CN108633434B - 一种水力驱动施肥泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动水力驱动施肥泵，包括进水管、调压箱、出水管和吸肥管，所述调压箱上包含流道A、流道B和缓冲区，所述流道A和流道B内均设有旋转叶轮和进肥口，所述进水管进水，能够驱动旋转叶轮转动，并从吸肥管吸取肥料，肥料从出水管流出，管子与管子都是可以拆卸，调压箱可以打开方便对内部箱体中的流道进行清洗。与现有技术相比，本发明结构简单、节约能源，施肥效率高，利于较大范围的农业施肥灌溉使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种农业灌溉领域，具体涉及一种水力驱动施肥泵。
背景技术
我国是一个水肥消费大国，国内常用的施肥器为压差式施肥器、比例施肥器(利用输水动力)、外带动力泵的施肥器(泵)和文丘里施肥器四种。压差式施肥器是利用配套的阀门(或施肥阀)，在阀门前后形成压力差，阀门前后两端分别与肥料罐的两个接口相连，通过压力差将肥料罐中的肥料液体压入，由于原理简单，运行相对可靠，是目前滴灌系统中最常用的施肥装置，但施肥均匀度较差，施肥比例不易控制；比例施肥器是主要是利用水流动力驱动，可以按照需求和设计按比例供给肥力，但是目前由于设备成本较高，制约了其广泛应用，在我国还未大量使用；外带动力泵的施肥器(泵)由于需要独立配置动力泵，成本相对较高，且不便于系统的运行与管理，近年来很少有用；文丘里施肥器是一种利用文丘里管的原理开发的一种施肥器，对于有压恒定流管道，当断面收缩后流速会增大，压力减少真空度增加，在紧随突变断面的附近极小区域产生负压，但是负压值和负压区域大小取决于进出口压差与喉管结构，而喉部部分如果设计不合理，对扩散段流场分布影响非常大。另外，喉部往往半径非常小才能造成较大的负压值，很容易被颗粒物堵塞，造成破坏，且不易进行清理；这几种施肥器其性能各有优劣，且各自的制造成本有很大差异，在农业生产中不易于大范围推广使用。
针对现有施肥装置施肥均匀度差、设备成本高、易堵塞不易清理等问题，本发明提出一种结构简单、流畅性较高、节约能源的的水力驱动施肥泵，使用方便且施肥效率高，利于较大范围的农业施肥灌溉使用。
发明内容
本发明针对目前施肥器种类较少，结构功能单一、易堵塞，维修困难，消耗能源等几个问题，提出一种结构简单、流畅性较高、节约能源的水力驱动施肥泵。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种水力驱动施肥泵，其特征在于：包括进水管(1)、调压箱(2)、出水管(3)和吸肥管(4)，所述进水管(1)为三通管，所述三通管(1)包含管体A(11)、管体B(12)和管体C(13)，所述管体A(11)与管体B(12)和管体C(13)连通，所述管体B(12)上设有管口B(121)，管体C(13)上设有管口C(131)，所述管口B(121)和管口C(131)呈倾斜状相对设置，即从管口B(121)和管口C(131)流出的液体会相互交叉冲击，所述调压箱(2)为箱体，所述调压箱(2)上包含流道A(21)、流道B(22)和缓冲区(24)，所述流道A(21)上设有进口A(211)和出口A(212)，所述流道B(22)上设有进口B(221)和出口B(222)，所述进口A(211)和进口B(221)均与缓冲区(24)连通，所述流道A(21)和流道B(22)内均设有旋转叶轮(5)和进肥口(23)，所述旋转叶轮(5)设于进口A(211)和进口B(221)处，所述进肥口(23)设于旋转叶轮(5)后方，所述管口B(121)和管口C(131)设于调压箱(2)内，且与缓冲区(24)连通，所述缓冲区(24)为菱形缓冲区，所述管口B(121)和进口A(211)相对设置，管口C(131)和进口B(221)相对设置，所述吸肥管(4)与进肥口(23)连通，所述出水管(3)与流道A(21)的出口A(211)和流道B(22)的出口B(221)连通，所述进水管(1)进水，能够驱动旋转叶轮(5)转动，并从吸肥管(4)吸取肥料，肥料从出水管(3)流出。
