旋转洒水装置.pdf

揭示了一种旋转冲击洒水装置，具有连接到壳体的喷嘴和连接到可旋转轴组件上的排放偏导装置件，在喷嘴和偏导装置之间没有动态密封。洒水装置具有由轴组件支撑并包括用于将冲击组件相对于轴组件旋转的偏转件的可旋转冲击组件。冲击组件的偏转件可具有容纳一部分水流以旋转冲击组件的通路，以及该通路可从洒水装置排出水。排放偏导装置可具有不同的轮廓用于以不同的抛射线排放水。

1.  一种旋转洒水装置，包括：
一壳体，具有用于容纳来自水源的水流的入口、第一接触表面和第二接触表面；
一喷嘴，固定在壳体内用于产生具有流速的水流；
一轴组件，由壳体可旋转地支承，并且包括用于引导水以从所述洒水装置排放的第一偏导装置、用于与所述第一接触表面啮合的第三接触表面和用于与所述第二接触表面啮合的第四接触表面；
一驱动组件，用于响应来自喷嘴的水流旋转所述轴组件，以再定位所述偏导装置以在另一方向从所述洒水装置排放水；以及
由此所述第一和第三接触表面位于所述偏导装置上方并在水流外面，以及所述第二和第四接触表面位于所述偏导装置下方，且所述第一和第三接触表面啮合，所述第二和第四接触表面啮合，以通过随着流速增加而增加的摩擦控制轴组件的旋转速度。

2.  如权利要求1所述的旋转洒水装置，其特征在于，接触所述偏导装置的水使所述偏导装置产生第一力分量，该第一力分量导致所述第一和第三接触表面阻止所述轴组件响应水流流速旋转。

3.  如权利要求2所述的旋转洒水装置，其特征在于，接触所述偏导装置的水使所述偏导装置产生第二力分量，该第二力分量导致所述第二和第四接触表面阻止所述轴组件响应水流流速旋转。

4.  如权利要求3所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述第一和第三接触表面为大致平面。

5.  如权利要求4所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述第二和第四表面为大致拱形。

6.  如权利要求2所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述轴组件包括旋转轴线，所述第一力分量大致沿着旋转轴线。

7.  如权利要求3所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述第二力分量横向于所述第一力分量。

8.  如权利要求1所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述第一偏导装置是可相对洒水装置拆卸的一第一插入件，所述第一插入件可用第二插入件替换以改变从所述洒水装置排放的水流流动特性。

9.  如权利要求1所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述第一偏导装置是可从洒水装置拆卸的第一插入件，所述第一插入件用多个不同的插入件中的一个替换以改变从所述洒水装置排放的水流流动特性。

10.  如权利要求9所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述流动特性包括抛射线和/或水分布形式。

11.  如权利要求10所述的旋转洒水装置，其特征在于，每个插入件包括不同的识别特征以从中进行识别。

12.  如权利要求11所述的旋转洒水装置，其特征在于，每个不同识别特征是不同的颜色。

13.  如权利要求8所述的旋转洒水装置，其特征在于，还包括多个喷嘴，每个喷嘴易于相对所述壳体安装和拆卸，以便易于更换来改变水流的流速。

14.  如权利要求13所述的旋转洒水装置，其特征在于，多个喷嘴中的每个包括不同的识别特征以易于从中进行识别。

15.  如权利要求1所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述驱动组件包括通过与所述轴组件接触可旋转支撑并包括冲击件的冲击组件，所述冲击件与所述轴组件接触，以可旋转地提升轴组件以旋转所述第一偏导装置来再次引导水排放；第二偏导装置，位于并构造成容纳来自所述第一偏导装置的水以引起所述第二偏导装置旋转远离从所述第一偏导装置排放的水；以及一弹簧，一旦所述第二偏导装置旋转离开从所述第一偏导装置排出的水，所述弹簧偏置所述冲击件与所述轴组件接触，以及由此在所述冲击组件和所述轴组件之间的接触面积被充分最小化，以降低其间的旋转摩擦，使得冲击件具有预定质量，所述弹簧具有预定弹簧系数和质量，且弹簧系数被调整以增加所述第二偏导装置在水排放外的时间到所要求的间隔，以增加从所述洒水装置水排放的效果。

16.  如权利要求15所述的旋转洒水装置，其特征在于，从所述第一偏导装置排放的水在所述第二偏导装置旋转出从所述第一偏导装置排放的水时达到从洒水装置的最大径向距离，以及当所述第二偏导装置保持在从所述第一偏导装置的排放的水外时已经增加。

