本实用新型涉及消防设备技术领域，特别涉及一种喷嘴开口度检测装置、炮头和消防水炮。
背景技术：
炮头喷嘴是消防水炮的重要结构部件，其结构参数好坏直接影响射流的喷射距离和灭火效果。喷嘴包括喷管和设置于喷管内部的喷芯，喷芯与喷管之间的径向间隙形成喷嘴的开口，射流经由开口喷出。为了使喷嘴对流量具有自适应性，喷芯内部通常设置弹簧，在流量增加时，射流对喷芯的冲击力变大，弹簧受到压缩，喷嘴开口变大，使压力不至于过大；在流量减小时，射流对喷芯的冲击力变小，弹簧伸缩量变小，喷嘴开口变小，射流速度增加，可以有效保障射程。可见，喷嘴开口度是喷嘴的重要结构参数，其是否符合设计要求，是影响消防水炮炮头性能的关键因素之一。
然而，由于喷嘴的出口截面呈环形，射流为环状射流，喷嘴开口处射流密集，射流速度高，冲击力大，因此，难以利用传统方法直接测量喷嘴开口度大小，现有技术中尚无专门对消防水炮喷嘴开口度进行检测的装置，这导致无法在批量生产过程中对消防水炮炮头的性能及时作出有效地评价。
技术实现要素：
本实用新型旨在解决消防水炮炮头喷嘴开口度检测问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型第一方面提供了一种喷嘴开口度检测装置，用于检测消防水炮喷嘴的开口度，其包括喷芯位移检测装置和数据处理装置，喷芯位移检测装置用于检测喷嘴的喷芯的位移，数据处理装置用于将喷芯位移检测装置所检测的喷芯位移转换为喷嘴的开口度。
可选地，喷芯位移检测装置包括喷芯随动装置和位移传感器，喷芯随动装置用于与喷芯可同步移动地耦合，位移传感器用于检测喷芯随动装置的位移，以实现对喷芯位移的检测。
可选地，喷芯随动装置通过与喷芯保持接触而与喷芯可同步移动地耦合。
可选地，喷芯位移检测装置还包括接触保持装置，接触保持装置用于使喷芯随动装置与喷芯保持接触。
可选地，接触保持装置包括弹性件和支撑件，喷芯随动装置能够在喷芯的作用下相对于支撑件移动，弹性件设置于支撑件上并抵设于支撑件与喷芯随动装置之间，喷芯随动装置在弹性件的作用下保持与喷芯接触。
可选地，位移传感器为非接触式位移传感器。
可选地，位移传感器为激光位移传感器。
可选地，喷嘴开口度检测装置还包括安装结构，位移传感器通过安装结构安装于喷嘴上，喷芯随动装置能够在喷芯的作用下相对于位移传感器移动。
可选地，喷芯随动装置包括随动结构和待检测件，随动结构用于与喷芯可同步移动地耦合，待检测件可同步移动地设置于随动结构上；位移传感器通过检测待检测件的位移来检测喷芯随动装置的位移。
可选地，随动结构包括第一随动件和第二随动件，第一随动件与喷芯保持接触，第二随动件与第一随动件可同步移动地连接，待检测件设置于第二随动件上。
可选地，第一随动件沿着与喷芯移动方向大致垂直的方向延伸，第二随动件大致沿着喷芯移动方向延伸。
本实用新型第二方面还提供了一种炮头，其包括具有喷芯的喷嘴和本实用新型的喷嘴开口度检测装置。
本实用新型第三方面还提供了一种消防水炮，其包括本实用新型的炮头。
本实用新型所提供的喷嘴开口度检测装置，通过检测喷芯的位移来间接检测喷嘴开口度，可以避免直接测量喷嘴开口度大小难以实现的问题，实现对消防水炮喷嘴开口度的有效检测。
通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例进行详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出本实用新型喷嘴开口度检测装置的检测原理图。
图2示出图1中的I局部放大示意图。
图3示出本实用新型一实施例的喷嘴开口度检测装置与喷嘴的组合结构示意图。
图4示出图1所示喷嘴开口度检测装置的爆炸结构示意图。
图5示出图1所示喷嘴开口度检测装置的局部剖视图。
