CN109304111A - 一种用于夹层式弱流量波动在线混合装置的混药器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于夹层式弱流量波动在线混合装置的混药器，包括混药器外筒、弥散型渗药装置和环绕型注药器，弥散型渗药装置包括按顺次套设的渗药层，渗药层包括设有衬套孔的衬套和设有微孔的注药薄膜，衬套包括一端固连形成内腔的衬套内层和外层，固连端设有楔形端部、另一端设有衬套端部；注药薄膜包括一端固连形成内腔的注药薄膜内膜和外膜，自由端设有相应的外端部和内端部；注药薄膜设置在衬套内腔内、端部翻折与衬套端部贴合；环绕型注药器包括环形端盖、注药主路、环形支路，环绕型注药器设置在注药薄膜内腔通过环形端盖与衬套端部过盈配合固定注药薄膜，环形支路上设有注药孔，注药主路设有注药进口；本发明的混药器混合效果好。

Description

一种用于夹层式弱流量波动在线混合装置的混药器

技术领域

本发明涉及能够有效减小药水混合浓度波动的在线混药装置领域，具体地说 是一种应用于农药在线混合喷雾系统的夹层式弱流量波动的混药器。

背景技术

为了保证精量施药所要求的农药沉积分布的精确性，在提高农药与水的在线 混合均匀性的同时还需要尽量减少由于注药流量波动所带来的混合液浓度不稳 定性。高效的在线混药器要能够即时的进行药水均匀掺混，同时还能避免较多的 载流能量损失。

对于直接喷头注入式的农药在线混合喷雾系统来说，单喷头需要配备相应的 混合装置以提高药水均匀性。正常情况下，农药与水的配比很低，因此相对于溶 剂(水)来说，溶质(农药)的量是少量的。农药在线混合喷雾系统一般采用容 积式计量泵直接供药或者电磁阀间接供药。对于计量泵，小流量供药时存在转速 较低的情况；对于电磁阀间接供药，在单个脉冲输出周期内由于占空比作用，同 样供药不连续；因此在农药的供给系统中，流量波动很难避免。现存的药水在线 混合装置也未能解决供药流量波动带来的混合液浓度不稳定性问题。此外，现有 的农药在线混合装置多应用于载流(水)流量较大的场合，往往采用诸如圆管射 流，以及促进螺旋流生成的方式促进混合，然而混药器的实际应用中，尤其在直 接喷头注入式的农药在线混合喷雾系统中，单喷头流量有时很小，小雷诺数条件下湍流发展不充分，采用螺旋流混合以及圆管射流混合的方式效果并不理想。

例如中国专利，申请号200910101373.7，发明名称：喷雾机用同步注入式混 药器，该装置及类似装置具有独立系统供应农药与水混合，均采用射流实现负压 吸药及螺旋叶片促进混合，混合效果随载流(水)流量降低而下降，因此系统无 法保证载流流量较小条件下的在线混合均匀性，且混药器完全未考虑农药流量波 动对混合带来的负面影响。再如中国专利，申请号201610220373.9，发明名称： 一种复合式静态混合器，该装置将进液导管与叶片焊接在一起，依靠导管沿径向 添加助剂，依靠叶片卷动流体促进混合，虽然沿径向分布的溶质注入孔有利于提 高混合均匀性，但是该装置主要还是依靠螺旋叶片促进掺混，因此在较低载流(溶 剂)量下多种溶质与溶剂进行均匀混合的效率会降低，该装置未考虑溶质流量波 动问题。其它静态混合装置，如中国专利201610918892.2，发明名称：静态混合器，以及中国专利201710832962.7，发明名称：静态喷射混合器，采用的都是将 特制的静态混合装置结构布置在入口后方，强行将多种成分物质实现混合的方 式，因此难免会造成较大的载流(溶剂)能量损失，该装置同样未考虑注药流量 波动问题。再如中国专利201080010750.7，发明名称：同轴紧凑静态混合器以及 它的用途，采用的是多个同轴混合级进行组装形成级联式的静态混合装置，将整 体的流道分割形成小流道，通过流体流动分离及再汇合进行混合，该装置同样存 在结构复杂，能量损失较大的缺点，且无法减轻溶质流量波动所带来的混合浓度 不稳定性问题。

