CN101628265A - 雾化喷头防飘移方法及防飘移雾化喷头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于农业植保机械中的雾化喷头结构及设计方法，具体是一种应用于小型机动式农业植保机械上的雾化喷头防漂移方法及防漂移静电雾化喷头。本发明的雾化喷头防飘移方法是：a.设置一个可使药液雾化并喷射的雾化喷头；b.将一个气流管同轴套装在雾化喷头的液流管外围，并使气流管前端的气流喷嘴环绕在雾化喷头的药液喷嘴外围，在气流到达气流喷嘴前通过旋流装置使气流产生旋转运动；c.使气流的喷射锥角大于液流雾化形成的雾化锥角，使气流喷射的压力大于液流的喷射压力。本发明的方法可防止喷雾雾滴飘移、提高喷雾施药效果的雾化喷头防飘移。本发明的喷头结构简单、体积小、可防止喷雾雾滴飘移、喷雾施药效果好。
Description
技术领域
本发明涉及用于农业植保机械中的雾化喷头结构及设计方法，具体是一种应用于小型机动式农业植保机械上的雾化喷头防漂移方法及防漂移静电雾化喷头。
背景技术
农药喷洒中和喷洒后，药液雾滴在空中飘移到非靶标区以外的现象称为喷雾漂移。雾滴漂移是喷药过程中不可避免的问题。雾滴漂移严重时，引起的浪费可达施药量的70％～80％。喷雾漂移导致：(1)浪费农药，降低防治效果，增加防治次数，增大成本和造成过量喷药；(2)农药残留超标引起粮食、空气和水源污染；(3)喷雾施药区域附近的人员和牲畜的健康和生命安全受到威胁；(4)相邻地块的敏感作物受损；(5)施药设备的无效使用造成能源和资源的浪费。导致漂移的因素主要有：喷雾雾滴尺寸、药剂、喷雾装置、施用技术及气象条件等因素等。
目前减少雾滴飘移的方法主要有静电喷雾和风幕防飘。所谓静电喷雾，就是利用高压静电(一般2～40kV)技术使雾滴带上某种极性的电荷，由于植株上与雾滴极性相反的电荷，带电雾滴在电场力的作用下，沿电力线作定向运动而沉积在植物上，因此缩短了细小雾滴的沉降时间，减少了飘移，提高了农药的利用率。但是现有的静电喷雾装置也有自身难以克服的缺点，一是电气系统的绝缘要求很高，由于喷头和机具上经常粘附药液，容易因短路或高压击穿而丧失静电效果，二是由于电场力的作用，雾流的穿透力减弱，雾滴大多集积于植株顶部或外层，沉积到植株中下层及内部的雾滴很少，而一些病虫害恰恰多发生植株中下层及内部。由于上述技术局限性，因此尽管一些国家很早就对静电喷雾技术展开了研究，但在实际生产中未得到大面积的推广使用。另一种是风幕防飘技术。该技术诞生于上世纪九十年代初，尽管时间不长，但是由于风幕产生的向下吹送的强大气流可以有效地减少细小雾滴的飘移，因此这项技术在欧美发展迅速，并越来越普及，目前在欧洲，大中型喷杆喷雾机有相当大的比例采用这种技术。采用这一技术设计的风幕式喷杆喷雾机由于体积庞大，只能适用于大田的大面积病虫害防治，对于背负式或小型机动式喷雾施药机具则无法采用这一技术。
目前能减少漂移的喷嘴主要有少漂喷头、气液两相流雾化喷头。少漂喷头是在扇形喷头后面安装一孔片，使药液环绕内腔“涡动”雾化成窄雾普雾滴，易漂移的雾滴大大减少(来源：何雄奎.改变我国植保机械和施药技术严重落后的现状[J].农业工程学报，2004，20(1)：13-15)。气液两相流雾化喷头是利用射流技术将空气和水混合形成二相流的雾化喷嘴，气液二相混合后共同进入扩散段，在扩散腔内形成气泡流，然后再通过喷嘴喷出充满着空气泡的大雾滴，这些大雾滴具有抗飘移性(来源：李冠军.喷雾器射流喷头.ZL200720111099.8)。此两种喷头均以雾滴粒径的大小为防漂移依据，但由于雾滴粒径的控制困难、雾滴粒径大小与气象条件的匹配特性难以定量描述以及粒径检测时需应用较昂贵的专业设备，因此不易推广应用。