图中：
1、喷嘴开口度检测装置；2、喷嘴；
11、激光位移传感器；12、安装结构；13、待检测件；14、第一随动件；15、第二随动件；16、螺杆；17、弹簧；18、数据处理装置；21、喷芯。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
本实用新型首次提出一种适用于检测消防水炮喷嘴2开口度大小的喷嘴开口度检测装置。图3-5示出了其中的一个实施例。参照图3-5，本实用新型所提供的喷嘴开口度检测装置1，包括喷芯位移检测装置和数据处理装置18，喷芯位移检测装置用于检测喷嘴2的喷芯21的位移，数据处理装置18用于将喷芯位移检测装置所检测的喷芯21位移转换为喷嘴2的开口度。
图1和图2示出了本实用新型喷嘴开口度检测装置1的检测原理。如图1和图2所示，喷嘴2的喷芯21设置于喷管内部，喷芯21在射流冲击力的作用下相对喷管发生移动，使得喷芯21与喷管之间的开口大小发生变化，这种通过喷芯21移动改变开口度大小以适应射流变化的消防水炮，可以称为变流量消防水炮，对应的炮头可以称为变流量炮头。在图2中，符号A用于表示开口度大小，符号B用于表示喷芯21的位移。由图2可知，喷嘴2的开口度大小与喷芯21的位移之间存在一定的关系，因此，对喷芯21的位移进行检测，再基于喷芯21位移与喷嘴2开口度大小之间的关系进行转换，可以获得喷嘴2开口度大小，实现对喷嘴2开口度的检测。
基于上述原理，本实用新型所提供的喷嘴开口度检测装置1，在喷芯位移检测装置和数据处理装置18的配合作用下，能够通过检测喷芯21的位移来间接检测得到喷嘴2开口度大小，可以避免直接测量喷嘴2开口度大小难以实现的问题，较好地适应消防水炮喷嘴2开口处射流密集、射流速度高及冲击力大等特点，实现对消防水炮喷嘴2开口度的有效检测。
为了便于喷芯位移检测装置检测获得喷芯21的位移，在本实用新型中，喷芯位移检测装置可以设置为包括喷芯随动装置和位移传感器，喷芯随动装置用于与喷芯21可同步移动地耦合，位移传感器用于检测喷芯随动装置的位移，以实现对喷芯21位移的检测。
由于喷芯随动装置可随喷芯21同步移动，因此，喷芯随动装置的位移等于喷芯21的位移，所以，位移传感器检测喷芯随动装置的位移，即能够检测得到喷芯21位移。可见，通过设置随喷芯21同步移动的喷芯随动装置和用于检测喷芯随动装置位移的位移传感器，可以实现对喷芯21位移的检测。利用喷芯随动装置来反映喷芯21的位移，而不是利用位移传感器直接测量喷芯21的位移，可以有效降低喷芯位移的检测难度，使喷芯位移检测装置使用更加方便，同时也可实现较高精度的检测。而且，位移传感器通过检测喷芯随动装置的位移来实现对喷芯21位移的检测，而不是直接检测喷芯21的位移，还有利于减少喷芯位移检测装置对正常射流过程的影响。
其中，喷芯随动装置与喷芯21的耦合，可以是喷芯随动装置与喷芯21的连接，通过将二者连接在一起，而使喷芯随动装置能够随喷芯21一起移动，将喷芯21的位移等效为喷芯随动装置的位移。而为了减少对喷芯21结构的改变，并进一步降低对喷芯21工作性能的影响，喷芯随动装置与喷芯21的耦合优选为喷芯随动装置与喷芯21的接触，即，喷芯随动装置通过与喷芯21保持接触而与喷芯21可同步移动地耦合。
由于喷芯随动装置与喷芯21保持接触，因此，喷芯21移动时，会带动喷芯随动装置一起移动，使喷芯随动装置的位移与喷芯21的位移相等，从而位移传感器能够通过检测喷芯随动装置的位移来实现对喷芯21位移的检测。并且，由于喷芯随动装置只是与喷芯21保持接触，而无需设置连接结构将喷芯随动装置与喷芯21连接在一起，无需对喷芯21自身结构进行改变，因此，还可以进一步减少喷芯随动装置对喷芯21结构性能及喷嘴射流状态的影响，同时，也有利于简化喷嘴开口度检测装置的结构。
