CN113439514B - 文丘里施肥器及施肥设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种文丘里施肥器及施肥设备，文丘里施肥器包括：收缩段、喉管段、扩散段和吸肥段；收缩段通过喉管段与扩散段相连通，吸肥段与喉管段相连通；收缩段的进液口直径大于收缩段的出液口直径，且收缩段的纵截面为直角梯形；扩散段的进液口直径小于扩散段的出液口直径，且扩散段的纵截面为偏心曲线型四边形，偏心曲线型四边形的三个角为直角、一个角为锐角；由于直角梯形的高所在的直角边与偏心曲线型四边形的高所在的直角边处于同一条水平线上，使得多方向速度碰撞减少，可以有效地降低水头损失，并且将扩散段的一侧设置为曲线型结构，在保证了流态平滑过渡的同时，降低了水头损失，减少了空化问题的发生，有效地提高了吸肥效率。

Description

文丘里施肥器及施肥设备
技术领域
本发明涉及农业施肥灌溉技术领域，尤其涉及一种文丘里施肥器及施肥设备。
背景技术
文丘里施肥器大量运用于灌溉系统，它通过喉部产生的负压将肥料吸入，并与主管道流体混合，从而实现施水施肥一体化。文丘里施肥器中由于喉部颈缩的过程，会使压力持续降低，当压力低于饱和蒸汽压时就会产生空化，空化会使得施肥器的吸肥流量有一个上限值，该值即为最大吸肥流量。
目前，大多数的文丘里施肥器均是对称型的文丘里施肥器，即收缩段和扩散段的结构为对称结构。但是，对称的结构容易使得水头损失较大、易发生空化等问题，导致吸肥效率较低。
发明内容
本发明提供一种文丘里施肥器及施肥设备，用以解决现有技术中吸肥效率较低的缺陷，实现减小水头损失，有效提高文丘里施肥器的吸肥效率。
本发明提供一种文丘里施肥器，包括：收缩段、喉管段、扩散段和吸肥段；
所述收缩段通过所述喉管段与所述扩散段相连通，所述吸肥段与所述喉管段相连通；
所述收缩段的进液口直径大于所述收缩段的出液口直径，且所述收缩段的纵截面为直角梯形；
所述扩散段的进液口直径小于所述扩散段的出液口直径，且所述扩散段的纵截面为偏心曲线型四边形，所述偏心曲线型四边形的三个角为直角、一个角为锐角；
所述直角梯形的高所在的直角边与所述偏心曲线型四边形的高所在的直角边处于同一条水平线上。
根据本发明提供的一种所述的文丘里施肥器，所述偏心曲线型四边形的曲线边与所述喉管段相切。
根据本发明提供的一种所述的文丘里施肥器，所述喉管段包括进口凹槽管和喉管出口管；
所述进口凹槽管与所述吸肥段相连通，所述进口凹槽管的直径大于所述喉管出口管的直径，所述喉管出口管的直径大于所述收缩段的出液口直径；
所述进口凹槽管与所述收缩段相连通，所述喉管出口管与所述扩散段相连通。
根据本发明提供的一种所述的文丘里施肥器，所述喉管出口管的直径与所述扩散段的进液口直径相同，且所述喉管出口管为圆筒结构。
根据本发明提供的一种所述的文丘里施肥器，所述进口凹槽管的长度为4mm，所述喉管出口管的长度为16.6mm，所述进口凹槽管的直径为27mm，所述喉管出口管的直径为20mm，所述收缩段的出液口直径为17mm。
根据本发明提供的一种所述的文丘里施肥器，所述收缩段的进液口直径等于所述扩散段的出液口直径。
根据本发明提供的一种所述的文丘里施肥器，所述收缩段的进液口直径为40mm，所述扩散段的出液口直径为40mm。
根据本发明提供的一种所述的文丘里施肥器，所述扩散段的长度为210mm。
根据本发明提供的一种所述的文丘里施肥器，所述直角梯形的斜边与所述直角梯形的高所在的直角边的夹角为23.5度。
本发明还提供一种施肥设备，包括：施肥管、施肥桶和如上述任一项所述的文丘里施肥器；
所述施肥桶通过所述施肥管与所述文丘里施肥器的吸肥段相连通，所述施肥管将所述施肥桶中的肥料吸入所述文丘里施肥器中，以进行农作物施肥。
本发明提供的一种文丘里施肥器及施肥设备，文丘里施肥器包括：收缩段、喉管段、扩散段和吸肥段；收缩段通过喉管段与扩散段相连通，吸肥段与喉管段相连通；收缩段的进液口直径大于收缩段的出液口直径，且收缩段的纵截面为直角梯形；扩散段的进液口直径小于扩散段的出液口直径，且扩散段的纵截面为偏心曲线型四边形，偏心曲线型四边形的三个角为直角、一个角为锐角；直角梯形的高所在的直角边与偏心曲线型四边形的高所在的直角边处于同一条水平线上，通过将收缩段与扩散段一侧设置为处于同一水平线上的结构，使得多方向速度碰撞减少，可以有效地降低水头损失，并且将扩散段的一侧设置为曲线型结构，在保证了流态平滑过渡的同时，降低了水头损失，有效地提高了吸肥效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的文丘里施肥器的整体结构示意图；
