CN108337981B - 文丘里施肥器及施肥设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及农业灌溉技术领域，尤其涉及一种文丘里施肥器及施肥设备。所述文丘里施肥器包括进液管、出液管和连接管。所述连接管设有进肥口和水肥混合区，所述进肥口与所述水肥混合区相连通；所述进液管与所述出液管相互朝向的一端留有间隔，且通过所述连接管连接并相通，所述间隔位于所述水肥混合区内。本申请提供的文丘里施肥器可以将肥液充分吸入，并将肥液与水进行充分混合，提高水肥的混合均匀性，以及提高文丘里施肥器的施肥效率。本申请所提供的施肥设备包括前述的文丘里施肥器，提高了施肥设备的施肥效率。

Description

文丘里施肥器及施肥设备

技术领域

本申请涉及农业灌溉技术领域，尤其涉及一种文丘里施肥器及施肥设备。

背景技术

水肥一体化技术是我国农业“十三五”规划的重要推广项目之一，因而，关于施肥装置的研究得到了业内很大程度的重视，其中，由于文丘里施肥器具有成本低廉、使用方便、无需外加动力等优点，成为了应用最为广泛的一种施肥装置。

现有的文丘里施肥器通常由进口段、收缩段、喉部、扩散段、出口段及吸肥段六部分组成，其基本的工作过程及原理是：水流从进口段流入，再依次经过收缩段、喉部及扩散段，最终从出口段流出，同时，肥液从吸肥段流入喉部，并伴随水流一同流入扩散段，再最终一同从出口段流出；其中，由于收缩段的横截面积比进口段的横截面积小，水流流经收缩段时，其流速急剧增大，压强骤减，并在流经喉部时压强达到负压的状态，肥液在大气压的作用下从吸肥段进入喉部，并伴随水流一同流入扩散段，同理，由于扩散段的横截面积比喉部的横截面积大，水肥流经喉部时，其流速逐渐减小，压强逐渐增大，达到常压状态，水肥最终从出口段流出，实现水肥一体化。

然而，现有的文丘里施肥器由于其结构设计不佳、使用不规范等原因，致使其存在吸肥量较小，甚至不吸肥的现象，使现有的文丘里施肥器存在施肥效率低的缺陷。

发明内容

本申请提供了一种文丘里施肥器及施肥设备，以解决现有的文丘里施肥器施肥效率低的问题。

本申请的第一方面提供了一种文丘里施肥器，包括：

进液管；

出液管；

连接管，所述连接管设有进肥口和水肥混合区，所述进肥口与所述水肥混合区相连通；

所述进液管与所述出液管相互朝向的一端留有间隔，且通过所述连接管连接并相通，所述间隔位于所述水肥混合区内。

进一步地，所述进液管与所述出液管相互朝向的一端的距离为10-12.5mm。

进一步地，所述连接管套装在所述进液管和所述出液管的外壁。

更进一步地，所述进液管的外壁设有卡位片，所述卡位片凸出于所述外壁，所述连接管的一端与所述卡位片接触。

进一步地，所述进液管包括等径进口段和收缩段，所述等径进口段与所述收缩段连接并相通，所述收缩段较所述等径进口段更靠近所述出液管，所述收缩段的横截面为圆形，所述收缩段的收缩角度为50度-60度；

所述出液管包括扩散段和等径出口段，所述扩散段与所述等径出口段连接并相通，所述扩散段较所述等径出口段更靠近所述进液管，所述扩散段的扩散角度为8度-12度。

进一步地，所述出液管还包括喉管段，所述喉管段与所述扩散段更靠近所述进液管的一端连接并相通，所述喉管段的横截面为圆形，所述喉管段的直径为6.5-8.5mm，且所述喉管段的长度为25-35mm。

更进一步地，所述喉管段朝向所述收缩段的一端具有导流面，所述导流面用于将所述水肥混合区的液体导入至所述喉管段内，所述导流面的导流角度范围在60-80度。

更进一步地，所述收缩段的管壁厚度小于所述等径进口段的管壁厚度；和/或

所述喉管段包括第一分段和第二分段，所述第一分段与所述第二分段连接并相通，且所述第一分段较所述第二分段更靠近所述进液管，所述第一分段的管壁厚度小于所述第二分段的管壁厚度。

