一种叶轮换向脉冲喷头及喷洒方法技术

本发明专利技术公开了一种叶轮换向脉冲喷头及喷洒方法，属于农业节水灌溉技术领域，包括旋转装置、射流管、换向装置、射流空间、左射流出口、右射流出口、主喷管、副喷管、主喷嘴、副喷嘴和驱动装置。水流通过射流管进入射流空间形成射流，产生附壁效果，射流偏转到一侧射流出口输出。射流冲击叶轮叶片，带动叶轮及阀芯旋转，切换气压作用方向，使得射流方向呈现周期性交替变换。射流按照一定频率在主副喷管内切换流动，间歇性冲击副喷嘴内的驱动装置，驱使喷头旋转，实现喷头沿圆周进行喷洒。本发明专利技术利用大气压力切换射流方向，附壁换向稳定，脉冲波形与参数可控，能够改善喷洒质量，提高喷洒均匀性。设置了3种内驱动装置，喷头结构更为简单。喷头结构更为简单。喷头结构更为简单。

【技术实现步骤摘要】
一种叶轮换向脉冲喷头及喷洒方法


[0001]本专利技术属于农业节水灌溉
，涉及喷灌喷头，具体涉及一种叶轮换向脉冲喷头及喷洒方法。

技术介绍

[0002]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。现有的射流脉冲喷头，解决了摇臂与弹簧的问题，但脉冲参数与喷头结构密切相关，喷头结构设计定型后，脉冲参数基本固定，难以根据需要设计理想的脉冲参数。而且采用外驱动方式，依然存在对驱动板的冲击问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种结构简单，造价低，可靠性强，利用气压换向射流控制技术形成的一种叶轮换向脉冲喷头及喷洒方法。内置叶轮换向装置驱动脉冲喷头，射流换向更为稳定，并可以根据需要设计脉冲参数。
[0004]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0005]一种叶轮换向脉冲喷头，包括旋转装置、射流管、换向装置、射流空间、左射流出口、右射流出口、主喷管、副喷管、主喷嘴、副喷嘴与驱动装置；所述的旋转装置与射流管的进口端连接；射流管的后面是射流空间；射流换向装置位于射流空间顶端的两侧壁面处；射流空间的底端为左射流出口与右射流出口；左射流出口连接主喷管，右射流出口连接副喷管；主喷管末端为主喷嘴，副喷管末端为副喷嘴；副喷嘴出口位置的内部设置驱动装置。
[0006]上述方案中，所述的旋转装置包括轴套、空心轴；所述的套轴顶端设有螺纹，通过螺纹固定连接在喷头进水管上；所述的空心轴安装在套轴内；空心轴与射流管通过螺纹固定连接；轴套末端与射流换向装置外部之间设置止水与滑动片。
[0007]上述方案中，所述射流换向装置包括叶轮换向装置、滑块换向装置二种方案：
[0008]P1、叶轮换向装置，包括左换向通道、右换向通道、左接头、右接头、外壳、阀芯、转轴、换气通道、进气口、叶轮；所述转轴位于叶轮换向装置的中心，阀芯套在转轴上，阀芯内设有换气通道，外壳包裹在阀芯外围，外壳设置有进气口，左接头、右接头分别设置在外壳的左右壁面上；左换向通道与左接头连接，右换向通道与右接头连接；叶轮设置在射流空间底面的中间；转轴穿过喷头主体的壁面与叶轮、阀芯的圆心，将叶轮与阀芯连接在一起；所述叶轮换向装置的叶轮位于喷头主体的内部；所述阀芯为球形，外壳、阀芯位于喷头主体的外部；换气通道两个端面的中心线垂直相交于阀芯的圆心处；当阀芯逆时针旋转九十度时，换气通道与左换向通道连通；当阀芯顺时针旋转九十度时，换气通道与右换向通道连通。
[0009]所述叶轮换向装置的工作方法包括以下步骤：水流通过射流管进入射流空间形成
射流，形成附壁效果；如果先附壁于射流空间的左侧壁面，射流会冲击叶轮的左侧叶片，使叶轮向左侧旋转，带动阀芯也向左侧旋转，当阀芯上的换气通道上的一个端面与进气口重合时，大气压力通过换气通道作用于左换向通道的射流处，使射流换向至右侧壁面；如此循环往复，使得射流方向呈现周期性交替变换，在喷枪内形成射流脉冲效果；
[0010]P2、滑块换向装置，包括左换向通道、右换向通道、滑动管、隔板、左进气孔、左内孔、右进气孔、右内孔；在射流空间顶端的左右边壁上开孔，分别以左换向通道、右换向通道连通；滑动管置于左换向通道、右换向通道交汇处的内部；滑动管中间设置隔板；在隔板左边的左换向通道及滑动管的上壁面分别开孔，形成左进气孔与左内孔；在隔板右边的右换向通道及滑动管的上壁面分别开孔，形成右进气孔与右内孔；所述左换向通道、右换向通道、滑动管断面可以为圆形或方形，滑动管的外壁与左换向通道、右换向通道的内壁紧密贴合；所述滑块换向装置的工作方法包括以下步骤：水流通过射流管进入射流空间形成射流，产生附壁效果；如果先附壁于射流空间的左侧壁面，由射流卷吸作用，在左换向通道内产生负压，对滑动管产生向左侧的吸力，滑动管向左移动；当左进气孔与左内孔重合时，右进气孔被滑动管封堵，空气进入左换向通道，在大气压力作用下改变射流附壁的方向，射流转向附壁于射流空间的右侧壁面；反之亦然，如此循环往复，使得射流方向呈现周期性交替变换，在喷枪内形成射流脉冲效果。
