[实用新型]可调节浓度的文丘里施肥装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及微水灌溉领域施肥装置，特别是一种可调节浓度的文丘里施肥装置及调节方法。

背景技术

随着农业经济结构转型和规模化的发展，微灌技术得到了快速发展，目前全国微灌应用面积已达到3000多万亩。与微灌系统相结合的水肥一体化技术由于具有省工、节肥、增产等诸多优点，也得到了广泛使用，已成为高效农业生产中的重要技术手段。

目前微水灌溉系统中常用的施肥装置有施肥池(泵吸入式)、压差式施肥罐、文丘里施肥器、活塞式施肥器和全自动施肥机等。

施肥池(泵吸入式)由施肥池、加水管道、吸肥管道和控制阀门组成，把肥料配好后通过离心泵利用管道在吸水的同时吸肥，这样肥料进入灌溉系统。这种方法简单易用、成本低，好维护，浓度稳定。但是潜水泵无法使用，浓度不能精确控制。

压差式施肥罐一般由储液罐、进水管、供肥液管、调压阀等组成。其工作原理是在输水管上的两点形成压力差，并利用这个压力差将肥液注入系统管道。压差式施肥罐的优点是加工制造简单，造价适中，不需外加动力设备。缺点是由于施肥罐中肥料不断被水稀释，进入灌溉系统中的肥料浓度不断下降，溶液浓度变化大，从而导致施肥浓度不均匀。罐体容积有限，添加肥料次数频繁且较麻烦。

文丘里施肥器与储液桶配套组成一套施肥装置，其构造简单，造价低廉，不需要外加动力，施肥浓度稳定，得到了广泛应用。目前文丘里施肥器的缺点是压力损失大，不能精确定量调节浓度，严重影响了使用效果。

活塞式施肥器是一种靠水力驱动的施肥装置，施肥浓度由外部调整并很精确。缺点是压损大、价格高，目前主要是进口产品，在农业种植领域推广使用有较大困难。

全自动施肥机是一个设计独特、结构精巧、操作简单和模块化的自动灌溉及施肥控制的成套设备。可监控EC/PH值及流量、在先进的可编程控制器控制下，准确地把肥料养分或弱酸等注入灌溉主管网中，执行精确的施肥过程。缺点是价格太高，主要应用于一些高附加值种植情况，无法大面积应用。

综上所述，现有施肥装置主要有压力损失大、施肥浓度不稳定、施肥浓度不能定量调节和价格高等问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种可调节浓度的文丘里施肥装置及调节方法。该施肥装置结构简单、成本低廉、能有效降低压力损失并能定量调节施肥浓度。

本实用新型采用的技术方案为：一种可调节浓度的文丘里施肥装置，包括依次连接的进水管、文丘里施肥装置、出水管，进水管和出水管均具有可调节压力的调节阀和显示压力值的压力表；文丘里施肥装置包括水平布置的文丘里管，其最窄处安装喷嘴，文丘里管向下开口连通吸入室；文丘里管内部依水流方向依次设为渐缩段的进水室、等截面的混合室、截面逐渐增大的扩散室，吸入室与文丘里管连通处位于进水室与混合室之间，喷嘴位于吸入室上游；吸入室连接吸肥管，吸肥管接入肥液容器中。

由于施肥时浓度大部分情况下不超过5％，而这个参数很容易达到，故以压力损失最小为优化目标，各部分尺寸经过流体动力学仿真优化设计和实验验证，进水室截面最大处直径20～25mm，吸入室直径8～10mm，混合室直径12～15mm，扩散室角度6°～10°。所有部分一体化设计，结构简单小巧，便于注塑批量生产，成本低。

进一步，进水室截面最大处直径为22mm，喷嘴直径为12mm,吸入室直径为8mm,混合室直径为15mm,进水室长度为30mm，混合室长度为40mm，扩散室长度为80mm，扩散室内壁面上直线与水平面夹角为8°；经过上述设计，实验验证施肥浓度范围为0.5％～10％，相应的出水管的出水口与进水管的进水口压力比值范围为0.6～0.4，与普通文丘里施肥器相比提高30％～60％。施肥浓度与压力比成固定关系，且与进口压力、流量无关。选用精度大于1.6级，表径不小于100mm的压力表，便于精确显示压力值。

调节阀包括进口调节阀和出口调节阀，可控制进水口和出水口压力；压力表包括进口压力表和出口压力表，可显示进水口和出水口压力值。

上述可调节浓度的文丘里施肥装置的调节方法，首先根据文丘里施肥装置的下述结构尺寸：进水室截面最大处直径、喷嘴直径、吸入室直径、混合室直径、进水室长度、混合室长度、扩散室长度、扩散室内壁面与水平面夹角，实验获得出水管的出水口与进水管的进水口的压力比与施肥浓度的关系曲线图；

然后确定施肥浓度目标值，根据获得的压力比与施肥浓度的关系曲线图查出相对应的压力比；调节进水管调节阀和/或出水管调节阀，观察压力表数值，调节至出水口与进水口压力比为对应施肥浓度的比值；