17.  如权利要求16所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述轴组件包括具有上端部的轴，所述冲击组件接触所述轴的所述上端部以被所述轴组件支撑，且其中最小化所述轴部分的所述上端部以降低所述冲击组件和所述轴组件之间的接触面积。

18.  如权利要求16所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述第二偏导装置当在位置上时限定用于从所述洒水装置排放水的通路，以接收来自所述第一偏导装置的水。

19.  如权利要求18所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述第二偏导装置的通路限定大致拱形的路径。

20.  如权利要求15所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述第二偏导装置以水平线上方的一角度安装，且从所述第二偏导装置排放的水具有高于水平线的最初抛射线。

21.  如权利要求15所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述冲击组件具有在水平线上方成角度的外壁部分。

22.  如权利要求1所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述壳体包括多个隔开的保护性元件以保护所述可旋转轴组件和所述驱动组件免受外界因素的干扰。

23.  如权利要求22所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述隔开的保护性元件的每个包括径向延伸的第一部分和沿着所述可旋转轴组件延伸的第二部分。

24.  如权利要求23所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述壳体包括底部和每个保护性元件的第一部分从底部径向延伸。

25.  如权利要求24所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述底部包括连接到每个保护性元件的第一部分上的板。

26.  如权利要求23所述的旋转洒水装置，其特征在于，每个保护性元件的第二部分定尺寸成最小化从所述洒水装置排放的水的阻力。

27.  如权利要求22所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述保护性元件包括从所述洒水装置径向向外设置的竖直延伸件。

28.  如权利要求1所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述第一、第二、第三和第四表面中的至少一个包括磨损抵抗材料以降低接触表面之间的磨损。

29.  如权利要求28所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述第四接触表面在所述轴组件的底部并包括耐磨材料。

30.  如权利要求29所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述耐磨材料是陶瓷件。

31.  如权利要求30所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述陶瓷件可移去地连接在所述轴组件的底部用于组装和替换。

32.  如权利要求31所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述陶瓷件为拱形。

33.  如权利要求28所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述第二接触表面包括所述耐磨材料。