此外，将静电雾化技术与双流体雾化技术相结合所设计的防漂移农用喷嘴也有应用。但现有的双流体静电雾化喷嘴，如图1所示(来源：王晓英，罗惕乾，沙毅，等.双流体喷嘴荷电雾化特性.江苏大学学报(自然科学版)，2007，28(4)：328-331)，其结构及充电方式有以下不足：(1)气体由轴向进入喷嘴，药液由切向进入喷嘴，气液两相混合喷射，药液雾滴在气流的胁裹下在空中飞行，但在此过程中如遇风速超过2m/s的横向风则气液两相同时偏离靶标；(2)气喷管仅固定于喷体，未设计成轴向位置可调方式，这就无法确定气喷管的最佳轴向位置以获得最好的雾化效果；(3)采用喷嘴前方外部加设静电环的方式充电，由于外部静电环在雾滴穿越时易于被药液粘附，而导致短路或高压击穿，静电效果和安全性难以保证。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种可防止喷雾雾滴飘移、提高喷雾施药效果的雾化喷头防飘移方法及一种结构简单、体积小、可防止喷雾雾滴飘移、喷雾施药效果好的防飘移雾化喷头。
本发明的雾化喷头防飘移方法是：a.设置一个可使药液雾化并喷射的雾化喷头；b.将一个气流管同轴套装在雾化喷头的液流管外围，并使气流管前端的气流喷嘴环绕在雾化喷头的药液喷嘴外围，在气流到达气流喷嘴前通过旋流装置使气流产生旋转运动；c.使气流的喷射锥角大于液流雾化形成的雾化锥角，使气流喷射的压力大于液流的喷射压力。
本发明的防飘移雾化喷头包括有一个可使药液雾化并喷射的雾化喷头，有一个气流管同轴套装在雾化喷头的液流管外围，气流管前端设置有一个旋流片，旋流片的中心孔与上述雾化喷头的外侧之间的间隙构成环形的气流喷嘴。使气流喷嘴的喷射锥角大于液流雾化形成的雾化锥角。
所述气流管与液流管之间通过螺纹连接，从而可调节两者的轴向相对位置；具体的连接方式可以是：在液流管外壁上固定一个连接盘，连接盘通过外螺纹与气流管内壁上的内螺纹连接配合，连接盘上开有气流通道；所述气流通道为10～12个通孔，它们均匀分布在一个以液流管为中心的圆周上。
所述液流管的前端连接有一个绝缘的电极座，电极座上外侧固定安装有用来与静电发生装置连接的感应电极；电极座与液流管通过螺纹连接，以使其轴向位置可调；感应电极安置在电极座外侧的台阶轴上并通过一个压紧套轴向压紧固定。
所述旋流片的内侧开有与中心孔同心的向内扩张的气流腔，旋流片的内侧端面上开有若干个与气流腔边缘相切的旋流槽。
本发明的方法及装置采用气液同轴入流和出流方式，气液两相均从轴向入流保证了气流和液流能获得稳定的流场结构从而形成良好的出流和雾化效果；气液同轴出流以且实心锥状或空心锥状药液雾滴群I处于外部空心旋转气流场内，一方面保证了气液两相同时射向靶标并使得药液雾滴群始终处于空心气流锥II的保护之内，可获得良好的防止药液雾滴群漂移效果；另一方面由于气流的吹动作用使得植株靶标叶片翻滚而增强了雾滴群的穿透力，克服了一般静电喷雾技术难以使得药液雾滴沉积到植株中下层及内部的缺陷；同时，液流管通过螺纹联接于气流管且轴向可调，可由调节液流管在轴向的位置获得最佳的防漂移效果；采用静电雾化进一步提高雾化效果和防漂移性能，充电方式为感应式，感应电极安装于电极座并由压紧套(电极座和压紧套均由耐高压工程材料制成)加以防护，电极座在轴向位置可调，这就使得静电效果得以保证以及安全性得以增强。
附图说明
图1是现有结构的雾化喷头结构示意图；
图2是发明实施例的结构示意图；
图3是本发明实施例的旋流片的端面结构示意图。
具体实施方式
如图2、3所示，本发明的防飘移雾化喷头包括有一个可使药液雾化并喷射的雾化喷头1和一个同轴套装在雾化喷头的液流管11外围的气流管21，气流管前端设置有一个旋流片22，旋流片的中心孔221与雾化喷头的外侧之间的间隙构成环形的气流喷嘴3，气流的喷射锥角大于液流雾化形成的雾化锥角。
本发明实施例中，旋流片22定位于气流管21前端并通过与气流管21螺纹连接的气流管座23夹持固定，气流管21与气流管座23间的间隙由O型密封圈24密封，所述的液流管11通过其外部连接盘111上的外螺纹与气流管21同轴套接并可调节其轴向位置，液流管11前端安置常规的雾化片12和液流喷嘴13，电极座4通过螺纹与液流管11联接并可调节其轴向位置，感应电极41定位于电极座外部并由压紧套42通过螺纹旋入电极座后固定。