进一步地，为了使喷芯随动装置能够更好地与喷芯21保持接触，在本实用新型中，喷芯位移检测装置还可以包括接触保持装置，该接触保持装置用于使喷芯随动装置与喷芯21保持接触。在接触保持装置的作用下，喷芯随动装置可以更可靠地与喷芯21接触，使得喷芯随动装置的位移能够更真实准确地反映喷芯21的位移，进而使喷芯位移检测装置可以实现对喷芯21位移更高准确地检测。
此外，在本实用新型中，位移传感器可以采用接触式或非接触式位移传感器。由于采用非接触式位移传感器时，位移传感器无需安装于喷芯21上，不仅可以有效避免位移传感器在喷芯21上安装难度较大的问题，还可以有效防止位移传感器安装于喷芯21上之后影响水射流，因此，其中位移传感器优选为非接触式位移传感器。其中，更优选地，位移传感器可以采用激光位移传感器11。激光位移传感器11是一种非接触式位移传感器，其不仅可以降低位移传感器的安装难度，减轻位移传感器对射流的影响，而且，其还具有测量精度高的特点，有利于提高喷嘴开口度检测装置1的检测精度，检测获得更准确地喷嘴开口度检测结果。
下面结合图3-5所示的实施例来对本实用新型进行进一步地说明。
如图3所示，在该实施例中，喷嘴开口度检测装置1设置于喷嘴2上，其通过检测喷芯21的运动位移间接获取喷嘴2的开口度大小。
而且，如图4和图5所示，该实施例的喷嘴开口度检测装置1，其用于检测喷芯21位移的喷芯位移检测装置包括喷芯随动装置、位移传感器和接触保持装置，在接触保持装置的作用下，喷芯随动装置通过与喷芯21保持接触而随喷芯21同步移动，位移传感器则通过检测喷芯随动装置的位移来实现对喷芯21位移的检测；而其用于将喷芯21位移转换为喷嘴2开口度的数据处理装置18则采用数据采集仪，与位移传感器电连接，接收位移传感器反馈的喷芯21位移信号，并将喷芯21位移转化为喷嘴2的开口度大小。
在该实施例中，位移传感器采用非接触式位移传感器，其通过安装结构安装于喷嘴2上。具体地，由图4和图5可知，安装结构包括立板12，立板12通过螺栓连接于喷嘴2的喷管上，位移传感器则通过螺栓连接于立板12上。通过设置立板12(安装结构)将位移传感器安装于喷嘴2上，可以使位移传感器的位置较为稳定，更便于位移传感器对喷芯随动装置的位移进行检测。并且，由于立板12与喷管固定连接，二者相对静止，因此，安装于立板12上的位移传感器也与喷管相对静止，彼此不发生相对移动，这使得喷芯21相对于喷管移动时也在相对于位移传感器移动，即，在该实施例中，喷芯21能够相对于位移传感器移动，从而使可与喷芯21同步移动的喷芯随动装置也能够在喷芯21的作用下相对于位移传感器进行移动，便于位移检测。为了提高检测精度，该实施例的位移传感器采用激光位移传感器11，根据喷芯随动装置在随喷芯21同步移动过程中对激光的不同反射结果来实现对喷芯随动装置位移的检测。
在该实施例中，喷芯随动装置通过与喷芯21接触而与喷芯21同步移动。如图4和图5所示，该实施例的喷芯随动装置包括随动结构和待检测件13，随动结构用于与喷芯21接触，待检测件13可同步移动地设置于随动结构上；位移传感器则通过检测待检测件13的位移来检测喷芯随动装置的位移。由于待检测件13可在与喷芯21接触的随动结构的带动下随着喷芯21一起移动，因此，喷芯21的位移可以被转化为待检测件13的位移，这更便于位移传感器对喷芯随动装置的位移进行检测。
具体地，由图4和图5可知，随动结构包括第一随动件14和第二随动件15，第一随动件14用于与喷芯21接触，第二随动件15与第一随动件14可同步移动地连接，待检测件13设置于第二随动件15上。将随动结构设置为具有第一随动件14和第二随动件15，便于通过对第一随动件14和第二随动件15进行不同的设置，来实现对随动结构更灵活地设置，不仅有利于使喷嘴开口度检测装置1的结构更加紧凑，还有利于实现对喷芯21位移更准确地检测。