34.  如权利要求33所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述耐磨材料为陶瓷件。

35.  如权利要求34所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述陶瓷件形成一环。

36.  如权利要求35所述的旋转洒水装置，其特征在于，所述环可移去地固定在所述壳体上用于组装和替换。

旋转洒水装置
技术领域
本发明涉及一种旋转冲击洒水装置，并尤其涉及具有改进的驻留时间、改进的制动、改进的摩擦特性、改进的喷射特性、以及改进的免受环境干涉的保护的旋转冲击洒水装置。
背景技术
自从20世纪30年代冲击洒水装置已经例如在农业灌溉中用于分配水。典型的冲击洒水装置利用排放件或偏导装置引导水进入连接在冲击臂上的匙状物。冲击臂连接在将匙状物偏置朝向水流的扭转弹簧上使得水冲击匙状物时弹簧吸收一部分水流的一部分动能和动量。水冲击匙状物一段时间同时还引起匙状物通过围绕通常竖直的轴线旋转从水流移开。这样做时，弹簧的位置从自然位置改变，由此储存潜能并提供返回偏置力。
移动的匙状物的动量引起匙状物和冲击臂从水流完全移开，在这时水不受阻止地自由排出。但是，在没有水接触匙状物时，弹簧的储存能量通过将匙状物引导回水流而释放。匙状物不与水流接触的时间量已知为驻留时间。
当匙状物和冲击臂返回时，匙状物再次经过水流。因为冲击臂和连接到上面的结构具有质量，因此具有惯性，冲击臂的返回撞击连接到偏导装置上的结构。该撞击引起排放件及其相关结构围绕大致竖直的轴线在冲击臂返回的方向旋转一小段距离。但是，水流再次撞击匙状物使得匙状物和冲击臂移出水流并逆着弹簧的偏置，并重复过程。
在驻留时间，水流自由地未受阻止地排出。但是，在这种状态下，水流花费短的时间形成最大射水距离。即，水流中匙状物的存在引起水流可排出距离的缩短。当匙状物移出水流时，水流需要一段时间达到连续没有干涉时达到的距离。尽管这段时间相对较短，通常匙状物在水流达到最大距离之前返回干涉位置。这降低了洒水装置的覆盖面积并将水集中在更小的面积上。
洒水装置的覆盖面积还受到排放件、如喷嘴排放件的影响。通常，喷嘴排放件以固定的抛射线角度将水排出。在没有匙状物时且一旦水流达到它的最大距离，很少的水将以更短的距离散布。在这样的系统中，只有依靠不定的喷射和匙状物干涉和减慢水流，水才能设置成不是最大距离。改变水抛射线的能力通过用另一个具有不同喷嘴排放抛射线的洒水装置替换整个洒水装置来实现。
将匙状物引导出水流的能量，或驱动能量储存在扭转弹簧中。但是，移动部件的摩擦浪费了一部分驱动能量。通常冲击臂和它的结构由下部推力支承件或与洒水装置本体接触的表面或旋转轴和喷嘴部分支撑。摩擦降低了从水流的动能到扭矩弹簧中的潜能的能量传递的效率。
为了最大化驻留时间，冲击臂应当尽可能远离水流。为了实现该目的，给予冲击臂大的质量而给予扭矩弹簧低的弹簧系数，且然后所指的弹簧是轻弹簧。
增加驻留时间的一种方法是移除下部推力支承。在没有下部推力支承表面时，冲击臂和它的结构必须、最通常地通过从它的扭矩弹簧悬挂结构支撑。但是，在这种系统中的扭矩弹簧需要足够的尺寸来支撑冲击臂及其结构的质量。这牺牲了在所有能量转化成潜能之前弹簧由于偏转能够变形的量。相应地，冲击臂停止从水流移开并开始朝向水流返回。因此，当冲击臂快速返回时降低了驻留时间，以及全部冲击频率高。因此，水流不能达到最大距离。
冲击洒水装置遇到的另一缺点是在变化的水压下洒水装置性能的变化。尤其是，洒水装置具有压力范围，在该范围内达到质量指标。在该范围之外，洒水装置经历不良性能，例如通过不规律地旋转或迅速失控地旋转。
水压可受到许多因素，如水源压力、由通过喷嘴的水产生的压力、以及排放件的形状的影响。为了避免洒水装置不规律的旋转或迅速失控地旋转并最优化洒水装置的性能特征，在不同的水流和压力特征下旋转时间应当相对恒定或在很窄的范围内。
一种在变化水压下控制洒水装置旋转时间的方法是利用水压致动的制动机构。通常，制动通过使用一堆垫圈和抵靠前述下部推力支承件或表面定位的压缩弹簧实现。垫圈位于水流中水进入洒水装置的点以下。尤其是，术语洒水装置一般指包括在其下端有用于固定从水源传输水的杆或导管的螺纹的洒水装置头。冲击洒水装置的旋转部分包括喷嘴入口，其反过来位于邻近垫圈。垫圈位于洒水装置的螺纹内或以下，且水压迫使垫圈抵靠洒水装置喷嘴以形成与移动喷嘴的动态密封。
