包括流动控制转换阀的高压流体喷嘴的制作方法

牵引喷嘴用于下水道管线和其它管道系统中，以便帮助将高压软管拉动至管道内，从而到达需要除去的障碍物。这些牵引喷嘴有喷口，该喷口定向成以一定角度向后，以便在管道内的喷嘴中产生推力，从而帮助拉动软管通过和沿着管道的较长伸展部以及环绕管道弯头。这些喷嘴具有朝向前方的喷口，还可以有朝向侧面的喷口，以便消除遇到的障碍物。不过，朝向前方的喷口产生阻止喷嘴通过管道向前运行的相反力。该相反力阻碍高压软管的有效配置，并减小由牵引喷嘴在高压软管上产生的净拉力。因此，需要一种转换机构，该转换机构不会在牵引操作过程中产生相反力，还方便在实际清洁操作过程中操作有效流体喷嘴。而且，还需要一种包括转换阀组件的喷嘴组件，该喷嘴组件可更换，具有最少数目的部件，以便简化这种喷嘴组件的设计和维护。

技术实现要素：

根据本发明的喷嘴组件的示例实施例包括空心喷嘴头部本体，该空心喷嘴头部本体包含转换阀盒组件，该转换阀盒组件通过固定在喷嘴本体上的进口螺母而捕获在该本体中。盒组件包括：大致圆柱形的盒外壳，该盒外壳可滑动地布置在喷嘴本体中；可运动的阀芯，该阀芯布置在盒外壳中；以及偏压部件，该偏压部件将阀芯弹性偏压向在盒外壳后端处的进口螺母。

更特别是，该喷嘴组件包括空心喷嘴本体，该空心喷嘴本体有中心孔和多个从该中心孔穿过本体延伸的口。转换阀盒布置在中心孔中。该盒可操作成在向进口施加高于预定界限值的流体流量时引导流体流从进口至该多个口中的至少一个，并在使得流体流量随后降低至低于该预定界限值和然后超过该预定界限值时引导流体流从进口至该多个口中的至少不同口。

盒包括：圆柱形盒外壳，该圆柱形盒外壳有前部部分和杯形后部部分；圆柱形阀芯，该圆柱形阀芯可滑动地布置在盒外壳的杯形后部部分中；以及偏压部件，该偏压部件在盒外壳内，布置在外壳的前部部分和阀芯之间。该偏压部件优选是线圈弹簧。弹簧推动阀芯离开盒外壳的前部部分。

优选是，盒包括一个或多个引导部件，该引导部件与阀芯接合，以便每次阀芯抵靠外壳的前部部分时使得该阀芯交替地与多个口中的该至少一个和多个口中的该不同口对齐。优选是，引导部件是穿过盒外壳的侧壁的销，该销从盒外壳的后部部分径向向内凸出，该销与阀芯上的相应结构接合。

阀芯有用于允许流体流过的至少一个通孔以及该相应结构。该结构优选是周向的之字形槽。低于预定界限值的各转变使得阀芯绕它的轴线旋转，以便使得流体流能够在第一组和第二组口之间交替。

盒外壳的前部部分有引导到第一组口的至少一个穿过孔和引导到第二组口的至少一个其它穿过孔。阀芯有前部面和从该前部面凸出的至少一个凸耳，该凸耳用于选择地关闭穿过盒外壳的前部部分的至少一个孔。每次阀芯朝向或离开盒外壳的前部部分运动时，引导部件都使得阀芯旋转预定量，例如22.5°。

优选是，盒外壳有：穿过前部部分的两个或更多轴向孔，这些轴向孔绕穿过盒外壳的中心轴线等距间隔开；以及穿过前部部分的两个或更多倾斜孔，这些倾斜孔延伸至环形槽道，该环形槽道环绕盒外壳的前部部分延伸。阀芯有：前部面；至少两个穿过孔，该穿过孔绕中心轴线间隔开；以及至少两个凸耳，该凸耳从前部面凸出，用于根据阀芯在盒外壳的后部部分内的旋转位置而选择地与穿过盒外壳的前部部分的轴向孔和倾斜孔接合。

根据本发明的喷嘴组件的实施例包括空心喷嘴本体，该空心喷嘴本体可与高压流体供给源连接。喷嘴本体有中心孔、从该中心孔的一端延伸至本体外的第一多个口以及从该中心孔的侧部延伸至本体外的第二多个口。转换阀盒组件布置在中心孔中，该转换阀盒组件可操作成在向进口施加高于预定界限值的流体流量时引导流体流从进口至该第一多个口中的一个或多个，并在使得流体流量降低至低于该预定界限值和然后再超过该预定界限值时引导流体流从进口至该第二多个口中的一个或多个。

