CN220000037U - 一种水肥气耦合灌溉装置偏心文丘里增氧器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种水肥气耦合灌溉装置偏心文丘里增氧器，包括依次连接的收缩管、喉管和扩散管，所述收缩管远离喉管的一端连接水肥灌溉出口连接管，扩散管远离喉管的一端连接滴灌带入口连接管，所述喉管的管壁上连接有气管，气管内安装有单向逆止阀，所述单向逆止阀自气管远离喉管一端向喉管所在侧打开。本实用新型通过精确设计文丘里管的变径大小，利用Venturi Effect原理在文丘里管中将水流流速增加从而使水肥液流动压力变为负压，从而实现自动吸取环境空气到水肥液中达到水肥气一体化的效果。同时高速流动的水流会将吸入进的空气打碎，增大了液体与气体的互相接触面积，提高了液体含氧率。
Description
技术领域
本实用新型涉及农业灌溉技术领域，尤其涉及到灌溉时的曝气技术，具体是指一种水肥气耦合灌溉装置偏心文丘里增氧器。
背景技术
在作物生长过程中，根系环境的土壤是由固、液、气三相耦合而成，现有的大部分灌溉方法都是使土壤获得水分的同时将土壤中的空气排除，这样的灌溉方式长时间操作以后会使土壤中含氧量降低导致作物根系缺氧，从而使作物生长活力下降。
同时，作物的生长同样离不开土壤中微生物的共同作用，缺氧不仅会导致作物根系吸水量下降，也会导致土壤中微生物的呼吸作用遭到抑制，进而影响作物的产量和质量。
传统水肥一体化装置中基本没有吸气混合装置，少数的用于水肥气的文丘里吸气装置也都是轴对称的中心文丘里结构，这种传统的轴对称的中心文丘里结构在吸气的同时局部水头损失较大，导致吸气量降低，制约其工作性能。
发明内容
本实用新型针对现有技术的不足，提供一种水肥气耦合灌溉装置偏心文丘里增氧器，吸气量优于传统轴对称结构文丘里，局部水头损失小，工作性能优。
本实用新型是通过如下技术方案实现的，提供一种水肥气耦合灌溉装置偏心文丘里增氧器，包括依次连接的收缩管、喉管和扩散管，所述收缩管远离喉管的一端连接水肥灌溉出口连接管，扩散管远离喉管的一端连接滴灌带入口连接管，所述喉管的管壁上连接有气管，气管内安装有单向逆止阀，所述单向逆止阀自气管远离喉管一端向喉管所在侧打开。
本方案在使用时，水流通过与水肥灌溉出口连接管进入，水流进入增氧器后，通过收缩管来增大水流流速并且在到达喉管时流速最大，同时水流压力最小，这时单向逆止阀打开，外部气体通过气管并且流经单向逆止阀被吸入，吸入进的气体在喉管处与水混合形成水泡，由于水流的高速流动会对气泡造成剪切力，并且水气混合物在流经扩散管处会发生空化作用，这些都会使气泡破碎为更小的气泡，从而使空气与水流有了更大的接触面积，提高了曝气效率，实现增氧。
作为优化，所述气管包括一端与喉管固接的第一管体，以及位于第一管体远离喉管一侧的第二管体，第一管体的内径大于第二管体的内径，第一管体与第二管体通过锥管过渡连接；所述单向逆止阀包括位于第一管体内的锥形顶针和弹簧，锥形顶针的锥面与所述锥管的内表面密封接触，弹簧位于锥形顶针远离第二管体的一侧，弹簧一端顶至锥形顶针，弹簧的另一端顶至与第一管体固接的定位块。本优化方案通过将气管设置为通径不同的第一管体和第二管体，并通过锥管将第一管体和第二管体连接，便于与锥形顶针、弹簧配合形成单向阀。
作为优化，收缩管、喉管、扩散管、水肥灌溉出口连接管和滴灌带入口连接管的底边位于同一水平面，收缩管和扩散管的竖向剖面为直角梯形。本优化方案将文丘里结构设置为偏心型式，进一步提高了吸气效率。
