CN108568358A - 一种离心雾化装置 - Google Patents
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Abstract
一种离心雾化装置，包括离心雾化盘，离心雾化盘上开设有多条导流槽；其特征在于：所述离心雾化盘外侧设置有一环状体，该环状体与所述离心雾化盘同轴且相对转动设置，且该环状体与所述离心雾化盘之间在其径向上具有一间距；所述离心雾化盘旋转在其周围形成一正向风场，该正向风场绕离心雾化盘的中心顺时针或逆时针旋转；在工作状态下，所述环状体在其与离心雾化盘之间提供一反向风场；所述反向风场减弱或逆转正向风场，以此在离心雾化盘与环状体之间形成一加速风场带；使液滴与空气的相对速度加大，实现雾化效果倍增的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种离心雾化装置，可用于喷洒装置，包括手持喷洒装置及喷洒用无人机等。
背景技术
雾化是指通过喷嘴或用高速气流使液体分散成微小液滴的操作。被雾化的众多分散液滴可以漂浮于空气中进而加大与被喷洒对象的接触面积，提高喷洒效果。液体雾化的方法有压力雾化，气体雾化，离心力雾化，及声波雾化等。指使液体经过特殊装置化成小滴，成雾状喷射出去。
离心力雾化是雾化盘在电机作用下高速转动，由于离心力的作用，使得液体在旋转的雾化盘表面上伸展为薄膜，并以不断增长的速度向盘的边缘运动，当离开盘的边缘时，液体即雾化为液滴。现有的离心雾化装置，其形成的液滴的颗粒大小，取决于雾化盘的转速和药液的表面张力与黏度以及药液滴加速度。转速越高、药液滴加越慢，则雾化颗粒越小。然而对于现有的离心雾化盘，实际上无法达到理想中很高的转速，一方面，高转速必然需要非常大的功率，另一方面，转速达到一定程度，雾化盘会由于震动直接破碎，如此，由于功率和本身震动的原因，限制了雾化盘的转速，也限制了雾化盘的雾化颗粒大小，影响了喷洒效果，进而对药液产生一定的浪费。
现有的雾化装置，由于受转速的限制，其液滴平均粒径一般在80微米以上，且液滴不均匀，雾化效果无法满足作业需求，如何在不考虑转速的情况下，提高雾化效果，特别是液滴均匀的30微米以下液滴平均粒径的雾化效果，是本方案所要解决的问题。
发明内容
本发明提供一种离心雾化结构及具有该离心雾化结构的喷洒装置，其目的在于使得雾化颗粒更加小、更加均匀。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种离心雾化装置，包括离心雾化盘，离心雾化盘上开设有多条导流槽，各导流槽由离心雾化盘中央位置向边缘延伸；其创新在于：
所述离心雾化盘外侧设置有一环状体，该环状体与所述离心雾化盘同轴且相对转动设置，且该环状体与所述离心雾化盘之间在其径向上具有一间距；
所述离心雾化盘旋转在其周围形成一正向风场，该正向风场绕离心雾化盘的中心顺时针或逆时针旋转；
在工作状态下，所述环状体在其与离心雾化盘之间提供一反向风场，该反向风场的旋转方向与正向风场的旋转方向相反；
所述反向风场和正向风场相互作用，在离心雾化盘与环状体之间形成一加速风场带；
所述环状体上形成有多条气流带，各气流带在环状体的周向上间隔分布，各气流带对应于导流槽中甩出的液滴设置，气流带的气流方向与导流槽中甩出的液滴的运行方向相反。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
上述技术方案中，所述液滴从离心雾化盘边缘甩出时具有相对于静止空气的第一速度v1，正向风场的方向与离心雾化盘的旋转方向相同，正向风场具有第二速度v2，其相对减小了液滴与空气的相对速度，使得液滴与空气的相对速度为v1-v2，而反向风场的方向与正向风场方向相反，并具有第三速度v3，反向风场对正向风场起到减弱或者逆转作用，大幅度提高了液滴与空气的相对速度，使得液滴与空气的相对速度为v1-v2+v3，使得空气流动速度增加，即液滴切割速度增加，雾化的液滴粒径减小。同时，气流带的气流方向与导流槽中甩出的液滴的运行方向相反，以此，可以更好地实现液滴的切割，提高液滴与空气的相对速度，提高液滴的雾化效果。