在这种类型的制动系统中，制动力随着水压的增加而增加。此外，随着制动力增加，驱动能量也增加。即返回由扭转弹簧储存的用于将冲击臂返回的能量。尽管冲击频率没有显著增加，但是对于每次冲击包括喷嘴排放件的洒水装置的旋转部分经过的角距离增加，使得洒水装置完成单次旋转的时间(已知为旋转时间)减少。随着选择时间减少，水流达到的距离减少；且水流开始跟随。因为这些，提供质量指标的操作压力范围变窄。
所述利用垫圈和动态密封的制动系统仅识别压力而不识别流速。这时因为垫圈堆位于从杆的水的流动中水通过喷嘴之前，通常有必要通过使用喷嘴和水排放件设置作为必须允许随着水流的旋转方向旋转的单个部件。但是，当使用具有不同流速的喷嘴或喷嘴排放件时，压力可不同地变化或完全不变。相应地，该制动系统不能控制在不同流速下的旋转时间，这导致变化的旋转时间。变化的旋转时间限制洒水装置仅在较小或较窄水流规格范围内提供最佳性能。
所述该系统的重要特征是支承和依靠摩擦的制动表面的使用。众所周知，摩擦在洒水装置的寿命和性能上是累积负面效应。还众所周知，用在农业设施中的水通常包含杂质，包括例如沙子、石头、污垢、和火山岩粒子。在所述推力支承和垫圈制动构造中，杂质可变得卡在表面之间并加速移动部件的磨损。此外，粗砂可进入由诸垫圈形成的动态密封中并困扰该机构。
除了冲击洒水装置使用的大尺寸应用，该系统还利用易于受到损坏和外部干扰的相对易碎的部件。例如，已知杂草或青葱草木和灌木可长入洒水装置机构，由此堵塞机构并阻止它正确操作。此外，已知可发生洒水装置的意外外部撞击，例如通过跌落洒水装置，并引起损坏。
相应地，需要一种改进的旋转冲击洒水装置。
附图说明
在附图中，图1是包括本发明特征的洒水装置头的立体图；
图2是图1的洒水装置头的部分分解图，描述了壳体、喷嘴、偏导装置、支承、和洒水装置组件；
图3是图1的洒水装置头的侧视图；
图4是图3的洒水装置头的第一俯视图，描述了在第一、未压缩位置的壳体并描述了在锁定和安装位置的洒水装置组件；
图5是图3的洒水装置头的第二俯视图，描述了在第二、压缩位置的壳体并描述了旋转到未锁定未安装位置的洒水装置组件；
图6是沿着图4的线6-6的图1的洒水装置头的局部剖视图；
图7是图2的洒水装置组件的分解图；
图8是图6的洒水装置头的部分放大图；
图9是沿着图6的线9-9的剖视图；
图10是图5的喷嘴实施例的立体图；
图11是图10的喷嘴的剖视图；
图12是图2的偏导装置的实施例的第一立体图；
图13是图12的偏导装置的第二立体图；
图14是图12的偏导装置的俯视图；
图15是图12的偏导装置的侧视图；
图16是图12的偏导装置的仰视图；
图17是图12的偏导装置的正视图；
图18是图12的偏导装置的剖视图；
图19是图2的支承的实施例的俯视图；以及
图20是图19的支承的侧视图。
具体实施方式
首先参照图1-5，描述了体现了本发明特征的洒水装置头10。洒水装置头10利用管座(未示出)作为灌溉系统的部件，所述灌溉系统可包括多个洒水装置头10和从水源将水传输到洒水装置头10以从哪里分配水的管道系统。管座是大致圆柱的管端，其包括与洒水装置头10的螺纹12配合的内螺纹。洒水装置头10的螺纹12位于通常中空的洒水装置安装部分14的外部，洒水装置安装部分14具有通常截头锥形的外部横截面。
洒水装置头10包括底部或壳体20、偏导装置22形式的排放件、喷嘴24、支承26、和洒水装置组件28。喷嘴24人工地或其它方式固定到壳体20，如下文中描述的那样。偏导装置22和支承26可类似地固定在洒水装置组件28上，然后其结合可固定到壳体20上，它们中的每个也会在下文中描述。
壳体20较佳地由有弹性的可变形热塑性材料制成。壳体20的最下部分包括安装部分14用于固定到上述管座上。壳体包括保护用于洒水装置头10的结构。从安装部分14的顶部径向延伸的是盘形板40。当杂草或其它植物从洒水装置头10的下部向上生长时，板40用于防止植物长进洒水装置头10内，由此降低了这种植物变得缠入并阻止洒水装置头10运行的可能性。
壳体20还可包括其它保护结构，例如多个径向延伸并隔开的肋片42。每个肋片42较佳地包括最初沿着板40的平面延伸、可是还在板40的上面和下面延伸的径向部分44。在该部分44，肋片通常提供另外的到板40和洒水装置头10的结构完整性。肋片42还延伸超过板40并包括大致向上延伸的部分46并与洒水装置组件安装环48连结。部分46还防止植物长入或移入与洒水装置组件28接触，以及提供冲击阻力以吸收洒水装置头10的意外撞击同时降低了任何应当损坏洒水装置头10的运行的冲击的可能性。所描述的壳体20具有四个肋片，尽管肋片的数量以及每个的尺寸和形状可以变化。较佳地，肋片42相对薄使得由洒水装置头10径向排放的水受到最低限度的阻止或阻碍。
