CN109663679B - 一种低频超声静电式雾化喷嘴 - Google Patents

一种低频超声静电式雾化喷嘴 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种低频超声静电式雾化喷嘴，包括进气套管、密封圈、进液孔、导流管、拉瓦尔管、固定盖帽、空心螺柱、谐振体、多个螺栓、感应电极和高压静电发生器；进气套管的一端与固定盖帽的一端连接，导流管和拉瓦尔管位于进气套管与固定盖帽形成的空间内，空心螺柱连接固定盖帽与谐振体，谐振体内设有多对螺纹孔，每对螺纹孔均关于谐振体的竖直中心线对称，每对螺纹孔与水平面的夹角大小均不相同，每个螺纹孔内均设有螺栓，感应电极安装于谐振体底部的喷口处，并与所述高压静电发生器连接，本发明能将高压气体超音速化实现对水滴的破碎，生成不同大小的雾滴，同时还能将雾滴感应出电荷，使雾滴更加有效的吸附到植株上，提高农药的利用率。

Description

一种低频超声静电式雾化喷嘴
技术领域
本发明涉及农业装备技术领域，尤其涉及一种低频超声静电式雾化喷嘴。
背景技术
目前雾化栽培领域使用的雾化喷嘴主要是压电超声式雾化喷嘴和机械式雾化喷嘴，压电式雾化喷嘴喷雾量小，只适用于小规模栽培；而普通机械式雾化喷嘴的雾化量虽然大，但是其产生的雾滴粒径偏大(大于100μm)并且均匀性较差，而大雾滴很难吸附于植物的细小根系上。
所以目前喷雾技术主要解决两个方面的问题：一是雾滴粒径偏大并且大小难以调节；二是如何让雾滴充分的均匀的吸附在目标上。现有技术中利用压电晶体电声换能器产生超声，利用磁致伸缩效应产生超声，利用流体做动力产生超声，利用电声换能器雾化喷头产生的雾滴均匀、能耗小，缺点是雾化量小，不能满足实际需要。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种低频超声静电式雾化喷嘴，能将高压气体超音速化实现对水滴的破碎，生成不同大小的雾滴，同时还能将雾滴感应出电荷，使雾滴更加有效的吸附到植株上，提高农药的利用率。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种低频超声静电式雾化喷嘴，包括进气套管、密封圈、进液孔、导流管、拉瓦尔管、固定盖帽、空心螺柱、谐振体、多个螺栓、感应电极和高压静电发生器；
所述进气套管的一端中心设有进气孔，侧壁上设有第一进液孔，所述进气套管的一端与所述固定盖帽的一端连接，所述导流管和所述拉瓦尔管位于所述进气套管与所述固定盖帽形成的空间内，所述导流管由所述进气套管内延伸至所述固定盖帽内，所述导流管与所述进气套管之间设有密封圈，所述拉瓦尔管的一端与所述导流管的一端连接，另一端与所述固定盖帽的端面连接，所述拉瓦尔管的侧壁上具有第二进液孔，所述进气孔、进气套管、导流管和所述拉瓦尔管构成进气通道，所述第一进液孔、进气套管、固定盖帽与拉瓦尔管的间隙以及第二进液孔构成进液通道；
所述空心螺柱的两端分别与所述固定盖帽和所述谐振体连接，所述固定盖帽内设有连通所述拉瓦尔管和所述空心螺柱的中心孔，所述谐振体内设有一个与所述空心螺柱一端导通的水平孔，所述谐振体的底部设有喷孔，所述谐振体内设有多对螺纹孔，每对所述螺纹孔均关于所述谐振体的竖直中心线对称，每个所述螺纹孔的一端位于所述谐振体的中心与所述水平孔和所述喷孔连通，另一端均延伸至所述谐振体的表面，每对螺纹孔与水平面的夹角大小均不相同，每个螺纹孔内均设有相配合的螺栓，多对所述螺纹孔形成谐振腔，所述感应电极安装于所述谐振体底部的喷口处，并与所述高压静电发生器连接。