作为优化，所述气管位于收缩管和扩散管的斜面所在侧。本优化方案的设置，可是局部水头损失降低，从而提高吸气效率，有利于提高液体的含氧量。
作为优化，收缩管的大径端内径为30mm，收缩管的长度为42mm，收缩管的顶边与底边夹角为25°；所述喉管的内径为10mm，喉管的长度为20mm；所述扩散管的长度为114mm，扩散管的顶边与底边夹角为9.5°。
本实用新型的有益效果为：利用文丘里管中水流流速增加使水肥液流动压力变为负压，在气管两端形成压差，单向逆止阀在压差作用下打开，实现了外部环境的空气向喉管内的流动，同时高速流动的水流将吸入进的空气形成的气泡打碎，增大了液体与气体的互相接触面积，提高了液体含氧率。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型三维模型示意图；
图3为单向逆止阀的局部放大示意图；
图中所示：
1、水肥灌溉出口连接管，2、收缩管，3、喉管，4、单向逆止阀，5、气管，6、扩散管，7、滴灌带入口连接管，8、锥形顶针， 9、弹簧。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
如图1所示一种水肥气耦合灌溉装置偏心文丘里增氧器，包括依次连接的收缩管2、喉管3和扩散管6，所述收缩管远离喉管的一端连接水肥灌溉出口连接管1，扩散管远离喉管的一端连接滴灌带入口连接管7，收缩管的大径端通径与水肥灌溉出口连接管通径一致，扩散管的大径端通径与滴灌带入口连接管通径一致。
喉管的管壁上连接有气管5，气管内安装有单向逆止阀4，所述单向逆止阀4自气管远离喉管一端向喉管所在侧打开。具体的，所述气管5包括一端与喉管固接的第一管体，以及位于第一管体远离喉管一侧的第二管体，第一管体的内径大于第二管体的内径，第一管体与第二管体通过锥管过渡连接，第一管体、第二管体和锥管同轴设置。
单向逆止阀4包括位于第一管体内的锥形顶针8和弹簧9，锥形顶针8的锥度与锥管内侧壁锥度适配，锥形顶针8的锥面与所述锥管的内表面密封接触，弹簧9位于锥形顶针远离第二管体的一侧，弹簧一端顶至锥形顶针，弹簧的另一端顶至与第一管体内壁固接的定位块，锥形顶针的大径端固设有延伸至弹簧内孔的圆柱杆。未出现压差时，在弹簧的作用下，锥形顶针顶至锥管内壁，形成密封，防止水从气管流出，当喉管内压力小于外部环境压力时，弹簧在压差的作用下收缩，锥形顶针离开锥管内壁，外部空气被吸入至喉管内。同时利用定位块控制弹簧位移最大距离。
收缩管、喉管、扩散管、水肥灌溉出口连接管和滴灌带入口连接管的底边位于同一水平面，水肥灌溉出口连接管、收缩管、喉管、扩散管和滴灌带入口连接管非变径面一侧皆在一条水平直线上，本实施例收缩管和扩散管的竖向剖面为直角梯形，气管位于收缩管和扩散管的斜面所在侧，及气管安装在与变径面同一侧。
具体的，收缩管2的通道直径自水肥灌溉出口连接管1连接处到喉管3处最左端逐渐缩小，且收缩截面呈直角梯形，所述扩散管6的通道直径自喉管3连接到与滴灌带入口连接管7处最左端逐渐增大，扩散截面也呈直角梯形，收缩截面与扩散截面上底和下底长度相同，扩散截面的高大于收缩截面的高。收缩管2和扩散管6均为喇叭状，收缩管2和扩散管6由喉管3连接，并且喉管3左端连接收缩管2的小径端，喉管3右端连接扩散管6的小径端。
作为一种优选的方案，本实施例收缩管的大径端内径为30mm，收缩管的长度为42mm，收缩管的顶边与底边夹角为25°；所述喉管的内径为10mm，喉管的长度为20mm；所述扩散管的长度为114mm，扩散管的顶边与底边夹角为9.5°，即扩散段角度为9.5°。