尤其参见图2、4和5，可以看到洒水装置组件安装环48将洒水装置组件28固定到壳体20上。安装环48为具有内表面50和外表面52的大致环形。位于内表面52的是多个向内延伸的阻挡件60。每个阻挡件60具有斜坡表面62和阻挡表面64。内部表面52还包括多个向内延伸的支撑平面66和阻挡片68。
洒水装置组件28包括在本体组件100上具有底部边缘71的外部径向安装表面70(见图2)。底部边缘71依靠在安装环48的支撑平面66上以支撑洒水装置组件28。安装表面70还包括径向延伸的阻挡平面72。每个阻挡平面72是在平面72的一端具有竖直凸起阻挡件73的大致平的、水平的部分。当洒水装置组件28固定在安装环48内时，阻挡平面72位于安装环48的阻挡片68以下或与其毗邻。在这样的固定位置，旋转洒水装置组件28直到阻挡片68毗邻阻挡平面72的竖直阻挡件73。阻挡平面72的引导部分75可具有轻微的凸轮或斜面77用于在阻挡片68的下面引导阻挡平面72。此外，安装表面70包括多个向外延伸的安装阻挡件74，类似于安装环48的阻挡件60并具有斜坡表面78和阻挡表面80。
在图4中，洒水装置组件28固定在壳体20上。尤其是，安装环48的阻挡表面64毗邻安装表面70的阻挡表面80，由此防止洒水装置组件28相对于安装环48旋转。洒水装置组件28的阻挡平面72毗邻并在安装环48的阻挡片68以下。本体组件100的底部边缘71依靠支撑片66。以这种方式，防止洒水装置组件28不相对其旋转就从安装环48中拔出。
为了相对于安装环48旋转洒水装置组件28以允许洒水装置28被移除，可移除相应的阻挡件60和74之间的毗邻关系。为了实现它，可通过箭头C方向的引导力压紧安装环48(如图5所示)使得安装环48的一部分在箭头E的方向向外变形。安装环48的压缩使得安装环48的形状变形，因此洒水装置组件28可在安装环48内移动。
当压紧安装环48时，安装环48的阻挡件60远离洒水装置组件28的阻挡件74放置使得阻挡表面64、80不再接触。在该位置，洒水装置组件28可相对于安装环48旋转使得洒水装置组件28的阻挡平面从安装环48的阻挡片68释放。然后洒水装置组件28可从壳体20移除，并可手工操作。洒水装置组件28设置有从顶部表面94的直立壁92，洒水装置组件28可通过它被抓住以实现旋转。
现参照图6和7，洒水装置组件28包括本体组件100、轴组件102、和冲击组件如盘组件104，每个可相对于每个移动来用于旋转冲击洒水装置的运行。尤其是，本体组件100包括安装帽110，安装帽110包括用于固定到安装环48上的安装表面70，如上所述，并通常在操作时保持静止。安装帽110在其顶部表面94包括由连结到每个竖直壁92上的环形壁114限定的中心通道112。以下将更详细描述其操作的制动帽120插入中心通道112中并包括许多容纳在安装帽110的顶部表面94内开口116内由环形壁114限定的面积内的弹性尖端分叉片122。尖端分叉片122可在插入开口116时向内变形并然后伸展回到自然位置以到与环形壁94的底部边缘114的干涉位置，如图6所示。
轴组件102(见图6)主要包括通过盘组件104连结的上部轴部分130和下部轴部分132，以下将更详细地描述。上部轴部分130包括圆柱形本体134和从上部轴部分130延伸并具有底部表面141和顶部表面142的环形凸缘140。安装帽110的中心通道112包括从中心通道112的内表面146向内延伸的环形凸缘144。环形壁148从环形凸缘144的最内部边缘向上延伸；由此限定位于内部表面146附近的环形通路150。
在组装时，压缩弹簧160放置在中心通道112内且其底部抵靠在通路150内，且弹性垫圈170放置在弹簧160的顶部上。弹性垫圈170包括径向突出的短片172且其通常容纳在由内部表面146限定的小凹槽173内，因此弹性垫圈170通常被放置相对于安装帽110旋转。上部轴部分130插入中心通道112，因此上部轴部分130的圆柱形本体134容纳在环形凸缘144和环形壁114内。此外，环形凸缘140的底部表面141接触弹性垫圈170以压缩弹性垫圈170和环形凸缘144之间的压缩弹簧160。制动帽120具有向下延伸的环形壁162并由于弹簧160的力具有与上部轴部分130的环形凸缘140的顶部表面142的压力接触，如以下将进一步详细描述的那样。