优选地，所述谐振体内设有四对螺纹孔，与水平面的夹角分别为30度、45度、75度和80度。
优选地，所述螺栓由压电材料制成。
优选地，所述的拉瓦尔管内的腔体由靠近所述导流管至靠近所述固定盖帽的方向，包括依次导通的稳定段、收缩段、过渡段和扩张段，所述第二进液孔设于所述扩张段对应的侧壁上。
优选地，所述的拉瓦尔管的喉口直径d0为3.6mm，出口直径d2为4.7mm，入口直径d1为9.5mm，所述扩张段的扩张角
Figure BDA0001951595970000021
为6°。
优选地，所述固定盖帽的中心孔靠近所述拉瓦尔管的一端为扩张孔，所述扩张孔与所述拉瓦尔管内扩张段相对应。
优选地，所述空心螺柱的一端与所述固定盖帽螺纹连接。
本发明的有益效果：
1.本发明中高压气体流经拉瓦尔管变成超音速气体与液体汇合，实现对液滴的第一次雾化；雾滴经空心螺柱进入谐振体后，调节各个螺栓的深浅形成不同的谐振内腔，这时便会实现第二次雾化；最后雾滴流经感应电极，根据静电学原理，植株带有正电荷会对带电的雾滴有较强的吸附性，因为高压静电的原因，雾滴会进行第三次雾化从而得到超细雾滴，从而本发明能够对雾滴进行三次雾化处理。
2.本发明喷嘴出口设有感应电极，对雾滴实现高压雾化，同时可以让雾滴带电，根据静电学原理带电后的雾滴能够对带有相反电荷的植株均匀有效的吸附。
3.本发明调节谐振腔内腔大小的螺栓用压电材料制成，雾滴高速冲击螺栓表面时，会使螺栓表面带正电，同时雾滴也接触带电，增加粘附性。
附图说明
图1为根据本发明实施例的一种低频超声静电式雾化喷嘴的结构示意图。
图2为根据本发明实施例的谐振体的俯视图。
图3为根据本发明实施例的谐振体的左视图。
图4为根据本发明实施例的谐振体的右视图。
图5为根据本发明实施例的感应电极的示意图。
图6为根据本发明实施例的拉瓦尔管结构线性示意图。
附图标记：
1、进气孔；2、进气套管；3、密封圈；4、进液孔；5、导流管；6、拉瓦尔管；7、固定盖帽；8、空心螺柱；9、30度斜置螺纹孔；9’、30度斜置螺纹孔；10、45度斜置螺纹孔；10’、45度斜置螺纹孔；11、75度斜置螺纹孔；11’、75度斜置螺纹孔；12、80度斜置螺纹孔；12’、80度斜置螺纹孔；13、感应电极；14、螺栓；15、谐振体。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的一种低频超声静电式雾化喷嘴。
请参阅图1至图6，根据本发明实施例的一种低频超声静电式雾化喷嘴，包括进气套管2、密封圈3、进液孔4、导流管5、拉瓦尔管6、固定盖帽7、空心螺柱8、谐振体15、多个螺栓14、感应电极13和高压静电发生器。
进气套管2的一端中心设有进气孔1，侧壁上设有第一进液孔4，进气套管2的一端与固定盖帽7的一端连接，导流管5和拉瓦尔管6位于进气套管2与固定盖帽7形成的空间内，导流管5由进气套管2内延伸至固定盖帽7内，导流管5与进气套管2之间设有密封圈3，密封圈3位于进气孔1和进液孔4之间，拉瓦尔管6的一端与导流管5的一端连接，另一端与固定盖帽7的端面连接，拉瓦尔管6的侧壁上具有多个第二进液孔，进气孔1、进气套管2、导流管5和拉瓦尔管6构成进气通道，第一进液孔4、进气套管2、固定盖帽7与拉瓦尔管6的间隙以及第二进液孔构成进液通道，气体由进气通道进入，液体有进液通道进入，并在拉瓦尔管6内变成超音速气体与液体汇合，实现对液滴的第一次雾化。
