CN110149874A - 高效节能的射流式注肥装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开高效节能的射流式注肥装置包括：用于填放肥料的填料腔；用于溶解或输送肥料且依次连接的进水腔、负压腔、溶解腔、注肥腔；进水腔侧方连接一具有水泵的进液管，进液管出水口设于填料腔上方，填料腔内设“U”形腔体，底部通过进料管与负压腔连接；溶解腔两侧进出水口截面积小于腔体中部截面积，溶解腔内壁均设有分离体，分离体中部设有分离网，分离网长度为分离体宽度的1.1~1.3倍，溶解腔与注肥腔连接处设有倾斜喷射管，喷射管与溶解腔出水口夹角为40°~65°，本发明的装置能耗小、效率高，肥料溶解率高、肥水养分浓度均匀且肥水可改良碱性土壤。

Description

高效节能的射流式注肥装置

技术领域

本发明涉及农田灌溉技术领域，特别是涉及一种高效节能的射流式注肥装置。

背景技术

对于射流式注肥装置其实我们都不陌生，现有的灌溉系统广泛使用的文丘里注肥器就属于射流式注肥装置，文丘里注肥器之所以被广泛使用是因为它具有如下的显著优点：不需要外部能源，从敞口肥料罐吸取肥料的花费少，吸肥量范围大，操作简单，安装简易，方便移动，适于自动化，养分浓度均匀。但是，现有的注肥装置，无论是文丘里注肥器还是其它形式的用于灌溉系统的注肥装置，一般只能注入水溶性好的肥料,对于水溶性差的磷肥其注肥效果不是很好，还具有很大的提升空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能耗小、效率高，肥料溶解率高、肥水养分浓度均匀且肥水可改良碱性土壤，促进作物光合作用的高效节能的射流式注肥装置。

为实现上述目的所采取的技术方案为：高效节能的射流式注肥装置，包括：

用于填放肥料的填料腔；

用于溶解或输送肥料且依次连接的进水腔、负压腔、溶解腔、注肥腔；

进水腔侧方连接一具有水泵的进液管，进液管出水口设于填料腔上方，填料腔内设“U”形腔体，底部通过进料管与负压腔连接；

溶解腔两侧进出水口截面积小于腔体中部截面积，溶解腔内壁均设有分离体，分离体中部设有分离网，分离网长度为分离体宽度的1.1~1.3倍，溶解腔与注肥腔连接处设有倾斜喷射管，喷射管与溶解腔出水口夹角为40°~65°，在填料腔内通过水泵注入来自灌溉系统水泵的有压水对肥料形成冲击进出初步搅拌溶解，再利用文丘里原理设计进水腔、负压腔和溶解腔，使肥料受负压腔内部负压作用经过进料管下吸至负压腔内并且由灌溉系统水泵形成的有压水冲击作用下带入溶解腔内释放冲击力，肥料在冲击作用下与溶解腔内壁设有的分离体产生冲击碰撞实现“破碎”肥料，冲击分离体时进一步对肥料溶解，特别是针对难容性肥料的溶解率提升很高，同时肥料和水体受高压经过网状结构的分离网促使水体中的二氧化碳与水体反应生成碳酸，改变最终灌溉系统水体的pH值，实现调节灌溉土壤的pH值，改良碱性土壤。

优选的，分离网底部通过柔性绳连接有分离体，分离体为多边形且内部中空，多边体内部对角线方向均设有连杆。多边形分离体受冲击状态下形成旋转可改变水流状态形成旋涡搅拌，当肥料和水体受高压经过网状结构的分离网和多边形分离体增大水体与冲击物的接触面积促使水体中的二氧化碳与水体反应生成碳酸，增加水体中碳酸含量同时就降低水体中的溶氧的氧化还原电位，促使溶氧状态由氧化状态变为还原状态，并且形成的碳酸电离产生氢离子，改变最终灌溉系统水体的pH值，实现调节灌溉土壤的pH值，改良碱性土壤，碳酸在灌溉到土壤后分解提高植物周围空气二氧化碳浓度促进植物光合作用。

