CN107926905B - 一种接触式荷电静电喷雾绝缘系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种接触式荷电静电喷雾绝缘系统及控制方法。气泵一路接第一气动定值器和第一高速电磁阀后，一路接储液筒，另一路和第二高速电磁阀的一端连接；气泵另一路经第二气动定值器后接入药箱，药箱接有安全阀，药箱下端经单向阀、流量传感器和第二高速电磁阀的另一端连接；储液筒溶液中的充电电极与高压电源负极连接，下端出口经电动阀与多个喷头连接，外底面接称重传感器，上端接可调安全阀和压力传感器。控制器分别与气泵，两个高速电磁阀，压力、流量、称重传感器，电动阀，人机交互单元和高压电源电连接。本发明将接触式静电喷雾系统的一部分绝缘，降低绝缘成本，保证荷电效果，同时极大提高接触式荷电静电喷雾系统的安全性和可扩展性。
Description
技术领域
本发明涉及静电喷射装置，具体地说是涉及一种接触式荷电静电喷雾绝缘系统及其控制方法。
背景技术
静电喷雾技术是一种飞速发展的高效喷雾技术，其通过荷电技术使喷头喷出的雾滴带上电荷，雾滴主要在静电力的作用下运动到靶标的表面。静电喷雾突出优势是：静电环绕效应、细雾穿透效应、附着增强效应。因此可以达到减少农药使用，降低生产成本和减小环境污染的目的。
静电喷雾荷电方式主要有三种：电晕荷电、感应荷电和接触式荷电，由于充电原理不同，接触式荷电效果在三种方式中最优，但是实际应用中由于接触式荷电电极直接与药液接触，由于高压的原因和药液接触的元器件都需要采用耐高压的元器件或采取必要的绝缘措施，因此极大的提高了成本限制了接触式荷电技术的发展。如相关文献“背负式静电喷雾器静电吸附效果减退原因分析”中就发现由于药液桶未采取必要的绝缘措施导致接触式充电静电系统荷电效果下降。相关文献为汪乐福,卢启强. 背负式静电喷雾器静电吸附效果减退原因分析[J]. 浙江农业科学,2014,(09):1398-1400。
专利申请号88108825.0的“使用一种导电的喷雾液时将喷液源与静电喷雾系统的高压电源绝缘的装置”利用喷液和绝缘液密度不同，使喷液被位于绝缘液中的电极充电，但由于绝缘方法限制，无法保证绝缘液不随药液一起喷出，且喷雾流量无法保证。
因此，静电喷雾接触式荷电技术绝缘问题限制了接触式荷电技术的应用，影响了接触式荷电静电喷雾系统的扩展性，且尚无低成本实际可行的解决方案。
发明内容
本发明目的在于提供一种接触式荷电静电喷雾绝缘系统及其控制方法。可以将喷雾系统的一部分绝缘，降低绝缘成本，保证荷电效果，同时极大提高接触式荷电静电喷雾系统的安全性和可扩展性。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
一、一种接触式荷电静电喷雾绝缘系统
本发明的气泵出口的一路接第一气动定值器和第一高速电磁阀后，又分为两路，一路从储液筒顶端喷管接入，另一路和第二高速电磁阀的一端连接；气泵出口的另一路经第二气动定值器后，从药箱顶端接入，药箱上部外侧面接有安全阀，药箱底端经单向阀、流量传感器和第二高速电磁阀的另一端连接；储液筒下端溶液中设有充电电极，充电电极与储液筒外的高压电源负极连接，储液筒下端出口经电动阀与多个喷头连接，储液筒外底面与称重传感器连接，储液筒上部外侧面分别连接可调安全阀和压力传感器；控制器分别与气泵、第一高速电磁阀、第二高速电磁阀、压力传感器、流量传感器、称重传感器、电动阀、人机交互单元和高压电源电连接。
所述储液筒内的上部有倒锥形挡板，从第一高速电磁阀接入的喷管位于倒锥形挡板孔中心位置。
二、一种接触式荷电静电喷雾绝缘系统的控制方法，该方法的步骤如下：
步骤1）读入用户设定流量值，控制器根据管道中流量与压力关系输出可调安全阀压力，由用户手动调节至设定压力；
步骤2)控制器打开气泵和第二高速电磁阀，利用称重传感器检测储液筒内液位信号；
步骤3)当储液筒内液位达到预设值时，控制器关闭第二高速电磁阀，并同时打开第一高速电磁阀，利用压力传感器检测储液筒压力；
步骤4)当储液筒压力达到预设值时，控制器关闭第一高速电磁阀；
