CN107505238B - 一种电机驱动的转笼雾化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机驱动的转笼雾化系统包括：转笼雾化器、供液系统和交流电机；转笼雾化器包括空心轴、弹簧、活门座、扩散管以及网笼；扩散管外壁上设置均匀分布的孔，网笼套设覆盖在扩散管的有孔部分的外部；空心轴进液端与供液系统连通；空心轴出液端喷口连通到扩散管内并延伸进入外壁有孔的部分，并由套于喷口的活门座封堵；扩散管由交流电机驱动与网笼一起相对空心轴旋转。该装置采用变频器驱动交流电机转动进而驱动转笼雾化器转动，保证了转笼雾化器转速的精确性以及可调性。电机驱动的转笼雾化系统通过电机精准控制转笼转速，配上喷雾系统，实现了多参数对转笼雾化器雾化效果的影响，为后续雾化效果室内试验提供了试验装置。
Description
技术领域
本发明属于农业航空植保技术领域，尤其涉及一种电机驱动的转笼雾化系统，能够全面、系统、综合地提供试验环境参数（喷雾压力、喷雾流量、电机转速）对转笼雾化装置雾化效果影响。
背景技术
喷头是航空喷雾系统作业产生雾滴的关键部件。喷头一般都采用液力式或离心式，其中液力式的喷头类型主要有空心锥雾喷头、扇形雾喷头等，离心式的喷头类型主要有转笼式喷头和转盘式喷头等。离心雾化喷头相对于液力式喷头有着雾滴谱窄、更易控制雾滴的沉积、抑制雾滴飘移的特点。而转笼雾化器通过调节转笼转速，能有效控制雾滴粒径。转笼雾化器工作原理为大直径转笼在电机驱动下快速旋转，进入转笼雾化器空心轴的液体经过轴端单向阀流入扩散管内，在离心力的作用下经扩散管、网笼形成粒径一致的细小液滴，雾滴可控，雾滴粒径与转速成线性负相关，用于低量施药和超低量施药。
目前转笼雾化方式是一种超低量喷雾，对节约农药，提高雾化均匀性非常有效，但是其雾化效果通常采用飞行作业方式测量，由于飞行状态下条件的不可控性和诸多因素的影响，很难获得飞行气流大小和雾化效果间的直接关系，而通过室内交流电机驱动转笼雾化器转动，改变变频器频率获得电机转速，即获得转笼转速、改变喷雾压力及喷雾流量，试验获得喷雾流量、喷雾压力及电机转速的最佳匹配。因此，运用一种电机驱动的转笼雾化系统能够准确、高效地测得转笼雾化器在不同喷雾压力、喷雾流量、转笼转速条件下的雾化效果情况，获得适应不同喷洒要求的系列化的雾化参数，为实际飞行作业提供参考依据。
发明内容
发明目的：为了准确获得喷雾流量、喷雾压力及电机转速对转笼雾化器雾化效果的影响，本发明提供一种适合实验室测量的电机驱动的转笼雾化系统，该装置采用交流电机直接驱动转笼雾化器转动，保证了转速的精确性以及可调性。电机驱动的转笼雾化系统通过电机精准控制转笼转速，配上喷雾系统，从而可获得不同喷雾压力、喷雾流量、转速条件下转笼雾化器的雾化效果。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种电机驱动的转笼雾化系统，其特征在于，包括：转笼雾化器、供液系统和交流电机；
所述的转笼雾化器包括空心轴、弹簧、活门座、扩散管以及网笼；
扩散管至少有一部分外壁上设置均匀分布的孔，网笼套设覆盖在扩散管的有孔部分的外部；
空心轴进液端与供液系统连通；空心轴出液端喷口连通到扩散管内并延伸进入外壁有孔的部分，并由套于喷口的活门座封堵，该喷口外壁上设置有可阻挡活门座滑动时脱离的轴肩，轴肩与活门座抓持在轴肩上的钩部之间设置压缩的弹簧；