本申请的第二方面提供了一种施肥设备，所述施肥设备包括前述的任一项所述的文丘里施肥器。

进一步地，所述施肥设备还包括施肥管和施肥桶，所述施肥桶通过所述施肥管与所述进肥口连通，所述进肥口朝向所述施肥桶，所述进肥口与所述施肥桶的顶面的高度差设置在80cm以内。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请所提供的文丘里施肥器，与现有技术相比，包括进液管、出液管和连接管，进液管与出液管相互朝向的一端留有间隔，且进液管与出液管通过连接管连接以相通，连接管设有进肥口和水肥混合区，间隔位于水肥混合区内，进肥口与水肥混合区相连通。具体的，水流可以从进液管进入到水肥混合区，肥液从进肥口进入到水肥混合区，由于水肥混合区具有较大的空间，水流和肥液可以在水肥混合区进行充分混合后，再一同从出液管流出，最终灌溉到作物中。本申请提供的文丘里施肥器可以将肥液充分吸入，并将肥液与水进行充分混合，提高水肥的混合均匀性，以及提高文丘里施肥器的施肥效率。本申请所提供的施肥设备包括前述的文丘里施肥器，提高了施肥设备的施肥效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例所提供的文丘里施肥器的截面图；

图2为本申请实施例所提供的文丘里施肥器的进液管的截面图；

图3为本申请实施例所提供的文丘里施肥器的出液管的截面图；

图4为本申请实施例所提供的文丘里施肥器的收缩角度的大小与吸肥量的大小的关系图；

图5为本申请实施例所提供的文丘里施肥器的扩散角度的大小与吸肥量的大小的关系图；

图6为本申请实施例所提供的文丘里施肥器的部分结构参数的大小与吸肥量的大小的关系图；

图7为本申请实施例所提供的文丘里施肥器的间距、喉管段直径及喉管段长度的大小与吸肥量的大小的效应图。

附图标记：

100-文丘里施肥器；

10-进液管；

11-等径进口段；

12-收缩段；

20-出液管；

21-等径出口段；

22-扩散段；

23-喉管段；

231-导流面；

232-第一分段；

233-第二分段；

30-连接管；

31-进肥口；

32-水肥混合区；

40-卡位片；

200-施肥管。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

如图1-3所示，本申请实施例提供了一种文丘里施肥器100，该文丘里施肥器100包括进液管10、出液管20和连接管30，进液管10和出液管20可以通过连接管30相连通，前述三者可以做成一体成型结构，也可以通过焊接、胶接、铆接、螺纹连接等其他固定连接方式进行固定连接，其中，胶接具体可以采用PVC胶水进行粘接，PVC胶水具有操作简单、粘接强度高、密封性能好、耐寒热等优点，故比较适用于供水、供肥管网。连接管30设有进肥口31和水肥混合区32，进肥口31与水肥混合区32相连通，进肥口31用于与施肥设备的施肥管200相连通，具体进肥口31与施肥管200可以采用宝塔接头连接，装卸方便，肥液从进肥口31进入到空间较大的水肥混合区32内，并与水流混合，该连接管30具体可以是一种UPVC管螺纹三通，分别将进液管10、出液管20和施肥管200连通起来，UPVC管具有耐腐蚀性和柔软性好的优点，故比较适用于供水、供肥管网；并且，进液管10与出液管20相互朝向的一端留有间隔，该间隔位于水肥混合区32内，这样一方面增大了水肥混合区32的空间，使水、肥可以充分混合，另一方面，还可以防止肥液喷进以及水肥混合时，碰撞到进液管10与出液管20的管壁，造成不必要的能量损失。

具体过程可以是，水流可以从进液管10进入到水肥混合区32，肥液可以从进肥口31进入到水肥混合区32，由于水肥混合区32具有较大的空间，水流和肥液可以在水肥混合区32进行充分混合后，再一同从出液管20流出，最终灌溉到作物中。本申请实施例所提供的文丘里施肥器100可以将肥液充分吸入，并将肥液与水进行充分混合，提高水肥的混合均匀性，以及提高文丘里施肥器100的施肥效率。