优选的，“U”形腔体表面设有形状对应的滤网，且滤网上部两侧对应设置有弹簧，两弹簧端部连接有可配合的长方体电磁铁，电磁铁后方连接有防水电线，防水电线与填料腔外部的单片机进行连接，当肥料进料时通过单片机控制电磁铁的通断电时两块电磁铁相吸对肥料形成挤压破碎提高肥料与水体接触面积，加快肥料溶解，特别是对溶解性较差的肥料效果显著。

优选的，进水腔、负压腔、溶解腔、注肥腔的轴线在同一直线上，保持灌溉系统水泵的有压水在进水腔、负压腔、溶解腔、注肥腔的高速流动增强灌溉效率和对肥料的溶解速度，进水腔与溶解腔的内腔、进出水口直径相同，溶解腔进出水口直径等于负压腔直径，利用文丘里原理可实现不需外部能源对填料腔1内填料形成吸力使其进入负压腔内，操作及安装简单，易实现自动化。

优选的，进水腔内设有同一轴线的喷嘴，喷嘴与进水腔出水口方向一致且喷嘴尾端进水口出设有柔性滤网，喷嘴通过上下两端的连杆与进水腔内壁连接，通过喷嘴对灌溉系统水泵的有压水在进入进水腔后由喷嘴进一步增强水的冲击力和流速提高负压腔内的负压，增强水流带动肥料在溶解腔内的溶解效果，通过喷嘴后端的柔性滤网可对进水腔的部分水体进行过滤降低杂物进入溶解腔7内影响溶解的几率。

优选的，注肥腔为锥筒形，锥筒小端与溶解腔出水口连接有，锥筒大端与灌溉系统的过滤装置进水端连接，经过溶解腔的肥料被溶解后由水体带入锥筒形的注肥腔内，由喷射管喷射而出，喷射管与溶解腔出水口夹角为40°~65°，肥水沿注肥腔的小端圆形切线方向进入注肥腔内，肥水在注肥腔内形成螺旋的旋转水流形成“搅拌”效果并延长肥水在注肥腔内的停留时间进一步对未溶解彻底的肥料进行溶解。

优选的，注肥腔内壁均设有导流块，导流块内中空且均设阻杆，阻杆中部连接有圆形阻环，肥水在注肥腔内形成螺旋的旋转水流形成“搅拌”效果时未彻底溶解的肥料由于重力和旋转力作用下其运动轨迹沿注肥腔内壁流动，设置的导流块中部的阻杆可对未彻底溶解的肥料进阻挡并使其在水流的冲击下逐步溶解直至完全溶解，圆形阻环的设置用于在导流块中部形成快速通过的水流带动周边受阻水流的流通速度。

优选的，进料管上设有阀门，进料管内壁直径小于负压腔内径，通过阀门来控制进料管的开关来控制进入的肥料多少，避免进料过多肥水浓度过高。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：在填料腔内通过水泵注入来自灌溉系统水泵的有压水对肥料形成冲击进出初步搅拌溶解，再利用文丘里原理设计进水腔、负压腔和溶解腔，使肥料受负压腔内部负压作用经过进料管下吸至负压腔内并且由灌溉系统水泵形成的有压水冲击作用下带入溶解腔内释放冲击力，肥料在冲击作用下与溶解腔内壁设有的分离体产生冲击碰撞实现“破碎”肥料，冲击分离体时进一步对肥料溶解，特别是针对难容性肥料的溶解率提升很高，同时肥料和水体受高压经过网状结构的分离网促使水体中的二氧化碳与水体反应生成碳酸，改变最终灌溉系统水体的pH值，实现调节灌溉土壤的pH值，改良碱性土壤。肥水沿注肥腔的小端圆形切线方向进入注肥腔内，肥水在注肥腔内形成螺旋的旋转水流形成“搅拌”效果并延长肥水在注肥腔内的停留时间进一步对未溶解彻底的肥料进行溶解。

