CN107020030A - 螺旋蜂孔板式在线混药器和在线实时混药喷雾系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及螺旋蜂孔板式在线混药器，包括依次设置的进药管、混药管、出药管，还包括设置在混药管内的供液体先后通过的蜂孔板，蜂孔板上设有多个倾斜的通流孔；蜂孔板分为形成正向螺旋液流的左旋螺旋蜂孔板和形成反向螺旋液流的右旋螺旋蜂孔板，左旋螺旋蜂孔板和右旋螺旋蜂孔板的数量均为至少一块。在线实时混药喷雾系统，包括喷雾机和螺旋蜂孔板式在线混药器，螺旋蜂孔板式在线混药器接入喷雾机。本发明具有混药均匀，能够满足水和药在线均匀混合的喷施要求，而且能适应较大范围混药比、减少混药次数、提高喷施效率的优点，属于在线混药器技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及智能农业机械的在线混药器技术领域，尤其涉及螺旋蜂孔板式在线混药器和装有该混药器的在线实时混药喷雾系统。
背景技术
为了满足喷雾技术安全、可靠和环保的需求，同时获得精准有效的病虫草害防治效果，在线混药技术近年来发展迅速。在线混药的特点是：在作业过程中通过混药装置将水和农药按一定的浓度比进行混合。
为适应多种农作物及其在不同生长阶段的防治要求，喷雾机在线混药装置需适应200:1～1000:1的混合比例要求。混药器的性能直接影响在线混药装置在实际应用中的适应性。目前在线混药系统所使用的混药器多为射流式混药器和SK型静态混药器，其中射流式混药器根据流体经过喷嘴或者孔板时以一定的速度射出并引射周围流体的流动原理设计制成；SK型静态混合器利用流体运动和混合单元的特殊结构对不同流体进行分割、合并、旋转等运动，使流体混合均匀。
CN103004735公开了一种车载式混药装置，CN104161031A公开了一种具有高混药比的射流混药器设计方法，两份技术公布了两种射流混药器，均能实现在线混药的目的。射流式混药器存在混药比较小且不稳定，压强比降低等缺点。射流式混药器利用质点间的撞击传递能量，混合过程产生的旋涡摩擦喉管内壁，会产生能量损失。另外，流体流经扩散管，也会产生扩散损失，导致成本提高，效率低。对于混药器内部流场的分析计算，由于混药过程复杂，很难得到精确的理论研究结果，混药器的参数大多来自实验结果，局限性比较大，混药比范围也较窄，因此实际应用比较少。SK型静态混药器的混药效果主要取决于内置翼片的排列和翼片角度，存在结构复杂、翼片角度大会带来流动阻力大、翼片加工要求高、有死角、能耗较大缺点。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种混药均匀的螺旋蜂孔板式在线混药器和在线实时混药喷雾系统，其适用于现代农业机械，且结构简单、调整方便、能耗低，可以保证喷施机械在作业过程中水和药混合均匀，而且适用于较大范围、较高的混药比的混合需求。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
螺旋蜂孔板式在线混药器，包括依次设置的进药管、混药管、出药管，还包括设置在混药管内的供液体先后通过的蜂孔板，蜂孔板上设有多个倾斜的通流孔；蜂孔板分为形成正向螺旋液流的左旋螺旋蜂孔板和形成反向螺旋液流的右旋螺旋蜂孔板，左旋螺旋蜂孔板和右旋螺旋蜂孔板的数量均为至少一块。
螺旋蜂孔板式在线混药器，还包括底座、安装座、调节杆；混药管的前端装有底座，进药管安装在该底座上；混药管的后端装有底座，出药管安装在该底座上；两底座均连接安装座，调节杆安装在两安装座之间，蜂孔板通过定位圈固定在调节杆上。
混药管为筒状，前端和后端分别套在对应的底座上；混药管的前端与底座之间设有垫片，混药管的后端与底座之间设有垫片。
每块蜂孔板对应两个定位圈，蜂孔板套在调节杆上，定位圈套在调节杆上，蜂孔板夹在两个定位圈之间。
进药管包括进水口和进药口，进水口位于进药管的前端，进药口位于进药管的侧壁。
左旋螺旋蜂孔板和右旋螺旋蜂孔板的数量均为多块，左旋螺旋蜂孔板和右旋螺旋蜂孔板沿着混药管的长度方向一一间隔设置；混药管为筒状，左旋螺旋蜂孔板和右旋螺旋蜂孔板的边缘紧贴混药管的内壁。采用一一间隔设置的结构，水和药可在蜂孔板之间旋转混合，混合均匀。
