[发明专利]一种柔性喷嘴的降雨模拟变量喷头

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷头，特别涉及一种柔性喷嘴的降雨模拟变量喷头。

背景技术

已有的农业喷灌、人工模拟降雨、消防灭火、喷药等喷洒系统及工业生产中用的各种喷洒器和喷射器的喷头，如图1所示，由喷头2和喷嘴1等组成；喷嘴1安装在喷头2上；其喷嘴1和喷头2大多是由刚性材料制作，尽管不同喷头的喷嘴1有不同出口形状及尺寸，但对于一种固定的喷头其出口截面面积是固定的，不随喷头入口压力变化而变化，当压力增加时，液滴直径和射程随压力增加幅度较小，且雾化程度增加，有时反而降低液滴直径。但在有些实际情况中，需要在不更换喷头的情况下，通过压力调节来控制喷头液滴和射程随喷射压力的变化而显著变化，这样可以大大节省时间和节约成本。如人工降雨模拟系统可以更接近地模拟自然降雨雨滴情况、消防灭火系统可以根据火势大小位置自动增加或减小射程和雨滴大小、节水喷灌系统可以根据地块形状自动调节喷头射程而避免漏喷等。

已有变量喷洒的实现技术中，有一种将喷嘴尺寸不同的喷头安装在多排并列管道上，工作时根据需要可控制其中一条管道单独工作或几条管道同时工作来实现变量喷洒，如用于农业精确灌溉的喷灌机，但这种方法成本高；第二种是通过附加安装一定机械装置来适时改变喷嘴出口面积，如美国的King、Bradley A.等（1998）开发了一种变喷嘴出口面积的装置，在喷嘴内安装一种可以随压力伸缩的锥形头，喷头进水口压力增加时，锥形头向喷嘴出口处移动，堵住喷嘴，使喷嘴出口面积降低。压力减小时，锥形头远离喷嘴，使喷嘴出口面积增加。喷嘴出口截面积根据压力变化而呈相应变化，椎形头移动控制由电磁阀来控制。这种方法的缺点是调节装置安装在喷头内部，增加了射流阻力，压力损失较大，不利于节能，且控制系统复杂，成本高。袁寿其、魏洋洋等（2010）研究了一种用于喷灌系统的簧片式异形喷嘴摇臂式喷头，在该变量喷头的喷嘴出口处安装了一个挡水板和弹簧，水流流经异形喷嘴装置，弹簧的变形量随着来流压力大小相应变化。当异形喷嘴装置前来流压力稳定时，水流对挡水板的作用力保持不变，出口截面不变；水流压力增大，来流对挡水板的作用力增大，弹簧受到向下的作用力被压缩，挡水板向下移动，喷嘴出口截面增大；水流压力变小，相应出口截面变小。喷嘴出口截面积根据压力变化而呈相应变化。这种方法由弹簧代替了电磁法控制系统，虽然简化了控制系统，降低了成本，但由于调节装置也是安装在喷头内部，增加了喷头射流的压力损失，节能问题还是未能解决。

发明内容

针对上述变量喷头存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种新型柔性喷嘴的降雨模拟变量喷头，该柔性喷嘴的降雨模拟变量喷头的喷嘴出口面积可随压力变化而产生变化。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种柔性喷嘴的降雨模拟变量喷头，包括与管路连接的喷管，其特征在于，所述的喷管的出口连接有作为喷嘴的柔性套管，该柔性套管一端用固定装置固定于喷头的外壁上，柔性套管另一端的末端比喷头末端长。

本发明的另一种技术解决方案是：

一种柔性喷嘴的降雨模拟变量喷头，包括刚性喷嘴和喷管，其特征在于，所述的刚性喷嘴的外形为锥形，在刚性喷嘴的外径上套有柔性套管，该柔性套管一端用固定装置固定于喷管的外径上，柔性套管另一端的末端比喷嘴的末端长。

本发明的柔性喷嘴的降雨模拟变量喷头，在原有降雨模拟喷头的基础上，加装可方便拆卸的柔性喷嘴，实现变雨滴施雨。柔性套管选用合理的弹性材料制造，并建立柔性套嘴扩张程度与入口压力关系模型，进而建立雨滴直径和入口压力的关系模型，使之达到降雨系统实时控制雨滴直径的要求。

本发明的柔性喷嘴的降雨模拟变量喷头，克服了现用固定出口截面面积的刚性喷嘴喷头雨滴直径随压力增加反而降低，无法实现雨滴直径随压力增加而增加的喷洒要求。本发明将变量技术引入降雨模拟系统中，采用柔性套管作为变量喷嘴，则可以实现雨滴直径和降雨强度随输水管路及喷头入口压力增加而增加，从而提高降雨系统的仿真精度。这在国内外的人工模拟降雨系统中还未见报道。

附图说明

图1是原结构形式的单喷嘴喷头结构示意图，其中图1（a）是主视图，图1（b）是图1（a）的剖视图；

图2是本发明的一种柔性喷嘴的降雨模拟变量喷头结构示意图，其中图2（a）是主视图，图2（b）是图2（a）的侧视图，图2（c）是图2（a）的剖视图，主要由喷头、柔性套管和固定装置组成；