CN110697048A - 一种变量喷施喷头装置及植保无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种变量喷施喷头装置及植保无人机，其中的变量喷施喷头装置包括供药组件和雾化喷洒的雾化喷洒组件，所述雾化喷洒组件包括从上向下依次设置的多个喷洒外罩，相邻两个喷洒外罩的内部之间设有药液通道，多个喷洒外罩组合在一起外部形成倒锥形结构；每个喷洒外罩上设有喷洒孔；每个喷洒外罩内均与雾化动力机构连接，该雾化动力机构包括与雾化转轴以及动力机构，所述动力机构包括电机以及连接电机主轴和雾化转轴的传动机构；多个喷洒外罩对应的雾化动力机构中的雾化转轴同轴设置；雾化动力机构中的电机与调速控制模块连接。本发明的变量喷施喷头装置实现农药的变量喷施，节省农药，避免环境污染。

Description

一种变量喷施喷头装置及植保无人机
技术领域
本发明涉及一种植保无人机喷施技术，具体涉及一种变量喷施喷头装置及植保无人机。
背景技术
目前植保机械和喷施技术相对落后，农药利用率不足30％，农药的流失量高达60％～70％以上，农药分布的不均匀程度高达46.6％。农药利用率不足，导致需要喷施大量的农药才能实现预期的喷施效果，这无疑造成了农药的大量浪费和环境污染，因此喷施技术的提高对于提高农药的有效利用率有着非常重要的意义。
常规的植保无人机喷施作业时往往进行全面积等量农药喷施，即就是在植保无人机喷药过程中，喷药的量是不变的，因此不能做到因地制宜，导致农药有效利用率低和环境污染等问题，严重危害了农业的可持续发展。为了达到“精准农业”的目的，必须对每一块耕地采用最合理资源投入以及最精准作业定位，以获取经济和环境上的最大效益。根据这一原则，有必要提出一种可变量喷施农药的喷头装置以及植保无人机。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种变量喷施喷头装置，该装置实现农药的变量喷施，节省农药，避免环境污染。
本发明的另一目的在于提供一种植保无人机。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种变量喷施喷头装置，包括用于供给药液的供药组件和用于对药液进行雾化喷洒的雾化喷洒组件，其特征在于，
所述雾化喷洒组件包括从上向下依次设置的多个喷洒外罩，相邻两个喷洒外罩的内部之间设有用于让药液通过的药液通道，多个喷洒外罩组合在一起外部形成倒锥形结构；每个喷洒外罩上沿圆周方向密布有喷洒孔；每个喷洒外罩内均与雾化动力机构连接，该雾化动力机构包括多个与对应的喷洒外罩同轴固定设置的雾化转轴以及驱动雾化转轴转动的动力机构，所述动力机构包括电机以及连接电机主轴和雾化转轴的传动机构；多个喷洒外罩对应的雾化动力机构中的雾化转轴同轴设置；雾化动力机构中的电机与调速控制模块连接；
所述供药组件包括水箱、药箱、混药器、泵以及管道，所述水箱和药箱通过管道和泵与混药器连接，混药器的出药端通过管道连接到最上层的喷洒外罩内。
