CN102524223B - 远射程风送式喷雾装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种远射程风送式喷雾装置，包括机座、控制总台，机座上设有叉型旋转支架、旋转驱动油缸，叉型旋转支架的底部与旋转驱动油缸动力连接；叉型旋转支架上设有回转平台、俯仰驱动油缸，回转平台架设在叉型旋转支架上，俯仰驱动油缸的活塞杆端头与回转平台的底部铰接；回转平台上设有送风装置、喷雾装置，送风装置设有风筒，风筒的出风口设有扩压喉管，风筒的中心设有高压轴流风机；喷雾装置包括环形分配管、径向柱塞泵、电动机、药液箱、水箱，环形分配管上安装雾化喷嘴；径向柱塞泵的吸液口通过进液管路与药液箱的供液口连通，径向柱塞泵的吸液口通过输水管路与水箱的供水口连通，径向柱塞泵的排液口通过出液管路与所述环形分配管连通。

Description

远射程风送式喷雾装置

技术领域

本发明涉及一种喷雾装置，具体涉及一种用于林业、农业和矿业等领域的喷雾装置。 

背景技术

近年来，风送式喷雾机在草原灭蝗和防治林木病虫害中大规模使用。风送式喷雾机具有喷幅大、雾滴均匀性好、农药使用效率高和受环境制约少等优点。风送式喷雾机是通过液泵将药液加压后经喷头雾化成粗雾滴后喷出，然后由风机产生的高速气流进一步雾化成细小雾滴并向远距离输送，从而达到弥雾效果。为了提高药液喷射的距离，中国专利CN 2590666Y公开了一种新型远射程喷雾机，包括机架、发电机组、配电装置、药箱、药液泵，机架上装有支架，支架上装有喷筒和摆动机构，喷筒由风机和收缩风筒组成，收缩风筒装有喷头，喷头进液口与上述药液泵出液口连通。该喷雾机操作方便，喷射距离远，喷洒范围可调节。但是，药液雾化后的雾滴过小，药液存在飘移损失，造成药液的浪费；药液雾化后的雾滴过大，弥雾的效果不理想，提高喷射距离的同时带来了能耗的增加。所以，需要提出一种远射程风送式喷雾装置。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种远射程风送式喷雾装置，该装置包括送风装置、喷雾装置，送风装置设有风筒，风筒的出风口内侧设有扩压喉管，风筒的出风口后侧设有回流罩，风筒的中心设有高压轴流风机；喷雾装置设有环形分配管、径向柱塞泵、电动机、药液箱、水箱。本发明通过喷雾装置对雾化后的雾滴大小进行有效的控制，提高喷洒效率；高压轴流风机可以提高送风量和风压，减少能源的消耗，提高喷射距离，并且具有体积小、重量轻、风阻小、寿命长的特点。

本发明的目的是由下述技术方案实现的：一种远射程风送式喷雾装置，包括机座、控制总台，所述机座上设置一个叉型旋转支架、旋转驱动油缸；所述叉型旋转支架的底部设有一个传动销轴，所述传动销轴与所述叉型旋转支架的旋转中心偏置一个距离，所述旋转驱动油缸的活塞杆端头与所述叉型旋转支架的传动销轴铰接；所述叉型旋转支架上设置一个回转平台、俯仰驱动油缸，所述回转平台通过两侧的回转半轴与所述叉型旋转支架安装，所述俯仰驱动油缸的活塞杆端头与所述回转平台的底部铰接；所述回转平台上设有送风装置、喷雾装置，所述送风装置设有一个风筒，所述风筒的出风口内侧设有扩压喉管，所述风筒的出风口后侧设有回流罩；所述扩压喉管两端设有喇叭口；所述回流罩的前部设有多个回流孔，所述回流孔位于所述风筒的出风口端与所述扩压喉管后端的喇叭口之间；所述风筒的中心设有高压轴流风机，所述高压轴流风机设有叶轮装置、驱动电机装置，所述叶轮装置包括一个轮毂，该轮毂上安装多个鸟翅型叶片，所述轮毂进气端安装锥形导流罩，所述轮毂安装在所述驱动电机装置的驱动轴上；所述驱动电机装置通过多个拉臂与所述风筒的内壁固定，所述驱动电机装置后部设置锥形导流罩；所述鸟翅型叶片包括叶身、叶柄，所述叶身的进气边下部设置翅形叶窝区，叶身的进气边中部设置翅形叶凸区，叶身的进气边上部设置翅形叶凹区；所述叶身的叶盆面上设置内凸加速区；所述喷雾装置包括环形分配管、径向柱塞泵、电动机、药液箱、水箱，所述环形分配管上设有多个雾化喷嘴；所述径向柱塞泵的吸液口通过进液管路与所述药液箱的供液口连通；所述径向柱塞泵的吸液口通过输水管路与所述水箱的供水口连通；所述径向柱塞泵的排液口通过出液管路与所述环形分配管连通；所述径向柱塞泵与电动机动力连接；所述环形分配管安装在所述回流罩的出风口的内侧。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、由于本发明中的高压轴流风机采用鸟翅型叶片，提高了总压参数、提高送风效率，能够在提高喷雾距离的同时减少能耗。本发明中的高压轴流风机具有体积小、重量轻、风阻小、寿命长的特点。