附图说明

图1为本发明的高效节能的射流式注肥装置的示意图；

图2为溶解器示意图；

图3为导流块示意图。

附图标记说明：1.填料腔；2.滤网；3.电磁铁；301.弹簧；4.进液管；5.水泵；6.进水腔；601.喷嘴；602.连杆；603.柔性滤网；7.溶解腔；8.注肥腔；801.喷射管；802.导流块；802a.阻环；802b阻杆；9.进料管；10.阀门；11.溶解器；11a.分离网；11b.分离体；12.负压腔。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：

实施例1：

如图1、2所示，高效节能的射流式注肥装置，包括：用于填放肥料的填料腔1；用于溶解或输送肥料且依次连接的进水腔6、负压腔12、溶解腔7、注肥腔8；进水腔6侧方连接一具有水泵5的进液管4，进液管4出水口设于填料腔1上方，填料腔1内设“U”形腔体，底部通过进料管9与负压腔12连接；

溶解腔7两侧进出水口截面积小于腔体中部截面积，溶解腔7内壁均设有分离体11，分离体11中部设有分离网11a，分离网11a长度优选为分离体11宽度的1.17倍，溶解腔7与注肥腔8连接处设有倾斜喷射管801，喷射管801与溶解腔7出水口夹角优选为48°，在填料腔1内通过水泵5注入来自灌溉系统水泵的有压水对肥料形成冲击进出初步搅拌溶解，再利用文丘里原理设计进水腔6、负压腔12和溶解腔7，使肥料受负压腔12内部负压作用经过进料管9下吸至负压腔12内并且由灌溉系统水泵形成的有压水冲击作用下带入溶解腔7内释放冲击力，肥料在冲击作用下与溶解腔7内壁设有的分离体11产生冲击碰撞实现“破碎”肥料，冲击分离体11时进一步对肥料溶解，特别是针对难容性肥料的溶解率提升很高，同时肥料和水体受高压经过网状结构的分离网11a促使水体中的二氧化碳与水体反应生成碳酸，改变最终灌溉系统水体的pH值，实现调节灌溉土壤的pH值，改良碱性土壤。

分离网11a底部通过柔性绳连接有分离体11b，分离体11b为多边形且内部中空，多边体内部对角线方向均设有连杆。多边形分离体11b受冲击状态下形成旋转可改变水流状态形成旋涡搅拌，当肥料和水体受高压经过网状结构的分离网11a和多边形分离体11b增大水体与冲击物的接触面积促使水体中的二氧化碳与水体反应生成碳酸，增加水体中碳酸含量同时就降低水体中的溶氧的氧化还原电位，促使溶氧状态由氧化状态变为还原状态，并且形成的碳酸电离产生氢离子，改变最终灌溉系统水体的pH值，实现调节灌溉土壤的pH值，改良碱性土壤，碳酸在灌溉到土壤后分解提高植物周围空气二氧化碳浓度促进植物光合作用。

“U”形腔体表面设有形状对应的滤网2，且滤网2上部两侧对应设置有弹簧301，两弹簧301端部连接有可配合的长方体电磁铁3，电磁铁3后方连接有防水电线，防水电线与填料腔1外部的单片机进行连接，防水电线与单片机的连接本领域技术人员应当知晓，故在此不再详细赘述，当肥料进料时通过单片机控制电磁铁3的通断电时两块电磁铁3相吸对肥料形成挤压破碎提高肥料与水体接触面积，加快肥料溶解，特别是对溶解性较差的肥料效果显著。

进水腔6、负压腔12、溶解腔7、注肥腔8的轴线在同一直线上，保持灌溉系统水泵的有压水在进水腔6、负压腔12、溶解腔7、注肥腔8的高速流动增强灌溉效率和对肥料的溶解速度，进水腔6与溶解腔7的内腔、进出水口直径相同，溶解腔7进出水口直径等于负压腔12直径，利用文丘里原理可实现不需外部能源对填料腔1内填料形成吸力使其进入负压腔12内，操作及安装简单，易实现自动化。