进一步的，所述管体B(12)和管体C(13)对称设置。
再进一步的，所述流道A(21)和流道B(22)在调压箱(2)内对称设置。
进水管(1)的水流进入调压箱(2)内的进口A(211)时，冲击旋转叶轮(5)旋转，旋转叶轮(5)在高速旋转时在旋转叶轮(5)不受水流冲击的背面区域形成一个真空负压区，负压区域形成吸力面，具有抽吸作用，周围的液流由于负压的作用向旋转叶轮(5)的背面进行汇集，同时进肥口(23)位于旋转叶轮(5)的背面负压吸力面抽吸区域，所述吸肥管(4)与肥料箱连通，将肥液从吸肥管(4)抽至调压箱(2)。如果旋转速度足够大，产生的负压大，导致产生空泡，空泡产生以后随着桨叶以及水流冲刷空泡的位置会后移受压后直接破裂产生非常大的压应力，对螺旋桨造成气蚀，导致叶面坑洼，孔洞，脱落，甚至断裂，对桨叶有非常大的损害，因而我们的真空度最大不应大于桨叶的空泡气化压力，负压大小最好是小于或者等于临界气化压力。为了防止负压过大造成局部空泡，演变为全局空泡，空泡溃灭，减低降低螺旋桨利用效率，间接导致吸肥量下降。在旋转叶轮(5)旋转过程中一部分水流通过旋转叶轮(5)进入进口A(211)和进口B(221)，水流进入流道A(21)和流道B(22)，减小旋转叶轮(5)的压力，与进肥口(23)流入的肥料混合，通过出口A(212)和出口B(222)流出，流至出水管(3)。所述出口A(212)和出口B(222)的口径小于进口A(211)和进口B(221)的口径，水流在流出调压箱(2)的出口A(212)和出口B(222)进入出水管(3)时，形成压差，提高了吸肥效率，保护桨叶。
再进一步的，所述管体B(12)和管体C(13)为弧形管。
所述进水管(1)优先选择为心形结构。
首先弧形管体B(12)和弧形管体C(13)组成为心形结构弧形三通管，所述水流通过心形三通管进入缓冲区(24)后，水流流入缓冲区(24)后再流入与管口B(121)和管口C(131)相对设置的流道A(21)和流道B(22)内，同时驱动旋转叶轮(5)转动，相对于直三通降低进口处产生的局部压力损失。
水流在进入流道A(21)和流道B(22)之前会进入缓冲区(24)，设置缓冲区(24)这是为了尽可能的消除由于圆弧三通内部水流在过流后产生的横向流(二次流)，减少主流方向损失的动能，让旋转叶轮(5)吸收到更多的驱动力，提高旋转叶轮(5)使用效率。
利用水动力推动旋转叶轮(5)旋转，利用旋转叶轮(5)的水动力性能，造成负压环境将肥液通过吸肥管(4)抽吸上来，节省外界驱动吸肥所需能源。
再进一步的，所述进水管(1)内设有过滤网(5)。
在进水管(1)的管口A(111)处设置滤网(6)进行液流过滤处理，降低水管堵塞风险。另外，把调压箱(2)上方设有密封盖，密封盖用螺栓连接，螺栓孔设计在壁厚较厚的壳体上，这样就避免螺栓止水，当清理调压箱(2)内的颗粒物杂质的时候直接打开密封盖进行内腔流道清洗。
再进一步的，所述旋转叶轮(5)包含旋转轴(51)和叶片(52)，所述叶片(52)的一端与旋转轴(51)连接，另一端为自由端，所述叶片(52)为一个曲面呈弓形。所述的弓形即为叶片(52)中间比较厚，两边比较薄的结构，弓形结构是为了让叶片(52)的壁面在空泡产生时使得叶背所受压力得到缓解，降低叶片(52)的磨损，提高叶片(52)的使用寿命。
本发明的材料除了旋转叶轮(5)、螺栓为金属材料以外，其余全部都为光敏树脂，可以利用目前先进的光固化成型技术进行3D打印制作，该新型水力驱动施肥泵结构相对简单，内部都为可以拆卸结构，好安装，好修理。
与现有技术相比，本发明结构简单、节约能源，施肥效率高，利于较大范围的农业施肥灌溉使用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的立体结构示意图。