2、由于高压轴流风机中的驱动电机装置选择了合理的直径长度比，可以明显提高风机的效率。

3、由于高压轴流风机中的驱动电机装置选择了合理的轴承间距，可以使风机在各种工况下平稳运行。

4、本发明中的扩压喉管具有体积小、加工和安装简单，增加风筒的送风量，相比传统扩压管的性能指标提高了15%。

5、本发明中的喷雾装置对雾化后的雾滴进行有效的控制，可以提高送雾距离和靶向性，提高喷洒效率。

6、本发明中的回流罩设有多个回流孔，通过回流孔可以引入气流，引入的气流沿风筒与扩压喉管之间的回流通道流入扩压喉管的进风口，提高送风量和风压。

附图说明

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

图1、本发明的整体结构示意图；

图2、本发明中的扩压喉管与回流罩的安装示意图；

图3、高压轴流风机的结构示意图；

图4、鸟翅型叶片的结构示意图；

图5、鸟翅型叶片截面扭转结构示意图；

图6、鸟翅型叶片俯视图（图4的俯视图）；

图7、气动流道的结构示意图；

图8、高压轴流风机的驱动电机装置结构示意图；

图9、驱动电机装置转子结构示意图；

图10、本发明中的喷雾装置结构示意图；

图11、实施例一中的环形分配管结构示意图；

图12、实施例三中的环段形分配管结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

参见图1、图2，本发明的远射程风送式喷雾装置，包括机座1、控制总台，所述机座上设置一个叉型旋转支架2、旋转驱动油缸3；所述叉型旋转支架由底盘和两个支架板组成，所述叉型旋转支架的底盘中心设有安装轴孔，所述机座上设有竖直固定轴，所述叉型旋转支架通过轴承与所述机座转动安装。所述叉型旋转支架的底部设有一个传动销轴4，所述传动销轴与所述叉型旋转支架的旋转中心偏置一个距离，所述旋转驱动油缸的活塞杆端头与所述叉型旋转支架的传动销轴铰接；所述叉型旋转支架上设置一个回转平台5、俯仰驱动油缸6，所述叉型旋转支架的两个支架板上设有轴孔，所述回转平台通过两侧的回转半轴7与所述叉型旋转支架的两个支架板转动安装。所述俯仰驱动油缸的活塞杆端头与所述回转平台的底部铰接；所述旋转驱动油缸、俯仰驱动油缸均通过油路管道与一个油泵连接。旋转驱动油缸驱动叉型旋转支架水平摆动，实现沿水平方向上变化送雾角度；俯仰驱动油缸驱动回转平台上下摆动，实现沿竖直方向上变化送雾角度。所述回转平台上设有送风装置、喷雾装置，所述送风装置设有一个风筒8，所述风筒的出风口内侧设有扩压喉管9，所述风筒的出风口后侧设有回流罩10，所述回流罩通过法兰与所述风筒固定安装；所述扩压喉管两端设有喇叭口；所述回流罩的前部设有多个回流孔11，所述回流孔位于所述风筒的出风口末端12与所述扩压喉管后端的喇叭口末端13之间。

