高速射流可旋转喷头的制作方法

本实用新型涉及压力液体射流的喷射系统，具体涉及一种高速射流可旋转喷头。

背景技术：

喷射系统（或称喷头）是产生压力液体射流的关键部件之一。在液体压力源性能允许的前提下，通过不断改变射流方向，使喷射面积大幅度增加，从而提高工作效率。

早期的喷射系统喷出的射流，通常有如图1、图2所示的两种方式。图1所示的是圆柱形喷射系统喷出的射流。图2所示的是扇形喷射系统喷出的射流。上述两种喷射系统都各自有优缺点如下:

图1产生的射流体比较集中，为一个点，冲击力大，但是由于冲击面积较小，使得冲击效率比较低；

图2产生的冲击面积比较大，为一个线条，但由于射流比较分散，使得冲击力较小，冲击效果比较差。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种冲击力大且冲击面积也较大的喷头。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种高速射流可旋转喷头，包括：

一喷头壳体，该喷头壳体内设有一喷头内腔，该喷头内腔包括一位于前部的圆锥形腔段，该圆锥形腔段以小端朝前；喷头壳体的前端上对应圆锥形腔段的小端处沿其轴心线开设通孔作为喷射口；所述喷头内腔后端设有多个通入压力液体的小孔，这些小孔绕喷头内腔的轴心线均布，以使工作时小孔通入压力液体后在喷头内腔内形成旋转流体；

一喷嘴座，固定设置于所述喷射口处；

一喷嘴杆，该喷嘴杆置于所述喷头内腔内，其前端端部上固定有一喷嘴，该喷嘴与所述喷嘴座相抵配合；所述喷嘴杆上沿轴向设有流体通道，该流体通道前端连通喷嘴经喷嘴接通喷射口，而其后端敞开与喷头内腔相通作为流体入口；所述喷嘴杆的后部外周与喷头内腔的内壁接触配合，以使工作时所述喷嘴杆在旋转流体的作用下绕喷头内腔的内壁公转，且自身作自转；

其中，所述喷嘴杆的外周上还设有螺旋齿；当在喷头的从后向前投影的截面图上，所述旋转流体的流向为逆时针旋转时，所述螺旋齿要求为左旋；当在喷头的从后向前投影的截面图上，所述旋转流体的流向为顺时针旋转时，所述螺旋齿要求为右旋；以此，工作时旋转流体在螺旋齿内运动，对喷嘴杆产生一与旋转流体方向相反的推力。

下面针对上述技术方案进行进一步方案说明以及解释：

上述方案中，所述螺旋齿的截面形状为为梯形或矩形或三角形。

上述方案中，所述喷嘴杆上沿其轴心开设一中心孔作为所述流体通道，所述中心孔的在喷嘴杆前端的孔口处设有一台阶孔段，该台阶孔段小于中心孔，以此形成一面朝喷嘴杆后端的阻挡台阶面；所述喷嘴由前部的小径段和后部的大径段组成，小径段的直径小于大径段的直径，所述喷嘴的小径段与喷嘴杆的台阶孔段嵌入过盈配合，喷嘴杆的所述阻挡台阶面阻挡住喷嘴的大径段。

上述方案中，所述喷嘴杆包括一杆主体和一摩擦套，该摩擦套过盈配合套设置杆主体的后部外圆上，以所述摩擦套与所述喷头内腔的内壁接触配合。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

1、本实用新型冲击力大、冲击效率高、使用寿命长；集成了多项优点，其性价比是非常高的。

2、由于在喷嘴杆的外周上设置了螺旋齿，在工作时喷嘴杆自转时，旋转流体在螺旋齿内运动，对喷嘴杆会产生一与旋转流体方向相反的推力，该推力就减小了喷嘴和喷嘴座间的磨擦，延长使用寿命，并且可以通过改变喷嘴杆上螺旋齿的参数a、b、l、d（如图3所示）来实现不同的使用寿命，以及来适应不同的压力和流量。

附图说明

图1为一种现有技术的示意图；

图2为另一种现有技术的示意图；

图3为本实用新型实施例的主视示意图；

图4为图3的a-a示意图。

以上附图中：1、喷头壳体；11、喷头内腔；111、圆锥形腔段；112、圆柱形腔段；12、喷射口；13、小孔；2、喷嘴座；3、喷嘴杆；31、喷嘴；311、小径段；312、大径段；32、流体通道；321、台阶孔段；322、阻挡台阶面；33、螺旋齿；34、杆主体；35、摩擦套。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：参见图3和图4所示：

一种高速射流可旋转喷头，包括喷头壳体1、喷嘴座2、喷嘴杆3。

参见图3和图4所示，所述喷头壳体内设有一喷头内腔11，该喷头内腔11包括一位于前部的圆锥形腔段111，该圆锥形腔段111以小端朝前；喷头壳体1的前端上对应圆锥形腔段111的小端处沿其轴心线开设通孔作为喷射口12。所述喷头内腔11后端设有多个通入压力液体的小孔13，这些小孔13绕喷头内腔11的轴心线均布，以使工作时小孔13通入压力液体后在喷头内腔11内形成旋转流体。