步骤5)控制器计算输出第一高速电磁阀和第二高速电磁阀控制信号。
步骤6)第一高速电磁阀和第二高速电磁阀工作，使喷管喷出非连续液柱，且液柱长度小于喷管底面距储液筒液面距离，控制器打开电动阀及高压电源开关，静电喷雾器开始工作。
所述步骤5)计算输出第一高速电磁阀和第二高速电磁阀控制信号，控制器通过脉冲宽度调制输出控制信号的两个控制信号频率相同；第一高速电磁阀和第二高速电磁阀的控制信号开关状态相反或同时处于关闭状态，且第二高速电磁阀控制信号占空比大于第一高速电磁阀控制信号占空比。
本发明具有的有益效果是：
本发明的一种接触式荷电静电喷雾绝缘系统利用两个高速电磁阀配合将气体和药液交替喷入储液筒，在储液筒液面之上形成非连续液柱，起到将接触式荷电静电喷雾系统部分绝缘的作用，保证荷电效果，提高了安全性。同时调节储液筒安全阀预设压力与两个高速电磁阀控制信号的占空比可以改变系统的喷雾流量。从而极大的增强了接触式荷电静电喷雾系统的可扩展性，有利于接触式荷电静电喷雾技术的推广应用。
附图说明
图1是本发明的接触式荷电静电喷雾绝缘系统的结构示意图。
图2是本发明储液筒的简化半剖图。
图3是本发明第一高速电磁阀和第二高速电磁阀控制信号开关状态波形示意图。
图4是本发明的控制器程序流程图。
图中：1、气泵，2、第二气动定值器，3、第二高速电磁阀，4、流量传感器，5、安全阀，6、单向阀，7、药箱，8、多个喷头，9、控制器，10、高压电源，11、电动阀，12、称重传感器，13、充电电极，14、储液筒，15、倒锥形挡板，16、喷管，17、可调安全阀，18、压力传感器，19、人机交互单元，20、第一高速电磁阀，21、第一气动定值器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1、图2所示，本发明的一种接触式荷电静电喷雾绝缘系统，其气泵1出口的一路接第一气动定值器21和第一高速电磁阀20后，又分为两路，一路从储液筒14顶端喷管16接入，另一路和第二高速电磁阀3的一端连接；气泵1出口的另一路经第二气动定值器2后，从药箱7顶端接入，药箱7上部外侧面接有安全阀5，药箱7底端经单向阀6、流量传感器4和第二高速电磁阀3的另一端连接；气动定值器型号为 QGD-400，储液筒14下端溶液中设有充电电极13，充电电极13与储液筒14外的高压电源10负极连接，高压电源可输出0到-30kv负高压，储液筒14下端出口经电动阀11与多个喷头8连接，储液筒14外底面与称重传感器12连接，储液筒14上部外侧面分别连接可调安全阀17和压力传感器18；控制器9分别与气泵1、第一高速电磁阀20、第二高速电磁阀3、压力传感器18、流量传感器4、称重传感器12、电动阀11、人机交互单元22和高压电源10电连接，控制器型号为市售DSP控制器或PLC控制器。
压力传感器18、流量传感器4、称重传感器12输出的信号被控制器9采集并处理，第一气动定值器21出口端压力高于储液筒14中可调安全阀17设定压力以使第一高速电磁阀20打开时，气体能喷入储液筒14，控制器9控制第一气动定值器21进而使储液筒14中喷管16喷出不连续液柱。
第二气动定值器2出口端压力高于储液筒14中可调安全阀17设定压力以使第二高速电磁阀3打开时药液能喷入储液筒14，控制器9控制第二高速电磁阀3进而控制储液筒14中药液液位也可以起到调节喷雾流量的作用。
如图1、图2所示，所述储液筒14内的上部有倒锥形挡板15，从第一高速电磁阀20接入的喷管16位于倒锥形挡板孔中心位置。倒锥形的挡板15可以防止药液飞溅到储液筒14上部降低绝缘效果。
本发明方法的步骤如下：
步骤1)读入用户设定流量值，控制器根据管道中流量与压力关系输出可调安全阀压力，由用户手动调节至设定压力；
步骤2)控制器9打开气泵1和第二高速电磁阀3，利用称重传感器12检测储液筒14内液位信号；
步骤3)当储液筒14内液位达到预设值时，控制器9关闭第二高速电磁阀3，并同时打开第一高速电磁阀20，利用压力传感器18检测储液筒14压力；
