CN101439320A - 一种静电喷雾装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种静电喷雾装置及喷雾方法，所述喷雾装置包括一个液体输送装置，将液体传输到雾化装置；一个雾化装置，将来自液体输送装置的液体雾化成液滴；一个静电发生装置，其正极和负极之间的直流电压高于60,000伏，供所述液滴穿过并因此而带电，其中所述雾化装置包括一个送风装置以及一个包括电动机和转盘的喷雾头，所述转盘的转速为3,000－50,000转/分，或者所述雾化装置包括一个旋风发生器，其中所述液体输送装置的出口在旋风发生器所形成的旋风的中心位置。

Description

一种静电喷雾装置

技术领域

本发明涉及一种静电喷雾装置，尤其是一种农用静电喷雾装置。

背景技术

在农业生产中，常使用喷雾装置喷洒农药和肥料等。常规的喷雾装置喷出的液滴偏大，并且液滴在飞行过程中还会互相聚结，导致液滴喷出喷雾装置的喷嘴之后，完全依靠重力作用下落，于是势必有些液滴落在植物表面，而有些液滴则落在地表，造成被喷洒物的浪费，还同时污染环境。此外，即使是落在植物表面的液滴，也因为液滴偏大而不易附着在植物表面，更难于形成较为连续的分布，结果有相当量的液滴从植物表面滑落，进一步造成喷洒物利用率低、污染环境的问题，也对喷雾装置的操作者带来健康危害。

静电喷雾技术改善了喷洒物在植物表面的附着。该技术通过电晕充电、感应充电或接触式充电给液滴充电，在药液经喷头雾化的同时被充以电荷，在静电场力和其它输送力的作用下，带电液滴“定向地”飞向叶子，这就减少了液滴在空气中和土壤中的损失，提高了喷洒物的利用率和杀虫效率，减少了环境污染。

在中国实用新型专利说明书92213012.4中公开了一种轴流送风式静电喷雾装置，包括轴流风机、高压发生器、雾化风筒和位于轴流风机和雾化风筒之间并与这两者相连通的导流锥筒；轴流风机中流出的气体经导流锥筒加速后，从雾化风筒内涡流室的进气口进入涡流室，将涡流室内高速旋转的液体冲出雾化风筒开口处的喷嘴从而形成液滴。高压发生器的负极与喷嘴内壁电连接，使喷出的液滴带上负电。但是，该文献未公开具体的操作条件，无法据此进行实际操作。

在中国发明专利说明书200510099744.4中公开了一种静电喷雾装置，包括具有正极和负极的高压静电发生装置、储液容器、引流管、气雾发生装置等。该装置中利用了接触式充电和旋转装置雾化，据称产生的液滴半径达到50-500微米。然而，其中未公开有实施例证实其效果，普通技术人员也无法据此实施发明。

显然，现有技术并未就静电喷雾技术的具体实践提供切实有效的教导，特别是无技术教导指引普通技术人员采用合适的操作条件，以实现喷洒的最优化。

发明内容

本发明提供一种静电喷雾装置，该装置通过雾化装置和静电发生装置的组合，能够使得雾化后的液滴具有适当大小的粒径和电荷，从而使液滴定向地均匀分布于植株表面，即使作业距离较长、植株较高，也能获得良好的施用效果。