图3是本发明的立体结构示意图。
图4是本发明的俯视结构示意图。
图5是图4的剖视图。
图6是旋转叶轮的结构示意图。
图7是图6A-A方向结构示意图。
附图标记
1是进水管，11是管体A，111是管口A，12是管体B，121是管口B，13是管体C，131是管口C，2是调压箱，21是流道A，211是进口A，212是出口A，22是流道B，221是进口B，222是出口B，23是进肥口，24是缓冲区，3是出水管，4是吸肥管，5是旋转叶轮，51是旋转轴，52是叶片，6是滤网。
具体实施方式
下面详细说明本发明的优选实施方式。
实施例1：参照图1-5，为本发明实施例1的结构示意图，一种水力驱动施肥泵，其特征在于：包括进水管1、调压箱2、出水管3和吸肥管4，所述进水管1为三通管，所述三通管1包含管体A11、管体B12和管体C13，所述管体A11与管体B12和管体C13连通，所述管体B12上设有管口B121，管体C13上设有管口C131，所述的管体B12和管体C13构成心形三通管，所述管口B121和管口C131呈倾斜状相对设置，即从管口B121和管口C131流出的液体会相互交叉冲击，所述调压箱2为箱体，所述调压箱2上包含流道A21、流道B22和缓冲区24，所述流道A21上设有进口A211和出口A212，所述流道B22上设有进口B221和出口B222，所述进口A211和进口B221均与缓冲区24连通，所述流道A21和流道B22在调压箱2内对称设置，所述流道A21和流道B22内均设有旋转叶轮5和进肥口23，所述旋转叶轮5设于进口A211和进口B221处，所述进肥口23设于旋转叶轮5后方，所述管口B121和管口C131设于调压箱2内，且与缓冲区24连通，所述缓冲区24为菱形缓冲区，所述管口B121和进口A211相对设置，管口C131和进口B221相对设置，所述吸肥管4与进肥口23连通，所述出水管3与流道A21的出口A211和流道B22的出口B221连通，所述进水管1进水，能够驱动旋转叶轮5转动，并从吸肥管4吸取肥料，肥料从出水管3流出。
进水管1的水流进入调压箱2内的进口A211时，冲击旋转叶轮5旋转，旋转叶轮5在高速旋转时在旋转叶轮5不受水流冲击的背面区域形成一个真空负压区，负压区域形成吸力面，具有抽吸作用，周围的液流由于负压的作用向旋转叶轮5的背面进行汇集，同时进肥口23位于旋转叶轮5的背面负压吸力面抽吸区域，将肥液从吸肥管4抽至调压箱2。
实施例2：与实施例1相比，本实施例的区别在于：所述的管体B12和管体C13组成为心形结构弧形三通管，所述水流通过心形三通管进入缓冲区24后，水流流入缓冲区24后再流入与管口B121和管口C131相对设置的流道A21和流道B22内，同时驱动旋转叶轮5转动，相对于直三通降低进口处产生的局部压力损失。水流在进入流道A21和流道B22之前会进入缓冲区24，设置缓冲区24这是为了尽可能的消除由于圆弧三通内部水流在过流后产生的横向流二次流，减少主流方向损失的动能，让旋转叶轮5吸收到更多的驱动力，提高旋转叶轮5使用效率。利用水动力推动旋转叶轮5旋转，利用旋转叶轮5的水动力性能，造成负压环境将肥液通过吸肥管4抽吸上来，节省外界驱动吸肥所需能源。
实施例3：与实施例1相比，本实施例的区别在于：所述进水管1内设有过滤网5。在进水管1的管口A111处设置滤网6进行液流过滤处理，降低水管堵塞风险。另外，把调压箱2上方设有密封盖，密封盖用螺栓连接，螺栓孔设计在壁厚较厚的壳体上，这样就避免螺栓止水，当清理调压箱2内的颗粒物杂质的时候直接打开密封盖进行内腔流道清洗。
实施例4：参照图6-7，为本发明实施例4的结构示意图，与实施例1相比，本实施例的区别在于：所述旋转叶轮5包含旋转轴51和叶片52，所述叶片52的一端与旋转轴51连接，另一端为自由端，所述叶片52为一个曲面呈弓形。所述的弓形即为叶片52中间比较厚，两边比较薄的结构，弓形结构是为了让叶片52的壁面在空泡产生时使得叶背所受压力得到缓解，降低叶片52的磨损，提高叶片52的使用寿命。