扩散管由交流电机驱动与网笼一起相对空心轴旋转。
扩散管的有孔部分的内部还设置一将空心轴喷口喷出的液体拨向四周的分布器；分布器内部围成的孔径大于活门座的直径。
所述空心轴由轴承支撑相对扩散管旋转；所述轴承设置在朝向空心轴进液端的扩散管一端。
空心轴出液端的喷口为向外扩散的喇叭形。
空心轴出液端喷口外套有橡皮套。
通过变频器控制交流电机驱动的扩散管和网笼的转速。
在供液系统与空心轴进液端之间设置一调量阀，调量阀的进水管与供液系统连通，调量阀的出水管与空心轴进液端连通；
所述的调量阀包括设置在壳体内腔中的转动盘，转动盘上设有多个直径不同的调节孔；转动盘通过一伸出壳体一端的转动杆与外部的把手连接，通过把手的旋转驱动转动盘在壳体内转动；
壳体另一端的内腔端口位置设置一静盘，静盘上设置有一可与不同的调节孔对准的出水孔，出水孔与出水管连通；
当转动盘上的任一调节孔与静盘上的出水孔对准时，由进水管进入壳体内腔中的液体可通过调节孔、出水孔从出水管流出。
壳体内的转动杆上套设有弹簧，由弹簧的弹力作用使转动盘被顶着贴靠在静盘上。
所述的供液系统包括水箱和从水箱中取液体的水泵。
所述的交流电机固定于固定架上，交流电机中段由锁紧箍径向固定在固定架上。
转笼雾化器工作转速为：3000-11000转/分，工作原理为：通过交流电机提供动力，转笼雾化器传动机构、喷药机构和离心机构工作。工作时，供液系统中的水进入转笼雾化器空心轴，空心轴相当于喷杆保持不动，水的压力顶开弹簧、空心轴和活门座组成的轴端单向阀，轴端单向阀的作用有两个，一是防止漏药，二是产生反作用力保证出水压力进入扩散管内；水经分布器均匀分布，后通过扩散管对水滴进行第一次破碎后被甩到高速旋转的网笼上，网笼对水滴进行第二次破碎，然后在离心力的作用下被破碎成理想的雾滴，形成圆形雾面。
应当指出：上述转笼的直径可根据雾化效果评价分析情况进行调整，但其调整后的工作装置仍属于本发明的保护范围。
本发明具有如下有益效果：本发明提供的一种电机驱动的转笼雾化系统，能够全面、系统、综合地提供试验环境参数（喷雾压力、喷雾流量、电机转速）对转笼雾化器雾化效果的影响，获得适应不同喷洒要求的系列化的雾化参数，为实际飞行作业提供参考依据。
附图说明
图1为本发明的电机驱动的转笼雾化系统示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明转笼雾化器的结构示意图；
图4为本发明调量阀的结构示意图。
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所示，本发明的电机驱动的转笼雾化系统主要由水箱1、24V直流电源2、水泵3、导管4、调量阀5、卡箍6、压力表7、流量计8、药液软管9、弯管接头10、转笼雾化器11、盖板12、锁紧箍13、底板14、交流电机15、变频器16、220V交流电源17、供液系统支撑台18、喷雾系统支撑台19组成。
准备工作时，首先安装喷雾系统，盖板12与交流电机15前端两螺纹孔连接固定，保证了交流电机的轴向固定；盖板12底端与底板14螺栓连接；底板14形状为半圆形槽，契合交流电机15的直径，锁紧箍13固定交流电机15中段，并且与底板14螺栓连接，底板14及锁紧箍13保证了交流电机15的径向固定；
