一种喷雾机施药阀主管路用流体调整器

本发明涉及流体整流技术相关领域，主要涉及一种喷雾机施药阀主管路用流体调整器。

背景技术：

1、为实现农药的施药均匀性，变量施药系统在喷雾机上的应用日益广泛。目前主流的大田变量施药技术方案是处理器依据车速传感器调节施药量，流量传感器进行反馈调节，流量传感器采集的流量信号不准确，将直接影响施药量的精准性。农业上常用的流量传感器是涡轮流量传感器，涡轮流量传感器的测量准确性和可靠性与管道内流体的流动状态直接相关。由于管路之间存在弯管、支管等扰流件，使流体到达涡轮流量传感器时存在较大的速度分布畸变、旋转流等不均匀的非定常流动现象，影响涡轮流量传感器转子的转动。因此通过在流量传感器前端安装流体调整器，提高流量测量准确性，有利于精准施药过程调节。

2、目前国内外代表性流体调整器包括叶片式、孔板式和组合式等结构。叶片式结构中具有代表性的是径向叶片式流体调整器，调整器的体积、重量、压损等减小，但管壁区域叶片稀疏，不利于整流。孔板式结构中具有代表性的是laws结构和zanker结构，调整器的长度短、体积小，但流通面积小，压损大。组合式结构指的叶片式和孔板式的组合结构。以上流体调整器无法对多处弯管下的复杂流场进行快速整流，为满足喷雾机主管路中流体的测量准确性，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，为解决多弯管、支管等复杂条件下流场的快速整流，改进整流效果，提高涡轮流量传感器的测量准确性，本发明设计一种喷雾机施药阀主管路用流体调整器。本发明的技术方案是：一种喷雾机施药阀主管路用流体调整器,包括收缩叶片，所述收缩叶片设置在管道内前端；径向叶片；内收缩管；外收缩管；内径向管；外径向管；内径为d的管道；用于接入施药阀主管路的法兰，其特征是：

2、所述收缩叶片沿着管道轴线采用圆周阵列布置；

3、进一步，所述收缩叶片、内收缩管和外收缩管将管道内空间分为多个前端流体通道，收缩叶片的收缩角θ为1.3°，长度l1满足2d≤l1≤2.5d；

4、进一步，所述内收缩管和外收缩管的收缩角2δ为1.3°，长度与收缩叶片、内收缩管和外收缩管长度l1相同，满足2d≤l1≤2.5d；

5、进一步，所述前端流体通道入口流通面积大于前端流体通道出口流通面积；

6、进一步，所述径向叶片设置在管道内后端；

7、进一步，所述径向叶片沿着管道轴向采用圆周阵列布置；

8、进一步，所述径向叶片、内径向管和外径向管将管道内空间分为多个后端流体通道,长度相同且长度l2满足0.5d≤l2≤d；

9、进一步，所述后端流体通道与前端流体通道紧密连接，后端流体通道的入口尺寸结构参数与前端流体通道的出口尺寸结构参数一致；

10、进一步，所述后端流体通道入口流通面积等于后端流体通道出口流通面积；

11、进一步，所述法兰可与施药阀主管路连接。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

13、本发明依据充分发展流体截面速度分布规律以及多弯管下流场的分布状态，设计收缩叶片、内收缩管、外收缩管和径向叶片、内径向管、外径向管两级结构。喷雾机施药阀主管路直径一般在32cm,属于小口径管道，流体调整器采用高强度尼龙运用3d打印技术制作，一体成型，结构强度高，质量轻。

14、进一步，根据实际情况，喷雾机施药阀主管路位于流量调节阀、回流阀等后部，流量调节阀门快速开闭而产生水锤、空穴现象，进而产生大量气泡影响流量计测量准确性，甚至产生气蚀现象损坏流量传感器转子。本发明设计的收缩叶片、内收缩管和外收缩管将管道内空间分为多个前端流体通道，通过进行缩减微小的流通面积，将空穴带来的负面影响降到最低，同时极大程度消除流体中的二次流旋涡和大尺度涡流。

15、进一步，径向叶片与管道轴线平行设置，结合内径向管和外径向管将管道空间分为多个后端流体通道，径向叶片入口承接收缩叶片出口的流体，内径向管、外径向管分别承接内收缩管、外收缩管的流体，对流体中的旋涡进一步消除，极大程度消除流场速度畸变，调整叶片出口流场呈均匀、中心对称流场。

16、进一步，相比普通叶片式流体调整器，管道管壁区增加了叶片数量，有效增强对管壁附近流体的整流效果。

技术特征：

1.一种喷雾机施药阀主管路用流体调整器，其特征在于:包括调整叶片(101)、管道(103)以及法兰(102)，所述调整叶片(101)包括收缩叶片(203)、内收缩管(201)、外收缩管(202)、径向叶片(204)、内径向管(401)、外径向管(205)，所述收缩叶片(203)、内收缩管(201)和外收缩管(202)设置在管道(103)内前端，将管道(103)内空间分为多个前端流体通道e；所述前端流体通道e入口流通面积大于前端流体通道e出口流通面积；所述径向叶片(204)、内径向管(401)和外径向管(205)设置在管道(103)内后端，将管道(103)内空间分为多个后端流体通道f；所述后端流体通道f与前端流体通道e紧密连接，后端流体通道f的入口结构参数与前端流体通道e的出口结构参数一致，后端流体通道f入口流通面积等于后端流体通道f出口流通面积。所述法兰(102)设置在管道(103)两端，用于与喷雾机施药阀主管路的连接。

2.根据权利要求1所述的一种喷雾机施药阀主管路用流体调整器，其特征在于所述管道(103)内径为d；所述收缩叶片(203)、内收缩管(201)和外收缩管(202)的收缩角为1.3°，长度相同且长度l1满足2d≤l1≤2.5d；所述径向叶片(204)、内径向管(401)和外径向管(205)的长度相同且长度l2满足0.5d≤l2≤d。

技术总结
本发明公开了一种喷雾机施药阀主管路用流体调整器，用于调整管路截面流体流速分布，包括调整叶片、管道以及法兰，所述调整叶片包括收缩叶片、内收缩管、外收缩管、径向叶片、内径向管、外径向管。所述收缩叶片、内收缩管和外收缩管设置在管道内前端，将管道内空间分为多个前端流体通道。所述径向叶片、内径向管和外径向管设置在管道内后端，将管道内空间分为多个后端流体通道。所述径向叶片和收缩叶片沿管道轴向呈圆周阵列布置。所述后端流体通道与前端流体通道紧密连接，后端流体通道的入口结构参数与前端流体通道的出口结构参数一致。本发明提供的流体调整器采用前后端二级调整结构，有利于加速不规则流场趋于稳定。

技术研发人员：孙文峰,常晋恺,卢佳琪,孙永利,郭玥甫,张凯歌,王昊,宋杰浩
受保护的技术使用者：东北农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13