上述技术方案中，所述反向风场的强度大于所述正向风场的强度，使得所述加速风场带的方向与反向风场相同，此时，实现的加速风场带，更大程度的提高了液滴与空气的相对速度，使得雾化效果倍增。在其他情况下，反向风场的强度也可以等于或者小于正向风场的强度，此时，加速风场带虽然没有实现方向上的逆转，但是仍然减弱了正向风场，提高了液滴与空气的相对速度，雾化效果仍然比较理想。
上述技术方案中，所述环状体与离心雾化盘之间在其径向上的间距为1~20毫米，如果间距过小，将无法提供加速风场带，如果间距过大，加速风场带没有效果。
上述技术方案中，所述环状体相对固定设置，环状体内沿其周向开设有一圈导气槽，环状体的内周面上开设有多个气孔，气孔与导气槽连通，各气孔在环状体的周向上间隔分布，所述气流带沿所述气孔的延伸方向从导气槽向外导出。
优选地，所述气孔在环状体的周向上间隔且均匀分布。
优选地，所述导气槽与一气泵的出气口连通。
优选地，在垂直于所述离心雾化盘轴线的气孔的轴向截面上，所述气孔的轴线与离心雾化盘上过该轴向截面上孔壁投影线中心的半径之间的夹角为60~75°。
优选地，所述气孔出气口的孔径为1~3毫米。
优选地，所述气孔与导流槽的数量比为1：1~2：1。
优选地，所述环状体上涂布有电镀聚四氟乙烯层或纳米层，使得环状体上具有不沾效果，防止液滴积聚，提高雾化效果。
上述技术方案中，所述环状体相对于离心雾化盘反向旋转，环状体上沿其周向间隔设置有多个齿，各齿以环状体中心为基准向外呈放射状布置，所述齿靠近所述离心雾化盘的一侧产生所述气流带。
优选地，所述齿的径向截面为矩形或弧形；
当所述齿的径向截面为矩形时，离心雾化盘上过矩形长边中点的半径与该长边之间的夹角为0~60°；
当所述齿的径向截面为弧形时，离心雾化盘上过弧形中点的半径与过弧形中点的切线之间的夹角为0~60°。
优选地，相邻两个齿之间的周向距离大于2毫米，优选大于3毫米，优选大于4毫米，作用在于防止齿上的表面张力产生液膜，从而导致液滴积聚在齿表面。
优选地，所述齿在其放射方向上的尺寸为2~4毫米，在其轴向上的尺寸大于3毫米，垂直于放射方向的尺寸为0.5~1毫米；如果齿在其放射方向上的尺寸太短，设计齿时会过密导致黏连，若齿在其放射方向上的尺寸太长，多个液滴同时碰到一个齿上时，齿表面会形成液膜，导致下一个液滴被液膜吸收，无法实现二次撞击雾化；当所述齿的径向截面为弧形时，该弧对应的弦长即为该齿在放射方向上的尺寸。
优选地，所述环状体与离心雾化盘之间在其径向上的间距为1~20毫米，优选为3~10毫米，如果间距过小，将无法提供加速风场带，如果间距过大，加速风场带没有效果，加速风场带无法实现其提高液滴相对速度的作用，同时，也无法实现进一步撞击的效果。优选地，所述齿在环状体的周向上间隔且均匀分布。
优选地，所述环状体及齿上涂布有电镀聚四氟乙烯层或纳米层，使得环状体及齿上具有不沾效果，防止液滴积聚，提高雾化效果。
有选地，所述离心雾化盘的转速为2000~50000转/分，优选为10000~50000转/分，所述环状体的转速为2000~50000转/分，优选为10000~50000转/分。
优选地，所述齿与导流槽的数量比为0.5：1~2：1，优选为1：1~1.8：1。
加速风场带加速风场带上述技术方案中，所述离心雾化盘的直径为50~300毫米。
上述技术方案中，所述导流槽为阿基米德曲线状。
本发明工作原理及优点：本发明通过在离心雾化盘外围增设一环状体，环状体相对于离心雾化盘同轴且相对转动设置，在工作状态下，环状体产生的风场与离心雾化盘自身产生的风场方向相反，虽然离心雾化盘自身产生的风场依然存在，但是由于环状体产生的风场减弱或者逆转了离心雾化盘自身的风场，形成的加速风场带使得离心雾化盘与空气气流的相对转速大大提高，无需提高雾化盘的转速，即可提高液滴相对于空气的相对速度，使液滴平均粒径减小，使得雾化更为充分，雾化颗粒更加均匀，浇灌喷洒更为均匀更易穿透，同时有效节约药液用量。
附图说明
附图1为本发明实施例一主视图；