负压式吸药以及压缩气体供药虽然能够消除流量脉动，但是相关发明应用依 然存在很多限制，如很难保证压力的稳定以及供药速率的精确性。例如中国专利， 申请号：201510079179.9，发明名称：一种活动式混药器，该发明中将药袋集中 在混药装置上实现供药与混合一体化，依靠负压汲取药液，供药装置虽然可以保 证农药入流的基本平稳，但是存在混合浓度无法精准控制的缺陷，该发明中螺旋 流发生装置的效率也会随着载流(水)流速下降而降低，混合效果不足。再如中 国专利，申请号：201510083070.2，名称：一种固定式混药器，该装置同样存在 类似无法克服注药流量波动以及无法解决载流(水)流量较低条件下的混合均匀 性问题。

一些流体减震系统中常用的脉动衰减技术，如小挠度变形薄板，或者多孔板， 或者容腔式减震器，往往适用于中高频下的流体压力抑制，对流量波动的削弱作 用不够明显，而且体积多较为庞大。例如中国专利，申请号201610115344.6，专 利名称：一种可调频率的流量脉动衰减器，该结构通过弹簧质量系统衰减压力及 流量脉动，结构复杂，操作困难，难以小型化。再如中国专利，申请号 201610311919.1，专利名称：一种全频段液压系统压力脉动抑制方法，该装置采 用弹性壁削减高频压力脉动，采用插入式串并联H型滤波器削减低频振动，该 系统一方面结构复杂，另外一方面无法消除低频率下的较大的流量波动。再如中 国专利，申请号：201410026386.3，专利名称：宽频变压压力脉动衰减器,该装置采用蓄能器以及孔板避免压力脉动，使用时需使用高压气体对蓄能器进行充能， 因此该系统难以应用于小流量的在线混合系统中注药流量的波动抑制。

总之，目前在线混药领域尚缺乏一种能够高效促进农药与水的在线均匀混 合，削减注药流量波动，提高药水混合液出流浓度稳定，既适用于载流大流量条 件下，又适用于载流小流量条件下的在线混合装置。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明目的提供一种能显著提高药水在线混 合均匀性，并能够削弱注药流量波动进而减小药水混合浓度波动的混药器，该装 置可用于载流湍流发展不充分的条件下的在线混药，具有混合效果较好以及适用 性广的优点。

本发明的技术方案如下：一种用于夹层式弱流量波动在线混合装置的混药 器，其特征在于：包括混药器外筒、设置在混药器外筒内的弥散型渗药装置和环 绕型注药器，所述弥散型渗药装置套设在环绕型注药器外，所述弥散型渗药装置 包括按照直径由大到小顺次套设形成截面为同心圆的渗药层，渗药层包括中空环 状结构的衬套和注药薄膜，衬套包括按照直径由大到小顺次套设的衬套内层和衬 套外层，衬套内层和衬套外层一端固连形成与支撑架卡接的楔形端部、另一端设 有与环绕型注药器过盈配合的衬套端部，衬套内层和衬套外层之间形成衬套内 腔，衬套上设有衬套孔；注药薄膜包括中空环状结构的注药薄膜内膜和注药薄膜 外膜，注药薄膜内膜和注药薄膜外膜一端固连，注药薄膜内膜和注药薄膜外膜形 成注药薄膜内腔，注药薄膜外膜自由端设有外端部，注药薄膜内膜自由端设有内 端部；注药薄膜设置在衬套内腔内，外端部绕过衬套外层的衬套端部后翻折与衬 套外层的衬套端部的外壁贴合，内端部绕过衬套内层的衬套端部后翻折与衬套内 层的衬套端部的内壁贴合，注药薄膜上设有微孔；所述环绕型注药器包括截面为 U型的环形端盖、在环形端盖等距设置并与之固连的注药主路、等距设置在注药 主路上与之相连的环形支路，注药主路和环形支路设置在注药薄膜内腔，衬套端 部设置在环形端盖内并与之过盈配合固定注药薄膜，环形支路上设有均匀分布的 注药孔，注药主路近环形端盖端设有注药进口。

进一步的，所述混药器外筒为中空管状结构，混药器外筒一端设有外螺纹和 矩形豁口、另一端设有外螺纹，矩形豁口在混药器外筒3上等距排列，相邻矩形 豁口之间夹角为120°。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的混药器设置了层叠式的弥 散型渗药装置，解决了普通混药器在进水流速较低的、湍流作用不强的情况下混 合效果不理想的问题，使得农药能够渗入进水流断面上的不同位置，实现农药在 水流断面上的均匀分布；且弥散型混药装置内置注药薄膜，能起到了储能的作用， 降低注药脉动，实现注药入流的平稳，减少混合液浓度短时的波动，明显提高在 线混合农药效果；而注药薄膜上的微孔实现了农药的渗入式注入，既进一步降低 脉动，又进一步的保证了农药混合的均匀性；本发明的混药器各组成部分容易制 作成系列化的标准化零件，便于日后的推广使用。