在该实施例中，盒组件包括盒外壳，该盒外壳布置在空心本体的中心孔中。盒外壳有前部部分和杯形后部部分。前部部分有：第一多个穿过孔，用于使得流体通向该第一多个口；第二多个穿过孔，用于使得流体通向该第二多个口。

圆柱形阀芯可滑动地布置在盒外壳的后部部分中。该阀芯有多个轴向延伸的阀芯穿过孔。在盒外壳的后部部分内的、在前部部分和阀芯之间延伸的偏压部件推压阀芯离开盒外壳的前部部分，从而当没有流体流过喷嘴组件时，阀芯抵靠保持螺母，该保持螺母将盒捕获在喷嘴本体内。在盒外壳的后部部分和阀芯之间延伸的引导部件与在阀芯上的相应结构接合，以便当阀芯在盒外壳的后部部分内向前和向后滑动时使得该阀芯旋转。

阀芯有前部面和从该前部面凸出的多个凸耳，当阀芯抵靠盒外壳的前部部分时，该凸耳各自封闭穿过盒外壳的一个孔。阀芯有之字形周向环形槽，该周向环形槽与引导部件接合。该接合使得阀芯在每次流体流量转变成高于和低于预定界限值时只沿一个方向绕穿过组件的中心轴线旋转预定量。当阀芯抵靠盒外壳的前部部分时，穿过该阀芯的孔与穿过盒外壳的一个或多个孔对齐。

根据本发明用于喷嘴本体中的转换阀盒的一个实施例包括大致管形的盒外壳，该盒外壳有前部部分和杯形后部部分。前部部分有周向环形槽以及用于流体轴向通过至前端外的第一多个轴向穿过孔和用于流体通向环形槽道的第二多个穿过孔。盒还包括圆柱形阀芯，该圆柱形阀芯可滑动地布置在盒外壳的后部部分中。该阀芯有多个轴向延伸的阀芯穿过孔。偏压部件布置在盒外壳的后部部分内并在前部部分和阀芯之间。该偏压部件优选是线圈弹簧，该线圈弹簧在没有足以克服弹簧力的流体流量时偏压阀芯离开盒外壳的前部部分。引导部件在盒外壳的后部部分和阀芯之间延伸，并与在阀芯上的相应结构接合，以便当阀芯在盒外壳的后部部分内向前和向后滑动时使得该阀芯旋转。

阀芯有前部面和从该前部面凸出的多个凸耳，当阀芯抵靠盒外壳的前部部分时，该凸耳各自关闭穿过盒外壳的一个孔。当阀芯抵靠盒外壳的前部部分时，穿过该阀芯的孔与穿过盒外壳的一个或多个孔对齐。

通过结合附图阅读下面的详细说明，将清楚本发明实施例的其它特点、优点和特征。

附图说明

图1是固定在清洁软管上的、根据本发明的转换喷嘴头部组件的局部分解图。

图2是图1中所示的转换喷嘴头部组件的放大分解图。

图3是在未增压状态下穿过装配的转换喷嘴头部组件的轴向剖视图。

图4是在增压状态下穿过图3中所示的喷嘴头部组件的轴向剖视图，其中流动朝向清洁口。

图5是从图3和4中所示旋转45度的、穿过喷嘴头部组件的轴向剖视图，其中，阀芯引导流向牵引器口。

图6是穿过如图4中的喷嘴组件的轴向剖视图，其中流动堵塞防止通向清洁口。

图7是穿过如图5中的喷嘴组件的轴向剖视图，表示了阀芯防止流体流向牵引器口。

具体实施方式

图1至7中表示了结合转换阀组件的喷嘴组件的示例实施例。应当知道，图3、4和6的剖视图是表示通向喷嘴头部本体的侧部外的清洁喷嘴口的轴向剖视图。图5和7是旋转45度的同一组件的轴向剖视图，其中切面穿过一对牵引器喷嘴口。