[0011]上述方案中，所述驱动装置包括以下三种方案：第一种方案是所述可调驱动装置为钉子形，穿过副喷嘴的边壁，伸入副喷嘴的内部，驱动装置的中心线与主喷嘴和副喷嘴中心线形成的平面垂直；第二种方案是所述弧形驱动装置为弧形，凸起在副喷嘴的内边壁上，驱动装置的纵剖面与主喷嘴和副喷嘴中心线形成的平面垂直；第三种方案是所述折线型驱动装置为三角形，凸起在副喷嘴的内边壁上，驱动装置的纵剖面与主喷嘴和副喷嘴中心线形成的平面垂直。
[0012]上述方案中，所述射流管、射流空间、左射流出口、右射流出口內断面可以为矩形或中间矩形、两边为半圆形所组成的形状，射流管外断面为圆形。
[0013]上述方案中，所述主喷管、副喷管横截面为前方后圆，断面面积由前端往后逐渐减小；所述主喷嘴、副喷嘴截面为圆形，并且由前端往后端成突缩形状。
[0014]上述方案中，所述进轴套为圆形，直径为10mm
‑
110mm。
[0015]上述方案中，所述叶轮换向脉冲喷头的喷洒方法包括以下步骤：压力水流通过射流管后进入射流空间形成射流，在射流卷吸作用下，将产生附壁效应；假如先附壁于射流空间的右侧壁面，到达右射流出口，进入主喷管，通过主喷嘴喷射至空中并洒落地面；由于射流换向装置的换向作用，射流会切换至射流空间的左侧壁面，到达左射流出口，进入副喷管，通过副喷嘴喷出，一方面冲击驱动装置，驱使喷头旋转，另一方面将水流击散后喷洒至地面；如此循环往复，使得水流周期性的在左、右喷嘴交替喷射，间歇性冲击驱动装置，驱使喷头旋转；当沿着主喷嘴喷出时，喷洒中间及远处地面，而沿着副喷嘴喷出时，喷洒近处及中间地面，使得整个圆面上的喷洒水量保持均匀。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]1.本专利技术中水流通过射流管进入射流空间形成射流，产生附壁效果，射流偏转到一侧射流出口输出。射流冲击叶轮叶片，带动叶轮及阀芯旋转，切换气压作用方向，使得射流方向呈现周期性交替变换。射流按照一定频率在主副喷管内切换流动，间歇性冲击副喷
嘴内的驱动装置，驱使喷头旋转，实现喷头沿圆周进行喷洒。本专利技术利用大气压力切换射流方向，附壁换向稳定，脉冲波形与参数可控，能够改善喷洒质量，提高喷洒均匀性。
[0018]2.利用叶轮带动阀芯转换大气压力的作用方向，切换射流附壁方向，附壁换向更为稳定。
[0019]3.通过设置叶轮直径及叶片长度，能够控制叶轮转速。从而可以方便的调节射流脉冲的频率，获得较为理想的脉冲波形与参数。
[0020]4.本专利技术装置采用叶轮换向装置，利用射流冲击叶轮叶片，带动叶轮及阀芯旋转，切换气压作用方向，不需要外加动力。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叶轮换向脉冲喷头，其特征在于，包括旋转装置(1)、射流管(2)、射流换向装置(3)、射流空间(4)、左射流出口(5)、右射流出口(6)、主喷管(7)、副喷管(8)、主喷嘴(9)、副喷嘴(10)和驱动装置(11)；所述旋转装置(1)与射流管(2)的进口端连接；射流管(2)的后面是射流空间(4)；射流换向装置(3)位于射流空间(4)顶端的两侧壁面处；射流空间(4)的底端为左射流出口(5)与右射流出口(6)；左射流出口(5)连接主喷管(7)，右射流出口(6)连接副喷管(8)；主喷管(7)末端为主喷嘴(9)，副喷管(8)末端为副喷嘴(10)；副喷嘴(10)出口位置的内部设置驱动装置(11)。2.根据权利要求1所述的一种叶轮换向脉冲喷头，其特征在于，所述旋转装置(1)包括轴套(1
‑
1)和空心轴(1
‑
2)；轴套(1
‑
1)顶端设有螺纹，通过螺纹固定连接在喷头进水管上；空心轴(1
‑
2)安装在轴套(1
‑
1)内；空心轴(1
‑
2)与射流管(2)通过螺纹固定连接。3.根据权利要求1所述的一种叶轮换向脉冲喷头，其特征在于，所述射流换向装置(3)为叶轮换向装置；所述叶轮换向装置包括左换向通道(3
‑
1)、右换向通道(3
‑
2)、左接头(3
‑
3)、右接头(3
‑
4)、外壳(3
‑
5)、阀芯(3
‑
6)、转轴(3
‑
7)、换气通道(3
‑
8)、进气口(3
‑
9)和叶轮(3
‑
10)；所述转轴(3
‑
7)位于叶轮换向装置的最中心，阀芯(3
‑
6)套在转轴(3
‑
7)上，阀芯(3
‑
6)内设有换气通道(3
‑
8)，外壳(3
‑
5)包裹在阀芯(3
‑
6)外围，外壳(3
‑
5)设置有进气口(3
‑
9)，左接头(3
‑
3)、右接头(3
‑
4)分别设置在外壳(3
‑
5)的左右壁面上；左换向通道(3
‑
1)与左接头(3
‑
3)连接，右换向通道(3
‑
1)与右接头(3
‑
3)连接；叶轮(3
‑
10)设置在射流空间(4)底面的中间；转轴(3
‑
7)穿过喷头主体的壁面与叶轮(3
‑
10)、阀芯(3
‑
6)的圆心，将叶轮(3
‑
10)与阀芯(3
‑
6)连接在一起。4.根据权利要求3所述的一种叶轮换向脉冲喷头，其特征在于，所述叶轮(3
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新坤，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：