实施例5：与实施例1相比，本实施例的区别在于：本发明除了在水利行业可以用于管渠输水以及水力学领域，利用螺旋桨自动水力驱动施肥泵，还可以在机械行业作为发动机高速旋转中润滑系统的核心构建抽吸油液形成循环回路，对传动结构进行内部循环冷却。
实施例6：与实施例5相比，本实施例的区别在于：本发明在环境工程中可以用于废水净化。
实施例7：与实施例6相比，本实施例的区别在于：本发明在船舶行业可以作为一种新型的推进器对船舶提供动力源，只需要对其稍微改变一下，把调压箱2下方的吸肥管去掉，螺旋桨直接由燃气轮机或者电力系统驱动，这样就把螺旋桨旋转水流推动改为了喷水式推动，提高推进器敞水效率。
实施例8：与实施例1相比，本实施例的区别在于：对于旋转叶轮5的安装，用带轴螺丝进行连接，带轴螺丝一端与旋转叶轮5为键连接，另一端利用螺母连接，为了消除止水垫圈与调压箱2之间可能存在缝隙，可以考虑在接触面处，涂上玻璃胶起到止水作用。
实施例9：与实施例1相比，本实施例的区别在于：本发明的材料除了旋转叶轮5、螺栓为金属材料以外，其余全部都为光敏树脂，可以利用目前先进的光固化成型技术进行3D打印制作，该新型水力驱动施肥泵结构相对简单，内部都为可以拆卸结构，好安装，好修理。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种水力驱动施肥泵，其特征在于：包括进水管(1)、调压箱(2)、出水管(3)和吸肥管(4)，所述进水管(1)为三通管，所述三通管(1)包含管体A(11)、管体B(12)和管体C(13)，所述管体A(11)与管体B(12)和管体C(13)连通，所述管体B(12)上设有管口B(121)，管体C(13)上设有管口C(131)，所述管口B(121)和管口C(131)呈倾斜状相对设置，即从管口B(121)和管口C(131)流出的液体会相互交叉冲击，所述调压箱(2)为箱体，所述调压箱(2)上包含流道A(21)、流道B(22)和缓冲区(24)，所述流道A(21)上设有进口A(211)和出口A(212)，所述流道B(22)上设有进口B(221)和出口B(222)，所述进口A(211)和进口B(221)均与缓冲区(24)连通，所述流道A(21)和流道B(22)内均设有旋转叶轮(5)和进肥口(23)，所述旋转叶轮(5)设于进口A(211)和进口B(221)处，所述进肥口(23)设于旋转叶轮(5)后方，所述管口B(121)和管口C(131)设于调压箱(2)内，且与缓冲区(24)连通，所述缓冲区(24)为菱形缓冲区，所述管口B(121)和进口A(211)相对设置，管口C(131)和进口B(221)相对设置，所述吸肥管(4)与进肥口(23)连通，所述出水管(3)与流道A(21)的出口A(211)和流道B(22)的出口B(221)连通，所述进水管(1)进水，能够驱动旋转叶轮(5)转动，并从吸肥管(4)吸取肥料，肥料从出水管(3)流出；
所述管体B(12)和管体C(13)为弧形管；
所述旋转叶轮(5)包含旋转轴(51)和叶片(52)，所述叶片(52)的一端与旋转轴(51)连接，另一端为自由端，所述叶片(52)为一个曲面呈弓形。
2.如权利要求1所述的水力驱动施肥泵，其特征在于：所述管体B(12)和管体C(13)对称设置。
3.如权利要求1或2所述的水力驱动施肥泵，其特征在于：所述流道A(21)和流道B(22)在调压箱(2)内对称设置。
4.如权利要求1或2所述的水力驱动施肥泵，其特征在于：所述进水管(1)内设有过滤网(6)。
5.如权利要求3所述的水力驱动施肥泵，其特征在于：所述进水管(1)内设有过滤网(6)。
6.如权利要求4所述的水力驱动施肥泵，其特征在于：所述进水管(1)内设有过滤网(6)。
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