本实施例的增氧器采用偏心文丘里结构，可以使气体从外界被吸入进增氧器内，同时高速水流产生的剪切力和扩散管结构形成的空化都会使气泡进一步破碎，增大曝气面积，可以使局部水头损失降低，增大吸气效率，提高了液体的含氧量。
使用时，水流通过水肥灌溉出口连接管进入，经过收缩管2进入喉管3，通过收缩管2时水流的流经截面会变小，从而会使水流流速增大、压强减小，水流在达到喉管时流速最大，压强最小，这时气体就会从吸气端被水流负压从外界吸入进喉管3内与水肥液发生混合，混合后的混合液在喉管内高速流动并且继续进入到扩散管6中，在扩散管6内发生空化使气泡进一步碎化，从而使空气与水流有了更大的接触面积，提高了曝气效率，增加了灌溉水的含氧量。
本实施例利用Venturi Effect原理，通过文丘里管将水肥灌溉出口与滴灌带相连，其中水肥灌溉出口与偏心文丘里增氧器收缩段相连通，滴灌带与偏心文丘里增氧器扩散段相连通，偏心文丘里增氧器吸气端通过气管与外界环境相通，在气管与偏心文丘里增氧器连接处有逆止阀防止水肥液通过气管回流。通过精确设计文丘里管的变径大小，利用Venturi Effect原理在文丘里管中将水流流速增加从而使水肥液流动压力变为负压，从而实现自动吸取环境空气到水肥液中达到水肥气一体化的效果。同时高速流动的水流会将吸入进的空气打碎，增大了液体与气体的互相接触面积，提高了液体含氧率。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，参照优选的实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。
Claims (5)
1.一种水肥气耦合灌溉装置偏心文丘里增氧器，包括依次连接的收缩管（2）、喉管（3）和扩散管（6），其特征在于：所述收缩管远离喉管的一端连接水肥灌溉出口连接管（1），扩散管远离喉管的一端连接滴灌带入口连接管（7），所述喉管的管壁上连接有气管（5），气管内安装有单向逆止阀（4），所述单向逆止阀（4）自气管远离喉管一端向喉管所在侧打开。
2.根据权利要求1所述的一种水肥气耦合灌溉装置偏心文丘里增氧器，其特征在于：所述气管（5）包括一端与喉管固接的第一管体，以及位于第一管体远离喉管一侧的第二管体，第一管体的内径大于第二管体的内径，第一管体与第二管体通过锥管过渡连接；
所述单向逆止阀（4）包括位于第一管体内的锥形顶针（8）和弹簧（9），锥形顶针（8）的锥面与所述锥管的内表面密封接触，弹簧（9）位于锥形顶针远离第二管体的一侧，弹簧一端顶至锥形顶针，弹簧的另一端顶至与第一管体固接的定位块。
3.根据权利要求1所述的一种水肥气耦合灌溉装置偏心文丘里增氧器，其特征在于：收缩管、喉管、扩散管、水肥灌溉出口连接管和滴灌带入口连接管的底边位于同一水平面，收缩管和扩散管的竖向剖面为直角梯形。
4.根据权利要求3所述的一种水肥气耦合灌溉装置偏心文丘里增氧器，其特征在于：所述气管位于收缩管和扩散管的斜面所在侧。
5.根据权利要求3所述的一种水肥气耦合灌溉装置偏心文丘里增氧器，其特征在于：收缩管的大径端内径为30mm，收缩管的长度为42mm，收缩管的顶边与底边夹角为25°；所述喉管的内径为10mm，喉管的长度为20mm；所述扩散管的长度为114mm，扩散管的顶边与底边夹角为9.5°。
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