具体如图3所示，所述喷头内腔11是由一圆锥形腔段111和一圆柱形腔段112连接构成。

具体如图4所示，喷头壳体1设喷射口12相背的一端中心处设一通入压力液体的通孔，而所述小孔13举例为两个，这两个小孔13一端与通入压力液体的通孔连通，另一端沿横向指向于喷头内腔11的周壁，压力液体从小孔射出后，会产生圆周方向和圆周法向的两个力，水流由圆周方向造成旋转形成旋转流体。所述小孔13最少为两个，当然实际中可以设两个以上。

参见图3和图4所示，所述喷嘴座2，固定设置于所述喷射口12处，喷射口12具体是一个锥形的通孔。

参见图3和图4所示，所述喷嘴杆3为圆杆状，该喷嘴杆3置于所述喷头内腔11内，其前端端部上固定有一喷嘴31，该喷嘴31与所述喷嘴座相抵配合。所述喷嘴杆3上沿轴向设有流体通道32，该流体通道32前端连通喷嘴31经喷嘴31接通喷射口12，而其后端敞开与喷头内腔11相通作为流体入口；所述喷嘴杆3的后部外周与喷头内腔11的内壁接触配合，以使工作时所述喷嘴杆3在旋转流体的作用下绕喷头内腔11的内壁公转，且自身作自转。

最核心的是：所述喷嘴杆3的外周上还设有螺旋齿33。当在喷头的从后向前投影的截面图（即图4）上，所述旋转流体的流向为逆时针旋转时，所述螺旋齿33要求为左旋（即符合左手定律）。当在喷头的从后向前投影的截面图（即图4）上，所述旋转流体的流向为顺时针旋转时，所述螺旋齿33要求为右旋（即符合右手定律）；以此，工作时旋转流体在螺旋齿33内运动，对喷嘴杆3产生一与旋转流体方向相反的推力。

工作原理是：当压力液体通过小孔13进入喷头内腔11后产生高速旋转的水流，该水流推动旋转喷嘴杆3沿着水流方向进行旋转（公转），此时从喷嘴31喷出的高速射流也会产生旋转，从而产生一个旋转的水流。虽然喷嘴31喷出的水流面积比较小，但这样的水流在高速旋转，使得冲击的面积大大增加，具有冲击力大，冲击面积也大的优点。

所述喷头内腔11内形成高压高速的旋转流体，其压强为p，该高压高速的旋转流体带着喷嘴杆3高速转动，喷嘴31与喷嘴杆3为固定连接成一体，这时喷嘴31也一起转动，转动中的喷嘴31与静止不动的喷嘴座2形成一个圆形的密封线，密封线的直径为d，在密封线的外面是大气，相对于内部的压力液体的压强p可以忽略不计，这时喷嘴31作用在喷嘴座2上的压力为π(d/2)²p，这个压力是很大的，正常会有几百牛顿，有时能够达到上千牛顿，在这样大的压力下喷嘴31与喷嘴座2高速滑动摩擦，使得喷嘴31与喷嘴座2很容易被磨损而失效，为解决这一问题，本实施例还在喷嘴杆3的外周上还设有螺旋齿33，产生一与旋转流体方向相反的推力，从图4的标示，可以初略的计算喷嘴杆3受到的推力为f(b,n,ρ,l,d)，方向与高速射流方向相反，其中n为喷嘴杆3自转转速，ρ为压力液体的密度。

由于喷嘴31固定在喷嘴杆3前端，喷嘴杆3受到的反向的推力也就抵消掉一部分的喷嘴31对喷嘴座2的压力，从而突破性地解决了喷嘴31对喷嘴座2压力太大，两者间磨损严重、寿命短的问题。并且，通过调整b、l、d中的任意一个或多个参数，可以实现不同的使用寿命，以及来适应不同的压力和流量。

具体较佳，如图3所示，所述螺旋齿33的截面形状为梯形。实际中，螺旋齿33也可以是矩形或三角形。

具体较佳，如图3所示，所述喷嘴杆3上沿其轴心开设一中心孔作为所述流体通道32，所述中心孔的在喷嘴杆3前端的孔口处设有一台阶孔段321，该台阶孔段321小于中心孔，以此形成一面朝喷嘴杆后端的阻挡台阶面322；所述喷嘴31由前部的小径段311和后部的大径段312组成，小径段311的直径小于大径段312的直径，所述喷嘴31的小径段311与喷嘴杆3的台阶孔段321嵌入过盈配合，喷嘴杆3的所述阻挡台阶面322阻挡住喷嘴31的大径段312。如此设计，使喷嘴杆3和喷嘴31牢牢地结合在一起，连接可靠强度高。喷嘴31为陶瓷材质，其硬度和耐磨性都非常高。

如图3所示，所述喷嘴杆3具体包括一杆主体34和一摩擦套35，该摩擦套35过盈配合套设置杆主体34的后部外圆上，以所述摩擦套35与所述喷头内腔11的内壁接触配合，以更加耐磨，延长寿命。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。