本發(fā)明屬于水渦輪機(jī)械裝置研究領(lǐng)域，具體涉及一種直聯(lián)式卷盤噴灌機(jī)水渦輪。

背景技術(shù)：

卷盤式噴灌機(jī)自上世紀(jì)70年代引進(jìn)我國以來，因其結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)輸便利，操作簡單，灌溉效果好以及智能化程度高等優(yōu)勢在我國得到了廣泛應(yīng)用，尤其在我國北方主要農(nóng)作物產(chǎn)區(qū)?，F(xiàn)階段我國應(yīng)用的卷盤式噴灌機(jī)的驅(qū)動裝置主要為水力驅(qū)動型。

水力驅(qū)動型卷盤式噴灌機(jī)工作過程中，卷盤回收軟管的能量由水渦輪經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)提供，傳動種類包括鏈傳動、帶傳動和齒輪傳動。在這過程中，傳動損失非?？捎^，在小型卷盤式噴灌機(jī)上，因其水渦輪的平面結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)水渦輪與變速箱直連，減少了帶傳動的損失；但在大中型卷盤式噴灌機(jī)中，因其適用的水渦輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在空間上難以實(shí)現(xiàn)與變速箱的直連傳動，所以傳動損失較大，因此如何改進(jìn)大眾型卷盤式噴灌機(jī)的水渦輪，減少傳動損失，使結(jié)構(gòu)更加緊湊，是個(gè)亟待解決的問題。

除了上述問題，水渦輪的設(shè)計(jì)同時(shí)還需要在一定程度高效率值的基礎(chǔ)上，使其具有寬幅的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍和工作流量范圍，尤其是在小流量下可以輸出足夠驅(qū)動卷盤轉(zhuǎn)動的扭矩，使得整機(jī)對不同工況具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。國內(nèi)目前大量使用的水渦輪目前結(jié)構(gòu)只有兩種水力模型，均為沖擊式設(shè)計(jì)。噴灌泵輸送的高壓水，經(jīng)過安裝在葉輪入口之前的噴嘴形成高速射流沖擊葉片帶動葉輪轉(zhuǎn)動，固定在葉輪上的驅(qū)動軸隨葉輪轉(zhuǎn)動經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)帶動卷盤轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)噴頭小車的回收作業(yè)。

2012年劉念民等人發(fā)明的實(shí)用新型專利“卷盤式澆灌機(jī)的水渦輪”，專利號為CN202645824U，公開了一種卷盤式澆灌機(jī)的水渦輪，主要描述了水渦輪的渦輪殼體和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)，通過延長進(jìn)出口的長度，通過提高噴嘴效率達(dá)到提高水渦輪的效率，并未對葉輪結(jié)構(gòu)作出詳細(xì)介紹。2015年許來宣等人發(fā)明的實(shí)用新型專利“卷盤式噴灌機(jī)水渦輪”，專利號為CN204327389U，公開了一種卷盤式噴灌機(jī)用水渦輪，主要描述了渦輪殼體結(jié)構(gòu)以及葉片調(diào)節(jié)桿，通過設(shè)計(jì)葉片調(diào)節(jié)桿，使得噴灌機(jī)在水壓不變情況下可以調(diào)整輸出扭矩，但調(diào)節(jié)較為繁瑣，且未對葉片進(jìn)行優(yōu)化，未體現(xiàn)提升效率以及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍。隨著國內(nèi)對農(nóng)業(yè)機(jī)械化的推進(jìn)，高效率低能耗卷盤式噴灌機(jī)將成為將來噴灌機(jī)行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)，作為核心驅(qū)動部件的水渦輪有很大改善空間。因此，對水渦輪結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠很大程度上改善卷盤式噴灌機(jī)的工作效率與可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述問題提供一種直聯(lián)式卷盤噴灌機(jī)水渦輪，以提高水渦輪的工作效率，簡化連接形式和結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)制造成本。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種直聯(lián)式卷盤噴灌機(jī)水渦輪，包括進(jìn)水管道、渦輪蓋、葉輪、渦輪殼體、驅(qū)動軸和出水管道；

