CN104604831B - 一种可调旋翼喷杆式静电喷雾装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调旋翼喷杆式静电喷雾装置，包括：喷雾系统；供液系统；用于固定旋翼气流控制系统和喷雾装置的喷杆；用来调节喷杆相对作物靶标的相对位置的喷杆调节装置；为旋翼、高压静电发生器提供动力的蓄电池；支撑供液系统、喷雾系统、喷杆、喷杆调节装置的支撑框架。该装置采用雾滴感应静电喷雾方法提高了雾滴在作物正反面的沉积效果，提高了雾滴在靶标内的穿透性，降低了雾滴接触电极的可能性，保证了雾滴的荷电效果。喷杆可水平放置并可以进行高度调节以适应不同种植高度的低矮作物，还可以垂直放置适应较高作物。该装置雾化后的荷电雾滴粒径较小，穿透力强、沉积效果好、分布均匀，在植物不同位置处的叶片正反面均有较好的雾滴附着。

Description

一种可调旋翼喷杆式静电喷雾装置

技术领域

本发明属于植保机械技术领域，尤其涉及一种设施农业用旋翼喷杆式静电喷雾装置，保证雾滴的荷电效果，提高荷电雾滴在作物靶标正反面的沉积和穿透效果。

背景技术

在设施农业病虫害防治作业中，通常采用背负式喷雾器、固定式风送式喷雾机、手提式烟雾机、便携式弥雾机等作业装备，机械化及自动化程度不高，而且在密封的设施环境中，作业人员受到农药毒害的威胁可能性更大。为了适应越来越多规模化的设施农业的种植方式，一种以智能移动小车为载体的可调喷杆式喷雾装置对设施农业中不同高度作物对象的病虫害防治将会发挥非常重要的作用。

常规喷雾装置通常选用液力式或离心式雾化喷头，仅仅靠喷头产生的液力或者离心力很难使雾滴有足够的穿透力到达作物下部；此外，由于雾滴的表面张力作用使雾滴在靶标上不能长时间滞留和沉积，导致药液仅有少部分附着在植物冠表面上，而绝大部分药液都散落或流淌到地面上，农药的有效利用率较低。

发明内容

发明目的：为了适应设施农业中不同高度的作业对象，提高雾滴的穿透性和附着性，本发明提供一种以智能移动小车为载体的可调旋翼喷杆式静电喷雾装置，该装置采用了雾滴感应静电喷雾方法提高了雾滴在作物正反面的沉积效果，借鉴无人机旋翼产生气流的原理一方面提高了雾滴在靶标内的穿透性，另一方面降低了雾滴接触电极的可能性，保证了雾滴的荷电效果。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种可调旋翼喷杆式静电喷雾装置，其特征在于，包括：

由喷雾装置和高压静电发生器组成的静电喷雾系统；所述喷雾装置为带有圆锥管状喷头电极的静电喷头；

为喷雾系统提供药液的供液系统；

用于固定旋翼气流控制系统和所述喷雾装置的喷杆；

用来调节喷杆相对作物靶标的相对位置的喷杆调节装置；

为旋翼、高压静电发生器提供动力的蓄电池；

用来支撑所述供液系统、喷雾系统、喷杆、喷杆调节装置的支撑框架。

所述供液系统包括由输液管连接的药箱和电动液泵，所述药箱的药液通过电动液泵流入喷杆内的管路中，将药液输送给设置在喷杆上的各喷头，雾化的雾滴经过电极产生的电场区域被荷电后向靶标运动。

所述喷杆分布在支撑框架的两侧，每侧喷杆由内喷杆和外喷杆两段组成，两段之间用合页连接。

上述支撑框架是由钢板焊接而成，具有足够的强度和刚度，可用来支撑喷杆、喷雾系统、支撑杆、喷杆调节装置等部件。支撑框架后侧敞开，内部有足够的空间，可容纳和便于放置供液系统、蓄电池、变频器、高压发生电源等部件，支撑框架整体可安放在智能移动小车上面，可以实现自动移动，精确施药。