具体而言，本发明提供了一种静电喷雾装置，包括

一个液体输送装置，将液体传输到雾化装置；

一个雾化装置，将来自液体输送装置的液体雾化成液滴；

一个静电发生装置，其正极和负极之间的直流电压高于60,000伏，供所述液滴穿过并因此而带电。

本发明还提供一种喷洒用于植物的液体的方法，其特征在于采用前述静电喷雾装置进行喷洒。

附图说明

图1示出了本发明的静电喷雾装置的原理示意图。

图2A示出了本发明的静电喷雾装置的一个实施方案的示意图。

图2B示出了本发明的静电喷雾装置的另一个实施方案的示意图。

图3示出了图2A-B示出的本发明的静电喷雾装置中雾化装置的电极设置的示意图。

图4A为利用本发明的静电喷雾装置所产生的最大直径的液滴分布。

图4B为常规静电喷雾装置的最小直径的液滴分布照片。

具体实施方案

本发明的静电喷雾装置包括：

一个液体输送装置，将液体传输到雾化装置；

一个雾化装置，将来自液体输送装置的液体雾化成液滴；

一个静电发生装置，其正极和负极之间的直流电压高于60,000伏，供所述液滴穿过并因此而带电。

在本发明的静电喷雾装置中，液体输送装置可以是任何能将液体输送至雾化装置的装置，例如泵等，甚至可以是高位槽等(借助液体自身的重力来输送液体)。再如在下文中可以看出，在可能的情况下，由于雾化装置自身的作用，液体可以因这种作用而被吸入雾化装置，在这种情况下，液体输送装置仅仅为一根管路即可。

在本发明中，对于雾化装置的种类并无特别限制，只要该雾化装置可以将液体雾化至较小直径的液滴即可。例如雾化形成的液滴直径不大于60微米，优选不大于55微米，更优选不大于50微米。

在本发明静电喷雾装置的一个优选实施方案中，所述雾化装置包括一个送风装置以及一个包括电动机和转盘的喷雾头，所述转盘的转速为3,000-50,000转/分。在这种实施方案中，送风装置产生的气流用于推动雾化形成的液滴流动，并且有助于液滴飞行更远的距离。优选地，所述转盘的转速为8,000-40,000转/分，更优选为10,000-35,000转/分，再更优选为12,000-30,000转/分，进一步更优选为15,000-25,000转/分，再进一步更优选为18,000-22,000转/分。此外，所述转盘的直径通常为1-35厘米，优选为2-25厘米，更优选为3-20厘米，最优选为5-15厘米；普通技术人员可以领会到：转盘的直径并不是关键的参数，普通技术人员可以根据具体的使用对象作出合理的选择。

在本发明静电喷雾装置的另一个优选实施方案中，所述雾化装置包括一个旋风发生器，其中所述液体输送装置的出口在旋风发生器所形成的旋风的中心位置(当然也可以在中心附近的位置)。旋风发生器可以由一个鼓风装置和若干导流板构成，鼓风装置产生的气流经过导流板的作用，形成为旋风；旋风中心位置处因旋风的作用而处于低压，出口处于旋风中心的液体输送装置出口处的液体被旋风带出、剪切，形成液滴，并进一步被带出雾化装置。为确保液滴的流速，在雾化装置的出口可以设置一个盖板，盖板上均匀分布有大小可调的通孔，液滴通过盖板上的通孔喷出。通孔个数优选为至少3个以上，更优选为4个以上，特别优选为6个；通孔直径可调，具体可以根据需要的气体和液体流通量而定。通常，通孔面积之和为盖板面积的20％以下，优选为15％以下，更优选为12％以下。由一个鼓风装置和若干导流板构成的旋风发生器为普通技术人员所知，因此，普通技术人员只需经过简单实验即可获知获得所需大小液滴的的操作条件——优选地，液滴直径不大于60微米。

在本发明的静电发生装置中，正极和负极之间的直流电压高于60,000伏，供所述液滴穿过并因此而带电；在一个优选实施方案中，所述静电发生装置的正极和负极之间的直流电压优选为80,000-150,000伏，更优选为100,000-130,000伏，最优选为105,000-125,000伏。