在本实施例中，所述扩压喉管两端的喇叭口对通过的气流具有导流和增压的作用。当风机产生的主气流从扩压喉管前端的喇叭口进入时，气体的流速增加，静压相应降低；当气流从后端的喇叭口流出，主气流产生作用于扩压喉管内壁上的静压力的分力，该分力平行于主气流方向。同时在扩压喉管与风筒之间的气压相对较低，产生吸附作用导致风筒外部的气流会从回流罩的回流孔引入，引入的气流沿风筒与扩压喉管之间的回流通道流入扩压喉管的进风口，在提高风压的同时还不会损失送风量。实验证明，没有安装扩压喉管和回流罩前送风装置的送风量为9200m³/h，安装扩压喉管和回流罩后的送风装置的送风量增加到10200 m³/h。

参见图3、图4，所述风筒的中心设有高压轴流风机，所述高压轴流风机设有叶轮装置14、驱动电机装置15，所述叶轮装置包括一个轮毂，该轮毂上安装多个鸟翅型叶片，所述轮毂进气端安装锥形导流罩16，所述轮毂安装在所述驱动电机装置的驱动轴上；所述驱动电机装置通过多个拉臂17与所述风筒的内壁固定，所述驱动电机装置后部设置锥形导流罩；所述鸟翅型叶片包括叶身18、叶柄19，所述叶身的进气边下部设置翅形叶窝区20，叶身的进气边中部设置翅形叶凸区21，叶身的进气边上部设置翅形叶凹区22；所述叶身的叶盆面上设置内凸加速区23（图中虚线框内部分）；图4显示的是叶盆面视图。

在本实施例中，所述叶身进气边采用仿鸟翅造形，可以明显提高风机的效率。叶身进气边轮廓包括翅形叶窝区、翅形叶凸区、翅形叶凹区，叶身进气边轮廓呈一平滑过渡的曲线，进气边的长度明显长于叶身的中轴线24，较长的进气边可以捕捉更多的气流进行压缩，叶身的中轴线是叶柄中心线延长到叶顶的竖直线。

在实际应用中，轮毂前端安装锥形导流罩16，用来减少进气损失，进气气流沿导流罩向叶片流动，含有较大的径向流动分量，叶身进气边的叶窝区，可以有效地将通过导流罩的气流进一步压缩，减少压缩气流的径向流动，减少损失。

在本实施例中，叶身进气边的叶凸区采用仿鸟翅造形，该叶凸区能防止叶片高速运行所产生的气流屏障，提高空气流量。可以有效地将通过叶窝区的径向气流收集起来进行压缩。常规的轴流风机叶片的进气边呈一直线边，当转速达到某一临界值时，风机的气体流量将明显下降，通常认为是产生了气流屏障。

在本实施例中，叶身进气边上部的叶凹区采用仿鸟翅造形，叶凹区有利于气流向中心运动向后压缩，提高空气流量。

高压轴流风机工作时，叶轮装置高速旋转，形成的是一个碗状曲面形状，该叶轮装置输出的压缩气流基本上是沿风筒的轴线运动，减少了气流与风筒内壁面的摩擦，既降低了噪音，又可以提高风速。

参见图5、图6，在本实施例中，叶片随轮毂高速转动，自叶根部到叶顶部的线速度是不同的，每个截面的进气角度也是不同的，为了尽可能提高压缩效率，减少损失，本发明采用扭转叶片。图5显示了叶片自上而下的四个截面的形状及扭转角度，即叶顶部的截面形状、翅形叶凸区截面形状、翅形叶窝区截面形状、叶根部的截面形状，（图中的四个截面均为俯视剖面）。其中叶顶部的截面相对叶根部截面中心线扭转18°，翅形叶凸区的截面相对叶根部截面中心线扭转12°，翅形叶窝区的截面相对叶根部截面中心线扭转6°。