所述喷杆的一侧装有一组或多组喷雾装置；喷杆上，在喷雾装置的对侧与每组喷雾装置同轴的位置对应设置一组旋翼气流控制系统。

所述旋翼气流控制系统包括旋翼和驱动旋翼转动的旋翼电机；旋翼在电机的驱动下产生气流将荷电雾滴输运到作物靶标上。旋翼电机固定在喷头上方的套筒里，电机的轴端与旋翼相接。旋翼电机带动旋翼旋转产生向下的气流，一方面将雾化后的雾滴吹向作物冠层内部，提高雾滴的穿透性，另一方面减少雾滴接触电极的可能性，提高雾滴荷电效果。控制电机的转速从而可以控制旋翼产生的气流大小，从而适应不同作物冠层条件。

所述喷杆调节装置包括支撑杆、旋钮、拉杆；支撑杆垂直固定在支撑框架上，支撑杆上沿垂直方向设有刻度，并开设垂直方向的凹槽，便于两侧拉杆根据作物靶标需求调节在准确位置；拉杆分布在支撑杆的两侧，一端和支撑杆的凹槽通过旋钮螺纹连接，另一端与喷杆连接，形成三角形的固定方式，保证喷杆的稳定性。喷杆整体可通过肋板与支撑杆的连接，松开肋板和支撑装置的螺栓和拉杆旋钮可以调节喷杆处于水平方向时的高度；如果使长喷杆部分围绕合页旋转成垂直状态，并根据作物靶标高度，调节喷杆的高度，再将肋板及拉杆旋钮锁紧，可适应不同高度作物的侧方向喷洒。

所述供液系统位于支撑框架内部，药箱置于框架中间的固定架内；电动液泵采用喷雾压力可达6MPa的电动隔膜泵作为药液输送的动力，通过螺栓与框架底部固定，电动液泵的进液口与药箱的出液口相连，电动液泵的出液口通过药液软管采用快插三通接头与支撑杆两侧的输液管相连，并将药液输送给各喷头。喷雾量的调节可通过更换喷嘴或者改变液泵电机转速来实现。

所述喷雾系统中的高压静电发生器提供7-14kV的高压电，高压导线将高压静电发生器的负极与各喷头电极相连，实现电极充电，高压静电发生器的正极接地，形成电流回路。

所述喷雾系统中的静电喷头采用液力雾化方式，雾滴充电为感应式充电，由高压静电发生器提供7-14kV的高压电，可以使得雾滴感应荷电能力充分。针对不同的作业靶标可以更换相应孔径的喷头，或者改变喷雾压力可以获得不同的雾滴粒径，从而满足不同的作业要求。

所述喷雾系统中的圆锥管状电极的锥角与喷雾角度相适应。

喷杆在水平方向作业时，根据作物高度首先调节好喷杆的高度位置，然后来自药箱的药液通过电动液泵通过三通分别流入两侧喷杆的管路中，并经过静电喷头雾化后成雾滴，雾滴在高压电场的作用下被感应带电后向靶标运动。根据作业对象的不同，通过对液泵压力的调节，可以获得不同的雾化效果。在喷杆上端与喷头同轴位置处装有旋翼，旋翼在电机的驱动下产生向下的气流将荷电雾滴输运到作物靶标上，针对不同粒径的静电雾滴，可以通过对电源的调节，改变旋翼的转速，获得对应的气流，从而使雾滴更容易穿透冠层而附着在作物靶标上，提高沉积性能。当需要对较高的作物进行侧方向喷洒作业时，可以调节所设计的喷杆，到达垂直状态，同样旋翼产生的侧向气流不仅能提高雾滴在作物厚度方向的穿透性，而且雾滴荷电后，沉积效果较好。