静电发生装置可以通过固定在雾化装置的壳体外侧或者与雾化装置结合成一体。静电发生装置的壳体优选采用绝缘材料制成，其正电极或者负电极中的一个连接到一个充电电极。充电电极可以是一个组合式电极，包括一个圆环电极和至少一个针式电极，其中针式电极可以由圆环电极伸出、沿圆环电极的轴向延伸，针式电极可以为多个，围绕圆环电极均匀布置。优选地，圆环电极上具有至少三个针式电极。在本发明中，针式电极进行电晕放电。圆环电极的直径稍大于其相应位置的雾滴的运动轨迹最外侧处的直径；通常，圆环电极的直径在3-50厘米的范围内，优选10-40厘米，更优选为15-35厘米——本领域普通技术人员可以理解，圆环直径并不限于上述范围，而是可以作任意变化，具体随使用的条件而变。针式电极在圆环的轴向上沿着液滴喷出的方向向前延伸，或者向后延伸，或者朝向该两个方向延伸，其长度可以在1-15厘米的范围内，优选地在4-10厘米的范围内。组合式充电电极的中心轴线与雾化装置喷出液滴的雾化装置出口的轴线大致重合，优选重合；圆环电极离开雾化装置出口的轴向距离可以在1-30厘米的范围内变化，优选在5-15厘米的范围内变化。

充电电极也可以是其他形式，例如环状、针状、锥状、柱状、平板状等电极。

优选地，静电发生装置还有一个控制单元，用于调节静电发生装置的电压，从而与所喷洒的药液的电性能相适应。优选地，静电发生装置还设有一个接地装置。

本发明的静电喷雾装置可用于喷洒液体产品，特别是农业领域的喷洒作业。因此，本发明所提供的喷洒用于植物的液体的方法采用前述静电喷雾装置进行喷洒。

本发明的静电喷雾装置能够获得十分理想的静电喷雾效果。经过实验测定，本发明的静电喷雾装置可以产生直径不大于60微米，优选不大于55微米，更优选不大于50微米的液滴；同时，本发明的静电喷雾装置可以使雾化后的液滴带有足够的电荷，即便应用于导电性能较差的药液也能够获得较好的喷洒效果，因此可以具有非常广泛的应用范围，特别是在较大的工作半径内都能够获得良好的喷洒效果。本发明的喷雾装置既可以用于水稻、三麦、棉花、蔬菜、茶树、低矮果树和其他经济作物等，也可以应用于树株较高的果树、林木等。同时用于喷出的液滴不聚集在使用者的周围，还有利地保护了使用者的健康。

无意于为任何理论束缚，发明人认为，在本发明的静电喷雾装置作用下，重量适宜的带电液滴在静电力作用下不易聚集，它们在静电力和气流的作用下，以“漂浮”的方式运动至植株周围；而植株表面大多带正电，于是，“漂浮”的液滴受植株表面上的正电吸引，“定向”地落在植株表面上，从而使液滴的利用率提高，减少环境污染。由于这样喷洒的液滴直径小，它们落在植株表面上能够均匀分布，不易滑落，由此而进一步提高利用率、减轻污染。

以下参照附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明的静电喷雾装置原理示意图(以其中雾化装置为包括一个送风装置以及一个包括电动机和转盘的喷雾头的情形为例)。储存在容器5中的液体通过液体输送装置1输送到雾化装置2中。在雾化装置2中，液体雾化成液滴，并且在送风装置4产生的气流作用下离开雾化装置的出口24，飞向目标物。静电发生装置3紧靠雾化装置2布置，使得穿过该静电发生装置的液滴带有负电荷。

图2A和2B分别示出本发明的两种实施方案。

在图2A示出的本发明的第一种实施方案中，静电喷雾装置包括液体输送管13、雾化装置(包括送风装置4以及电动机21和转盘22)和静电发生装置3；其中容器5连接到送风装置4的送风装置壳体42上，送风管43连接于送风装置壳体42与雾化装置的转盘22之间，静电发生装置3固定在喷雾装置上。高速旋转的转盘22将液体雾化成液滴，液滴在风力推动下离开雾化装置出口24。优选地，静电发生装置3采用电晕放电法使经过该静电发生装置的液滴带静电。转盘22的直径可以为1-35厘米，优选为2-25厘米，更优选为3-20厘米，最优选为5-15厘米；其转速为8,000-40,000转/分；其中所述静电发生装置3的正极和负极之间的直流电压高于60,000伏，优选80,000-150,000伏。