所述渦輪蓋和渦輪殼體均為圓形，所述葉輪位于渦輪殼體內(nèi)，渦輪殼體外端扣裝渦輪蓋；驅(qū)動軸一端與葉輪相連，另一端穿過渦輪蓋與變速箱相連；

所述進(jìn)水管道焊接在渦輪殼體的一側(cè)，所述出水管道焊接在渦輪殼體的另一側(cè)，所述進(jìn)水管道依次包括錐形段和平直段，所述錐形段為圓弧收縮形；所述進(jìn)水管道的進(jìn)水口中心線與水平方向平行；所述出水管道為直錐形，所述出水管道的出水口中心線與水平方向夾角β為45～50°；

所述葉輪包括若干葉片和輪轂，所述葉片沿圓周方向均勻分布在輪轂頂端端面上；所述葉片為圓柱形，葉片分為圓弧段與豎直段。

上述方案中，所述圓弧段與豎直段的夾角α為67.5°。

進(jìn)一步的，所述葉片的數(shù)量為24片。

上述方案中，所述錐形段出口到葉片的距離d小于5倍平直段的直徑D₂。

上述方案中，所述出水管道的錐度為3～6°。

上述方案中，所述進(jìn)水管道的圓弧段進(jìn)口直徑D₁為45mm，圓弧半徑R為50mm，弧度為0.72rad；所述平直段長L為30mm，平直段直徑D₂為20mm；所述出水管道的出水口中心線與水平方向夾角β為45°，所述出水管道的錐度為5°。

本發(fā)明的有益效果是：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的葉輪葉片為圓柱形葉片，其中圓弧段與豎直段的夾角α為67.5°，以減少進(jìn)口水流撞擊損失，葉片的數(shù)量為24片，圓柱型葉片，效率相比直立葉片有明顯提高，而且與輪轂一體鑄造，節(jié)約制造成本，簡化制造程序；水渦輪進(jìn)水管道構(gòu)造為圓弧收縮結(jié)構(gòu)能夠更好的促進(jìn)壓力流動，提高流速系數(shù)，降低水力損失；出水管道采取上斜式設(shè)計(jì)以滿足無沖擊出口設(shè)計(jì)，減少出口撞擊損失，降低了回流引起的能量損失與振動風(fēng)險(xiǎn)；本發(fā)明調(diào)整了進(jìn)水管道和出水管道安裝位置，將現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的軸向流道改進(jìn)為切向流道，減少了水渦輪安裝所需空間，使結(jié)構(gòu)更加緊湊，可以與變速箱直連，簡化傳動方式，減少傳動損失，達(dá)到提高效率的目標(biāo)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實(shí)施方式的水渦輪結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一實(shí)施方式的葉輪示意圖；

圖3是圖2的側(cè)視圖；

圖4是本發(fā)明一實(shí)施方式的進(jìn)水管道與出水管道結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、進(jìn)水管道；101、錐形段；102、平直段；2、渦輪蓋；3、葉輪；4、渦輪殼體；5、驅(qū)動軸；6、出水管道；7、葉片；701、圓弧段；702、豎直段；8、輪轂。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

圖1所示為本發(fā)明所述直聯(lián)式卷盤噴灌機(jī)水渦輪的一種實(shí)施方式，所述直聯(lián)式卷盤噴灌機(jī)水渦輪包括進(jìn)水管道1、渦輪蓋2、葉輪3、渦輪殼體4、驅(qū)動軸5和出水管道6。

所述渦輪蓋2和渦輪殼體4均為圓形，所述葉輪3位于渦輪殼體4內(nèi)，渦輪殼體4外端扣裝渦輪蓋2；驅(qū)動軸5一端與葉輪3相連，另一端穿過渦輪蓋2與變速箱相連。所述渦輪殼體4、葉輪3與渦輪蓋2之間構(gòu)成渦輪腔室。