上述变量喷施喷头装置工作原理是：供药组件中水箱中的水和药箱中的药剂由泵按设定比例输送至混药器中，经混合后形成药液输送至最上层的喷洒外罩内，最上层的喷洒外罩中的药液通过药液通道向下流动至其余各个喷洒外罩中。多个动力机构根据喷洒量的要求选择其中的一个或多个进行工作，对于单个喷洒外罩，工作时由电机通过传动机构将动力传递给雾化转轴，从而带动对应的喷洒外罩转动，药液在喷洒外罩的旋转带动下，快速运动并雾化，雾化后的药液颗粒在离心力的作用下从喷洒孔中喷出。在进行喷洒量的调节时，一方面，选择工作的喷洒外罩的数量可以实现宏观的变量调控，并且由于多个喷洒外罩组合在一起外部形成倒锥形结构，因此各个喷洒外罩的喷洒作业范围互不干涉，位于上部的喷洒外罩的喷洒半径大于位于下部的喷洒外罩的喷洒半径；另一方面，通过调速控制模块控制电机的转速，可以改变每个喷洒外罩的喷洒量，从而实现喷洒量的微观调节，通过宏观和微观相结合的调节手段，实现农药喷施的变量精准控制。
本发明的一个优选方案，其中，所述喷洒外罩的内底部为锥形结构，且内底部上设置有导流槽，该导流槽由喷洒孔处沿着内底部向下延伸，多个导流槽沿着圆周方向均匀分布。
本发明的一个优选方案，其中，位于最下层的喷洒外罩对应的雾化转轴为中空轴，该喷洒外罩内底部中心设有汇液槽，该喷洒外罩上的导流槽与所述汇液槽相连通，中空的所述雾化转轴的内腔与所述汇液槽连通，雾化转轴的内腔中设有向外排出多余药液的排液管。
本发明的一个优选方案，其中，所述药液通道设置在喷洒外罩中与雾化转轴连接的部位，且设置的药液通道的数量为多个，沿着圆周方向排列。
进一步地，所述药液通道还设置在喷洒外罩中导流槽所在区域处，该药液通道从上向下贯穿喷洒外罩。
本发明的一个优选方案，其中，从上向下的多个喷洒外罩中，对应的雾化转轴依次增加，直径依次缩小，位于下方的喷洒外罩对应的雾化转轴同轴设置在位于上方的喷洒外罩对应的雾化转轴内；从内到外相邻的两个雾化转轴之间设置有轴承。
本发明的一个优选方案，其中，所述电机固定在电机固定架上，所述传动机构为齿轮传动机构；多个喷洒外罩对应的齿轮传动机构设置于最上层的喷洒外罩上方的安装架上，且多个齿轮传动机构在高度方向上错开设置；齿轮传动机构中的主动齿轮与电机的主轴连接，从动齿轮与对应的雾化转轴连接。
本发明的一个优选方案，其中，所述调速控制模块为采用PWM控制方式的电机调速控制模块。
本发明的一个优选方案，其中，所述喷洒外罩的数量为三个，从上到下依次为第一层喷洒外罩、第二层喷洒外罩和第三层喷洒外罩。
一种植保无人机，其特征在于，该无人机上设置有上述变量喷施喷头装置。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明通过设置多层的喷洒外罩，从宏观上可以选择工作的喷洒外罩的数量来进行喷量调节，并且各个喷洒外罩的喷幅不同，可以需要选择不同喷幅的喷洒外罩进行工作，从微观上可以通过调速控制模块控制电机的转速，改变每个喷洒外罩的喷洒量，通过宏观和微观相结合的调节手段，实现农药喷施的变量精准控制。
2、本发明的变量喷施喷头装置配合无人驾驶植保飞机的高工效作业优势，可以实现对大田经济作物的变量高效植保作业；本发明实现了对药剂的“空中制备”和“空中喷洒”，宏观变量喷施和微观变量喷施相互辅助，按需喷洒，减低农药浪费及对环境等的污染和破坏。
3、本发明的植保无人机能够实现对大田经济作物的变量植保作业，有效的提高农药的利用率，使得大田作物一喷双减更易开展，可替代现有变量喷施模式，从源头实现真正意义上的变量喷施飞防作业。
附图说明
图1为本发明的变量喷施喷头装置的其中一种具体实施方式的主视结构示意图。
图2-图4为图1中的雾化喷洒组件的结构示意图，其中，图2为主视剖视图，图3为立体图，图4为另一视角的立体图。