参见图7，该图显示了两片叶片之间形成的气动流道结构形状，在该流道中，一个叶片的叶盆面25和另一个叶片的叶背面26构成气流流道。在该流道中，有一个内凸加速区23，该内凸加速区可以明显提高风机的容积流量和风机的压力。图4、图5、图6显示的是右旋风机叶片结构，所述右旋风机是指以气流流动方向为观察方向时，叶轮装置顺时针旋转的风机，图3显示的是右旋风机。

在本发明的另一个实施例中，所述翅形叶凸区中心点的高度与叶身高度的比例为36比93，当叶身高度是133毫米时，翅形叶凸区中心点的位置是距离叶根51.48毫米，翅形叶窝区中心点的位置是距离叶根11毫米。参见图4及图5，叶顶部截面的前沿（进气边）到叶身中轴线的距离是21.8毫米，翅形叶凸区截面的前沿（进气边）到叶身中轴线的距离是25.1毫米，翅形叶窝区截面的前沿（进气边）到叶身中轴线的距离是14.2毫米。参见图4及图7，由于在叶身的叶盆面上设置内凸加速区，因此，对应于内凸加速区的气动流道的截面宽度比进气边的气动流道的截面宽度减少了2.7毫米。

在本实施例中，轴流风机的电机功率是1.1千瓦，叶片的高度是133毫米，叶轮装置外径是392毫米，风筒的直径是400毫米，容积流量8000立方米/小时，高压轴流风机出口总压101825帕（Pa），送风距离50米。

参见图10、图11，所述喷雾装置包括环形分配管27、径向柱塞泵28、电动机29、药液箱30、水箱31，所述环形分配管上设有16个雾化喷嘴32；所述径向柱塞泵的吸液口33通过进液管路34与所述药液箱的供液口35连通，所述进液管路中设有电磁阀42；所述径向柱塞泵的吸液口通过输水管路36与所述水箱的供水口37连通，所述输水管路中设有电磁阀、控流器43；所述径向柱塞泵的排液口38通过出液管路39与所述环形分配管连通；所述径向柱塞泵与电动机动力连接；所述环形分配管固定安装在所述回流罩的出风口的内侧。

在实际应用中，药液雾化成微小雾滴的大小直接影响药液的使用效果，雾滴过小会使药液还未送至标靶之前就在空气中蒸发了，造成了药液的浪费；雾滴过大则不利于远距离输送，大量药液还未送至标靶之前就落到了地上。大量试验证实，将雾滴的直径控制在60至120微米之间效果最好，可以提高送雾距离和靶向性。参见图10，为了防止雾化喷嘴被异物堵塞，在进液管路中安装350目低压过滤器40，在出液管路中安装800目高压过滤器41，安装过滤器是常规的技术手段，此处不作详细描述。本实施例中采用的径向柱塞泵装有回流器，不能通过雾化喷嘴的多余液体会回流到径向柱塞泵的吸液口，这样可以有效的保护喷嘴、径向柱塞泵及电动机。雾化喷嘴的头端向回流罩的出风口内侧倾斜5至8度，本实施例中的雾化喷嘴是空心锥形精细雾化喷嘴，喷雾形状为环形，喷雾角度不宜大于60度。

本实施例中所述的驱动电机装置、油泵、电磁阀、径向柱塞泵均通过电线与一个控制总台电连接，该控制总台根据预设的控制命令自动控制风送式喷雾装置的工作；该控制总台属于现有技术范畴，在此不详细描述。

本发明的工作过程是：使用锁控开关启动风送式喷雾装置，通过时间继电器控制高压轴流风机开始工作，5至10秒后进液管路中的电磁阀开启，同时径向柱塞泵启动，径向柱塞泵将药液加压后输送至环形分配管，经雾化喷嘴雾化成雾滴喷出，气流经轴流风机压缩后向风筒的出风口流动，对雾滴进一步雾化并向远距离吹送；实现喷雾作业一键启动；每次完成喷雾作业时，先开启输水管路中的电磁阀接通清水，同时关闭进液管路中的电磁阀停止药液的输入，通过径向柱塞泵对出液管路进行清洗，通过时间继电器控制在30秒后控制径向柱塞泵停止工作，输水管上的电磁阀关闭，高压轴流风机继续工作吹干雾化喷嘴，20秒后各机构复位，此时才真正完成停机。