下面参考图1，图中表示了根据本发明示例实施例的管道清洁组件的局部分解图，该管道清洁组件有包括盒组件100的喷嘴组件102。喷嘴组件102包括空心喷嘴头部本体104，该空心喷嘴头部本体104容纳盒组件100，该盒组件100通过螺纹保持器螺母103而捕获在喷嘴本体104内。组件102再通过保持器螺母103而螺纹连接或以其它方式固定在旋转支承连接组件106的远端上，例如在美国专利No.6059202中公开，该旋转支承连接组件106再固定至高压流体软管108的远端上。

在图2的分解图中表示了喷嘴组件102的单独放大分解图。盒组件100包括盒本体130、线圈弹簧134和阀芯132。

在该示例实施例中，喷嘴头部或本体104大致绕它的纵向轴线“A”对称，有一组四个周向间隔开的牵引器口110、一组四个清洁口112和前部清洁口114。这些口110、112、114各自进入中心盲孔116内，盒100安装在该中心盲孔116中。口110和114伸入中心盲孔116的底部环面部分中。口112与中心盲孔116的侧部部分相交，该侧部部分与中心盲孔116的底部环面部分分开。

这些口各自定位/定向成与喷嘴本体104的纵向轴线A成一定角度或者偏心移开，以便在装置操作过程中向喷嘴本体104施加旋转力矩。在向前切割喷嘴的情况下，与轴线的角度产生向前牵引、或者零(无拉动)、或者延迟。只是径向偏离来向喷嘴本体施加旋转力矩。因此，在盒组件100的操作过程中，喷嘴本体104在支承组件106上旋转。支承组件106通常设计成允许喷嘴组件102以控制速度旋转。

在不同喷嘴头部104中，根据喷嘴组件102设计用于的特殊清洁用途，口110、112和114的选择和方向可以变化。例如，根据特殊用途的操作要求，各口的精确角度位置、数目和偏离以及口的组数可以变化。只要通向中心盲孔116中的口的径向间距保持相同，多种喷嘴头部结构就可以使用相同的盒100，如后面所述。而且，在喷嘴组件102的转换阀机构中的全部磨损部件都包含在盒100中，从而在修理时通过简单地更换盒而简化修理。

盒100包括杯形盒外壳130、阀芯132和偏压弹簧134。盒100装配至喷嘴本体104中的中心盲孔116中，并通过螺纹保持器螺母103而捕获于其中。螺纹保持器螺母103有保持密封O形环142的外周面槽，该螺纹保持器螺母103与盒外壳130的后部环形面接合，以便将盒外壳130捕获在喷嘴本体104中。盒外壳130承载一对间隔开的O形环142，该对O形环142在相应的外周槽中，以便定心和使得盒100在孔116内的适当位置密封。

盒外壳130有杯形后部部分131和实体前部部分133。前部部分133有：远端143，用于与喷嘴本体104中的中心盲孔116的底部接合；环形缘141；以及环形槽道140，该环形槽道140环绕前部部分133，从而使得该前部部分133与后部部分131分离。前部部分133还有中心轴线盲孔135，用于在其中接收弹簧134的一端。优选是，前部部分133还有四个轴向延伸、等距间隔开的孔137，该孔137与四个倾斜孔139交替。四个轴向延伸的孔137环绕中心轴线A对称地间隔开90度。也间隔开90度的倾斜孔139在四个轴向延伸孔137之间对称地间隔开。因此，环绕中心轴线A每45度有穿过盒外壳130的孔137或139。

这些倾斜孔137各自与环绕盒外壳130的实体前部部分133的环形槽道140连通。前部部分133的盘形缘141承载O形环142，该O形环142使得环形槽道156与远端143隔离。盒外壳130还有四个等距间隔开的引导销136，该引导销136径向向内穿过杯形后部部分131的侧壁延伸。这些引导销压配合穿过后部部分131的侧壁，并用于控制阀芯132在盒外壳130内的位置，如后面进一步介绍。当安装在喷嘴本体104的盲孔116内时，盒外壳130不需要绕轴线A的特殊方位。

阀芯132基本上为具有前端144和后端146的实心圆柱形本体。前端144有平径向面，该平径向面有径向绕轴线A间隔开90度的、四个对称间隔开的凸出凸耳148。在这些凸耳148之间有四个等距间隔开和轴向延伸的穿过孔150，也环绕轴线A等距间隔开90度。根据阀芯132在盒外壳130内的旋转位置，各凸耳148用作对于孔137和139中的一个的阀盘。