图5为第一层喷洒外罩的立体图。
图6为第二层喷洒外罩的立体图。
图7为第三层喷洒外罩的立体图。
图8-图10为本发明的雾化喷洒组件在不同工作模式时的示意图，其中图8为只有第一层喷洒外罩喷洒药液时的示意图，图9为第一层喷洒外罩与第二层喷洒外罩同时喷洒药液时的示意图，图10为三个喷洒外罩同时喷洒药液时的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。
参见图1-图10，本实施例的变量喷施喷头装置，包括用于供给药液的供药组件和用于对药液进行雾化喷洒的雾化喷洒组件A。其中：
所述雾化喷洒组件A包括从上向下依次设置的多个喷洒外罩，相邻两个喷洒外罩的内部之间设有用于让药液通过的药液通道24，多个喷洒外罩组合在一起外部形成倒锥形结构；每个喷洒外罩上沿圆周方向密布有喷洒孔15；每个喷洒外罩内均与雾化动力机构连接，该雾化动力机构包括多个与对应的喷洒外罩同轴固定设置的雾化转轴以及驱动雾化转轴转动的动力机构，所述动力机构包括电机以及连接电机主轴和雾化转轴的传动机构；多个喷洒外罩对应的雾化动力机构中的雾化转轴同轴设置；雾化动力机构中的电机与调速控制模块连接；
所述供药组件包括水箱B、药箱C、混药器(本实施例为混药管D)、供水泵E、供液泵F以及管道，所述水箱B和药箱C通过管道与混药器连接，混药器的出药端通过管道9连接到最上层的喷洒外罩内。
参见图2-图4，本实施例中，所述喷洒外罩的数量为三个，从上到下依次为第一层喷洒外罩6、第二层喷洒外罩和第三层喷洒外罩7。所述雾化动力机构的雾化转轴与三个喷洒对应设置，且分别为第一雾化转轴22、第二雾化转轴21以及第三雾化转轴20。
参见图2-图4，三个喷洒外罩的内底部均为锥形结构，且内底部上设置有导流槽16，该导流槽16由喷洒孔15处沿着内底部向下延伸，多个导流槽16沿着圆周方向均匀分布。将喷洒外罩的内底部设置为锥形结构，使得喷洒外罩内的药液沿着内底部集中往下流动，从而有利于药液通过相应的药液通道24流到位于下方的喷洒外罩中。通过导流槽16的设置，使得在喷洒外罩随雾化转轴转动时，喷洒外罩内的药液能够到导流槽16的引导下随离心作用甩向喷洒孔15处，从而甩出喷洒外罩，实现药液喷洒，导流槽16能够让药液更好地通过喷洒孔15离开喷洒外罩，使得喷洒效果更佳。
参见图2，第三层喷洒外罩7对应的第三雾化转轴20为中空轴，第三层喷洒外罩7内底部中心设有汇液槽23，第三层喷洒外罩7上的导流槽16与所述汇液槽23相连通，第三雾化转轴20的内腔与所述汇液槽23连通，第三雾化转轴20的内腔中设有向外排出多余药液的排液管17。在药液喷洒过程中，由于药液从上往下通过药液通道24依次流到各个喷洒外罩中，而残留在最低层的第三层喷洒外罩7内的药液会逐渐增加，此时，通过将残留的药液导流到汇液槽23中，并通过排液管17排出第三层喷洒外罩7外，从而避免第三层喷洒外罩7内的药液过多，增加整个装置的重量；同时，排出后的药液返回到混药箱或其他药液回收箱中，重复使用。本实施例中的排液管17可通过与抽液泵连接，在抽液泵的作用下将最底层的喷洒外罩的药液抽走；另外，可在最底层的喷洒外罩中设置液位传感器，根据药液的实际余量进行抽液工作。