空心螺柱8的一端与固定盖帽7螺纹连接，另一端和谐振体15固定连接，固定盖帽7内设有连通拉瓦尔管6和空心螺柱8的中心孔，谐振体15内设有一个与空心螺柱8一端导通的水平孔，谐振体15的底部设有喷孔，谐振体15内设有多对斜置螺纹孔，每对螺纹孔均关于谐振体15的竖直中心线对称，每个螺纹孔的一端位于谐振体15的中心与水平孔和喷孔连通，另一端均延伸至谐振体15的表面，每对螺纹孔与水平面的夹角大小均不相同，每个螺纹孔内均设有相配合的螺栓14，多对所述螺纹孔形成谐振腔，可以通过调节螺栓的深浅来调节谐振腔。
作为优选，如图2～4所示，谐振体15内设有四对螺纹孔，分别为30度斜置螺纹孔9、30度斜置螺纹孔9’、45度斜置螺纹孔10、45度斜置螺纹孔10’、75度斜置螺纹孔11、75度斜置螺纹孔11’、80度斜置螺纹孔12、80度斜置螺纹孔12’，在工作时可以选择合适角度的斜置螺纹孔来进行液滴第二次雾化，从而得到合适大小的液滴。
感应电极13安装于谐振体15底部的喷口处，并与高压静电发生器连接，因为高压静电的原因，雾滴会进行第三次雾化从而得到超细雾滴，感应电极13可以让雾滴感应出电荷，从而更好的吸附到植株上。
优选地，根据本发明的一个实施例，螺栓14由压电材料制成，雾滴高速冲击螺栓表面时，会使螺栓表面带正电，同时雾滴也接触带电，增加粘附性。
优选地，如图6所示，根据本发明的一个实施例的拉瓦尔管6内的腔体由靠近导流管5至靠近固定盖帽7的方向，包括依次导通的稳定段、收缩段、过渡段和扩张段，第二进液孔设于扩张段对应的侧壁上，固定盖帽7的中心孔靠近拉瓦尔管6的一端为扩张孔，扩张孔与拉瓦尔管6内扩张段相对应。
依据
Figure BDA0001951595970000041
式中M为流体马赫数，υ为流体速度，S截为流道截面积，当流体速度小于当地音速，即M<1时，流道截面积越小流体速度越快；当流体速度大于当地音速即M>1时，流道截面积越大流体速度越快，过渡段即喉口处达到当地音速，从而提高雾化效果。
如图6所示，本实施例中，选取提供1MP，体积流量为0.12m3/min的空气压缩机在20摄氏度下可确定拉瓦尔管6的喉口直径d0＝3.6mm，出口直径d2＝4.7mm，设入口直径d1＝9.5mm，收缩段采用维托申斯基曲线，根据公式
Figure BDA0001951595970000051
(x1为收缩段轴向长度)可确定拉瓦尔管6收缩段曲线线性，取扩张角
Figure BDA0001951595970000052
根据公式
Figure BDA0001951595970000053
可确定拉瓦尔管扩张段曲线线性。
根据本发明实施例的一种低频超声静电式雾化喷嘴的工作过程：
工作时先由进液口向进气套管1内注入液体，然后接通空气压缩机，高压气体流经进气通道达到拉瓦尔管6变成超音速气体与液体汇合，实现对液滴的第一次雾化；雾滴经空心螺柱8进入谐振体15，如果要检测75度谐振腔对雾化效果的影响时，需要将30度、45度和80度斜置螺纹孔上对应的螺栓14拧到最底端，同理如果要检测其他角度时需采用同样的方式，还可以调节各对斜置螺纹孔内螺栓的深浅，以形成不同的内腔，从而找出最合适的液滴大小，以得到最优的方案，这时便会实现第二次雾化；最后雾滴流经感应电极13带有电，根据静电学原理，植株带有正电荷会对带电的雾滴有较强的吸附性，提高农药的利用率，因为高压静电的原因，雾滴会进行第三次雾化，使得雾滴更加细化。