附图说明

图1是本发明的混药器的剖视图

图2是本发明中混药器外筒的结构示意图

图3是本发明中衬套的结构示意图

图4是本发明中注药薄膜的结构示意图

图5是本发明中环绕型注药器的结构示意图

图6是本发明中实施例1的结构示意图

图7是本发明中实施例1的剖视图

图8是图7中局部A的放大示意图

图9是图7中局部B的放大示意图

图10是本发明的实施例1中支撑架的结构示意图

图11是本发明中实施例1的进药器的结构示意图

图12是本发明中实施例1的扰流发生器的结构示意图

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，显然， 所描述的实施例是本发明的优选实施例，对本领域技术人员来说，在没有创造性 的前提下获得的其他技术方案，都属于本发明的保护范围。

一种用于夹层式弱流量波动在线混合装置的混药器，包括混药器外筒3、设 置在混药器外筒内的弥散型渗药装置4和环绕型注药器5，

如图1所示，混药器外筒3为中空管状结构，混药器外筒3外壁一端设有外 螺纹和矩形豁口31、另一端设有外螺纹，矩形豁口31在混药器外筒3上等距排 列，相邻矩形豁口31之间夹角为120°，混药器外筒3通过矩形豁口31与支撑 弥散型渗药装置4地支撑装置卡接实现与支撑装置混药器外筒3的同轴设置；

弥散型渗药装置4包括按照直径由大到小顺次套设并由支撑装置固定形成 截面为同心圆的渗药层，相邻渗药层之间形成环形流道，渗药层套设在与之相配 的环绕型注药器6外，渗药层包括中空环状结构的衬套和注药薄膜，如图2所示， 衬套包括按照直径由大到小顺次套设的衬套内层和衬套外层，衬套内层和衬套外 层一端固连形成与支撑装置卡接的楔形端部41、另一端设有与环绕型注药器5 过盈配合的衬套端部48，衬套内层和衬套外层之间设有衬套内腔43，衬套内层 和衬套外层上设有衬套孔42；

如图3所示，注药薄膜包括中空环状结构的注药薄膜内膜和注药薄膜外膜， 注药薄膜内膜和注药薄膜外膜一端固连，注药薄膜内膜和注药薄膜外膜形成注药 薄膜内腔45，注药薄膜外膜自由端设有外端部44，注药薄膜内膜自由端设有内 端部46；注药薄膜设置在衬套内腔43内，注药薄膜的外端部44绕过衬套外层 的衬套端部48后一半翻折，翻折的一半外端部44与衬套外层的衬套端部48的 外壁贴合，内端部46绕过衬套内层的衬套端部48后一半翻折，翻折的一半内端 部46与衬套内层的衬套端部48的内壁贴合，注药薄膜上设有微孔47；

如图4所示，环绕型注药器5包括与衬套端部48过盈配合的环形端盖51、 与环形端盖51固连的注药主路54、等距设置在注药主路54上与之相连的环形 支路52，环形支路52上设有均匀分布的注药孔53，环形端盖51截面为U型， 注药主路54为管状结构、穿过环形端盖51的弧形底部并与之固连，注药主路 54近环形端盖51端设有注药进口50、近环形支路52端为，相邻注药主路54 之间夹角为120°；环绕型注药器5的注药主路54密封端和环形支路52设置在 弥散型渗药装置4的注药薄膜内腔45内，弥散型渗药装置4中衬套的衬套端部 48和翻折的注药薄膜端部(44、46)设置在环绕型注药器5的环形端盖51内， 通过衬套端部48与环形端盖51过盈配合固定注药薄膜；

使用前，先安装混药器，将注药薄膜套设在衬套内腔43中，注药薄膜端部 (44、46)与衬套端部48同向设置并翻折部分注药薄膜端部(44、46)分别贴 合衬套端部48，将环绕型注药器5插装入注药薄膜内腔45内，使衬套端部48 与环形端盖51过盈连接固定注药薄膜完成渗药层和环绕型注药器5的连接，将 装配好的渗药层和环绕型注药器5按直径由大到小顺次套设并将其设置在混药 器外筒3内，弥散型渗药装置4中渗药层的楔形端部41与混药器外筒3的矩形 豁口31同向设置，再将支撑装置卡接在混药器外筒3的矩形豁口31上，使弥散 型渗药装置4中渗药层的楔形端部41与支撑装置上的楔形豁口23卡接完成混药 器地装配，装配完的混药器可应用于夹层式弱流量波动在线混合装置；