图2是图1中的文丘里施肥器的纵截面示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1、图2描述本发明的文丘里施肥器及施肥设备。
图1是本发明实施例提供的文丘里施肥器的整体结构示意图；图2是图1中的文丘里施肥器的纵截面示意图。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种文丘里施肥器，包括：收缩段1、喉管段2、扩散段3和吸肥段4；其中，收缩段4通过喉管段2与扩散段3相连通，吸肥段4与喉管段2相连通；收缩段1的进液口直径D1大于收缩段的出液口直径d1，且收缩段1的纵截面为直角梯形；扩散段3的进液口直径d2小于扩散段的出液口直径D2，且扩散段3的纵截面为偏心曲线型四边形，偏心曲线型四边形的三个角为直角、一个角为锐角；直角梯形的高所在的直角边与偏心曲线型四边形的高所在的直角边处于同一条水平线上。
在一个具体的实现过程中，收缩段的进液口和扩散段的出液口与农业灌溉常用管道规格相匹配，如图1所示的为螺纹结构，通过螺纹结构更加地方便连接使用。其中，通过喉部产生的负压将肥液吸入管道进行施肥，其工作原理可用伯努利方程和连续性方程来描述，即
伯努利方程：
Figure BDA0003159259980000051
连续性方程：
v*A＝Q (2)
其中，v—流速，m/s；g—重力加速度，m/s2；p—压力，Pa；γ—流体比重，N/m3；z—势能，m；A—过流截面积；Q—过流流量；C—常数。
由(l)式可知，在同一流线上，当流速增大时，压力则相应地下降，若流速增加到足以使压力为负压时，则可利用其负压将肥料吸入，文丘里施肥器正是利用这一基本原理，喉部的颈缩过程会使过流断面急剧变小，流速增大，则压力迅速降低。
如图1所示的相对位置，定义吸肥段的吸肥口一侧为下侧，下侧正相对的另一侧为上侧。如图2所示，收缩段的纵截面为直角梯形形状，上侧的边为高，下侧为斜边另外两个边分别为上底和下底。扩散段的纵截面为偏心曲线型四边形，上侧为直线，下侧为曲线型，且曲线型的与喉管段相切。整体结构便是上侧除喉管段的突出部分外，其余部分均在同一水平直线上，当然需要强调的是，喉管段突出部分两侧的结构各自均为水平结构，两端也可以有细微的高度差值，也就是收缩段1的上面和扩散段3的上面可以有一定的高度差，例如可以有1mm的高度差，也可以有2mm的高度差，在本发明中不再进行明确具体的限定。在使用时，收缩段为进液管，然后通过喉管段经扩散段流出，由于压差的作用，会通过吸肥段将吸肥桶中的肥料吸出，从而完成施肥。本发明的文丘里施肥器由于向上偏心的结构设计，会使喉管处的负压重心向下侧的吸肥口偏移，更有利于吸肥，负压利用率得以提高，进而空化作用减弱，经试验测试出其最大吸肥流量达2650升/小时。偏心曲线型施肥器上侧为水平连接即处于同一水平线上，相较对称型施肥器，多方向速度碰撞少，其局部水头损失更小。扩散段下部采用曲线型设计，曲线与喉管出口直线段水平切向连接，不仅可以让流态得以平滑过渡，降低水头损失，还有利于让偏心型设计的文丘里施肥器的轴向水平长度大幅缩短，使之更接近市场上广泛应用的对称型文丘里施肥器的长度规格，更具适用性。
本实施例提供的一种文丘里施肥器，包括：收缩段、喉管段、扩散段和吸肥段；收缩段通过喉管段与扩散段相连通，吸肥段与喉管段相连通；收缩段的进液口直径大于收缩段的出液口直径，且收缩段的纵截面为直角梯形；扩散段的进液口直径小于扩散段的出液口直径，且扩散段的纵截面为偏心曲线型四边形，偏心曲线型四边形的三个角为直角、一个角为锐角；直角梯形的高所在的直角边与偏心曲线型四边形的高所在的直角边处于同一条水平线上，通过将收缩段与扩散段一侧设置为处于同一水平线上的结构，使得多方向速度碰撞减少，可以有效地降低水头损失，并且将扩散段的一侧设置为曲线型结构，在保证了流态平滑过渡的同时，降低了水头损失，有效地提高了吸肥效率。