进水腔6内设有同一轴线的喷嘴601，喷嘴601与进水腔6出水口方向一致且喷嘴601尾端进水口出设有柔性滤网603，喷嘴601通过上下两端的连杆602与进水腔6内壁连接，通过喷嘴601对灌溉系统水泵的有压水在进入进水腔6后由喷嘴601进一步增强水的冲击力和流速提高负压腔12内的负压，增强水流带动肥料在溶解腔7内的溶解效果，通过喷嘴601后端的柔性滤网603可对进水腔6的部分水体进行过滤降低杂物进入溶解腔7内影响溶解的几率。

注肥腔8为锥筒形，锥筒小端与溶解腔7出水口连接有，锥筒大端与灌溉系统的过滤装置进水端连接，经过溶解腔7的肥料被溶解后由水体带入锥筒形的注肥腔8内，由喷射管801喷射而出，喷射管801与溶解腔7出水口夹角为40°~65°，肥水沿注肥腔8的小端圆形切线方向进入注肥腔8内，肥水在注肥腔8内形成螺旋的旋转水流形成“搅拌”效果并延长肥水在注肥腔8内的停留时间进一步对未溶解彻底的肥料进行溶解。

进料管9上设有阀门10，进料管9内壁直径小于负压腔12内径，通过阀门10来控制进料管9的开关来控制进入的肥料多少，避免进料过多肥水浓度过高。

实施例2：

如图1、3所示注肥腔8内壁均设有导流块802，导流块802内中空且均设阻杆802b，阻杆802b中部连接有圆形阻环802a，肥水在注肥腔8内形成螺旋的旋转水流形成“搅拌”效果时未彻底溶解的肥料由于重力和旋转力作用下其运动轨迹沿注肥腔8内壁流动，设置的导流块802中部的阻杆802b可对未彻底溶解的肥料进阻挡并使其在水流的冲击下逐步溶解直至完全溶解，圆形阻环802a的设置用于在导流块802中部形成快速通过的水流带动周边受阻水流的流通速度。

实施例3：

本发明所采用的分离网11a的制备步骤为：按重量份计取聚酰胺8份，加入纳米二氧化硅0.01、偶联增容剂7份、通过搅拌机进行搅拌后经造粒机并同时加热到240℃制成颗粒，将聚乙烯HDPE-5000S 100份、聚丙烯24份、聚乙烯蜡10份、UV抗紫剂173 6份进行混合搅拌3-5分钟得搅拌体；将着色剂、白矿油倒入颗粒和搅拌体内后再搅拌2-3分钟，得搅拌体A；经吸料泵将搅拌体A投入到挤出机料斗，通过挤出机进行拉丝形成单股渔网丝，经无阻力退绕导纱的捻线机合股捻线、织网机制成网目大小为0.5-1mm的网体，聚丙烯中含有3wt%的（R，R）-1,2二氨基-1,2-二叔丁基乙烷和（S，S）-1,2二氨基-1,2-二叔丁基乙烷混合体两者质量比为87:0.6，在分离网11a制备过程中加入聚丙烯可显著提高网体韧性及力学性能，并且可在网体制备过程中改变聚丙烯内部原有的分子间的作用力，使最终得到的网体的弹性模量增加避免网体在使用过程中出现皱缩提升网体的弹性并且所制备的网体具有高强度高韧性的特点，其在对抗水流冲击过程中形变量小，不会发生“破网”现象。

