態の設定により流路を形成し、流れが流路を通する際に、流れの羽根車への駆動力が発生し、この駆動力は、回転素子の噴霧作動を実現するための半径方向力と回転体６の回転運動を実現するための軸方向力とに分解し得る。羽根車上の羽根の数、羽根の形状、及び流路の形態は、いずれも回転速度、噴霧の範囲、噴霧の均一性、噴霧水滴の粒径に影響を与えて、それらの設定により、最適な水力性能のための最適な設定を行うことができる。調整弁１４を開き、流れがノズル１２を通して羽根車８に噴射されて、入水配管１５の必要流量は1時間あたり０．３５立方メートルと確認され、圧力計１３ではノズル１２の作動圧力が０．２ＭＰａであり、回転体６の回転運動を実現した。

上記のダンパー装置４は、シャフトダンパー又はばねダンパー又はプラスチックダンパーである。上記のシャフトダンパーは、調整によって回転体と軸受との間の回転抵抗を変換することができ、上記のばねダンパーは、調整によって回転体６とスラスト玉軸受１０との間の正圧を変換することができ、上記のプラスチックダンパーは、調整によって回転体６と転がり軸受５との間の回転抵抗、回転体６とスラスト玉軸受１０との間の正圧を同時に変換することができる。

実施例１：羽根車８の構造は、羽根と後カバープレートを含むセミオープン式の羽根車形状であり、ダンパー装置４はばねダンパーが用いられ、試験で記録された転速が１回転あたり１０秒である場合、噴霧の均一係数は８８％であり、噴霧の範囲は７．４メートルであり、噴霧水滴の中央粒径は０．７ミリメートルである。ダンパー装置４の減衰係数を調整することにより、転速は１回転あたり６０秒に、噴霧の均一係数は８５％に、噴霧の範囲は７．９メートルに、噴霧水滴の中央粒径は０．９ミリメートルに変化させることができる。

実施例２：ダンパー装置４は、ばねダンパーが用いられ、羽根車８の構造は、羽根と前後カバープレートを含むクローズ式の羽根車形状であり、回転速度は１回転あたり２０秒であり、噴霧の均一係数は７５％であり、噴霧の範囲は９．８メートルであり、噴霧水滴の中央粒径は１．２ミリメートルである。羽根車の駆動性能調整可能な回転素子の噴霧範囲が向上した。

実施例３：ダンパー装置４は、ばねダンパーが用いられ、羽根車８の構造は、羽根と後カバープレートを含むセミオープン式の羽根車形状であり、回転速度は１回転あたり２０秒であり、噴霧の均一係数は８７％であり、噴霧の範囲は７．６メートルであり、噴霧水滴の中央粒径は０．８ミリメートルである。羽根車の駆動性能調整可能な回転素子の噴霧の均一性が向上した。

実施例４：ダンパー装置４は、ばねダンパーが用いられ、羽根車８の構造は、羽根のみからなるオーブン式の羽根車形状であり、回転速度は１回転あたり２０秒であり、噴霧の均一係数は８４％であり、噴霧の範囲は４．９メートルであり、噴霧水滴の中央粒径は０．５ミリメートルである。羽根車の駆動性能調整可能な回転素子の噴霧水滴の粒径が低下した。

本発明の羽根車駆動式の回転ノズルにおいて、重要な水力性能パラメーターは、回転速度、噴霧の範囲、噴霧の均一性、噴霧水滴の粒径を含む。これらの重要な水力性能パラメーターは、ダンパー装置４と羽根車８によって同時に影響を受け、上記の実施例によってダンパー装置４を調整することによりその回転速度を変えることができ、クローズ式の羽根車を使用すると噴霧の範囲を拡大することができ、セミオープン式の羽根車を使用すると噴霧の均一性を向上させることができ、オーブン式の羽根車を使用すると噴霧水滴の粒径を低下させることができることが証明された。

本発明の羽根車駆動式の回転ノズルの回転速度調整方法は、次の工程が含まれる。

構造の取り付け：
１．ノズル１２と入水配管１５との間のねじ接続を完了し、ノズル１２の接続位置をロックナット１１によって固定する。上記のノズル１２は上記の回転体６の一端の溝内を貫通し、上記の回転体６の一端は、ノズル１２に回転可能に設けられ、上記の回転体６の一端とノズル１２との間にはスラスト玉軸受１０が設けられる。
２．軸１と支持フレーム９との間のねじ接続を完了し、ダンパー装置４の一端は軸１に固定され、ダンパー装置４の他端は回転体６の上端の溝の底部に置かれる。
３．ダンパー装置４によって上記の回転体６の一端と平面スラスト支持体に対して設定される正圧Ｆを加え、流れがノズル１２を通して羽根車８に噴射されて回転体６を回転駆動する。