制动帽120还包括大致与旋转轴线X同轴线的大致圆形的主体164。上部轴部分130的顶部表面142还限定大致与轴线X同轴线且形成补偿形状以容纳主体164的一部分的的圆柱形凹槽166。同时，主体164和凹槽166大体上形成用于将轴组件102和盘组件104保持在与本体100和洒水装置头10正确对齐的支承点。
下部轴部分132连接到上部轴部分上使得两者大致固定并相对彼此静止。下部轴部分132具有中心本体190，中心本体190具有上部内部表面192、从通常表面192径向延伸的环形凸缘194、和从凸缘194向上延伸的阶梯延伸部196。
在组装中，阶梯延伸部196穿过盘组件104并与上部轴部分130固定。尤其是，轴组件102包括介于上部和下部轴部分130、132之间的支撑物198。支撑物198具有部分环形的、圆柱形壁200和轴向延伸形成大致圆形开口204的环形凸缘202。此外，环形凸缘202限定朝向开口204开口的部分环形凹槽206。上部轴部分130的圆柱形本体134的外部表面包括向外成阶梯状、部分环形、细长部分208。当支撑物198和上部轴部分130连结时，阶梯状部分208延伸进凹槽206。
当上部轴部分130和下部轴部分132连结时，阶梯状延伸部196还延伸穿过支撑物198的凹槽206并与上部轴部分130的阶梯状部分208用楔形榫接地配合。尤其是，凹槽206限定具有与阶梯状、细长部分208和上部轴部分130互补的形状的细长通路220。阶梯状部分208可滑动地容纳在细长通路220中。结果，上部轴部分130和下部轴部分132彼此互连。
如上所述，下部轴部分132的阶梯状延伸部196插入通过盘组件104。盘组件104包括外壳240，外壳240具有上部大致圆柱形外表面242、下部大致截头锥形外表面244、内部大致圆柱形表面246、中心环248、将中心环248连结到内部表面246的桥件250、以及限定用于阶梯状延伸部196相对盘组件104移动的传播路径的部分环形开口252。尤其是，中心支撑件248位于开口252的中心并与轴线X同轴。除了将盘组件104的剩余部分连结到中心支撑件248上的桥件250，中心环248大致被开口252环绕。
如上所述，阶梯状延伸部196延伸穿过盘组件104的开口252。通过最小化桥件250的尺寸，设置成在阶梯状延伸部196接触桥件250之前盘组件104和阶梯状延伸部196相对于彼此的最大旋转后掠角。
轴组件102和盘组件104设置有扭矩弹簧260，扭矩弹簧260将组件102、104偏置一位置，在该位置，连接到轴组件102的水流排出偏导装置22可接触也连接到盘组件104的匙状物29。扭矩弹簧260可在一端固定到轴组件102的上部轴部分130上且另一端固定到盘组件104的桥件250上，但应当注意弹簧260可在不同的位置连接到这些组件上。
水流的力将引起匙状物29旋转出水流，引起盘组件104相对轴组件102旋转。该移动引起扭矩弹簧260旋转到储存能量。一旦匙状物29退出水流，扭矩弹簧260的储存能量迫使盘组件104返回到水流可再次接触匙状物29的位置。当盘组件104返回时，桥件250冲击接触阶梯状延伸部196，引起轴组件102围绕轴线X相对于安装帽110和壳体20旋转一小段距离。盘组件104设置有质量结构270以在盘组件104撞击阶梯状延伸部196时增加冲击力。扭矩弹簧260较佳地具有低的弹簧系数，因此盘组件由于水流的旋转量最大化，由此如上所述增加了水自由地未受阻止地排出的时间。
为了利用具有低弹簧系数的扭矩弹簧260，盘组件104必须由其它结构支撑。下部轴部分132的本体190包括大致与轴线X同轴线的盲孔导向器280。该导向器280容纳销282的下端284，同时销的上端282容纳在盘件104的中心支撑件248的盲孔290内，最佳地如图6所示。盘件104的盲孔290的深度有助于当水流接触偏导装置22时盘件104的延迟背离。匙状物29上的水的力引起向上升起到盘组件104，使得销282的顶部表面288和盲孔290之间的接触是零星的，并当轴组件102朝向水流旋转回来时更加重要，且由于旋转降低了销282的侧表面和盲孔290之间的摩擦。
通过最小化销282和盲孔290之间的接触面积，旋转时由于摩擦的扭矩降低。这样，可增加盘组件104的质量且可如上所述使用轻弹簧，由此产生更大的驻留时间。
这些特征的组合提供优良的冲击洒水装置。通过实例方式，盘组件104可具有28.5克、或0.063磅的质量，且在具有0.105英寸直径的销282的顶部表面299和盲孔290之间的接触面积的摩擦扭矩是2.6×10^-4磅英寸。利用弹簧系数为0.0019英寸-盎司/旋转度的扭矩弹簧260，驻留时间大约是0.3秒。相比较而言，驻留时间大约0.1秒是普通的。与偏导装置22相结合，洒水装置10提供更好的水分布。