实施例4：本发明的高效节能的射流式注肥装置实际使用时，将肥料倒入填料腔1，倒入的肥料可以是磷肥、氮肥等肥料，在倒入肥料的过程中通过单片机控制电磁铁3的通断电时两块电磁铁3相吸对肥料形成挤压破碎，并且开启水泵5从进水腔6抽取水体经进液管4进入填料腔1内对肥料初步溶解，当需要进行注肥时，开启阀门10利用负压腔12内的负压形成吸力将填料腔1内的肥料下吸至负压腔12，并且灌溉系统水泵的有压水经过喷嘴形成高速水流带动肥料进入溶解腔7内与溶解器11产生接触促使肥料溶解，肥水经喷射管801喷射而出，肥水沿注肥腔8的小端圆形切线方向进入注肥腔8内，肥水在注肥腔8内形成螺旋的旋转水流形成“搅拌”效果并延长肥水在注肥腔8内的停留时间进一步对未溶解彻底的肥料进行溶解，并且导流块802可对未彻底溶解的进阻挡并使其在水流的冲击下逐步溶解直至完全溶解，最后肥料在水体中完全水解进入灌溉系统的过滤装置进水端进行后续处理。

上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，例如本装置的进水腔6与灌溉系统水泵的有压水管的连接或注肥腔8与灌溉系统的过滤装置进水端连接等均为现有公知技术，故在此不再详细描述。

应理解，上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明叙述的内容之后，本领域技术人员可对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.高效节能的射流式注肥装置，包括：

用于填放肥料的填料腔（1）；

用于溶解或输送肥料且依次连接的进水腔（6）、负压腔（12）、溶解腔（7）、注肥腔（8）；

进水腔（6）侧方连接一具有水泵（5）的进液管（4），进液管（4）出水口设于填料腔（1）上方，填料腔（1）内设“U”形腔体，底部通过进料管（9）与负压腔（12）连接；

其特征在于：溶解腔（7）两侧进出水口截面积小于腔体中部截面积，溶解腔（7）内壁均设有分离体（11），分离体（11）中部设有分离网（11a），分离网（11a）长度为分离体（11）宽度的1.1~1.3倍，溶解腔（7）与注肥腔（8）连接处设有倾斜喷射管（801），喷射管（801）与溶解腔（7）出水口夹角为40°~65°。

2.根据权利要求1所述的高效节能的射流式注肥装置，其特征在于：所述分离网（11a）底部通过柔性绳连接有分离体（11b），分离体（11b）为多边形且内部中空，多边体内部对角线方向均设有连杆。

3.根据权利要求1所述的高效节能的射流式注肥装置，其特征在于：所述“U”形腔体表面设有形状对应的滤网（2），且滤网（2）上部两侧对应设置有弹簧（301），两弹簧（301）端部连接有可配合的长方体电磁铁（3）。

4.根据权利要求1所述的高效节能的射流式注肥装置，其特征在于：所述进水腔（6）、负压腔（12）、溶解腔（7）、注肥腔（8）的轴线在同一直线上，所述进水腔（6）与溶解腔（7）的内腔、进出水口直径相同，溶解腔（7）进出水口直径等于负压腔（12）直径。

5.根据权利要求1所述的高效节能的射流式注肥装置，其特征在于：所述进水腔（6）内设有同一轴线的喷嘴（601），喷嘴（601）与进水腔（6）出水口方向一致且喷嘴（601）尾端进水口出设有柔性滤网（603），喷嘴（601）通过上下两端的连杆（602）与进水腔（6）内壁连接。

6.根据权利要求1所述的高效节能的射流式注肥装置，其特征在于：所述注肥腔（8）为锥筒形，锥筒小端与溶解腔（7）出水口连接，锥筒大端与灌溉系统的过滤装置进水端连接。

7.根据权利要求1所述的高效节能的射流式注肥装置，其特征在于：所述注肥腔（8）内壁均设有导流块（802），所述导流块（802）内中空且均设阻杆（802b），阻杆（802b）中部连接有圆形阻环（802a）。

8.根据权利要求1所述的高效节能的射流式注肥装置，其特征在于：所述进料管（9）上设有阀门（10），进料管（9）内壁直径小于负压腔（12）内径。