实施例二：

本实施例是在实施例一基础上的改进，实施例一中公开的技术内容不重复描述，实施例一公开的内容也属于本实施例公开的内容。

参见图3、图8、图9，在本实施例中，所述驱动电机装置15中包括定子44和转子45，定子中的硅钢片组的长度是92毫米，定子的外壳的外径是128毫米，为了增大通流面积，定子外表不设置散热片，定子总长210毫米。本实施例公开的驱动电机的体积明显小于相同功率的轴流风机所用的驱动电机的体积。本实施例中，所述的驱动电机装置中的定子的直径长度比是128比210，根据电机功率的变化，定子的直径长度比的数值可以调整，但是最好是128比210的倍数。参见图9，本实施例的转子45的直径是62毫米，前后轴承46、47之间的距离是175毫米。较大的轴承距离可使电机运转平稳。本实施例中，所述的驱动电机装置中的转子的直径与轴承间距比是62比175，根据电机功率的变化，转子的直径与轴承间距比的数值可以调整，但是最好是62比175的倍数。

在本实施例中，高压轴流风机具有较高的风压，其压力可以达到101825帕(Pa)，风机运行中产生的反作用力较大，如果采用普通轴承，存在升温快、噪音大、寿命短的缺陷。因此，驱动电机装置中的转子采用推力角接触球轴承，该轴承具有轴向承载能力大、游离间隙小、升温慢、运行平稳、噪音低的优点。

参见图3，在本实施例中，为了减少风筒8的长度，驱动电机装置15位于风筒内，风筒是一个圆筒型薄壳结构，为了实现这样的结构，所述驱动电机装置中设置与定子外壳一体化的拉臂安装座，定子外壳上等分三个拉臂安装座，拉臂17的一端固定在拉臂安装座上，另一端固定在风筒的内壁上，供电线路设置在拉臂内。为了降低风阻，所述定子外表面是光滑柱面，取消了传统的散热片结构，由于风机的风压高，流量大，对外送风的同时可以实现对电机定子的降温。

实施例三：

本实施例是在实施例一基础上的改进，实施例一中公开的技术内容不重复描述，实施例一公开的内容也属于本实施例公开的内容。

参见图12，在本实施例中，所述环形分配管由多个环段形分配管48组成，所述环段形分配管的弧长所对应的圆心角为15度至30度，所述环段形分配管上等距设有2至5个雾化喷嘴32。本实施例中，在每个环段形分配管上安装3个雾化喷嘴。喷雾量的多少由雾化喷嘴的数量决定的，在实际工作中，可以将多个环段形分配管随意进行组合使用来改变喷雾量。环段形分配管的结构可靠，很少出现滴漏现象。

实施例四：

本实施例是在实施例三基础上的改进，实施例三中公开的技术内容不重复描述，实施例三公开的内容也属于本实施例公开的内容。

参见图2，在本实施例中，为了更好的提高扩压喉管性能指标，减少扩压喉管的长度；所述扩压喉管前端的喇叭口边沿与所述风筒内壁之间的径向距离为6至10毫米；所述扩压喉管前端的喇叭口边沿与所述风筒内壁之间的径向距离可以在6至10毫米的范围内进行选择，最优先的径向距离是10毫米。所述扩压喉管后端的喇叭口末端13与所述风筒的出风口末端12之间的轴向距离为15至20毫米；所述扩压喉管后端的喇叭口末端13与所述风筒的出风口末端12之间的轴向距离可以在15至20毫米的范围内进行选择，最优选的轴向距离是20毫米。