所述進(jìn)水管道1焊接在渦輪殼體4的一側(cè)，所述出水管道6焊接在渦輪殼體4的另一側(cè)，所述進(jìn)水管道1依次包括錐形段101和平直段102；所述錐形段101為圓弧收縮形，可形成高速射流，將入流勢能轉(zhuǎn)化為射流動能，使得射流以高速度沖擊葉片做功，同時(shí)為回收能量；優(yōu)選的，所述錐形段101出口到葉片7的距離d小于5倍平直段102的直徑D₂，以減少射流損失，使得射流沖擊葉片的力達(dá)到最大；所述進(jìn)水管道1的進(jìn)水口中心線與水平方向平行；所述出水管道6為直錐形，優(yōu)選的，所述出水管道6的錐度為3～6°，所述出水管道6的出水口中心線與水平方向夾角β為45～50°，滿足無沖擊出口設(shè)計(jì)，以減少出口撞擊損失。所述進(jìn)水管道1用于與進(jìn)水管連接，出水管道6用于與出水軟管連接。

如圖2和圖3所示，所述葉輪3包括若干葉片7和輪轂8，所述葉片7沿圓周方向均勻焊接在輪轂8頂端端面上；所述葉片7為圓柱形，葉片7分為圓弧段701與豎直段702，優(yōu)選的，所述圓弧段701與豎直段702的夾角α為67.5°，以減少進(jìn)口水流撞擊損失。優(yōu)選的，所述葉片7的數(shù)量為24片。圓柱形葉片，效率相比直立葉片有明顯提高，而且葉片7與輪轂8一體鑄造，節(jié)約制造成本，簡化制造程序。

如圖4所示，所述平直段102進(jìn)口到葉片7的距離d小于5倍平直段102的直徑D₂。

優(yōu)選的，本實(shí)施例中，所述進(jìn)水管道1的圓弧段701進(jìn)口直徑D₁為45mm，圓弧半徑R為50mm，弧度為0.72rad；所述平直段102長L為30mm，平直段直徑D₂為20mm；所述出水管道6的出水口中心線與水平方向夾角β為45°，所述出水管道6的錐度為5°。

本發(fā)明的工作過程如下：卷盤式噴灌機(jī)首先在拖拉機(jī)的牽引下，轉(zhuǎn)移到田間噴灌作業(yè)區(qū)，將PE軟管平鋪在田間，PE軟管一端與噴灌小車相連，另一端纏繞在卷盤上并與水渦輪出水管道6相連，當(dāng)卷盤式噴灌機(jī)水渦輪進(jìn)水管道1與田間噴灌壓力水的給水栓相連時(shí)，壓力水入機(jī)，壓力水經(jīng)進(jìn)水管道1流入，通過進(jìn)水管道1內(nèi)的噴嘴結(jié)構(gòu)沖擊葉輪3的葉片7，使葉輪3帶動驅(qū)動軸5旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動軸5另一端帶動變速箱驅(qū)動鏈傳動，鏈傳動帶動卷盤緩慢旋轉(zhuǎn)，PE軟管一層一層纏繞在卷盤上，噴頭小車亦隨著PE軟管的纏繞向卷盤車運(yùn)動，從水渦輪流出的壓力水通過水渦輪出水管道6與PE軟管相連，壓力水通過PE軟管流經(jīng)噴嘴噴灑而出，噴灌小車上的噴頭開始噴水作業(yè)，著PE軟管的回收，噴灌小車靠近卷盤車時(shí)自動停止工作，然后整機(jī)轉(zhuǎn)180，或?qū)⒕肀P式噴灌機(jī)由拖拉機(jī)牽引至下一個(gè)工作地點(diǎn)進(jìn)行噴灌作業(yè)。

本發(fā)明通過對水渦輪進(jìn)水管道、出水管道和葉片的改進(jìn)以提高水渦輪的工作效率，簡化連接形式和結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)制造成本。

應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書是按照各個(gè)實(shí)施例描述的，但并非每個(gè)實(shí)施例僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實(shí)施例的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施例或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。