底板14通过四个螺纹孔与喷雾系统支撑台19螺栓连接固定，将变频器16放置于喷雾系统支撑台19上；转笼雾化器11通过法兰与交流电机15电机轴上的两个平键与电机轴配合连接，随着交流电机15的转动而转动；转笼雾化器11空心轴前端连有90°弯管接头10，弯管接头10和调量阀5间连有药液软管9。
安装供液系统时，将供液系统支撑台18放置于喷雾系统左前端，将水箱1、水泵3用螺栓固定平稳放置在供液系统支撑台18上，24V直流电源2连接于水泵3，调量阀5、压力表7、流量计8同样放置在供液系统支撑台18上。水箱1与水泵3、水泵3与调量阀5间连接导管4；药液软管9连接调量阀5和弯管接头10，并带有卡箍6锁紧，即将喷雾系统和供液系统相连。
工作时，启动喷雾系统，打开220V交流电源17驱动变频器16工作，进而交流电机15转动，即又驱动转笼雾化器11转动；启动供液系统，打开24V直流电源2开关，水泵3开始工作，从水箱1中抽取水经过调量阀5，调量阀5调节进入雾化器中水的流量大小，并从另一出口将水通过导管4输送到转笼雾化器11内进行雾化；高速转动的转笼雾化器11将水进行二级机械破碎雾化，形成圆形喷雾面。整个系统运行时，水泵3装有压力控制开关，可调节出水时的压力即改变喷雾压力，调量阀5的档位可改变喷雾流量，变频器16的频率变化可改变转笼雾化器11的转速。实现了多参数对转笼雾化器雾化效果的影响，为后续雾化效果试验提供了试验装置。
如图3所示，本发明的转笼雾化器11由轴承端盖11-1、空心轴11-2、套筒11-3、深沟球轴承11-4、螺钉11-5、内衬套11-6、外衬套11-7、扩散管11-8、严封圈11-9、橡胶圈11-10、注油嘴11-11、弹簧11-12、活门座11-13、橡皮套11-14、分布器11-15、底座11-16、螺钉11-17、螺母11-18、平垫片11-19、弹簧垫片11-20、网笼11-21、法兰11-22组成。
所述的转笼雾化器11主要包括传动机构、喷药机构、离心机构和连接机构。
传动机构主要包括深沟球轴承11-3、内衬套11-6和外衬套11-7。深沟球轴承11-4旋转时主要承受径向力，扩散管11-8延长段作为轴承座；内衬套11-6、外衬套11-7、深沟球轴承11-4之间要有套筒11-3对轴承内外圈进行定位。套筒11-3的长度根据扩散管11-8延长段长度设计；另外外衬套11-7上开有注油嘴11-11，以润滑轴承。右端轴承用轴承端盖11-1顶紧进行定位，左端轴承外圈和轴承座左端面用一个严封圈11-9定位，严封圈11-9外径和扩散管11-8内壁选用过盈配合。
喷药机构主要由空心轴11-2、弹簧11-12、活门座11-13、橡皮套11-14组成。空心轴11-2由传动机构中的深沟球轴承11-3支撑，可相对扩散管11-8进行转动。空心轴11-2是输药管，也是喷头出药口，在压力不足或不工作条件下为防止漏药，喷口要有单向阀，在转笼狭小的空间内直接利用轴和弹簧设计一个轴端单向阀。空心轴11-2喷药端制作出一个轴肩，轴肩上放弹簧11-12，活门座11-13做成爪形的钩部，直接勾住弹簧11-12，形成一个单向阀。由于弹簧11-12的弹力，活门座11-13被撑着堵在空心轴11-2喷口处，当空心轴11-2喷口在一定的药液压力作用下，推动活门座11-13移动，使弹簧11-12压缩，可打开空心轴11-2喷口，使空心轴11-2喷口内的药液可以喷出。根据喷雾所需药液压力来确定压缩弹簧参数，旋绕比、弹簧丝直径、工作变形量、工作载荷等。空心轴11-2端套有橡皮套11-14，用于喷头端面和活门座11-13之间反弹时的缓冲。空心轴11-2喷口设计成喇叭形，有利于药液向四周扩散。空心轴11-2和深沟球轴承11-4内圈的配合用间隙配合。