如上所述，用于分散和排出水流的偏导装置22连接到下部轴组件132上。偏导装置22一般与固定在壳体20内的喷嘴24连通。水在安装部分14进入洒水装置头10，然后通过喷嘴24。水在水流中抵靠偏导装置22向上引导，然后偏导装置22再将水从洒水装置头10向外引导。在排出偏导装置22之后，水流可接触匙状物29，以引起盘组件104相对于水流的旋转到水流自由地未受阻止地排出的点。
应当注意喷嘴24和偏导装置22是分开物件。喷嘴24形成与壳体20的密封，将水的流动集中到所要求的压力和流速，并将水抵靠偏导装置在水流中排放。相应地，不需要在偏导装置和壳体20或管座之间的动态密封。这样，降低了并在某些情况下消除了水流中粗砂或颗粒物质夹在移动部件之间的可能性，由此为洒水装置头10提供更长的寿命并避免了与卡住或损坏洒水装置头10有关的问题。
射水距离、射水式样、以及流速由喷嘴24和偏导装置22控制。洒水装置头10可根据所要求的性能特征设置多个不同的喷嘴24和偏导装置22。在优选实施例中，多个不同的偏导装置22和喷嘴24是可互换的，即它们易于安装和移除。优选的偏导装置和喷嘴以颜色编码，以对应它们提供的性能特征用来便于识别。
如图8、10和11所示，喷嘴24具有带有入口302的中心流路引导腔300用于容纳来自水源进入洒水装置头10的水，以及出口和排放件304用于引导水抵靠偏导装置22。在入口302和出口304之间，流路300的轮廓在水流动的方向以预定曲率向内弯曲以形成所要求的水流和流速。各种喷嘴24可设置0.318英寸直径的入口302和0.0781、0.0859、0.0938、或0.1016英寸直径的出口304。
喷嘴24坐落在壳体20的底部，更具体的是在安装部分14内。这样，水的力将不会将喷嘴24纵向地在安装部分14内从其坐落位置上移走。壳体20包括喷嘴安装部分320，其包括具有多个大致圆柱形或圆锥形阶梯状内部空腔以大致配合喷嘴24的外部，其几何形状可改变而不改变其性能。
壳体20还包括具有大致圆柱形壁324和大致平坦底部326的轴组件支承凹槽322。如图8所示，下部轴部分102的最下面部分位于轴组件支承凹槽322内，且喷嘴24的上部308在轴组件支承凹槽322上方延伸。
喷嘴24较佳地通过人工，尽管也可使用其它方法卡装在壳体内。喷嘴24的外部包括通向环形肩部312的环形斜坡310，以及壳体20包括环形脊314，在插入时斜坡310可抵靠其压下。安装时一旦斜坡310通过脊314，肩部312抵靠脊314用来将喷嘴24保持在壳体20内。如上所指，插入后喷嘴24的上部308在轴支承凹槽326的底部326上方突出，以及喷嘴24可通过压在最上部分308以迫使肩部312在脊314上方，由此从壳体20释放喷嘴24而移除。
轴组件支承凹槽322设置了用于旋转轴组件102的引导和支承表面。尤其是，水流的向上力抵靠偏导装置22施加，其引导水远离竖直方向。该力以竖直分量和水平分量分解。
尤其是，水流倾向于推动偏导装置22远离竖直方向。为了保持偏导装置22在大致竖直方向，轴组件支承凹槽322施加等于且相对于由水产生的水平分量的抵靠下部轴部分132的力。
但是，当轴组件102旋转时，轴组件支承凹槽322和下部轴部分132之间的力产生摩擦。此外，因为它们靠近喷嘴出口304，轴支承凹槽311和下部轴部分132的摩擦表面之间可容纳一定量的污垢和颗粒物质，其可引起另外的磨损，尤其是不均匀磨损。
为了抗击这种不均匀磨损，在下部轴部分132上或在轴组件支承凹槽322内或者两者上都设置高度抗磨损表面。该表面可直接形成在下部轴部分132上和/或轴组件支承凹槽322的内壁324上，或可为分离部件的一部分。
在本实施例中，高度抗磨损表面由作为陶瓷支承件26的陶瓷材料设置，最佳地如图19和20所示。陶瓷材料还具有低摩擦材料。支撑件26可卡装入由下部轴部分132限定的开口，使得支撑件26上的磨损表面352位于相对于水从连接在下部轴部分132上的偏导装置22排出的方向。或者，支撑件26可为装在下部轴部分132或偏导装置上的环。
相应地，当由水移动通过偏导装置22产生的力引起下部轴部分132压住抵靠轴组件支承凹槽322时，支承件26和它的材料降低了摩擦磨损。这样，下部轴部分132和轴组件支承凹槽322之间的磨损是更可控制的和可预知的，且在轴组件支承凹槽322上磨损的任何失常基本上降低了洒水装置头10操作中的任何不良影响的可能。
