一种主副喷嘴两次附壁射流控制元件

摘要

本发明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。

说明书

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。