左旋螺旋蜂孔板的边缘设有一圈圆周阵列排列的贯穿的螺旋槽，该螺旋槽的倾斜方向与左旋螺旋蜂孔板的旋向相应；右旋螺旋蜂孔板的边缘设有一圈圆周阵列排列的贯穿的螺旋槽，该螺旋槽的倾斜方向与右旋螺旋蜂孔板的旋向相应。螺旋槽可以增大蜂孔板边缘处液体的通过率。
相邻左旋螺旋蜂孔板和右旋螺旋蜂孔板的间距d均相等，首块蜂孔板与进药管之间的距离大于d且小于2d。首块蜂孔板与进药管有一定的距离，以减少蜂孔板对入口液流的阻碍作用，液流输送顺畅。
任一块蜂孔板的通流孔的面积总和均大于进药管的通流面积，以减少对水流量的影响。
在线实时混药喷雾系统，包括喷雾机和螺旋蜂孔板式在线混药器，螺旋蜂孔板式在线混药器接入喷雾机。
总的说来，本发明具有如下优点：
1.结构简单，制作方便。
2.采用正向、反向交替的混药模式，混药均匀，能够满足水和药在线均匀混合的喷施要求，而且能适应较大范围混药比、减少混药次数、提高喷施效率。
3.采用螺旋槽，可以增大蜂孔板边缘处液体的通过率，避免混药出现死角，确保了混药的均匀性，降低能耗。
4.采用调节杆和定位圈配合的结构，可方便的调节和固定蜂孔板的位置。
5.首块蜂孔板与进药管之间采用较大的距离，以减少蜂孔板对入口液流的阻碍作用，液流输送顺畅。
附图说明
图1为螺旋蜂孔板式在线混药器的结构示意图。
图2为在线实时混药喷雾系统的结构示意图。
图3为左旋螺旋蜂孔板的主视图。
图4为左旋螺旋蜂孔板的侧视图。
图5为左旋螺旋蜂孔板的立体图。
图6为右旋螺旋蜂孔板的主视图。
图7为右旋螺旋蜂孔板的侧视图。
图8为右旋螺旋蜂孔板的立体图。
图9为进药管的结构示意图。
其中，1进药管、2底座、3垫片、4安装座、5混药管、6定位圈、7左旋螺旋蜂孔板、8右旋螺旋蜂孔板、9调节杆、10出药管、11水箱、12电磁阀、13精量柱塞泵A、14药箱、15螺旋蜂孔板式在线混药器、16柱塞泵B、17溢流阀、18压力传感器、19控制器、20液位传感器A、21液位传感器B、22单向阀、23过滤器、24流量计、25喷杆、26喷头、27缓冲水箱、A为进水口、B为进药口。
具体实施方式
下面来对本发明做进一步详细的说明。
实施例一
螺旋蜂孔板式在线混药器包括进药管、混药管、出药管、多块蜂孔板、底座、安装座、调节杆、定位圈。
进药管、底座、混药管、底座、出药管依次相接。
两底座内侧均连接安装座，调节杆安装在两安装座之间，每块蜂孔板对应两个定位圈，蜂孔板套在调节杆上，定位圈套接固定在调节杆上，蜂孔板夹在两个定位圈之间。蜂孔板分为形成正向螺旋液流的左旋螺旋蜂孔板和形成反向螺旋液流的右旋螺旋蜂孔板，左旋螺旋蜂孔板和右旋螺旋蜂孔板的数量均为多块，左旋螺旋蜂孔板和右旋螺旋蜂孔板沿着混药管的长度方向一一间隔设置；混药管为筒状，左旋螺旋蜂孔板和右旋螺旋蜂孔板的边缘紧贴混药管的内壁。每块蜂孔板上设有多个均匀分布的倾斜的通流孔，边缘设有一圈圆周阵列排列的贯穿的螺旋槽，螺旋槽的倾斜方向与蜂孔板的旋向相应，即螺旋槽与通流孔共同作用形成正向螺旋液流或反向螺旋液流。相邻左旋螺旋蜂孔板和右旋螺旋蜂孔板的间距d均相等，首块蜂孔板与进药管之间的距离大于d且小于2d。任一块蜂孔板上通流孔的面积总和均大于进药管的通流面积。
混药管为筒状，前端和后端分别套在对应的底座上；混药管的前端与底座之间设有垫片，混药管的后端与底座之间设有垫片。
进药管包括进水口和进药口，进水口位于进药管的前端，进药口位于进药管的侧壁。
进药管与底座、混药管与底座、底座与安装座、安装座与调节杆、出药管与底座均通过螺纹连接。
使用时，水从进水口进入，药从进药口进入，水和药在混药管进行混合，混合液先经过左旋螺旋蜂孔板形成正向螺旋液流，再经过右旋螺旋蜂孔板形成反向螺旋液流，再经过左旋螺旋蜂孔板形成正向螺旋液流……如此循环往复，最终在混药管内混合均匀，从出药管排出。
实施例二
本实施例是在线实时混药喷雾系统，将实施例一的螺旋蜂孔板式在线混药器应用在井关JKB18C喷雾机上，构成了一种在线实时混药喷雾系统。该系统包括供水通路模块、精量供药通路模块、混药喷施模块和控制模块。供水通路模块包括水箱、电磁阀；精量供药通路模块包括药箱、精量柱塞泵A、单向阀。混药喷施模块包括缓冲水箱、液位开关A、液位开关B、过滤器、流量计，螺旋蜂孔板式在线混药器、柱塞泵B、溢流阀、压力传感器、喷杆、喷头；柱塞泵B与农业机械车体动力装置连接，为喷雾提供动力；流量计用于检测当前时刻的管道中药液的流量；压力传感器用于检测混药喷施模块中药液的压力；控制模块包括控制器。