可见，支承件26的磨损表面352具有拱形轮廓。支承件26较佳地卡装在下部轴部分132内。相应地，在示例性形式中，支承件26包括具有一对腿356的T形叉354。下部轴部分132包括后部支承安装部分360形式的凹槽或空腔用于容纳支承件26(见图7)。将支承件26推入支承安装件360使得腿356卡入并然后钩入凹槽(未示出)或支承安装部分360的其它特征。
如上所述，还有通过水流过固定在轴组件102上的偏导装置22产生的竖直力分量。轴组件102由弹性垫圈170和制动帽环形壁162之间的上部轴部分130的环形凸缘140保持。当轴组件102旋转时，在上部轴部分130的环形凸缘和每个制动帽环形壁162、弹性垫圈170、和弹簧160之间有摩擦。这些部件之间的摩擦力取决于其间的压力，其毗邻的表面形成可调节的制动机构。
在该系统中，压力根据水流撞击偏导装置22的流速，以及水流流出喷嘴24的水压而变化。因此，当水的流动和水压变化时，压力也变化。这样，摩擦力用作受控流动制动，以及受控水压制动。这种制动对于控制洒水装置头10的其它不稳定状态，尤其是降低洒水装置效率的旋转组件的过快旋转是重要的。
现参见图8和12至18，描述了示例性偏导装置22。如上所述，偏导装置22固定在下部轴部分132上。更具体地，下部轴部分132具有偏导装置安装部分390形式的用于容纳偏导装置22的空腔(见图7)。偏导装置安装部分390穿过在前部394具有大开口392的下部轴部分132，或面向水排出方向的侧面、和后部更小的开口396、或远离面向水排出的侧面。偏导装置安装部分390由大致平坦的底部表面398和大致平坦的侧壁(未示出)装配。
偏导装置22具有大致平坦的底部420和具有向下引导倒钩424的向后突出的固定钩422。偏导装置22用底部420和钩422插入引导，使得倒钩424定向在偏导装置安装部分390的后部开口396外面，并从这里向下抵靠在陶瓷支承件350上方的下部轴部分132的后部外表面402(见图8)。然后在偏导装置22的前部面积430上施加压力，由此迫使偏导装置22进入偏导装置安装部分390内的坐落位置。
偏导装置22较佳地卡装在下部轴部分132内，并较佳地可人工安装。相应地，偏导装置22的顶部、前部边缘432设置有大致竖直的轮廓。当迫使偏导装置22进入坐落位置时，前部边缘432通过超出形成在偏导装置安装部分390的顶部内部408的脊406。为了移除或替换偏导装置22，可在钩422上施加压力，例如人工压力以迫使前部边缘432向后超过脊406，由此从下部轴部分132和洒水装置头10释放偏导装置22。
如上所述，喷嘴24和偏导装置22流体连通，使得水流流出喷嘴24并被引导通过偏导装置22。即，水穿过包括偏导装置表面442的偏导装置通路440，尽管喷嘴24和偏导装置22分开很短一段距离。通路440的最下点444位于喷嘴24的出口304，且偏导装置表面442是大致竖直的且平坦的或在水排出的方向上微微有拱。偏导装置表面442开始在至少靠近最下点444弯曲使得通路440再次引导水流流动以从偏导装置通路440的最上点和从洒水装置头10向外排出。
通路440可具有变化的轮廓。例如，在通路440邻近最上点450的区域452，通路440可分成多个具有不同弧度和深度的拱形路径。这样，沿着偏导装置表面442在不同位置排出的水流部分在最上点450设置有不同的抛射线。相应地，单个偏导装置22可提供用来引导水越过几个距离，由此提供水喷射的更加均匀广泛的径向覆盖。
如上所述，由于水流在匙状物29上的力和扭矩弹簧260的偏置，盘组件104基本上相对于轴组件102振荡。图9中所示的是在位置上的匙状物29，用来与来自偏导装置22的水的排出相干涉，以及第二非干涉位置以虚线部分示出。匙状物可为如图9所示的颠倒的S形外形并形成大致颠倒S形通路460。在干涉位置，水通过入口462进入匙状物29且被引导到侧方向。然后水跟随通路460直到它撞击弯曲的死端壁464。该撞击抵靠壁464提供用于将匙状物29旋转出水流路径的力。
弯曲壁464大致面向大致与盘组件104相切的方向。因此，水从匙状物29通过出口470在从盘组件104向外引导的线上排放。此外，匙状物29的优选实施例固定在外壳240的大致截头锥形的外部表面。因此，匙状物29倾斜地位于水平方向上方(见图6)。相应地，水在水平线上方的向外方向从出口470排放。这使得匙状物29还通过提供水的分布有助于提供灌溉方面的好处，同时还使用水的力来旋转盘件104。
尽管本发明已经对于包括实现本发明的目前优选模式的具体实例进行了说明，本技术领域的技术人员会理解，对上述系统和技术有无数落入所附权利要求书阐述的本发明的精神和范围的变化和改变。