以上装配完成后，所述的液流管11、气流管21与喷雾器供液管和供气管同轴连接，供气压力为供液压力的1.5～2倍；感应电极通过接线柱及导线与高压静电发生器连接。
所述的液流管11和气流管21同轴联接，二者为不锈钢材质，采用中心药液液流喷流结构，液流管内部为液流通道，其外部连接盘111上以液流通道为中心均匀分布有10个或12个通孔112作为气流通道。根据喷洒环境、药液的物性参数、喷雾参数、充电电压的大小调节液流管11在轴向的位置以获得最佳的雾化效果和防漂移性能，如可以棚室中的雾滴粒径在50μm以下为参考值调节液流管11的轴向位置。
所述的雾化片12为使得药液产生压力雾化的常用雾化器件，可从市场直接购置，根据雾化片形式的不同产生空心锥或实心锥状雾滴群，雾化锥角为40°～120°。
所述的液流喷嘴13为不锈钢材质，其液流喷孔、液流腔的尺寸由购置的雾化片8的结构和尺寸决定。
所述的旋流片22为使得气流射出后产生空心旋转流场的射流器件，环状并选用不锈钢材质，在其中心孔221后加工气流腔222，为形成较强的空心锥状旋转气流，采用6个以上径向旋流槽223，旋流槽223与气流腔222外缘相切，气流压力大于液流压力，气流喷射锥角大于液流雾化及荷电后二次雾化形成的雾化锥角。
所述的感应电极31为环状，采用铜材加工而成，为与小型机动式植物保护机械的结构相适应，感应电极尺寸不宜过大，具体可定为内径12～16mm、外径14～18mm、宽度4～8mm；充电电压为2～20kV。
由于感应电极31与液流喷嘴13的轴向距离直接影响到静电雾化效果，所述的电极座3设计成轴向位置可调，根据喷洒环境、药液的物性参数、喷雾参数、给定的充电电压等条件调节其在轴向的位置。
所述的电极座3和压紧套32由耐高压绝缘的工程塑料制成，如绝缘性能良好的高硬度工程塑料如特氟龙、聚氯乙烯、尼龙等，以确保感应充电效果和喷头的安全性。
Claims (8)
1、一种雾化喷头防飘移方法，其特征是：
a.设置一个可使药液雾化并喷射的雾化喷头；
b.将一个气流管同轴套装在雾化喷头的液流管外围，并使气流管前端的气流喷嘴环绕在雾化喷头的药液喷嘴外围，在气流到达气流喷嘴前通过旋流装置使气流产生旋转运动；
c.使气流的喷射锥角大于液流雾化形成的雾化锥角，使气流喷射的压力大于液流的喷射压力。
2、一种防飘移雾化喷头，包括有一个可使药液雾化并喷射的雾化喷头(1)，其特征是：有一个气流管(21)同轴套装在雾化喷头的液流管(11)外围，气流管前端设置有一个旋流片(22)，旋流片的中心孔与上述雾化喷头的外侧之间的间隙构成环形的气流喷嘴(23)。
3、根据权利要求2所述的防飘移雾化喷头，其特征是：气流管(21)与液流管(11)之间通过螺纹连接。
4、根据权利要求3所述的防飘移雾化喷头，其特征是：在液流管(11)外壁上固定一个连接盘(111)，连接盘通过外螺纹与气流管(21)内壁上的内螺纹连接配合，连接盘上开有气流通道。
5、根据权利要求4所述的防飘移雾化喷头，其特征是：所述气流通道为10～12个通孔(112)，它们均匀分布在一个以液流管为中心的圆周上。
6、根据权利要求2所述的防飘移雾化喷头，其特征是：所述液流管(11)的前端连接有一个绝缘的电极座(4)，电极座上外侧固定安装有用来与静电发生装置连接的感应电极(41)。
7、根据权利要求6所述的防飘移雾化喷头，其特征是：电极座(4)与液流管(11)通过螺纹连接，感应电极(41)安置在电极座外侧的台阶轴上并通过一个压紧套(42)轴向压紧固定。
8、根据权利要求2所述的防飘移雾化喷头，其特征是：所述旋流片(22)的内侧开有与中心孔(221)同心的向内扩张的气流腔(222)，旋流片的内侧端面上开有若干个与气流腔边缘相切的旋流槽(223)。
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