应当指出：上述喷杆长度和喷头数量可根据设施园艺作物种植情况进行调整，但其调整后的工作装置仍属于本发明的保护范围。

本发明所达到的有益效果：

本发明的可调旋翼喷杆式静电喷雾装置采用了雾滴感应静电喷雾方法提高了雾滴在作物正反面的沉积效果，借鉴无人机旋翼产生气流的原理一方面提高了雾滴在靶标内的穿透性，另一方面降低了雾滴接触电极的可能性，保证了雾滴的荷电效果。喷杆可水平放置并可以进行高度调节以适应不同种植高度的低矮作物，还可以垂直放置适应较高作物。该装置雾化后的荷电雾滴粒径较小，穿透力强、沉积效果好、分布均匀，在植物不同位置处的叶片正反面均有较好的雾滴附着。

附图说明

图1为本发明的可调旋翼喷杆式静电喷雾装置水平工作状态结构示意图；

图2为旋翼及内嵌圆锥电极静电喷头装置结构示意图；

图3为图2的A向视图；

图4为支撑结构的主视图；

图5为支撑结构的左视图；

图6为支撑结构的俯视图；

图7为本发明的可调旋翼喷杆式静电喷雾装置垂直工作状态结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1、图2和图3所示，本发明的可调旋翼喷杆式静电喷雾装置，包括支撑杆1、旋钮2、合页3、拉杆4、喷杆5、输液管6、液泵7、药箱8、肋板9、支撑装置10、支撑框架11、高压静电发生器12、蓄电池13、药箱固定套筒14、旋翼15、旋翼电机套筒16、旋翼电机17、喷头电极18、高压导线19、旋翼控制变频器20、液泵控制变频器21等部件组成。

结合图4、图5和图6所示，支撑框架11是由钢板焊接而成，具有足够的强度和刚度，可用来支撑喷杆5、喷雾系统、支撑杆1、喷杆调节装置等部件。支撑框架11后侧敞开，内部有足够的空间，可容纳和便于放置供液系统、蓄电池13、旋翼控制变频器20、高压静电发生器12等部件，支撑框架11整体可安放在智能移动小车上面，可以实现自动移动，精确施药。喷杆5分布在支撑框架11的两侧，每侧喷杆由两段长度分别为1800mm和600mm、直径为φ30的空心圆管组成，两段空心圆管之间用合页3连接，喷杆5整体通过肋板9与支撑杆1的连接，并由拉杆4通过旋钮2形成三角固定方式，保证喷杆5的稳定性。两侧喷杆5下侧分别装有三组喷雾装置，相邻两个喷雾装置间距500mm，在喷杆5上侧对应喷雾装置的位置处通过螺钉连接旋翼电机套筒16，用来固定旋翼电机17和旋翼15。空心喷杆内部可以使高压导线19、旋翼电机导线、喷雾软管穿过，既实用又能保证整体的美观，同时又可以对各种导线形成保护。

准备工作时，可将支撑框架11放在智能移动小车上，药箱8装满药后从框架敞开一侧放在支撑框架11上的固定架14内。电动液泵7、旋翼电机17通过各自的变频器20、21、导线与蓄电池13连接，同时蓄电池13的正负极与高压静电发生器12的正负极输入端相连，高压静电发生器12的负极输出端通过高压导线19与各喷头电极18相连，正极与支撑框架11相连并接地。

实施方式一

工作时，喷杆5处于水平位置，松开旋钮2、肋板9的紧固螺钉，沿着支撑杆1凹槽调节拉杆4和喷杆5的高度，直至到达至合适位置，紧固旋钮2和肋板9的紧固螺钉。打开高压静电发生器12，并调整到合适的电压值，检测圆锥形喷头电极18充电正常后，启动电动液泵7，在压力的作用下药液通过输液管6输出，改变液泵控制变频器21可以改变电动液泵7电机转速，从而改变电动液泵7的压力，获得合适的喷雾压力后，再通过三通阀将药液分送到喷杆两侧的静电喷头中，经液力雾化成雾滴并感应荷电后喷出。旋翼电机17固定在电机固定筒16中，旋翼电机获得动力后开始旋转，改变与旋翼电机控制变频器20可以改变旋翼电机17转速，从而改变旋翼15的转速，获得不同风量的气流，产生的气流将雾化药液带入作物冠层当中。