实施例五：

本实施例是在实施例四基础上的改进，实施例四中公开的技术内容不重复描述，实施例四公开的内容也属于本实施例公开的内容。

参见图1、图2，在本实施例中，所述扩压喉管后端的喇叭口末端13与所述环形分配管27之间的距离为25至30毫米；所述扩压喉管后端的喇叭口末端13与所述环形分配管27之间的距离可以在25至30毫米的范围内进行选择，最优选的距离是30毫米。所述雾化喷嘴的头端超出所述回流罩的出风口末端4至6毫米；这样的结构既可以防止回流罩对喷雾的干扰，又可以防止外界气流对喷雾的干扰。

现有的喷雾机在送雾距离达到30米时，装机容量是10千瓦。本发明的风送式喷雾装置在送雾距离达到30米时，装机容量仅2.2千瓦，整机的重量不到120公斤。 

Claims (5)

1.一种远射程风送式喷雾装置，包括机座、控制总台，其特征在于：所述机座上设置一个叉型旋转支架、旋转驱动油缸；所述叉型旋转支架的底部设有一个传动销轴，所述传动销轴与所述叉型旋转支架的旋转中心偏置一个距离，所述旋转驱动油缸的活塞杆端头与所述叉型旋转支架的传动销轴铰接；所述叉型旋转支架上设置一个回转平台、俯仰驱动油缸，所述回转平台通过两侧的回转半轴与所述叉型旋转支架安装，所述俯仰驱动油缸的活塞杆端头与所述回转平台的底部铰接；所述回转平台上设有送风装置、喷雾装置，所述送风装置设有一个风筒，所述风筒的出风口内侧设有扩压喉管，所述风筒的出风口后侧设有回流罩；所述扩压喉管两端设有喇叭口；所述回流罩的前部设有多个回流孔，所述回流孔位于所述风筒的出风口端与所述扩压喉管后端的喇叭口之间；所述风筒的中心设有高压轴流风机，所述高压轴流风机设有叶轮装置、驱动电机装置，所述叶轮装置包括一个轮毂，该轮毂上安装多个鸟翅型叶片，所述轮毂进气端安装锥形导流罩，所述轮毂安装在所述驱动电机装置的驱动轴上；所述驱动电机装置通过多个拉臂与所述风筒的内壁固定，所述驱动电机装置后部设置锥形导流罩；所述鸟翅型叶片包括叶身、叶柄，所述叶身的进气边下部设置翅形叶窝区，叶身的进气边中部设置翅形叶凸区，叶身的进气边上部设置翅形叶凹区；所述叶身的叶盆面上设置内凸加速区；所述喷雾装置包括环形分配管、径向柱塞泵、电动机、药液箱、水箱，所述环形分配管上设有多个雾化喷嘴；所述径向柱塞泵的吸液口通过进液管路与所述药液箱的供液口连通；所述径向柱塞泵的吸液口通过输水管路与所述水箱的供水口连通；所述径向柱塞泵的排液口通过出液管路与所述环形分配管连通；所述径向柱塞泵与电动机动力连接；所述环形分配管安装在所述回流罩的出风口的内侧。

2.根据权利要求1所述的远射程风送式喷雾装置，其特征在于：所述的驱动电机装置中的定子的直径长度比是128比210；所述驱动电机装置中的转子的直径与轴承间距比是62比175；所述转子中的轴承是推力角接触球轴承。

3.根据权利要求1或2所述的远射程风送式喷雾装置，其特征在于：所述环形分配管由多个环段形分配管组成，所述环段形分配管的弧长所对应的圆心角为15度至30度，所述环段形分配管上等距设有2至5个雾化喷嘴。

4.根据权利要求3所述的远射程风送式喷雾装置，其特征在于：所述扩压喉管前端的喇叭口边沿与所述风筒内壁之间的径向距离为6至10毫米；所述扩压喉管后端的喇叭口末端与所述风筒的出风口末端之间的轴向距离为15至20毫米。

5.根据权利要求4所述的远射程风送式喷雾装置，其特征在于：所述扩压喉管后端的喇叭口末端与所述环形分配管之间的距离为25至30毫米；所述雾化喷嘴的头端超出所述回流罩的出风口末端4至6毫米。

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