示例阀芯132有外侧壁152，该外侧壁152有之字形图形的环形凸轮槽154，该环形凸轮槽154完全环绕阀芯132的周边形成于侧壁152中。凸轮槽154的尺寸设置成与销136的直径和深度互补，该销136从盒外壳130的后部部分131的侧壁径向向内凸出。当盒100完全装配时，销136安放在凸轮槽154中。该凸轮槽154有前部凹槽或顶点156，各前部凹槽或顶点156沿槽154旋转间隔开大约45°。凸轮槽154还有后部凹槽158，该后部凹槽158与四个轴向槽160交替间隔开，这四个轴向槽160间隔开大约90°。这些轴向槽160与凸轮槽154在槽154中的后部凹槽158之间的角度旋转位置处交汇。

当阀盒100完全装配时，四个引导销136各自安放在凸轮槽154中。凸轮槽154的侧部朝向槽154的相继的前部和后部凹槽或顶点156和158成角度，从而当阀芯132在施加或减小流量而向前和向后运动时，阀芯132必须在它随着高于和低于预定界限速率的每次流量变化而向前或向后运动时每次顺时针旋转大约22.5°。

当流体流关闭时(如图3中所示)，或者至少降低成低于预定界限值时(由弹簧134的弹簧刚性系数来确定)，阀芯132由弹簧134向后推动，以使得它抵靠螺母103。同时，阀芯132顺时针旋转22.5°。在图3中表示的引导销136抵靠前部凹槽156或安放在轴向槽160中。

在该中间位置中，阀芯132抵靠螺母103。在该位置中，穿过阀芯132的通道150通向盒外壳130中的全部通道，即轴向通道137和倾斜通道139，至全部口110、112和114。不过，在该点流体压力关闭或较低。

当在流量减小之前阀芯132的位置处于如图4中所示时，即流通过倾斜通道139至环形槽道140至清洁喷嘴口112，然后，当流体流再次打开时，阀芯132再通过对着阀芯132的进口端部分的流体流而向前运动，但是这时阀芯132向前运动和相对于图5中所示的位置顺时针旋转22.5°。在该位置，通道150与轴向通道137对齐，通向牵引器口110和前部清洁口114。同时，在阀芯端部144上的四个凸耳148关闭通向清洁喷嘴112的四个倾斜孔139，如图6中所示。

当流量随后减小至低于预定界限值时，例如通过操作人员关闭流量，阀芯132在弹簧134向后推动阀芯132时通过与静止引导销136接合而旋转大约22.5°，以便旋转和轴向运动至中间位置，再如图3中所示，除了一个凹槽156再旋转22.5°外。该旋转由在弹簧134向后推动阀芯时在安放在槽154中的静止引导销136之间的相互作用(从而迫使阀芯132旋转)而引起。

然后，当流量再次升高至高于预定界限值时，阀芯132在流体流向前推动阀芯132时再次旋转大约22.5°至图4和7中所示的位置。当阀芯132处于该位置时，通道137由凸耳148阻塞，通道150直接与倾斜孔139对齐，通向环形槽道140和清洁口112。因为口137阻塞，如图7中所示，因此没有可用于牵引口110的流体流。因此，当流体流引导通过清洁口112时，将确实防止流体通过牵引口110。

流体流动/压力应用的每个循环都引起阀芯132的大约45°旋转，从而使得流体流在朝向前部口114和牵引口110之间以及清洁口112之间交替。因为所有这些口都优选是偏离直接径向方位，因此当施加流体压力时，旋转扭矩施加给喷嘴本体104，以便使得喷嘴头部旋转。最后，各口110、112和114优选是安装有螺纹喷口170。这些喷口170也可以根据要执行的任务而有不同结构。

应当知道，根据本发明，能够对喷嘴本体104和转换阀盒100进行多种变化。例如，喷嘴头部本体104可以设置成有不同数目的口110和112，且在盒100中的相应阀芯132和外壳130因此将有不同数目的开口和通道。相同的盒100可以用于多个喷嘴头部本体104，各喷嘴头部本体104有不同组的倾斜口。使用的角度和偏移可以进行调节，以便在设计压力和流速下获得特定旋转扭矩。另外，在阀芯132上的凸耳148可以由平面密封件来代替。盒100还可以用于沿软管串联的非旋转喷嘴或流动转向设计。根据这里所述的特征和优点的所有这些变化、替换和等效物都将在本发明的范围内。可以在并不脱离如后面的权利要求和它们的等效物所确定的本发明精神和广义范围的情况下引入这些变化和替换。