由于不同弥散型渗药装置之间所围成的截面面积不等，造成不同间隙内分层 流量不同，因此需要结合渗药装置直径D设计渗药装置长度L，使得不同环绕型 注药器在同样条件下的注药量比值等于对应分层过流量的比值，使得任一时刻分 层流的药水比例一致。

实施例1

一种应用混药器的夹层式弱流量波动在线混合装置，如图5、6所示，包括 进水筒1、前支撑架2、混药器、进药器6、扰流发生器7、出水筒8，混药器包 括混药器外筒3、弥散型渗药装置4、环绕型注药器5，进水筒1、混药器外筒3、 进药器6、扰流发生器7和出水筒8顺次螺纹连接；

进水筒1为漏斗形结构，进水筒1大开口端内壁设有与混药器外筒3螺纹连 接的内螺纹、小开口端设有上设有与进水管螺纹连接的进水口，进水口内壁设有 内螺纹；

出水筒8为漏斗形结构，出水筒8大开口端内壁设有与混药器外筒3螺纹连 接的内螺纹、小开口端设有与喷头或水管螺纹连接的溶液出口，溶液出口内壁设 有内螺纹；

如图9所示，支撑架2包括一端固连的3根支撑杆，相邻支撑杆之间夹角为 120°，支撑杆近进水筒1的侧面设有尖端为锐角的翼面21、近混药器外筒3的 侧面与弥散型渗药装置4相应位置处设有与弥散型渗药装置4卡接的楔形豁口 23，支撑杆的翼面21在连接处形成中心尖端22，翼面21和中心尖端22能够减 少水流经过时所产生的阻力；

支撑架2通过矩形豁口31与混药器外筒3卡接实现与混药器外筒3的同轴 设置，进水筒1与混药器外筒3的螺纹连接在轴向固定支撑架2；如图10所示， 混药器外筒3内设有弥散型渗药装置4和环绕型注药器5，弥散型渗药装置4套 设在环绕型注药器5外；

如图11所示，进药器6包括进药外筒、在进药外筒周向上等距设置的进药 管口60、与进药管口60相连的进药主管61、连接进药主管61自由端的环形管 路63、设置在进药主管61上与注药进口50相连的进药支管62，环形管路63 的圆心与进药外筒的圆心在同一直线上，进药外筒为中空管状结构、内壁两端分 别设有与混药器外筒3外螺纹相配的内螺纹和与扰流发生器7螺纹连接的内螺 纹，进药主管61在进药外筒内沿扰流发生器7向混药器外筒3方向设置、其近 扰流发生器7的自由端与环形管路63固连，进药支管62在进药主管61上与弥 散型渗药装置4相应位置处扰流发生器7沿向混药器外筒3方向设置，进药管口 60上设有与外部供药装置螺纹连接的外螺纹；如图8所示，注药进口50和进药 支管62通过橡胶管64相连，橡胶管64外在注药进口50和进药支管62的连接 处设有长管夹66卡紧橡胶管64与注药进口50和进药支管62的连接处，橡胶管 64的两端与注药进口50和进药支管62连接处设有短管夹65夹紧橡胶管64；

如图12所示，扰流发生器7包括发生器外筒、间隔设置在外筒内的第一层 导叶71和第二层导叶70，发生器外筒为中空管状结构，导叶(70、71)与发生 器外筒内壁固连，导叶(70、71)在发生器外筒内壁周向上等距设置，相邻第一 导叶71之间夹角为120°，相邻第二导叶70之间夹角为120°，导叶(70、71) 上设有加强筋72，导叶(70、71)通过加强筋72与发生器外筒内壁进一步固定；

使用前，先安装夹层式弱流量波动在线混合装置，将注药薄膜套设在衬套内 腔43中，注药薄膜外端部44与衬套端部48同向设置，将环绕型注药器5插装 入注药薄膜内腔45内，如图7所示，使衬套端部48与环形端盖51过盈连接完 成渗药层和环绕型注药器5的连接，将装配好的渗药层和环绕型注药器5按直径 由大到小顺次套设并将其设置在混药器外筒3内，弥散型渗药装置4中渗药层的 楔形端部41与混药器外筒3的矩形豁口31同向设置，再将支撑架2卡接在混药 器外筒3的矩形豁口31上，使弥散型渗药装置4中渗药层的楔形端部41与支撑 架2上的楔形豁口23卡接，然后将混药器外筒3和进药器6螺纹连接，进药支 管62和注药进口50之间用橡胶管64连接，用长管夹66和短管夹65夹紧橡胶 管64，在混药器外筒3前螺纹连接进水筒1，在进药器6后顺次螺纹连接扰流发 生器7和出水筒8完成夹层式弱流量波动在线混合装置的装配；