転速の調整：
上記の回転体６の回転速度が速すぎると、軸１によってダンパー装置４の減衰係数が向上し、正圧Ｆを向上させ、回転体６の回転中の摩擦抵抗が向上し、回転体６の回転速度が低下する。
上記の回転体６の回転速度が遅すぎると、軸１によってダンパー装置４の減衰係数が減少し、正圧Ｆを減少させ、回転体６の回転中の摩擦抵抗が減少し、回転体６の回転速度が向上する。

上記の実施例は、本発明の好ましい実施形態であるが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の本質から逸脱することなく、当業者が行うことができる任意の明らかな改良、置換、及び変化は、いずれも本発明の保護範囲に入る。

１ 軸
２ 調整ナット
３ ガスケット
４ ダンパー装置
５ 転がり軸受
６ 回転体
７ 流路
８ 羽根車
９ 支持フレーム
１０ スラスト玉軸受
１１ ロックナット
１２ ノズル
１３ 圧力計
１４ 調整弁
１５ 入水配管
１６ 羽根

Claims (9)

1. ダンパー装置（４）、回転体（６）、ノズル（１２）、及び羽根車（８）が含まれ、
   前記のノズル（１２）は支持フレーム（９）に設けられ、前記の回転体（６）一端はノズル（１２）に回転可能に設けられ、前記の回転体（６）にはノズル（１２）に介して回転体（６）を回転駆動する羽根車（８）が設けられ、前記の回転体（６）他端は、支持フレーム（９）に回転可能に設けられ、前記の回転体（６）と支持フレーム（９）との間には前記の回転体（６）の回転中の抵抗を調整するためのダンパー装置（４）が設けられる
   ことを特徴とする、羽根車駆動式の回転ノズル。
2. 前記の回転体（６）の両端にはそれぞれ溝が設けられ、前記のノズル（１２）が前記の回転体（６）の一端の溝内を貫通し、前記の回転体（６）の一端とノズル（１２）との間には平面スラスト支持体が設けられ、前記の回転体（６）の他端の溝内にはダンパー装置（４）が設けられ、前記のダンパー装置（４）の一端は軸（１）の一端に接続され、前記の回転体（６）の他端の溝と軸（１）との間には転がり軸受（５）が設けられ、前記の軸（１）の他端は支持フレーム（９）に接続されることを特徴とする請求項１に記載の羽根車駆動式の回転ノズル。
3. 前記の回転体（６）の他端の溝内にある前記ダンパー装置（４）は、回転体（６）の回転中に生成される摩擦抵抗に用いられるために前記の回転体（６）の一端と平面スラスト支持体との間に正圧を発生させることを特徴とする請求項２に記載の羽根車駆動式の回転ノズル。
4. 前記の回転体（６）の回転速度を調整するために、軸（１）によってダンパー装置（４）の減衰係数を調整することを特徴とする請求項３に記載の羽根車駆動式の回転ノズル。
5. 前記の羽根車（８）の構造は、クローズ式の羽根車又はセミオープン式の羽根車又はオーブン式の羽根車であることを特徴とする請求項２に記載の羽根車駆動式の回転ノズル。
6. 前記の羽根車（８）上の羽根（１６）は、平板形の羽根又は円柱形の羽根又はねじり羽根であることを特徴とする請求項５に記載の羽根車駆動式の回転ノズル。
7. さらに噴霧配管が含まれ、前記の噴霧配管は、圧力計（１３）、調整弁（１４）、及び入水配管（１５）が含まれ、前記の入水配管（１５）はノズル（１２）に接続され、前記の入水配管（１５）には配管中の流れの水圧を調整するための調整弁（１４）が設けられ、前記の入水配管（１５）には配管中の流れの作動圧力を読み取るための圧力計（１３）が設けられることを特徴とする請求項１に記載の羽根車駆動式の回転ノズル。
8. 前記のダンパー装置（４）は、シャフトダンパー又はばねダンパー又はプラスチックダンパーであることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の羽根車駆動式の回転ノズル。
9. ダンパー装置（４）によって前記の回転体（６）の一端と平面スラスト支持体に対して設定される正圧Ｆを加え、流れがノズル（１２）を通して羽根車（８）に噴射されて回転体（６）を回転駆動すること、
   前記の回転体（６）の回転速度が速すぎると、軸（１）によってダンパー装置（４）の減衰係数が向上し、正圧Ｆを向上させ、回転体（６）の回転中の摩擦抵抗が向上し、回転体（６）の回転速度が低下すること、及び
   前記の回転体（６）の回転速度が遅すぎると、軸（１）によってダンパー装置（４）の減衰係数が減少し、正圧Ｆを減少させ、回転体（６）の回転中の摩擦抵抗が減少し、回転体（６）の回転速度が向上すること
   が含まれることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の羽根車駆動式の回転ノズルの回転速度調整方法。

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