其中，如图5所示，在该实施例中，第一随动件14沿着与喷芯21移动方向大致垂直的方向(可以简称为竖向)延伸，第二随动件15大致沿着喷芯21移动方向(可以简称为横向)延伸。由于大致垂直于喷芯21移动方向布置的第一随动件14更便于与喷芯21接触，且大致平行于喷芯21移动方向布置的第二随动件14与喷芯21的位移一致性更好，能更准确地反映喷芯21的位移，因此，该实施例将随动结构设置为包括第一随动件14和第二随动件15，并将与喷芯21接触的第一随动件14竖向布置，且将与第一随动件14连接的第二随动件15横向布置，可以使喷芯随动装置更方便且更准确地反映喷芯21的位移，从而实现对喷嘴2开口度更准确地检测。并且，第一随动件14和第二随动件15分别竖向布置和横向布置，也使得喷芯随动装置的结构更加紧凑，能够有效减少喷嘴开口度检测装置1所占用空间的大小，使具有喷嘴2和该实施例喷嘴开口度检测装置1的炮头结构更紧凑、体积更小。
更具体地，由图5可知，在该实施例中，第一随动件14采用竖向延伸的薄板结构，其通过较小的表面与喷芯21的端面接触。这样第一随动件14在射流方向上的截面较小，随动结构与喷芯21接触的表面面积较小，可以有效减少射流对随动结构的冲击，且有助于减轻随动结构对射流的影响。
第二随动件15采用横向延伸的柱体结构，其靠近第一随动件14的一端通过螺栓与第一随动件14连接，使得第二随动件15可在第一随动件14的作用下随喷芯21同步移动；并且，第二随动件15的远离第一随动件14的一端穿过立板12上的孔，与立板12滑动配合，使得在随喷芯21同步移动的过程中，随动结构能够相对于激光位移传感器11移动，改变待检测件13与激光位移传感器11之间的距离，便于激光位移传感器11依据不同的激光反射结果来检测获得喷芯随动装置的位移。
待检测件13采用挡板结构，其遮挡并反射激光位移传感器11所发出的激光；且其套设于第二随动件15上，并与第二随动件15通过螺栓固定，使得待检测件13能够随着第二随动件15同步移动，进而反映喷芯21的位移。
由于待检测件13可以在随动结构的作用下随喷芯21一起移动，将喷芯21的位移转化为自身相对于激光位移传感器11的位移，因此，激光位移传感器11可以通过对该待检测件13进行检测来实现对喷芯21位移的检测，使喷芯位移检测装置可以检测获得喷芯21的位移。
为了使喷芯随动装置更可靠地与喷芯21保持接触，在该实施例中，接触保持装置设置为包括弹簧17和螺杆16。其中，如图4和图5所示，螺杆16穿过第一随动件14上的孔，与第一随动件14滑动配合；并且，螺杆16与喷嘴21的用于支撑喷芯21的喷芯架上的螺纹孔配合，实现螺杆16与喷芯架的连接。而弹簧17则套设于螺杆16上并抵设于螺杆16与第一随动件14之间。
由于喷芯架不随喷芯21一起移动，因此，将螺杆16连接于喷芯架上，则喷芯21会产生相对于螺杆16的移动，同时，由于螺杆16与喷芯随动装置可相对移动地连接，因此，喷芯随动装置能够在喷芯21的作用下相对于该螺杆16进行移动。基于此，当喷芯随动装置在喷芯21的带动下发生移动时，第一随动件14会沿着螺杆16移动，使弹簧17产生伸缩，在弹簧17的作用下，第一随动件14能够始终与喷芯21保持接触，接触更可靠，接触效果也更好。