在图2A所示的实例中，液体输送管13从容器5的底部，经由送风装置壳体42、送风管43，一直延伸到雾化装置。优选地，在液体输送管13上设置一个流量调节装置12，以调节液体的流量。优选地，流量调节装置12的旋钮延伸出送风装置壳体42，即可以在壳体外对流量调节装置12进行调节。当然，液体输送管13也可以不穿过送风管连接到雾化装置，而是也可以设置在送风管43的外侧而进入雾化装置。优选地，液体输送管13的末端具有一个过滤装置11。

图2B示出了根据本发明的第二种实施方案的静电喷雾装置，该静电喷雾装置包括液体输送管13、雾化装置和静电发生装置3，其中雾化装置包括一个旋风发生器，包括送风装置4和其中带有气体导流板(未示出)的送风管43；而输送液体的液体输送管13的出口在旋风发生器所形成的旋风的中心位置；因为旋风中心具有低气压，储存在容器5中的液体通过液体输送管13输送到旋风的中心，因旋风作用被带出液体输送管13，随着旋风运动而被剪切，形成液滴，并随旋风流出雾化装置。静电发生装置3固定在雾化装置上。优选地，静电发生装置3采用电晕放电法使雾化的液滴带静电。静电发生装置3的正极和负极之间的直流电压高于60,000伏，优选80,000-150,000伏。必要时，在雾化装置的出口24可以设置盖板，其中开有通孔供气体和液体通过，并保证必须的流速。

在图2B示出的实例中，优选地，液体输送管13的末端具有一个过滤装置11。

在本发明的各实施方案中，送风管43和液体输送管13的长度可以根据需要变化，例如在车载式静电喷雾装置的实例中，它们可以具有较长的长度。

图2A和2B示出的静电喷雾装置中，静电发生装置3固定在雾化装置的壳体外侧或者与雾化装置结合成一体。静电发生装置的壳体优选采用绝缘材料制成。

图2A和2B示出的静电喷雾装置中，静电发生装置3的正电极或者负电极中的一个连接到一个充电电极31上。如图3所示，充电电极31是一个组合式电极，包括一个圆环电极31a和至少一个针式电极31b，该针式电极31b大致沿该圆环电极的轴向延伸。当针式电极31b为多个时，优选地这些针式电极围绕该圆环电极31a均匀布置。更优选地，圆环电极上具有至少三个针式电极，该至少三个针式电极绕所述圆环电极均匀布置。该圆环的直径稍大于其相应位置的雾滴的运动轨迹的最外侧的直径圆环。在本发明中所述至少一个针式电极31b进行电晕放电。优选地，围绕雾化装置出口24所喷出的液滴运动轨迹的最外侧所形成的直径来布置该组合式充电电极31，以避免液滴在电极上沉积而打湿电极。所述组合式充电电极31的中心轴线与雾化装置出口24的轴线大致重合，该圆环电极的直径在3-50厘米的范围内，优选圆环电极的直径在10-40厘米，更优选为15-35厘米。该圆环电极31a离开雾化装置出口24的轴向距离可以在1-30厘米的范围内变化，优选在5-15厘米的范围内变化。该至少一个针式电极31b的长度可以在1-15厘米的范围内，优选地在4-10厘米的范围内。这些针式电极31b可以自圆环在轴向上沿着液滴喷出的方向向前延伸，或者向后延伸，或者朝向该两个方向延伸。

充电电极31也可以设置在雾化装置2的壳体内。

在图2A和2B所示的实例中，静电发生装置3还设有一个控制单元(未示出)，该控制单元能够调节静电发生装置3的电压，从而与所喷洒的药液的导电性能相适应。优选地，静电发生装置3设有一个接地装置。该图2A和2B示出的实例中，接地装置45通过送风装置的壳体接地。

为了避免雾化装置与静电发生装置互相干扰，雾化装置由一个第一电源系统(未示出)供电，而静电发生装置通过第二电源系统(未示出)供电。该第二电流系统可以是一个直流高压电源。优选地，所述第一电源系统和第二电源系统可以被整合到一个电源中。