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种低频超声静电式雾化喷嘴，其特征在于，包括进气套管(2)、密封圈(3)、进液孔(4)、导流管(5)、拉瓦尔管(6)、固定盖帽(7)、空心螺柱(8)、谐振体(15)、多个螺栓(14)、感应电极(13)和高压静电发生器；
所述进气套管(2)的一端中心设有进气孔(1)，侧壁上设有第一进液孔(4)，所述进气套管(2)的一端与所述固定盖帽(7)的一端连接，所述导流管(5)和所述拉瓦尔管(6)位于所述进气套管(2)与所述固定盖帽(7)形成的空间内，所述导流管(5)由所述进气套管(2)内延伸至所述固定盖帽(7)内，所述导流管(5)与所述进气套管(2)之间设有密封圈(3)，所述拉瓦尔管(6)的一端与所述导流管(5)的一端连接，另一端与所述固定盖帽(7)的端面连接，所述拉瓦尔管(6)的侧壁上具有第二进液孔，所述进气孔(1)、进气套管(2)、导流管(5)和所述拉瓦尔管(6)构成进气通道，所述第一进液孔(4)、进气套管(2)、固定盖帽(7)与拉瓦尔管(6)的间隙以及第二进液孔构成进液通道；
所述空心螺柱(8)的两端分别与所述固定盖帽(7)和所述谐振体(15)连接，所述固定盖帽(7)内设有连通所述拉瓦尔管(6)和所述空心螺柱(8)的中心孔，所述谐振体(15)内设有一个与所述空心螺柱(8)一端导通的水平孔，所述谐振体(15)的底部设有喷孔，所述谐振体(15)内设有多对螺纹孔，每对所述螺纹孔均关于所述谐振体(15)的竖直中心线对称，每个所述螺纹孔的一端位于所述谐振体(15)的中心与所述水平孔和所述喷孔连通，另一端均延伸至所述谐振体(15)的表面，每对螺纹孔与水平面的夹角大小均不相同，每个螺纹孔内均设有相配合的螺栓(14)，多对所螺纹孔形成谐振腔，所述感应电极(13)安装于所述谐振体(15)底部的喷口处，并与所述高压静电发生器连接。
2.根据权利要求1所述的低频超声静电式雾化喷嘴，其特征在于，所述谐振体(15)内设有四对螺纹孔，与水平面的夹角分别为30度、45度、75度和80度。
3.根据权利要求1所述的低频超声静电式雾化喷嘴，其特征在于，所述螺栓(14)由压电材料制成。
4.根据权利要求1所述的低频超声静电式雾化喷嘴，其特征在于，所述的拉瓦尔管(6)内的腔体由靠近所述导流管(5)至靠近所述固定盖帽(7)的方向，包括依次导通的稳定段、收缩段、过渡段和扩张段，所述第二进液孔设于所述扩张段对应的侧壁上。
5.根据权利要求4所述的低频超声静电式雾化喷嘴，其特征在于，所述的拉瓦尔管(6)的喉口直径d0为3.6mm，出口直径d2为4.7mm，入口直径d1为9.5mm，所述扩张段的扩张角
Figure FDA0002546477630000011
为6°。
6.根据权利要求5所述的低频超声静电式雾化喷嘴，其特征在于，所述固定盖帽(7)的中心孔靠近所述拉瓦尔管(6)的一端为扩张孔，所述扩张孔与所述拉瓦尔管(6)内扩张段相对应。
7.根据权利要求1所述的低频超声静电式雾化喷嘴，其特征在于，所述空心螺柱(8)的一端与所述固定盖帽(7)螺纹连接。
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