参见图5-图7，所述药液通道24设置在喷洒外罩中与雾化转轴连接的部位，且设置的药液通道24的数量为多个，沿着圆周方向排列。进一步地，所述药液通道24还设置在喷洒外罩中导流槽16所在区域处，该药液通道24从上向下贯穿喷洒外罩。本实施例中，第一层喷洒外罩6上设有两组药液通道24，其中一组设置在导流槽16所在区域，另一组设置在第一层喷洒外罩6与第三雾化转轴20连接的部位；第二层喷洒外罩上的药液通道24只有一组，设置在第二层喷洒外罩与第二雾化转轴21连接的部位处。由于混药器的出药端通过管道连接到第一层喷洒外罩6内，使得第一层喷洒外罩6内容易储存较多的药液，通过设置两组药液通道24，能够加快药液流向第二层喷洒外罩的速度，避免药液长时间停留在第一层喷洒外罩6内，而当第一层喷洒外罩6的药液高度低于位于导流槽16所在区域的药液通道24后，药液的流动速度返回正常，尽量地让一定量的药液储存在第一层喷洒外罩6内；由于第三层外罩的内腔相对较小，因此在第二层外罩上设置一组药液通道24即可，避免第三层外罩内储存过多的药液。
参见图2，从上向下的三个喷洒外罩中，对应的雾化转轴依次增加，直径依次缩小，位于下方的喷洒外罩对应的雾化转轴同轴设置在位于上方的喷洒外罩对应的雾化转轴内；从内到外相邻的两个雾化转轴之间设置有轴承。这样能够使得整个装置更加紧凑，节省空间，便于带动对应的喷洒外罩转动；所有的雾化转轴同轴设置，同时又不会相互干涉，设计巧妙。
参见图2-图4，所述电机固定在电机固定架1上，所述传动机构为齿轮传动机构；多个喷洒外罩对应的齿轮传动机构设置于最上层的喷洒外罩上方的安装架18上，且多个齿轮传动机构在高度方向上错开设置；齿轮传动机构中的主动齿轮与电机的主轴连接，从动齿轮与对应的雾化转轴连接。
参见图2-图4，本实施例中，包括第一电机3、第二电机2以及第三电机4；所述第一电机3与第一主动齿轮8连接，第一主动齿轮8与第一从动齿轮9配合，第一从动齿轮9设置在第一雾化转轴22上；所述第二电机2与第二主动齿轮10连接，第二主动齿轮10与第二从动齿轮11配合，第二从动齿轮11设置在第二雾化转轴21上；所述第三电机4与第三主动齿轮13连接，第三主动齿轮13与第三从动齿轮14配合，第三从动齿轮14设置在第三雾化转轴20上。
本实施例中，所述调速控制模块为采用PWM控制方式的电机调速控制模块。通过PWN的控制方式，可以改变每个喷洒外罩的喷洒量，从而实现喷洒量的微观调节，通过宏观和微观相结合的调节手段，实现农药喷施的变量精准控制。
参见图1，本实施例的一种植保无人机，该无人机上设置有上述变量喷施喷头装置。其中，可以在植保无人机上同时设置三个所述雾化喷洒组件A，从而实现扩大喷洒范围，三个雾化喷洒组件A通过碳管与无人机连接；当然，也可根据需要设置不同数量的雾化喷洒组件A。
此外，也可以将本发明的变量喷施喷头装置地面喷施作业装置上。
参见图1-图10，本实施例的变量喷施喷头装置工作原理是：
供药组件中水箱中的水和药箱中的药剂由泵按设定比例输送至混药器中，经混合后形成药液输送至第一层喷洒外罩6内，第一层喷洒外罩6中的药液通过药液通道24向下流动至第二层喷洒外罩和第三层喷洒外罩7中。多个动力机构根据喷洒量的要求选择其中的一个或多个进行工作，对于单个喷洒外罩，工作时由电机通过传动机构将动力传递给对应的雾化转轴，从而带动对应的喷洒外罩转动，药液在喷洒外罩的旋转带动下，快速运动并雾化，雾化后的药液颗粒在离心力的作用下从喷洒孔15中喷出。