附图2为本发明实施例一立体图；
附图3为本发明实施例二立体图。
以上附图中：1、离心雾化盘；11、导流槽；2、环状体；21、气孔；22、齿；3、间距。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：
一种离心雾化装置，设于一喷洒设备（手持喷洒设备或喷洒无人机等）上（未给出图示），所述离心雾化装置包括离心雾化盘1，离心雾化盘1上开设有多条导流槽11，各导流槽11由离心雾化盘1中央位置向边缘延伸。
所述离心雾化盘1外侧设置有一环状体2，该环状体2与所述离心雾化盘1同轴且相对转动设置，其中，所述离心雾化盘1相对于所述喷洒设备的主体转动设置，离心雾化盘1由电机驱动旋转，所述环状体2相对喷洒设备的主体固定设置，且该环状体2与所述离心雾化盘1之间在其径向上具有一间距3。
所述环状体2内沿其周向开设有一圈导气槽，环状体2的内周面上开设有多个气孔21，气孔21与导气槽连通，各气孔21在环状体2的周向上均匀间隔分布，气孔21出气口的气流方向与离心雾化盘1上导流槽11中甩出的液滴运行方向相反，以此在离心雾化盘1外围产生一个与离心雾化盘1自身反向的风场，提高了离心雾化盘1相对于空气气流的的相对转速。
所述液滴从离心雾化盘1边缘甩出时具有相对于静止空气的第一速度v1，正向风场的方向与离心雾化盘1的旋转方向相同，正向风场具有第二速度v2，其相对减小了液滴与空气的相对速度，使得液滴与空气的相对速度为v1-v2，而反向风场的方向与正向风场方向相反，并具有第三速度v3，大幅度提高了液滴与空气的相对速度，使得液滴与空气的相对速度为v1-v2+v3，反向风场对正向风场起到减弱或者逆转作用，使得空气流动速度增加，即液滴切割速度增加，雾化的液滴粒径减小。液滴与空气相对速度提高，即间接等于离心雾化盘相对于空气的相对转速提高。利用本发明的离心雾化装置，可以实现1~30微米的液滴粒径，其平均粒径可以达到10微米左右，有效减小了液滴的平均粒径，极大地提高了雾化效果。同时，气流带的气流方向与导流槽中甩出的液滴的运行方向相反，以此，可以更好地实现液滴的切割，提高液滴与空气的相对速度，提高液滴的雾化效果。此处的气流带的气流方向和液滴的运行方向相反，可以理解为其两者方向的之间的夹角大于90°，有选地，在180°情况下，效果更佳。
有选地，反向风场的强度大于所述正向风场的强度，使得所述加速风场带的方向与反向风场相同，此时，实现的加速风场带，更大程度的提高了液滴与空气的相对速度，使得雾化效果倍增。在其他情况下，反向风场的强度也可以等于或者小于正向风场的强度，此时，加速风场带虽然没有实现方向上的逆转，但是仍然减弱了正向风场，提高了液滴与空气的相对速度，雾化效果仍然比较理想。
在垂直于所述离心雾化盘1轴线的气孔的轴向截面上，所述气孔21的轴线与离心雾化盘1上过该轴向截面上孔壁投影线中心的半径之间的夹角为60~75°。从离心雾化盘甩出的液滴相对于其切线方向具有一定的角度，将气孔的方向如此设计，可以使得从气孔中喷出的气体与液滴的方向呈180°相反设置，更好的实现切割液滴的作用，雾化效果更佳。
所述导气槽与一气泵的出气口连通，通过气泵向导气槽中充气。
所述气孔出气口的孔径为1~3毫米，如果孔径太大，则气体压强过小，使得反向风场的风速过小，无法到达提高液滴相对速度的目的。
所述气孔与导流槽的数量比为1：1~2：1，气孔数量过少，会导致风场带的风速相对减小，则无法到达提高液滴相对速度的目的。
所述环状体2上涂布有电镀聚四氟乙烯层或纳米层，使得环状体2上具有不沾效果，防止液滴积聚，提高雾化效果。
所述环状体2与离心雾化盘1之间在其径向上的间距为1~20毫米，优选为5~15毫米，若间距太小，则无法产生加速风场带；若间距太大，则加速风场带无法实现其提高液滴相对速度的作用。
所述离心雾化盘1的直径为50~300毫米。
所述导流槽11为阿基米德曲线状，以提高液滴从离心雾化盘甩出的速度，提高离心雾化效果。
所述离心雾化盘1的转速为2000~50000转/分，优选为10000~50000转/分。
