[0041] 5、支管道中心螺旋线12的总扭角为60度，附着在螺旋线附着曲面13上，由于螺 旋线附着曲面13末端的切面与主管道轴线14平行，支管道中心螺旋线12末端的切线矢量 没有沿主管道径向的分量。
[0042] 6、参阅图5、图6，为旋转部分6内腔20的三个截面。从旋转部分6的圆形入口截 面17到旋转部分6的出口截面19,经旋转部分6的花瓣形过渡截面18过渡。旋转部分6 的花瓣形过渡截面18为η个圆形周向均匀排列所得，由旋转部分6的圆形入口截面17向 旋转部分6的花瓣形过渡截面18过渡，再由旋转部分6的花瓣形过渡截面18向旋转部分 6的出口截面19过渡，最终形成挖切旋转部分6的内腔20的过渡曲面。
[0043] 7、参阅图6-图8,本实用新型的旋转部分6外形是圆柱体，旋转部分6内部为使用 上述过渡曲面切除后的剩余部分。该结构关于主管道轴线14中心对称，结构紧凑，可以适 应高速旋转。
[0044] 8、水流受旋转部分6的内腔20的引导，相对出射流速必定沿螺旋线末端切线方 向，该切线矢量只有沿主管道轴线14方向和切线方向的分量，而没有径向分量。因此相对 出射流速没有径向分量，只有轴向、切向分量。
[0045] 9、由于内部水流与旋转部分6之间存在相对流量和相对流速，喷嘴与水流之间存 在相互作用力，由于旋转部分6的内腔20的中心对称性，切向反冲力形成了轴向反冲力矩， 该力矩决定于内部水流与旋转部分6相对流量和相对流速。在旋转部分6的圆形入口截面 17流量恒定的情况下，反冲力矩恒定。因此通过控制作用在旋转部分6上的阻力矩，可以控 制旋转部分6的转速。
[0046] 10、由于内部水流与旋转部分6相对流速决定于支管道中心螺旋线12末端的切线 矢量，因此通过控制旋转部分6的转速可以控制出射水流的绝对速度，当旋转部分6的转速 恰好可以均衡掉出射水流的切向速度时，出射水流只具有轴向绝对速度，此刻呈现出的是 一束平行向前喷射的水流，而且由于旋转部分6旋转，还可形成周向密排的出射水流。
[0047] 二、本实用新型的装配及操作方式为：
[0048] 将深沟球轴承3套在旋转部分6外部，并使深沟球轴承3的内圈接触旋转部分6 底部边沿，然后将连接部分2套过深沟球轴承3的外圈，并使其上部内凸边沿接触深沟球轴 承3外圈。
[0049] 将连接好的旋转部分6、深沟球轴承3及连接部分2通过连接部分2下端的内螺纹 与固定部分1上端的外螺纹旋合，至预定距离，保持固定部分1上端的"V"型槽与旋转部分 6楔形口有0.5mm的间隙。
[0050] 将从动齿轮4套上旋转部分6,并使用长紧定螺钉5将其固定在旋转部分6的外 圈。
[0051] 将直流电动机11通过端面的沉头螺钉10安装在连接部分2外伸的钢板上，并将 主动齿轮7通过短紧定螺钉8固定于直流电动机11的输出轴上。
[0052] 将上述连接好的结构整体通过固定部分1下端的管螺纹安装在通用管接头上，开 启水源即可驱动旋转部分6旋转，调节直流电动机11的输入电压使旋转部分6的转速稳定 在预定的计算值上或直到观察出射流发散程度明显减小至可以认为平行出射为止。
[0053] 三、本实用新型的工作原理是：
[0054] 水流流经固定部分1流入旋转部分6,冲击旋转部分6的内腔20,射出旋转部分6， 并同时驱动旋转部分6相对于连接部分2、固定部分1旋转；
[0055] 设定直流电动机11转速为使旋转部分6产生轴向平行射流所需的转速，并通过增 量式光电编码器检测直流电动机11转速，实现直流电动机11转速的闭环控制；
[0056] 在反冲作用下旋转部分6产生转动，在直流电动机11控制输入转矩作用下旋转部 分6维持产生轴向平行射流所需的理论转速。
[0057] 凡依本实用新型的形状、结构、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保 护范围之内。
【主权项】