在进行喷洒量的调节时，一方面，选择工作的喷洒外罩的数量可以实现宏观的变量调控，并且由于多个喷洒外罩组合在一起外部形成倒锥形结构，因此各个喷洒外罩的喷洒作业范围互不干涉，位于上部的喷洒外罩的喷洒半径大于位于下部的喷洒外罩的喷洒半径；另一方面，通过调速控制模块控制电机的转速，可以改变每个喷洒外罩的喷洒量，从而实现喷洒量的微观调节，通过宏观和微观相结合的调节手段，实现农药喷施的变量精准控制。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变量喷施喷头装置，包括用于供给药液的供药组件和用于对药液进行雾化喷洒的雾化喷洒组件，其特征在于，
所述雾化喷洒组件包括从上向下依次设置的多个喷洒外罩，相邻两个喷洒外罩的内部之间设有用于让药液通过的药液通道，多个喷洒外罩组合在一起外部形成倒锥形结构；每个喷洒外罩上沿圆周方向密布有喷洒孔；每个喷洒外罩内均与雾化动力机构连接，该雾化动力机构包括多个与对应的喷洒外罩同轴固定设置的雾化转轴以及驱动雾化转轴转动的动力机构，所述动力机构包括电机以及连接电机主轴和雾化转轴的传动机构；多个喷洒外罩对应的雾化动力机构中的雾化转轴同轴设置；雾化动力机构中的电机与调速控制模块连接；
所述供药组件包括水箱、药箱、混药器、泵以及管道，所述水箱和药箱通过管道和泵与混药器连接，混药器的出药端通过管道连接到最上层的喷洒外罩内。
2.根据权利要求1所述的变量喷施喷头装置，其特征在于，所述喷洒外罩的内底部为锥形结构，且内底部上设置有导流槽，该导流槽由喷洒孔处沿着内底部向下延伸，多个导流槽沿着圆周方向均匀分布。
3.根据权利要求2所述的变量喷施喷头装置，其特征在于，位于最下层的喷洒外罩对应的雾化转轴为中空轴，该喷洒外罩内底部中心设有汇液槽，该喷洒外罩上的导流槽与所述汇液槽相连通，中空的所述雾化转轴的内腔与所述汇液槽连通，雾化转轴的内腔中设有向外排出多余药液的排液管。
4.根据权利要求3所述的变量喷施喷头装置，其特征在于，所述药液通道设置在喷洒外罩中与雾化转轴连接的部位，且设置的药液通道的数量为多个，沿着圆周方向排列。
5.根据权利要求1所述的变量喷施喷头装置，其特征在于，所述药液通道还设置在喷洒外罩中导流槽所在区域处，该药液通道从上向下贯穿喷洒外罩。
6.根据权利要求3所述的变量喷施喷头装置，其特征在于，从上向下的多个喷洒外罩中，对应的雾化转轴依次增加，直径依次缩小，位于下方的喷洒外罩对应的雾化转轴同轴设置在位于上方的喷洒外罩对应的雾化转轴内；从内到外相邻的两个雾化转轴之间设置有轴承。
7.根据权利要求1所述的变量喷施喷头装置，其特征在于，所述电机固定在电机固定架上，所述传动机构为齿轮传动机构；多个喷洒外罩对应的齿轮传动机构设置于最上层的喷洒外罩上方的安装架上，且多个齿轮传动机构在高度方向上错开设置；齿轮传动机构中的主动齿轮与电机的主轴连接，从动齿轮与对应的雾化转轴连接。
8.根据权利要求1所述的变量喷施喷头装置，其特征在于，所述调速控制模块为采用PWM控制方式的电机调速控制模块。
9.根据权利要求1所述的变量喷施喷头装置，其特征在于，所述喷洒外罩的数量为三个，从上到下依次为第一层喷洒外罩、第二层喷洒外罩和第三层喷洒外罩。
10.一种植保无人机，其特征在于，该无人机上设置有权利要求1-9任一项所述的变量喷施喷头装置。
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