CN210303218U - 一种夹层式弱流量波动的在线混合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种夹层式弱流量波动在线混合装置，包括顺次螺纹连接的进水筒、混药器外筒、进药器、扰流发生器和出水筒，所述进水筒设有与进水管螺纹连接的进水口，出水筒上设有与喷头或水管螺纹连接的溶液出口，所述混药器外筒内设有支撑架、弥散型渗药装置和环绕型注药器，弥散型渗药装置套设在环绕型注药器外并与之过盈配合，支撑架分别与混药器外筒和弥散型渗药装置卡接，所述进药器通过橡胶管与环绕型注药器相连。

Description

一种夹层式弱流量波动的在线混合装置

技术领域

本实用新型涉及一种能够有效减小药水混合浓度波动的在线混药装置，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在线混合装置。

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。对于计量泵直接供药，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，混合效果随流量降低而下降，因此系统难以保证流量较小条件下的在线混合均匀性，且混药器完全未考虑注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，虽然沿径向分布的进药孔有利于提高均匀性，但是该装置主要还是依靠螺旋叶片促进掺混，因此在较低流量下多种溶质与溶剂进行均匀混合的效率会降低，该装置未考虑注药流量波动问题。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，将多种成分物质实现混合的方式，因此难免会造成较大的能量损失，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，通过流体流动的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，本实用新型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不稳定性的在线混药装置。该装置尤其擅长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。

本实用新型的技术方案如下：一种夹层式弱流量波动在线混合装置，包括顺次螺纹连接的进水筒、混药器外筒、进药器、扰流发生器和出水筒，所述进水筒设有与进水管螺纹连接的进水口，出水筒上设有与喷头或水管螺纹连接的溶液出口，所述混药器外筒内设有支撑架、弥散型渗药装置和环绕型注药器，弥散型渗药装置套设在环绕型注药器外并与之过盈配合，支撑架分别与混药器外筒和弥散型渗药装置卡接，所述进药器通过橡胶管与环绕型注药器相连；

进一步的，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、另一端分别设有相应的外端部和内端部，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；

进一步的，所述环绕型注药器包括与弥散型渗药装置过盈配合的环形端盖、与环形端盖固连的注药主路、等距设置在注药主路上与之相连的环形支路，环形支路上设有均匀分布的注药孔，环形端盖截面为U型，注药主路近环形端盖端设有注药进口；

进一步的，所述进药器包括进药外筒、在进药外筒周向上等距设置的进药管口、与进药管口相连的进药主管、连接进药主管自由端的环形管路、设置在进药主管上与注药进口相连的进药支管；

进一步的，所述扰流发生器包括发生器外筒、间隔设置在外筒内的第一层导叶和第二层导叶，发生器外筒为中空管状结构，导叶与发生器外筒内壁固连，导叶在发生器外筒内壁周向上等距设置，相邻第一导叶之间夹角为120°，相邻第二导叶之间夹角为120°，导叶上设有与发生器外筒内壁固连的加强筋。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的夹层式弱流量波动的在线混合装置设置了层叠式的弥散型混药装置，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，减少混合液浓度不稳定性，明显提高在线混合农药分布效果；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；同时本实用新型的夹层式弱流量波动的在线混合装置设置了扰流发生器，对从弥散型混药装置中流出的农药混合液进行进一步的混合，更进一步的增加农药混合的均匀性；本实用新型的夹层式弱流量波动的在线混合装置设置了具有多个进药管口的进药器，既实现了单种农药的在线注入，也实现了多种农药的在线注入；本实用新型的夹层式弱流量波动的在线混合装置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是本实用新型的结构示意图

图2是本实用新型的剖视图

图3是图2中局部A的放大示意图

图4是图2中局部B的放大示意图

图5是本实用新型中支撑架的结构示意图

图6是图2中沿C-C面的剖视图

图7是本实用新型中混药器外筒的结构示意图

图8是本实用新型中衬套的结构示意图

图9是本实用新型中注药薄膜的结构示意图

图10是本实用新型中环绕型注药器的结构示意图

图11是本实用新型中进药器的结构示意图

图12是本实用新型中扰流发生器的结构示意图

具体实施方式

如图1、2所示，一种小流量波动的在线混合装置，包括进水筒 1、前支撑架2、混药器外筒3、弥散型渗药装置4、环绕型注药器5、进药器6、扰流发生器7、出水筒8，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5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；

如图7所示，混药器外筒3为中空管状结构，混药器外筒3外壁近进水筒1端设有与进水筒1内螺纹相配的外螺纹和卡接支撑架 2的矩形豁口31、近进药器6端设有与进药器6相配的外螺纹，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°，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6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；弥散型渗药装置 4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，相邻渗药层之间形成环形流道，渗药层包括中空环状结构的衬套和注药薄膜，如图8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架2上楔形豁口23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9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10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端为密封端，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；

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轴线上，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相应位置处沿扰流发生器7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4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，将注药薄膜的外端部44和内端部46一半翻折与衬套外层的衬套端部48贴合，如图3所示，使衬套端部48与环形端盖51之间夹有注药薄膜端部(44、46)并通过其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，载流(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；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压力损失较小，从而保证了各环形支路52上的压力基本一致，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已被明显削弱，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。

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。

Claims (5)

1.一种夹层式弱流量波动在线混合装置，其特征在于：包括顺次螺纹连接的进水筒、混药器外筒、进药器、扰流发生器和出水筒，所述进水筒设有与进水管螺纹连接的进水口，出水筒上设有与喷头或水管螺纹连接的溶液出口，所述混药器外筒内设有支撑架、弥散型渗药装置和环绕型注药器，弥散型渗药装置套设在环绕型注药器外并与之过盈配合，支撑架分别与混药器外筒和弥散型渗药装置卡接，所述进药器通过橡胶管与环绕型注药器相连。

2.根据权利要求1所述的一种夹层式弱流量波动在线混合装置，其特征在于：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、另一端分别设有相应的外端部和内端部，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。

3.根据权利要求1所述的一种夹层式弱流量波动在线混合装置，其特征在于：所述环绕型注药器包括与弥散型渗药装置过盈配合的环形端盖、与环形端盖固连的注药主路、等距设置在注药主路上与之相连的环形支路，环形支路上设有均匀分布的注药孔，环形端盖截面为U型，注药主路近环形端盖端设有注药进口。

4.根据权利要求1所述的一种夹层式弱流量波动在线混合装置，其特征在于：所述进药器包括进药外筒、在进药外筒周向上等距设置的进药管口、与进药管口相连的进药主管、连接进药主管自由端的环形管路、设置在进药主管上与注药进口相连的进药支管。

5.根据权利要求1所述的一种夹层式弱流量波动在线混合装置，其特征在于：所述扰流发生器包括发生器外筒、间隔设置在外筒内的第一层导叶和第二层导叶，发生器外筒为中空管状结构，导叶与发生器外筒内壁固连，导叶在发生器外筒内壁周向上等距设置，相邻第一导叶之间夹角为120°，相邻第二导叶之间夹角为120°，导叶上设有与发生器外筒内壁固连的加强筋。

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