1. 一种工程材料冷却清洗旋转喷头，主要由三个部分构成，分别为旋转部分(6)、固定 部分（1)和连接部分（2);固定部分（1)通过固定部分（1)的通用管螺纹（29)，实现与通用 管道接头的快速连接；连接部分（2)下端通过连接部分（2)的内螺纹（26)与固定部分（1) 紧固，同时，在连接部分（2)上深沟球轴承（3)的安装位置（25)处安装深沟球轴承（3)，连 接部分（2)固定直流电动机（11);旋转部分6通过深沟球轴承（3)内圈与连接部分（2)轴 向固定，同时可以实现与连接部分（2)的相对旋转，旋转部分（6)中部通过从动齿轮（4)的 长紧定螺钉（5)与从动齿轮（4)固连，从动齿轮（4)与直流电动机的（11)的输出轴通过短 紧定螺钉（8)固连，并与主动齿轮（7)相啮合，从而实现直流电动机（11)对旋转部分（6) 转速的控制。2. 根据权利要求1所述的一种工程材料冷却清洗旋转喷头，其特征在于，所述的旋转 部分（6)的内腔为"一总多支"结构：沿主管道轴线（14)方向的总横截面渐缩，且每条分支 沿支管道中心螺旋线（12)延伸，当水流沿主管道轴线（14)流入时，会驱动旋转部分（6)旋 转。3. 根据权利要求2所述的一种工程材料冷却清洗旋转喷头，其特征在于，所述的支管 道中心螺旋线（12)附着在螺旋线附着曲面（13)上，螺旋线附着曲面（13)的母线由母线的 圆弧段（15)与母线的直线段（16)组成的复合曲线绕主管道轴线（14)旋转360度得到。4. 根据权利要求1所述的一种工程材料冷却清洗旋转喷头，其特征在于，所述的旋转 部分（6)的圆形入口截面（17)到旋转部分（6)的出口截面（19)是光滑过渡的。5. 根据权利要求1所述的一种工程材料冷却清洗旋转喷头，其特征在于，所述的旋转 部分（6)的圆形入口截面（17)的面积是旋转部分（6)的出口截面（19)的面积的10倍。6. 根据权利要求1所述的一种工程材料冷却清洗旋转喷头，其特征在于，所述的固定 部分（1)的外壁底部为管螺纹，即固定部分（1)的通用管螺纹（29)，用以与通用管道接口对 接。7. 根据权利要求1所述的一种工程材料冷却清洗旋转喷头，其特征在于，所述的固定 部分（1)的外壁上部有螺纹，即固定部分（1)的外螺纹（28)，用以与连接部分（2)连接。8. 根据权利要求1所述的一种工程材料冷却清洗旋转喷头，其特征在于，所述的固定 部分（1)的上端面为圆锥形，即固定部分（1)的圆锥形的出口（27)，与旋转部分（6)的圆锥 形入口（21)相配合形成狭窄缝隙，防止水倒流溢出。9. 根据权利要求1所述的一种工程材料冷却清洗旋转喷头，其特征在于，所述的旋转 部分（6)的底部有外凸的边沿，连接部分（2)顶端有内凸的边沿，二者通过深沟球轴承（3) 实现轴向限位与相对旋转。10. 根据权利要求1所述的一种工程材料冷却清洗旋转喷头，其特征在于，所述的旋转 部分（6)中部通过长紧定螺钉（5)与从动齿轮（4)固定，连接部分（2)通外凸止口的安装 孔（23)安装直流电动机（11)，直流电动机（11)的输出轴（9)通过短紧定螺钉（8)与主动 齿轮（7)固定，并与旋转部分（6)上固定的从动齿轮（4)相啮合，通过控制直流电动机（11) 的输入电压实现旋转部分(6)的转速控制。
【专利摘要】本实用新型公开了一种工程材料冷却清洗旋转喷头，它由旋转部分(6)、固定部分(1)和连接部分(2)构成；通过连接部分(2)实现固定部分(1)和旋转部分(6)轴向限位与相对转动。旋转部分(6)的内腔为“一总多支”结构：沿主管道轴线(14)方向的总横截面积渐缩以加速水流，每条分支管路沿支管道中心螺旋线(12)延伸以产生驱动转矩。在射流冲击力的作用下，旋转部分(6)开始旋转，调节直流电动机(11)的电压使旋转部分(6)的转速稳定于计算值，保证理想射流。本实用新型结构简单紧凑，旋转喷射，周向射流均匀，冷却均匀；出射水流不发散，且轴向加速喷射流速高，冲洗效果好；控制机构简单，适用于工程材料冷却清洗领域应用。
【IPC分类】B05B3/04, B05B3/08, B05B3/06
【公开号】CN204724348
【申请号】CN201520407838
【发明人】王雷, 张秀芝, 孟祥宝, 张慧永
【申请人】吉林大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年6月12日