实施方式二

工作时，喷杆5处于竖直位置，松开旋钮2、肋板9的紧固螺钉，首先使喷杆5围绕合页3旋转90°，然后沿着支撑杆1的凹槽调节拉杆4和喷杆5的高度，直至到达至合适位置，紧固旋钮2和肋板9的紧固螺钉，如图7所示。其余操作同实施方式一。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种可调旋翼喷杆式静电喷雾装置，其特征在于，包括：

由喷雾装置和高压静电发生器组成的喷雾系统；所述喷雾装置为带有圆锥管状喷头电极的静电喷头；

为喷雾系统提供药液的供液系统；

用于固定旋翼气流控制系统和所述喷雾装置的喷杆；

用来调节喷杆相对作物靶标的相对位置的喷杆调节装置；

为旋翼、高压静电发生器提供动力的蓄电池；

用来支撑所述供液系统、喷雾系统、喷杆、喷杆调节装置的支撑框架；

所述喷杆分布在支撑框架的两侧，每侧喷杆由内喷杆和外喷杆两段组成，两段之间用合页连接；

喷杆调节装置包括支撑杆、旋钮、拉杆；支撑杆垂直固定在支撑框架上，支撑杆上沿垂直方向设有刻度，并开设垂直方向的凹槽；拉杆分布在支撑杆的两侧，一端和支撑杆的凹槽通过旋钮螺纹连接，另一端与喷杆连接，形成三角形的固定方式。

2.根据权利要求1所述的可调旋翼喷杆式静电喷雾装置，其特征在于，所述供液系统包括由输液管连接的药箱和电动液泵，所述药箱的药液通过电动液泵流入喷杆内的管路中，将药液输送给设置在喷杆上的各喷头，雾化的雾滴经过电极产生的电场区域被荷电后向靶标运动。

3.根据权利要求1所述的可调旋翼喷杆式静电喷雾装置，其特征在于，所述喷杆的一侧装有一组或多组喷雾装置；喷杆上，在喷雾装置的对侧与每组喷雾装置同轴的位置对应设置一组旋翼气流控制系统。

4.根据权利要求1或3所述的可调旋翼喷杆式静电喷雾装置，其特征在于，所述旋翼气流控制系统包括旋翼和驱动旋翼转动的旋翼电机；旋翼在电机的驱动下产生气流将荷电雾滴输运到作物靶标上。

5.根据权利要求2所述的可调旋翼喷杆式静电喷雾装置，其特征在于，所述供液系统位于支撑框架内部，药箱置于框架中间的固定架内；电动液泵采用喷雾压力可达6MPa的电动隔膜泵作为药液输送的动力，通过螺栓与框架底部固定，电动液泵的进液口与药箱的出液口相连，电动液泵的出液口通过药液软管采用快插三通接头与支撑杆两侧的输液管相连，并将药液输送给各喷头。

6.根据权利要求1所述的可调旋翼喷杆式静电喷雾装置，其特征在于，所述喷雾系统中的高压静电发生器提供7-14kV的高压电，高压导线将高压静电发生器的负极与各喷头电极相连，实现电极充电，高压静电发生器的正极接地，形成电流回路。

7.根据权利要求1所述的可调旋翼喷杆式静电喷雾装置，其特征在于，静电喷头采用液力雾化方式，雾滴充电为感应式充电，由高压静电发生器提供7-14kV的高压电。

8.根据权利要求1或6所述的可调旋翼喷杆式静电喷雾装置，其特征在于，圆锥管状电极的锥角与喷雾角度相适应。