值得说明的是，进液管10可以包括等径进口段11和收缩段12，收缩段12的横截面的直径小于或等于等径进口段11的横截面的直径，等径进口段11与收缩段12连接并相通，收缩段12较等径进口段11更靠近出液管20，为了方便统一加工及减小能量损耗，收缩段12以及等径进口段11的横截面可以为圆形；出液管20可以包括扩散段22和等径出口段21，扩散段22的横截面的直径大于或者等于等径出口段21的横截面的直径，扩散段22与等径出口段21连接并相通，扩散段22较等径出口段21更靠近进液管10，同样，为了方便统一加工及减小能量损耗，扩散段22和等径出口段21的横截面可以为圆形。

为了进一步提高文丘里施肥器100的施肥效率，发明人通过试验研究对上述文丘里施肥器100的结构做了进一步的优化。具体的，如图1-5所示，将进口直径D1取16mm，出口直径D2取17mm，进肥口31的直径取6.5mm，喷嘴的直径d1(收缩段12的最小收缩处的直径)取5mm，分别对收缩段的收缩角度α及扩散段的扩散角度β进行了单因素试验。

其中，在进行对收缩角度α的单因素试验时，为保证扩散角度β不变，根据文丘里施肥器100的合理结构尺寸，将扩散角度β取定值12度进行试验，得到如图4所示的收缩角度的大小与吸肥量的大小的关系图，通过该关系图可知，吸肥量会随着收缩角度α的增大而增大，当收缩角度α大于54度时，开始下降，故优选的，收缩角度α可以取50-60度；同理，在进行对扩散角度β的单因素试验时，为保证收缩角度α不变，根据文丘里施肥器100的合理结构尺寸，将收缩角度α取44度进行试验，得到如图5所示的扩散角度的大小与吸肥量的大小的关系图，通过该关系图可知，当扩散角度β取8-16度时，吸肥量的变化较平稳，当扩散角度β大于16度时，吸肥量会随着扩散角度β的增大而减小，且减小幅度也较大，故优选的，扩散角度β可以取8-16度。

进一步地，出液管还可以包括喉管段23，喉管段23与扩散段22更靠近进液管10的一端连接并相通，为了方便统一加工及减小能量损耗，喉管段23的横截面可以为圆形。发明人针对前述的进液管10与出液管20相互朝向的一端的间隔的距离(以下简称间距δ)、喉管段直径d2、喉管段长度L进行了三因素五水平正交试验，根据前述得到的较优的收缩角度α和扩散角度β的范围值，本试验将收缩角度α取54度，扩散角度β取12度，本试验设计的水平表参考表1，本试验结果如图6所示，通过图6可知：

(1)、吸肥量随着间距δ的增大先减小后增大，并在间距δ为10-12.5mm时，吸肥量较大且趋于平缓，故优选的，间距δ可以取10-12.5mm；

(2)、吸肥量随着喉管段直径d2的增大先增大后减小，当喉管段直径d2为6.5-8.5mm时，吸肥量较大，并在喉管段直径d2大约为7.5mm时，吸肥量达到最大，故优选的，喉管段直径d2可以取6.5-8.5mm；

(3)、吸肥量随着喉管段长度L的增大而增大，故喉管段长度L越大，吸肥量就越大，但是，考虑到方便加工及安装等问题，喉管段也不宜过长，故优选的，喉管段长度L可以取25-35mm。

表1

进一步地，如图3所示，喉管段23朝向收缩段12的一端可以具有导流面231，导流面231可以帮助将水肥混合区32内的液体导入至喉管段23内，具有引流的作用，可以提高水肥流动的速度，以及减小水肥由于碰撞而造成的能量损失。

更进一步地，发明人在前述的单因素正交试验及三因素五水平正交试验的基础上，针对导流面231的导流角度γ进行了单因素正交试验，其中，收缩角度α取54度、扩散角度β取12度、间距δ取10mm、喉管段直径d2取7.5mm以及喉管段长度L取35mm，得到如图7所示的导流角度的大小与吸肥量的大小的关系图，通过图7可知，吸肥量随着导流角度γ的增大先增大后减小，当导流角度γ为60-80度时，吸肥量较大，当导流角度γ为约70度时，吸肥量达到最大值，故优选的，导流角度γ可以取60-80度。

另外，为了提高进液管10、出液管20与连接管30的连接处的连接强度，使其不易断开，防止水肥泄露，以及延长文丘里施肥器100的使用寿命，连接管30可以套装在进液管10和出液管20的外壁上，同时，也就是说，本申请实施例所提供的文丘里施肥器100可为分体式结构，即：进液管10、出液管20与连接管30之间可分体连接而成，分体式结构加工、携带起来更方便。