在工作状态下，所述离心雾化盘1转动将液滴从导流槽11中甩出，环状体2上的气孔21沿其轴向朝向离心雾化盘1喷气，喷气产生的气流使得在环状体2和离心雾化盘1之间产生反向风场，其减弱或者逆转了离心雾化盘1自身的正向风场，以此在离心雾化盘1和环状体2之间提供了一个加速风场带，加速风场带提高了液滴与空气的相对速度，同时，气孔21内产生的高压气流的方向与导流槽11甩出的液滴方向相反，从而进一步撕裂液滴，使得雾化效果更好。当提高高压气流的流速，则可以直接控制加速风场带的风场方向，实现与正向风场减弱或者相逆的加速风场带，灵活地提高液滴的相对速度，此时，无需提高离心雾化盘1的转速，就可以大大减小液滴的粒径大小，简单方便，容易实现。
实施例二：
一种离心雾化装置，设置于一喷洒设备（手持喷洒设备或喷洒无人机等）上（未给出图示），包括离心雾化盘1，离心雾化盘1上开设有多条导流槽11，各导流槽11由离心雾化盘1中央位置向边缘延伸。
所述离心雾化盘1外侧设置有一环状体2，离心雾化盘1相对于所述喷洒设备的主体转动设置，环状体2也相对于所述喷洒设备的主体转动设置，离心雾化盘1与环状体2分别由其对应的电机驱动旋转，该环状体2与所述离心雾化盘1同轴且相对反向转动设置，且该环状体2与所述离心雾化盘1之间在其径向上具有一间距3；
所述离心雾化盘1旋转在其周围形成一正向风场，该正向风场绕离心雾化盘1的中心顺时针或逆时针旋转；
在工作状态下，所述环状体2在其与离心雾化盘1之间提供一反向风场，该反向风场的旋转方向与正向风场的旋转方向相反；
所述反向风场和正向风场相互作用，在离心雾化盘与环状体之间形成一加速风场带
所述环状体2上沿其周向间隔设置有多个齿22，各齿22以环状体2中心为基准向外呈放射状布置，环状体2旋转时，齿22靠近离心雾化盘1的一侧带动其附近的空气流动，以此产生气流带，多个气流带形成了反向风场，该反向风场减弱或者逆转了离心雾化盘1自身的正向风场，故可以提高液滴相对于空气的相对速度，提高雾化效果。气流带的方向与从离心雾化盘1甩出的液滴的方向相反，可以更有效对液滴进行切割，进一步提高雾化效果。
所述齿22在环状体2的周向上间隔且均匀分布。
所述齿22的径向截面为矩形或弧形；
当所述齿22的径向截面为矩形时，离心雾化盘1上过矩形长边中点的半径与该长边之间的夹角为0~60°；
当所述齿22的径向截面为弧形时，离心雾化盘1上过弧形中点的半径与过弧形中点的切线之间的夹角为0~60°。
液滴在经过气流带的作用之后，撞击于齿22上，从相邻的齿之间发散出去，如此，经过撞击之后的液滴的粒径更小更均匀，雾化效果更好。齿22的夹角设计，可以使得撞击的效果更好，进一步的，可以实现45°最佳入射角撞击，雾化效果更佳。
相邻两个齿22之间的周向距离大于2毫米，优选大于3毫米，优选大于4毫米，作用在于防止齿22上的表面张力产生液膜，从而导致液滴积聚在齿22表面。
所述齿22在其放射方向上的尺寸为2~4毫米，在其轴向上的尺寸大于3毫米，垂直于放射方向的尺寸为0.5~1毫米；如果齿22在其放射方向上的尺寸太短，设计齿22时会过密导致黏连，若齿22在其放射方向上的尺寸太长，多个液滴同时碰到一个齿22上时，齿22表面会形成液膜，导致下一个液滴被液膜吸收，无法实现撞击雾化；当所述齿22的径向截面为弧形时，该弧对应的弦长即为该齿在放射方向上的尺寸。
所述环状体2及齿22上涂布有电镀聚四氟乙烯层或纳米层，使得环状体2及齿22上具有不沾效果，防止液滴积聚，提高雾化效果。
所述齿22与导流槽11的数量比为0.5：1~2：1，优选为1：1~1.8：1。
所述环状体2与离心雾化盘1之间在其径向上的间距3为1~20毫米，优选为3~10毫米，若间距3太小，则无法产生加速风场带；若间距太大，则加速风场带无法实现其提高液滴相对速度的作用，同时，也无法实现进一步撞击的效果。
所述离心雾化盘1的直径为50~300毫米。
所述导流槽11为阿基米德曲线状。