离心机构主要由分布器11-15、扩散管11-8以及网笼11-21组成。扩散管11-8一端内部用于安装传动机构，另一端外壁上设置有多个均匀分布的孔，另一端的端部为一直径大于扩散管11-8本身的底座11-16，底座11-16可以与焊接在网笼11-21一端的安装盘进行连接；网笼11-21套在扩散管11-8带孔的外壁的外部。网笼11-21材料为铁丝网，铁丝网表面有硬度处理，保证了长期使用而不变形，铁丝网与两端的安装盘焊接形成中空的网笼，并通过一端的安装盘固定连接在扩散管11-8上。分布器11-15为设置在扩散管11-8内壁上，分布器11-15用轻质铁贴片焊接而成。分布器11-15的作用是将空心轴11-2喷口喷出的药液拨向四周，使药液更好的向外喷射。分布器的孔径略大于活门座11-13直径，确保单向阀打开时不阻碍活门座11-13的轴向移动。扩散管11-8上孔径较大，孔分布均匀，对药液进行一次扩散，药液甩到高速旋转的网笼11-21上进行二次扩散。扩散管11-8上孔的数量和大小、网笼11-21的直径和数目影响着喷雾雾滴的分散程度和粒径大小。
连接机构为法兰11-22。所述的法兰11-22用来连接交流电机15电机轴与转笼雾化器末端。法兰11-22用两个平键与交流电机15电机轴配合连接，再用螺栓将法兰与扩散管11-8端部的底座11-16连接，实现了转笼喷头雾化器的固定和与电机的连接，当电机轴转动时就可以实现转笼雾化器的同速转动。
通过交流电机提供动力，使转笼喷头雾化器传动机构、喷药机构和离心机构工作。工作时，供液系统中的水进入雾化器空心轴11-2，空心轴11-2相当于喷杆保持不动，水的压力顶开弹簧11-12、空心轴11-2和活门座11-13组成的轴端单向阀，轴端单向阀的作用有两个，一是防止漏药，二是产生反作用力保证出水压力进入扩散管11-8内；水经分布器11-15均匀分布，后通过扩散管11-8对水滴进行第一次破碎后被甩到高速旋转的网笼11-21上，网笼11-21对水滴进行第二次破碎，然后在离心力的作用下被破碎成理想的雾滴，形成圆盘形雾面。
如图4所示，本发明的调量阀由出水管5-1、转动盘5-2、胶圈5-3、静盘5-4、胶圈5-5、壳体5-6、把手5-7、胶圈5-8、弹簧5-9、进水管5-10组成。转动盘5-2由于需经常旋转，产生摩擦，材料选用锰质材料，强度弹性好；壳体5-6材料为低碳钢，强度低而塑性韧性好；静盘5-4材料为结构钢。转动盘5-2设置在壳体5-6内腔中，并通过一伸出壳体5-6一端的转动杆5-2-1与外部的把手5-7连接，通过旋转把手5-7可使转动盘5-2在壳体5-6内转动。壳体5-6另一端的内腔端口位置设置一静盘5-4，由静盘5-4将内腔封堵。壳体5-6内的转动杆5-2-1上套设有弹簧5-9，在弹簧5-9的弹力作用下，转动盘5-2被顶着贴靠在静盘5-4上。静盘5-4上设置有一出水孔，出水孔与出水管5-1连通；转动盘5-2上有一组直径不同的调节孔，当转动盘5-2上的调节孔与静盘5-4上的出水孔对准时，壳体5-6内腔中的水可通过调节孔、出水孔从出水管5-1流出；出水管5-1经药液软管与转笼雾化器空心轴前端连接。壳体5-6内腔还与一进水管5-10连通，进水管5-10经导管与水泵连接，可将水泵抽出的水送入壳体5-6内腔中，经调节孔与出水孔的配合调节从出水管5-1流出，进入转笼雾化器11的空心轴11-2中。