可见，该实施例通过将螺杆16设置为使喷芯随动装置能够在喷芯21的作用下相对于其发生移动，并将弹簧17抵设于螺杆16与喷芯随动装置之间，使得螺杆16不仅可以对套设于其外部的弹簧17起到支撑作用，还可以与弹簧17配合，保持喷芯随动装置与喷芯21之间更稳定地接触，这不仅使喷芯随动装置能够更准确可靠地反映喷芯21的位移，提高喷嘴开口度检测装置1对喷嘴2开口度检测结果的准确性，还使喷芯随动装置能够更及时地反映喷芯21的位移，加快喷芯随动装置的响应速度，提高喷嘴开口度检测装置1的检测灵敏性。而且，设置弹簧17的好处还在于，可以抵消射流对第一随动件14的冲击力，减少射流冲击对检测结果准确性的影响，有效提高检测精度。不难理解，其中的弹簧17可以替换为其他弹性件；螺杆16也可以被其他能够支撑弹簧17的支撑件替换，而该实施例采用螺杆16来支撑弹簧17，更便于通过与喷芯架上的螺纹孔配合实现与喷嘴2的连接，结构简单，组装方便。
利用该实施例的喷嘴开口度检测装置进行检测时，水射流推动喷芯21发生移动，从而推动第一随动件14在螺杆16上滑动，第一随动件14带动第二随动件15和待检测件13一起移动，激光位移传感器11通过检测待检测件13的位移获取喷芯21的位移，数据处理装置18则对激光位移传感器11的检测结果进行处理，经过数据转换获得开口度大小，实现对喷嘴2开口度的检测。
由于该实施例的喷嘴开口度检测装置巧妙地通过检测喷芯21位移来实现对喷嘴开口度大小的检测，因此，可以有效避免直接测量喷嘴开口度大小难以实现的问题，能够更好地适应消防水炮喷嘴2的开口特点，使得在射流密集、流速较高且冲击力较大的情况下，仍能实现对消防水炮喷嘴开口度准确有效地检测，且对射流的影响较小。
而且，该实施例在检测喷芯21的位移时，未利用激光位移传感器11直接对喷芯21进行检测，而是先利用喷芯随动装置对喷芯21的位移进行等效转换，这一方面可以有效降低喷芯21位移的检测难度，使喷嘴开口度检测装置1使用更加方便，另一方面，还可以避免直接对喷芯21位移进行检测时因激光在穿过水射流时发生反射和折射而导致测量结果误差较大的问题，有效提高检测准确性。
并且，该实施例利用激光位移传感器11检测位移，检测精度可达到0.001mm，能够有效提高喷嘴开口度检测装置1对开口度的检测精度。同时，激光位移传感器21可以直接购买，无需单独加工，因此，还有助于减少喷嘴开口度检测装置1的加工成本。而基于激光位移传感器11与数据处理装置18的配合，该实施例的喷嘴开口度检测装置1可以连续实时检测与记录，更适于消防水炮喷嘴开口度连续不断变化的特点，可以实现更加高效、准确且可靠地检测过程。
另外，该实施例喷嘴开口度检测装置1的各部件之间，以及其与喷嘴2之间，均采用螺栓连接，组装快速，安装方便，检测准备时间短，这也有利于进一步改善喷嘴开口度检测装置1的使用方便性。当然，螺栓也可以替换为其他螺纹连接件或卡扣结构等其他连接结构。
综合以上可知，该实施例的喷嘴开口度检测装置1，结构简单紧凑，组装快捷方便，能够实现对消防水炮喷嘴开口度的有效检测，响应快速，检测精度高，检测准确性好。
需要说明的是，虽然上述实施例中随动结构通过第一随动件14与喷芯21接触而随喷芯21同步移动，可以减少检测装置对射流的影响，但在其他实施例中，随动结构也可以基于其他方式来实现其与喷芯21的可同步移动设置耦合，这些都在本实用新型的保护范围之内。
由于本实用新型的喷嘴开口度检测装置1可以适应消防水炮喷嘴2的特点，实现对消防水炮喷嘴2开口度的有效检测，因此，将其应用于消防水炮的炮头中，有利于在需要时(例如生产过程中)有效检验炮头喷嘴2的设计是否符合设计要求，从而便于获得性能更加优良、更加符合设计要求的炮头产品，进而有助于实现更加理想地灭火效果。所以，基于本实用新型的喷嘴开口度检测装置1，本实用新型还进一步提供了炮头和消防水炮。其中，炮头包括具有喷芯21的喷嘴2和本实用新型的喷嘴开口度检测装置1；而消防水炮则包括本实用新型的炮头。
以上所述仅为本实用新型的示例性实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。