所述离心雾化盘1的转速为2000~50000转/分，优选为10000~50000转/分，所述环状体2的转速为2000~50000转/分，优选为10000~50000转/分，通过提高环状体2的转速，可以实现加速风场带的方向的改变，随着环状体2转速的增加，加速风场带可以从与正向风场相同的旋转方向转变为与正向风场相反的旋转方向，即可以直接灵活控制环状体2的转速，提高液滴相对空气的相对速度，从而减小液滴的雾化粒径大小，本实施例中，只要选择环状体2的转速，就可以控制液滴的雾化粒径大小，简单方便，无需提高离心雾化盘的转速，避免因为离心雾化盘的转速太高而震碎，容易实现。
在工作状态下，液滴在甩出离心雾化盘之后经过加速风场带的作用，提高了液滴相对空气的相对速度，提高了雾化效果，同时，液滴撞击到齿22上，实现精准的撞击，进一步雾化，提高了雾化颗粒的均匀度，减小液滴的平均粒径，能够达到30微米平均粒径的雾化效果，甚至10微米以下平均粒径的雾化效果。在一个具体的实施例中，离心雾化盘1的转速为25000转/分，环状体2的转速为18000转/分，离心雾化盘1的直径为100毫米，间距为7毫米，此时，可以实现液滴平均粒径为10微米以下的雾化效果，显著提高了喷洒效果，这是现有技术难以达到的。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种离心雾化装置，包括离心雾化盘，离心雾化盘上开设有多条导流槽，各导流槽由离心雾化盘中央位置向边缘延伸；其特征在于：
所述离心雾化盘外侧设置有一环状体，该环状体与所述离心雾化盘同轴且相对转动设置，且该环状体与所述离心雾化盘之间在其径向上具有一间距；
所述离心雾化盘旋转在其周围形成一正向风场，该正向风场绕离心雾化盘的中心顺时针或逆时针旋转；
在工作状态下，所述环状体在其与离心雾化盘之间提供一反向风场，该反向风场的旋转方向与正向风场的旋转方向相反；
所述反向风场和正向风场相互作用，在离心雾化盘与环状体之间形成一加速风场带；
所述环状体上形成有多条气流带，各气流带在环状体的周向上间隔分布，各气流带对应于导流槽中甩出的液滴设置，气流带的气流方向与导流槽中甩出的液滴的运行方向相反。
2.根据权利要求1所述的离心雾化装置，其特征在于：所述反向风场的强度大于所述正向风场的强度，使得所述加速风场带的方向与所述反向风场相同。
3.根据权利要求1所述的离心雾化装置，其特征在于：所述环状体与离心雾化盘之间在其径向上的间距为1~20毫米。
4.根据权利要求1所述的离心雾化装置，其特征在于：所述环状体相对所述离心雾化盘固定设置，环状体内沿其周向开设有一圈导气槽，环状体的内周面上开设有多个气孔，气孔与导气槽连通，各气孔在环状体的周向上间隔分布，所述气流带沿所述气孔的延伸方向从导气槽向外导出。
5.根据权利要求4所述的离心雾化装置，其特征在于：在垂直于所述离心雾化盘轴线的气孔的轴向截面上，所述气孔的轴线与离心雾化盘上过该轴向截面上孔壁投影线中心的半径之间的夹角为60~75°。
6.根据权利要求4所述的离心雾化装置，其特征在于：所述气孔出气口的孔径为1~3毫米。
7.根据权利要求4所述的离心雾化装置，其特征在于：所述气孔与导流槽的数量比为1：1~2：1。
8.根据权利要求1所述的离心雾化装置，其特征在于：所述环状体相对于离心雾化盘反向旋转，环状体上沿其周向间隔设置有多个齿，各齿以环状体中心为基准向外呈放射状布置，所述齿靠近所述离心雾化盘的一侧产生所述气流带。
9.根据权利要求8所述的离心雾化装置，其特征在于：所述齿的径向截面为矩形或弧形；
当所述齿的径向截面为矩形时，离心雾化盘上过矩形长边中点的半径与该长边之间的夹角为0~60°；
当所述齿的径向截面为弧形时，离心雾化盘上过弧形中点的半径与过弧形中点的切线之间的夹角为0~60°。
10.根据权利要求8所述的离心雾化装置，其特征在于：相邻两个齿之间的周向距离大于2毫米。
11.根据权利要求8所述的离心雾化装置，其特征在于：所述齿在其放射方向上的尺寸为2~4毫米，在所述离心雾化盘轴向上的尺寸大于3毫米，垂直于放射方向的尺寸为0.5~1毫米。
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