一种优选的实施例是，如图2所示，进液管10的外壁可以设有卡位片40，该卡位片40凸出于外壁，且连接管30的一端与卡位片40接触，该卡位片40用于定位进液管10与连接管30的连接位置，提高安装准确度及安装效率。该卡位片40可以为一个，也可以为多个，当该卡位片40为一个时，其可以设置于外壁的某一处，类似一个凸块，还可以环绕外壁设置一周，类似一个环状结构，当该卡位片40为多个时，多个该卡位片40可以环绕外壁设置多处。具体实施时，该卡位片40的高度可以设置为4mm，宽度可以设置为1mm。

一种更优选的实施例是，前述的收缩段12的管壁厚度可以小于等径进口段11的管壁厚度，这样可以进一步增加水肥混合区32的空间，以使肥液与水能够更充分混合，从而进一步提高文丘里施肥器100的施肥效率，另外，还可以节约材料、降低成本。

另一种更优选的实施例是，喉管段23可以包括第一分段232和第二分段233，第一分段232与第二分段233连接并相通，第一分段232较第二分段233更靠近进液管10，第一分段232的管壁厚度可以小于第二分段233的管壁厚度。这样同样可以进一步增加水肥混合区32的空间，以使肥液与水能够更充分混合，从而进一步提高文丘里施肥器100的施肥效率，另外，还可以节约材料、降低成本。

本申请实施例还提供了一种施肥设备，该施肥设备包括前述的文丘里施肥器100。该施肥设备提高了施肥效率。

进一步地，该施肥设备还可以包括施肥管200和施肥桶，施肥桶用于装载肥液，施肥桶通过施肥管200与进肥口31相连通，进肥口31朝向施肥桶，进肥口31与施肥桶的顶面的高度差设置在80cm以内，这样可以使肥液更容易被抽进水肥混合区32，从而提高施肥效率。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种文丘里施肥器，其特征在于，包括：

进液管；

出液管；

连接管，所述连接管设有进肥口和水肥混合区，所述进肥口与所述水肥混合区相连通；

所述进液管与所述出液管相互朝向的一端留有间隔，且通过所述连接管连接并相通，所述间隔位于所述水肥混合区内；

所述进液管与所述出液管相互朝向的一端的距离为10-12.5mm；

所述连接管套装在所述进液管和所述出液管的外壁；

所述进液管包括等径进口段和收缩段，所述等径进口段与所述收缩段连接并相通，所述收缩段较所述等径进口段更靠近所述出液管，所述收缩段的横截面为圆形，所述收缩段的收缩角度为50度-60度；

所述出液管包括扩散段和等径出口段，所述扩散段与所述等径出口段连接并相通，所述扩散段较所述等径出口段更靠近所述进液管，所述扩散段的扩散角度为8度-12度；

所述出液管还包括喉管段，所述喉管段与所述扩散段更靠近所述进液管的一端连接并相通，所述喉管段的横截面为圆形，所述喉管段的直径为6.5-8.5mm，且所述喉管段的长度为25-35mm；

所述喉管段朝向所述收缩段的一端具有导流面，所述导流面用于将所述水肥混合区的液体导入至所述喉管段内，所述导流面的导流角度范围在60-80度。

2.根据权利要求1所述的文丘里施肥器，其特征在于，

所述进液管的外壁设有卡位片，所述卡位片凸出于所述外壁，所述连接管的一端与所述卡位片接触。

3.根据权利要求1所述的文丘里施肥器，其特征在于，

所述收缩段的管壁厚度小于所述等径进口段的管壁厚度；和/或

所述喉管段包括第一分段和第二分段，所述第一分段与所述第二分段连接并相通，且所述第一分段较所述第二分段更靠近所述进液管，所述第一分段的管壁厚度小于所述第二分段的管壁厚度。

4.一种施肥设备，其特征在于，所述施肥设备包括权利要求1-3中任一项所述的文丘里施肥器。

5.根据权利要求4所述的施肥设备，其特征在于，还包括施肥管和施肥桶，所述施肥桶通过所述施肥管与所述进肥口连通，所述进肥口朝向所述施肥桶，所述进肥口与所述施肥桶的顶面的高度差设置在80cm以内。