壳体5-6一端与转动杆5-2-1贴合处设置胶圈5-8，壳体5-6另一端的内腔端口与静盘5-4贴合处设置胶圈5-5；胶圈5-5、胶圈5-8的作用是防止调量阀的漏水。
转动盘5-2上有一组直径不同的调节孔，旋转把手5-7，可调节对准静盘5-4上的出水孔的调节孔径大小，来调节出口流量。转动盘5-2上调节孔的档号为1、3、5、7、9、11、13，0位是关闭，其余各档位通径逐渐增大。通过转动把手5-7，弹簧5-9随之伸缩，进而使转动盘5-2与静盘5-4产生空隙减少摩擦，把手5-7带动转动盘5-2转动，静盘5-4固定不动，每转动一次把手5-7即每切换一个档位，转动盘5-2与静盘5-4切换一次相对位置即切换一次通径，即可实现出水时流量的改变。
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)
1.一种电机驱动的转笼雾化系统，其特征在于，包括：转笼雾化器、供液系统和交流电机；
所述的转笼雾化器包括空心轴、弹簧、活门座、扩散管以及网笼；
扩散管至少有一部分外壁上设置均匀分布的孔，网笼套设覆盖在扩散管的有孔部分的外部；
空心轴进液端与供液系统连通；空心轴出液端喷口连通到扩散管内并延伸进入外壁有孔的部分，并由套于喷口的活门座封堵，该喷口外壁上设置有可阻挡活门座滑动时脱离的轴肩，轴肩与活门座抓持在轴肩上的钩部之间设置压缩的弹簧；
扩散管由交流电机驱动与网笼一起相对空心轴旋转；
在供液系统与空心轴进液端之间设置一调量阀，调量阀的进水管与供液系统连通，调量阀的出水管与空心轴进液端连通；
所述的调量阀包括设置在壳体内腔中的转动盘，转动盘上设有多个直径不同的调节孔；转动盘通过一伸出壳体一端的转动杆与外部的把手连接，通过把手的旋转驱动转动盘在壳体内转动；
壳体另一端的内腔端口位置设置一静盘，静盘上设置有一可与不同的调节孔对准的出水孔，出水孔与出水管连通；
当转动盘上的任一调节孔与静盘上的出水孔对准时，由进水管进入壳体内腔中的液体可通过调节孔、出水孔从出水管流出；空心轴出液端的喷口为向外扩散的喇叭形。
2.根据权利要求1所述的电机驱动的转笼雾化系统，其特征在于，扩散管的有孔部分的内部还设置一将空心轴喷口喷出的液体拨向四周的分布器；分布器内部围成的孔径大于活门座的直径。
3.根据权利要求1所述的电机驱动的转笼雾化系统，其特征在于，所述空心轴由轴承支撑相对扩散管旋转；所述轴承设置在朝向空心轴进液端的扩散管一端。
4.根据权利要求1所述的电机驱动的转笼雾化系统，其特征在于，空心轴出液端喷口外套有橡皮套。
5.根据权利要求1所述的电机驱动的转笼雾化系统，其特征在于，通过变频器控制交流电机驱动的扩散管和网笼的转速。
6.根据权利要求1所述的电机驱动的转笼雾化系统，其特征在于，壳体内的转动杆上套设有弹簧，由弹簧的弹力作用使转动盘被顶着贴靠在静盘上。
7.根据权利要求1所述的电机驱动的转笼雾化系统，其特征在于，所述的供液系统包括水箱和从水箱中取液体的水泵。
8.根据权利要求1所述的电机驱动的转笼雾化系统，其特征在于，所述的交流电机固定于固定架上，交流电机中段由锁紧箍径向固定在固定架上。
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