步骤4)当储液筒14压力达到预设值时，控制器9关闭第一高速电磁阀20；
步骤5)控制器9计算输出第一高速电磁阀20和第二高速电磁阀3控制信号。
步骤6)第一高速电磁阀20和第二高速电磁阀3工作，使喷管16喷出非连续液柱，且液柱长度小于喷管16底面距储液筒液面距离，控制器9打开电动阀11及高压电源10开关，静电喷雾器开始工作。
整个过程控制器控制流程图如图4所示。
所述步骤5)计算输出第一高速电磁阀20和第二高速电磁阀3控制信号，控制器9通过脉冲宽度调制输出控制信号的两个控制信号频率相同；第一高速电磁阀20和第二高速电磁阀3的控制信号开关状态相反或同时处于关闭状态，且第二高速电磁阀3控制信号占空比大于第一高速电磁阀20控制信号占空比，如图3所示。
第二高速电磁阀3控制信号占空比是根据实验所确定的针对本系统在不同压力下PWM信号占空比与喷管16喷出液体流量的关系模型所确定的。喷管16喷出的液体流量应等于多个喷头8在此设定压力下总的喷雾流量。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种接触式荷电静电喷雾绝缘系统，其特征在于：气泵(1)出口的一路接第一气动定值器(21)和第一高速电磁阀(20)后，又分为两路，一路从储液筒(14)顶端喷管(16)接入，另一路和第二高速电磁阀(3)的一端连接；气泵(1)出口的另一路经第二气动定值器(2)后，从药箱(7)顶端接入，药箱(7)上部外侧面接有安全阀(5)，药箱(7)底端经单向阀(6)、流量传感器(4)和第二高速电磁阀(3)的另一端连接；储液筒(14)下端溶液中设有充电电极(13)，充电电极(13)与储液筒(14)外的高压电源(10)负极连接，储液筒(14)下端出口经电动阀(11)与多个喷头(8)连接，储液筒(14)外底面与称重传感器(12)连接，储液筒(14)上部外侧面分别连接可调安全阀(17)和压力传感器(18)；控制器(9)分别与气泵(1)、第一高速电磁阀(20)、第二高速电磁阀(3)、压力传感器(18)、流量传感器(4)、称重传感器(12)、电动阀(11)、人机交互单元(22)和高压电源(10)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种接触式荷电静电喷雾绝缘系统，其特征在于：所述储液筒(14)内的上部有倒锥形挡板(15)，从第一高速电磁阀(20)接入的喷管(16)位于倒锥形挡板孔中心位置。
3.用于权利要求1所述的一种接触式荷电静电喷雾绝缘系统的控制方法，其特征在于：该方法的步骤如下：
步骤1)读入用户设定流量值，控制器根据管道中流量与压力关系输出可调安全阀压力，由用户手动调节至设定压力；
步骤2)控制器(9)打开气泵(1)和第二高速电磁阀(3)，利用称重传感器(12)检测储液筒(14)内液位信号；
步骤3)当储液筒(14)内液位达到预设值时，控制器(9)关闭第二高速电磁阀(3)，并同时打开第一高速电磁阀(20)，利用压力传感器(18)检测储液筒(14)压力；
步骤4)当储液筒(14)压力达到预设值时，控制器(9)关闭第一高速电磁阀(20)；
步骤5)控制器（9）计算输出第一高速电磁阀(20)和第二高速电磁阀(3)控制信号；
步骤6)第一高速电磁阀(20)和第二高速电磁阀(3)工作，使喷管(16)喷出非连续液柱，且液柱长度小于喷管(16)底面距储液筒液面距离，控制器(9)打开电动阀(11)及高压电源(10)开关，静电喷雾器开始工作。
4.根据权利要求3所述的一种接触式荷电静电喷雾绝缘系统的控制方法，其特征在于：所述步骤5)计算输出第一高速电磁阀(20)和第二高速电磁阀(3)控制信号，控制器(9)通过脉冲宽度调制输出控制信号的两个控制信号频率相同；第一高速电磁阀(20)和第二高速电磁阀(3)的控制信号开关状态相反或同时处于关闭状态，且第二高速电磁阀(3)控制信号占空比大于第一高速电磁阀(20)控制信号占空比。
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