使用时，工作液(水)从进水筒1上的进水口进入，在混药器外筒3内被弥 散型渗药装置4中直径不同的渗药层分割形成环状的分层流动，与从进药器6 的进药管口60进入、流经环绕型注药器5和弥散型渗药装置4中，最后从弥散 型渗药装置4中衬套上的衬套孔42流出的农药在渗药层之间的间隙中进行分层 流动掺混形成混合液；并在扰流发生器7处进行进一步的掺混，最终从出水筒8 流出；而农药从进药管口60进入进药主管61，可以在进药管口60输入同一种 农药，也可以输入不同种农药从而进行多种农药的在线混合，在进药主管61末 端通过环形管路63连通混合，在进药主管61流动的过程中从与之相连的进药支 管62流入注药进口50而进入环绕型注药器5，从注药进口50流入注药主路54 并进入与之相连的环形支路52，然后从环形支路52上的注药孔53中渗出、进 入注药薄膜的注药薄膜内腔45中，注药主路54上几乎不存在压降，从而保证了 各环形支路52上的压力一致，使得各注药孔53流入注药薄膜内腔45的出流近 乎一致，注药孔53也使得农药从中渗出时药流压力脉动得到削弱，注药流量的 波动得到初步抑制，而注药薄膜使得当农药的当进药量增大，注药压力升高，注 药薄膜膨胀，膨胀的注药薄膜会容纳多余药量，当进药量减少，注药压力降低， 薄膜收缩，收缩的薄膜会释放多余农药，注药流量的波动得到再次抑制，农药通 过注药薄膜的调节从微孔47中渗出，农药通过微孔47进一步地抑制了注药流量 波动；最终从衬套孔42中流出，而从衬套孔42中流出的农药流量波动被明显削 弱，进药流量的波动性得到抑制；从衬套孔42中流出的农药在渗药层之间的间 隙中与混合后流入扰流发生器7，通过第一层导叶71和第二层导叶70进行进一 步的掺混，最后从出水筒8的溶液出口排出。

Claims (2)

1.一种用于夹层式弱流量波动在线混合装置的混药器，其特征在于：包括混药器外筒、设置在混药器外筒内的弥散型渗药装置和环绕型注药器，所述弥散型渗药装置包括按照直径由大到小顺次套设形成截面为同心圆的渗药层，所述渗药层套设在与之相配的环绕型注药器外，渗药层包括中空环状结构的衬套和注药薄膜，衬套包括按照直径由大到小顺次套设的衬套内层和衬套外层，衬套内层和衬套外层一端固连形成与支撑架卡接的楔形端部、另一端设有与环绕型注药器过盈配合的衬套端部，衬套内层和衬套外层之间形成衬套内腔，衬套上设有衬套孔；注药薄膜包括中空环状结构的注药薄膜内膜和注药薄膜外膜，注药薄膜内膜和注药薄膜外膜一端固连，注药薄膜内膜和注药薄膜外膜形成注药薄膜内腔，注药薄膜外膜自由端设有外端部，注药薄膜内膜自由端设有内端部；注药薄膜设置在衬套内腔内，外端部绕过衬套外层的衬套端部后翻折与衬套外层的衬套端部的外壁贴合，内端部绕过衬套内层的衬套端部后翻折与衬套内层的衬套端部的内壁贴合，注药薄膜上设有微孔；所述环绕型注药器包括截面为U型的环形端盖、在环形端盖等距设置并与之固连的注药主路、等距设置在注药主路上与之相连的环形支路，注药主路和环形支路设置在注药薄膜内腔，衬套端部设置在环形端盖内并与之过盈配合固定注药薄膜，环形支路上设有均匀分布的注药孔，注药主路近环形端盖端设有注药进口。

2.根据权利要求1所述的一种用于夹层式弱流量波动在线混合装置的混药器，其特征在于：所示混药器外筒为中空管状结构，混药器外筒一端设有外螺纹和矩形豁口、另一端设有外螺纹，矩形豁口在混药器外筒3上等距排列，相邻矩形豁口之间夹角为120°。