使用该实施方式，以10g/L的胭脂红溶液模拟农药，选取三个喷头，每个喷头取样三次，取样时间20s，喷雾压力设置为0.8Mpa、1Mpa、1.2Mpa、1.4Mpa,混药比依次设置为200:1、400:1、600:1、800:1、1000:1，使用分光光度计检测样品的吸光度值，考察其混药均匀性，试验结果如下表所示：
试验结果表明：在压力范围0.8-1.4Mpa，混药比200:1-1000:1，混药均匀性比较稳定，变异系数最大为4.4％。
对比现有的混药器，射流式混药器在喷雾压力为0-0.6Mpa，混药比范围在20:1以内，混药均匀度变异系数最大为5％(邱白晶等，在线混药喷雾系统混药性能试验，《农业工程学报》，2014,第30卷(第17期),第77-85页)，SK型静态混合器在喷雾压力为0.2Mpa，混药比范围在10:1以内，混药均匀度变异系数最大为3％(郭宇波等，静态混合器在自动混药装置中的应用，《农机化研究》，2008,第2期,第147-150页)。两种混药器在混药比超过100:1，喷雾压力大于1Mpa，混药效果均不理想。因此本发明所涉及的螺旋蜂孔板式在线混药器，在适用压力、混药比范围、混药效果均优于以上两种混药器，且完全满足实际使用要求。
除了本实施例提及的方式外，左旋螺旋蜂孔板和右旋螺旋蜂孔板可根据需要选择其他数量，左旋螺旋蜂孔板和右旋螺旋蜂孔板之间的距离也可根据需要调整，混药管可为圆筒状、方筒状等筒状，相应的，蜂孔板可为圆形版、方形板，这些变换方式均在本发明的保护范围内。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.螺旋蜂孔板式在线混药器，包括依次设置的进药管、混药管、出药管，其特征在于：还包括设置在混药管内的供液体先后通过的蜂孔板，蜂孔板上设有多个倾斜的通流孔；蜂孔板分为形成正向螺旋液流的左旋螺旋蜂孔板和形成反向螺旋液流的右旋螺旋蜂孔板，左旋螺旋蜂孔板和右旋螺旋蜂孔板的数量均为至少一块。
2.按照权利要求1所述的螺旋蜂孔板式在线混药器，其特征在于：还包括底座、安装座、调节杆；混药管的前端装有底座，进药管安装在该底座上；混药管的后端装有底座，出药管安装在该底座上；两底座均连接安装座，调节杆安装在两安装座之间，蜂孔板通过定位圈固定在调节杆上。
3.按照权利要求2所述的螺旋蜂孔板式在线混药器，其特征在于：混药管为筒状，前端和后端分别套在对应的底座上；混药管的前端与底座之间设有垫片，混药管的后端与底座之间设有垫片。
4.按照权利要求3所述的螺旋蜂孔板式在线混药器，其特征在于：每块蜂孔板对应两个定位圈，蜂孔板套在调节杆上，定位圈套在调节杆上，蜂孔板夹在两个定位圈之间。
5.按照权利要求1所述的螺旋蜂孔板式在线混药器，其特征在于：进药管包括进水口和进药口，进水口位于进药管的前端，进药口位于进药管的侧壁。
6.按照权利要求1所述的螺旋蜂孔板式在线混药器，其特征在于：左旋螺旋蜂孔板和右旋螺旋蜂孔板的数量均为多块，左旋螺旋蜂孔板和右旋螺旋蜂孔板沿着混药管的长度方向一一间隔设置；混药管为筒状，左旋螺旋蜂孔板和右旋螺旋蜂孔板的边缘紧贴混药管的内壁。
7.按照权利要求6所述的螺旋蜂孔板式在线混药器，其特征在于：左旋螺旋蜂孔板的边缘设有一圈圆周阵列排列的贯穿的螺旋槽，该螺旋槽的倾斜方向与左旋螺旋蜂孔板的旋向相应；右旋螺旋蜂孔板的边缘设有一圈圆周阵列排列的贯穿的螺旋槽，该螺旋槽的倾斜方向与右旋螺旋蜂孔板的旋向相应。
8.按照权利要求6所述的螺旋蜂孔板式在线混药器，其特征在于：相邻左旋螺旋蜂孔板和右旋螺旋蜂孔板的间距d均相等，首块蜂孔板与进药管之间的距离大于d且小于2d。
9.按照权利要求1所述的螺旋蜂孔板式在线混药器，其特征在于：任一块蜂孔板的通流孔的面积总和均大于进药管的通流面积。
10.在线实时混药喷雾系统，其特征在于：包括喷雾机和权利要求1至9中任一项所述的螺旋蜂孔板式在线混药器，螺旋蜂孔板式在线混药器接入喷雾机。
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