以下以实施例说明发明的效果。但是，本发明绝不限于下列实施例。

实施例1

采用图2A所示的装置，静电发生装置3的正极与负极之间的直流电压为100,000伏，雾化装置中电动机的功率为1000W，转速为20，000转/分，组合式充电电极31的中心轴线与雾化装置出口24的轴线重合，该圆环电极的直径20厘米，离开雾化装置出口的轴向距离20厘米，3个针式电极长度各为6厘米，在圆环轴向上沿着液滴喷出的方向向前延伸。以每分钟1000毫升的流量喷洒清水，在离雾化装置出口3米处以10厘米×10厘米纸片接受液滴。5分钟后结束实验，用体式显微镜观察纸片上的液滴。结果如图4A所示。

采用常规市售的非静电喷雾装置，用体式显微镜以和前述实验相同倍数观察纸片上的液滴，结果如图4B所示。

图4A和4B示出了使用体式显微镜所获得的本发明的静电喷雾装置的实际喷洒效果对比照片。图4A为利用本发明的静电喷雾装置所产生的最大直径的液滴分布，其中液滴分布均匀、直径小于60微米；而图4B为常规静电喷雾装置的最小直径的液滴照片，其中液滴大，分布不均匀。由此可见，本发明静电喷雾装置能够获得十分理想的静电喷雾效果。本发明静电喷雾装置的实验结果如表1所示：

表1 喷雾实验结果

 

实验序号	流量(毫升/分钟)	液滴平均直径(微米)
			1	0.85	5.0
2	8	8.0
			3	25	8.7
4	56	11.3
			5	113	11.6
6	284	9.0
			7	468	9.1
8	531	9.2
			9	556	8.3
10	568	8.5

实施例2

重复实施例1的实验，但是，其中雾化装置改为图2B所示的由送风装置及带有导流板的送风管构成的旋风形成装置，其中送风电动机的功率为1000W，转速为20,000转/分，另外，纸片改为高30厘米左右的植株。

实验结束后，随机取植株上远离静电喷雾装置一侧的叶片，以用体式显微镜观察，发现叶片正反面均有液滴，而且液滴直径均小于60微米，说明带电液滴的确“定向”聚集在叶片上。

Claims (10)

1.一种静电喷雾装置，包括：

一个液体输送装置，将液体传输到雾化装置；

一个雾化装置，将来自液体输送装置的液体雾化成液滴；

一个静电发生装置，其正极和负极之间的直流电压高于60,000伏，供所述液滴穿过并因此而带电。

2.根据权利要求1的静电喷雾装置，其中所述雾化装置包括一个送风装置以及一个包括电动机和转盘的喷雾头，所述转盘的转速为3,000-50,000转/分。

3.根据权利要求1的静电喷雾装置，其中所述雾化装置包括一个旋风发生器，其中所述液体输送装置的出口在旋风发生器所形成的旋风的中心位置。

4.权利要求3的静电喷雾装置，其中所述旋风发生器由一个鼓风装置和导流板构成。

5.权利要求1-4之一的静电喷雾装置，其中所述静电发生装置采用电晕放电法使经过该静电发生装置的液滴带电。

6.权利要求1-4之一的静电喷雾装置，其中所述静电发生装置包括一个组合式充电电极，该组合式电极包括一个圆环电极和至少一个大致沿该圆环轴向延伸的针式电极。

7.权利要求6的静电喷雾装置，其中所述组合式充电电极的中心轴线与雾化装置出口的轴线大致重合，该圆环电极的直径在3-50厘米的范围内。

8.权利要求7的静电喷雾装置，其中所述圆环电极离开雾化装置出口的轴向距离在1-30厘米的范围内。

9.权利要求6的静电喷雾装置，其中所述圆环电极上具有绕所述圆环电极均匀布置的至少三个针式电极。

10.一种喷洒用于植物的液体的方法，其特征在于采用权利要求1-9之一的静电喷雾装置喷洒液体。

Images