进一步的，如图1和图2所示，本实施例的文丘里施肥器，喉管段包括进口凹槽管21和喉管出口管22；进口凹槽管与吸肥段相连通，进口凹槽管的直径d大于喉管出口管的直径d2，喉管出口管的直径d2大于收缩段的出液口直径d1；进口凹槽管21与收缩段相连通，喉管出口管22与扩散段相连通。且喉管出口管的直径d2与扩散段的进液口直径相同，且喉管出口管为圆筒结构。具体的，进口凹槽管21的长度L1为4mm，喉管出口管22的长度L2为16.6mm，进口凹槽管21的直径d为27mm，喉管出口管22的直径d2为20mm，收缩段的出液口直径d1为17mm。收缩段的进液口直径D1等于扩散段的出液口直径D2，例如可以是收缩段的进液口直径D1为40mm，扩散段的出液口直径D2为40mm，吸肥段的吸肥口的直径d3为27mm。由于扩散段下侧采用曲线型结构，使得扩散段的长度仅L3为210mm，不仅节省材料，且使用更加方便。直角梯形的斜边与直角梯形的高所在的直角边的夹角为23.5度，可以更加便于收缩段的进液。
扩散段上侧采用直线型的连接方式，而下侧采用曲线型的连接方式，曲线与喉管出口管直线段水平切向连接。与传统对称型文丘里施肥器不同，本发明的偏心曲线型文丘里施肥器，无中心对称轴，而是将喉管段整体向上偏移，使收缩段以及扩散段的上部保持与进出口一样高度的平行连接，仅下部收缩或扩散。此种结构上侧通过采用平行连接的方式，减少了多方向的流速碰撞，改善了喉管部上半部分的流态，减少了水头损失。此外，偏心型结构对负压的利用率更高，使得低于饱和蒸汽压的负压主要消耗在吸肥作用，而非空化作用中；在扩散段产生的空化区域更小，有利于减少施肥器内部能量损失，进而增强了吸肥。喉管段设置凹槽管，有利于高效利用喉管处四周环绕的负压，可使施肥器吸入更多的肥液。扩散段下侧采用曲线型设计，曲线与喉管出口直线段水平切向连接，不仅可以让流态得以平滑过渡，降低水头损失，还可缩短文丘里施肥器的轴向水平长度。
基于同一总的发明构思，本申请还保护一种施肥设备，包括：施肥管、施肥桶和如上述任一实施例的文丘里施肥器；
所述施肥桶通过所述施肥管与所述文丘里施肥器的吸肥段相连通，所述施肥管将所述施肥桶中的肥料吸入所述文丘里施肥器中，以进行农作物施肥。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种文丘里施肥器，其特征在于，包括：收缩段、喉管段、扩散段和吸肥段；
所述收缩段通过所述喉管段与所述扩散段相连通，所述吸肥段与所述喉管段相连通；
所述收缩段的进液口直径大于所述收缩段的出液口直径，且所述收缩段的纵截面为直角梯形；
所述扩散段的进液口直径小于所述扩散段的出液口直径，且所述扩散段的纵截面为偏心曲线型四边形，所述偏心曲线型四边形的三个角为直角、一个角为锐角；
所述直角梯形的高所在的直角边与所述偏心曲线型四边形的高所在的直角边处于同一条水平线上；
所述喉管段包括进口凹槽管和喉管出口管；所述进口凹槽管与所述吸肥段相连通，所述进口凹槽管的直径大于所述喉管出口管的直径，所述喉管出口管的直径大于所述收缩段的出液口直径；所述进口凹槽管与所述收缩段相连通，所述喉管出口管与所述扩散段相连通。
2.根据权利要求1所述的文丘里施肥器，其特征在于，所述偏心曲线型四边形的曲线边与所述喉管段相切。
3.根据权利要求1所述的文丘里施肥器，其特征在于，所述喉管出口管的直径与所述扩散段的进液口直径相同，且所述喉管出口管为圆筒结构。
4.根据权利要求1所述的文丘里施肥器，其特征在于，所述进口凹槽管的长度为4mm，所述喉管出口管的长度为16.6mm，所述进口凹槽管的直径为27mm，所述喉管出口管的直径为20mm，所述收缩段的出液口直径为17mm。
5.根据权利要求1所述的文丘里施肥器，其特征在于，所述收缩段的进液口直径等于所述扩散段的出液口直径。
6.根据权利要求5所述的文丘里施肥器，其特征在于，所述收缩段的进液口直径为40mm，所述扩散段的出液口直径为40mm。
7.根据权利要求1所述的文丘里施肥器，其特征在于，所述扩散段的长度为210mm。
8.根据权利要求1所述的文丘里施肥器，其特征在于，所述直角梯形的斜边与所述直角梯形的高所在的直角边的夹角为23.5度。
9.一种施肥设备，其特征在于，包括：施肥管、施肥桶和如权利要求1-8任一项所述的文丘里施肥器；
所述施肥桶通过所述施肥管与所述文丘里施肥器的吸肥段相连通，所述施肥管将所述施肥桶中的肥料吸入所述文丘里施肥器中，以进行农作物施肥。
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