[發(fā)明專利]無損渦旋挖藕噴頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410190175.3
• 申請日: 2014-05-08
• 公開（公告）號: CN105080739B
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發(fā)明（設計）人: 王艾倫;何競飛;陳建庚;張營營
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B05B1/02
• 分類號: B05B1/02;B05B1/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種無損渦旋挖藕噴頭，在管道內(nèi)部加工多線數(shù)、多圈數(shù)的螺旋槽道(包括三角形、矩形和梯形)而成的零件。這種結構可以使得噴出的水流分導為外層的旋流和內(nèi)部的直流，實現(xiàn)噴流的柔性沖擊。在實際的運用過程中，由無損渦旋噴頭導出的外層的旋流可以將內(nèi)部的直流與外界的水環(huán)境隔離開來，減小外部水環(huán)境對內(nèi)部直流流速及壓力的阻礙作用，在旋流的內(nèi)部形成一個相對的低壓環(huán)境，以保證內(nèi)部直流的高強度沖擊，同時旋流可以將挖出的藕與高強度的直流隔離開，避免高強度的直流對藕造成沖擊損傷，并且由外層旋流所引起的周圍部分水環(huán)境的強迫旋流以及外層旋流本身還可以對藕進行沖刷清洗。這樣就很好地可以降低挖藕遺漏率和損傷率。

技術領域

本發(fā)明涉及一種無損渦旋挖藕噴頭，它是無損傷渦旋挖藕機的執(zhí)行部件，與挖藕機的高壓水泵的出水口相連接，實現(xiàn)水流的旋轉(zhuǎn)流動。

背景技術

現(xiàn)有挖藕機噴頭存在的主要問題是水流壓力損失很大以及不能對已挖出的藕實現(xiàn)柔性沖洗，主要原因是：

經(jīng)由直流噴頭噴出的水流在進入池塘的水環(huán)境中時，水環(huán)境對噴出的水流具有很大的阻礙作用，以至于水流的壓力損失很大，這樣就不能達到預期的沖擊效果，致使挖藕遺漏率很高，而且，被挖出的藕在噴頭附近由于壓力仍然比較高，這樣就對藕造成很大的損傷。

噴頭是挖藕機的關鍵部分之一，要求在不增加高壓水泵壓力的情況下，保證噴出的水流可以實現(xiàn)柔性沖擊，即既要保證具有更高的沖擊力以沖刷泥土，又要保證高壓水流不會對藕產(chǎn)生沖擊損傷。因此，對挖藕機的噴頭進行尺寸和結構進行優(yōu)化，發(fā)明新型無損渦旋挖藕噴頭尤為重要。

圖1為無損渦旋挖藕噴頭示意圖。這種結構的噴頭可以將水流的外層以螺旋線的形式噴出，中間的水流仍保持圓柱形直流形式噴出。得到圖2所示的平面圓形渦(朗肯組合渦)，這種平面圓形渦由外圍的圓形渦和內(nèi)部的強迫渦組合而成。從渦旋噴頭噴出的水流進入水中后，就形成了圖3所示的水流流動環(huán)境。

首先，在圓形渦外部，流動不存在旋流的情況，對流場中的任意兩點，有無旋流的伯努利方程在不計量力的情況下，把上式的一點取在無窮遠處，此時，u＝u_θ＝0，p＝p_∞，則流場中任意一點的壓強為由此可知，半徑r越小，速度越大，而壓強p越小，當r＝r₀時渦旋速度u_θ0達到最大值，壓強p₀達到最小值，即u_θ0＝u_max＝ωr₀，

其次，在圓形渦內(nèi)部即強迫渦處，有旋轉(zhuǎn)流體的伯努利方程將其中一點取在圓形渦的周界(r＝r₀)上，注意到r＝r₀時，u_θ＝u_θ0，p＝p₀。這樣，圓形渦內(nèi)任一點的渦旋速度、壓強為：u_θ＝ωr，特別指出，在圓形渦核心(r＝0)處，壓強達到最小值。

這樣就得到圓形渦內(nèi)外壓強分布圖4和速度分布圖5。由圖可知，在圓形渦外，壓強隨著速度的增大而減小；在圓形渦內(nèi)，速度隨半徑的減小而減小，壓強也隨之降低，中心點壓強最小。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明為一種無損渦旋挖藕噴頭，結構如圖1所示，是一種在管道內(nèi)部加工多線數(shù)、多圈數(shù)的螺旋槽道(包括三角形、矩形、梯形)而成的零件，可實現(xiàn)噴流的柔性沖擊。

本發(fā)明可以使得噴出的水流外層旋流和內(nèi)部的直流在流速、壓力上都能達到最適合挖藕工作所需的值，這樣的旋流可以將內(nèi)部的直流與外界的水環(huán)境隔離開來，減小外部水環(huán)境對內(nèi)部直流流速及壓力的阻礙作用，在旋流的內(nèi)部形成一個相對的低壓環(huán)境，以保證內(nèi)部直流的高強度沖擊，同時旋流可以將挖出的藕與高強度的直流隔離開，避免高強度的直流對藕造成沖擊損傷，并且由外層旋流所引起的周圍部分水環(huán)境的強迫旋流還可以對藕進行沖刷。這樣就可以降低挖藕遺漏率和損傷率。