[发明专利]一种内弹性材料的变截面人工模拟降雨喷头

说明书

技术领域

本发明属于非金属材料零部件制造领域，涉及一种用于农业喷灌、人工模拟降雨、消防灭火、喷药等装置，以及工业生产中用的各种喷洒器和喷射器，特别涉及一种新型的喷嘴出口面积随压力变化而显著变化的模拟人工降雨的喷头。

背景技术

农业灌溉、消防灭火、人工模拟降雨、喷药等系统中普遍应用的喷头主要是由喷管和喷嘴两部分组成，并且这两部分一般由刚性材料制成，对于一种固定的喷头他的出口截面积不可变。在一定压力范围内，喷头的流量随压力的增加而增大，但喷头的射程和喷洒雨滴直径会随压力的增加而减小。然而在实际的应用中我们希望通过压力的调节来实现大雨滴和大雨强的变量喷洒。如消防灭火喷头可以根据火势的大小增加出口流量和喷洒雨滴直径。

现有的变量喷洒的方式主要有两种。第一种通过多个喷头协调工作实现变量喷洒，如农业精确喷灌的喷灌机的变量喷洒是通过将不同喷嘴尺寸的喷头安装在多排管道上，通过控制管道的工作来实现变量喷洒，但这种变量喷洒所需的喷头数量多，成本高。还有一种方法就是对于单喷嘴喷头进行结构改进来实现变量喷洒。李红、王超(2009)等研制了一种压力补偿变截面异形喷头，在喷嘴内部安装了挡水板和弹簧，通过挡水板的上下移动调节喷嘴出口截面积。当喷头工作压力与弹簧弹力相等时喷嘴的出口截面积保持不变，当工作压力增大弹簧被压缩，挡水板下移，出口截面积变大。这种喷头主要调节装置是刚性挡板，安装在喷嘴内部，射流损失严重，不利于节能。美国的King Bradley A(1998年)等开发了一种变出口截面积的装置，在喷嘴内部安装了一个锥形头，锥形头移动由电磁阀控制，通过电磁阀调节喷嘴内部锥形头的前后移动，来改变出口截面积。如当压力增大时，若希望喷嘴出口截面积变大，则电磁阀控制锥形头远离喷嘴出口，使得喷嘴出口截面积变大。这种变截面喷头控制系统复杂，调节系统是刚性的锥形喷嘴，安装在喷嘴内部，增加了喷头的射流损失。

发明内容

因为国内外变量喷头，在节能和控制系统上的不足，提供一种新型的内弹性材料的变截面人工模拟降雨喷头，该喷头的喷嘴出口面积可随压力变化而显著变化。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案予以实现：

一种内弹性材料的变截面人工模拟降雨喷头，包括刚性喷嘴和喷管，其特征在于在刚性喷嘴的内部装有弹性内管，该弹性内管一端由弹性挡圈固定于刚性喷嘴的内径上，另一端固定于刚性喷嘴的内壁上，使得弹性内管不能游动。

本发明的内弹性材料的变截面模拟降雨喷头，在原有人工降雨喷头的基础上，加装可方便拆卸的弹性内管，实现变雨滴施雨。弹性内管选用合理的弹性材料制造，在一定压力范围内，喷嘴直径随压力的增加而增大，喷洒雨滴直径随喷嘴直径的增加而增大，从而实现变雨滴施雨。通过建立喷嘴直径与工作压力的关系模型，再结合工作压力、喷嘴直径与喷洒雨滴直径的关系模型，为喷嘴选择合理的弹性材料，可实现在特定压力范围内得到特定雨滴直径。

由于刚性喷嘴的内部增加了弹性材料的内管，在压力增加的情况下，通过改变喷嘴直径的大小来调节喷洒雨滴直径，从而解决了原有降雨模拟喷头，随压力增加，雾化程度增加，喷洒雨滴直径变小，无法实现大雨强，大雨滴直径的问题。本发明将内弹性材料的喷嘴引入到模拟人工降雨喷头，可以提高降雨系统的精度。根据申请人所进行的资料检索，国内外的人工降雨系统中对于变量喷头的应用还未报道。

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是本发明的内弹性材料的变截面模拟降雨喷头喷嘴的剖视图，其中图3是弹性挡圈的剖视图，图4(a)是弹性内管的剖视图，图4(b)是图4(a)的侧视图，主要由刚性喷嘴、喷管、弹性内管、弹性挡圈和刚性连接螺纹组成；

图中的标号分别表示：1、刚性喷嘴，2、喷管，3、弹性内管，4、弹性挡圈。

下面结合附图和发明人给出的具体实例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

本发明的内弹性材料变截面模拟降雨喷头，其技术思路是在原有的喷头内部安装便于拆卸的弹性内管，弹性内管出口截面积随压力的增加而增加，从而流量和雨滴直径增加。当压力减小时，弹性内管出口截面积收缩，则出口流量和雨滴直径减小。相对于其它的变量喷头更适合应用于降雨模拟系统中。难点在于选用合理的弹性材料并建立喷嘴尺寸变化与压力的关系模型，从而开发内弹性喷嘴的降雨模拟喷头。