CN111137455A - 燃气混合器及包含该燃气混合器的点播播种无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃气混合器，包括混合器本体和稳压室，混合器本体的两端分别设有燃气进口和空气进气口，燃气进口与稳压室进口连通，在稳压室进口处设有电磁阀，电磁阀的底部安装有电磁阀复位弹簧，在电磁阀外侧套有电磁阀线圈，通过电磁阀线圈控制电磁阀的上下移动；在稳压阀内安装有杠杆座，在杠杆座上，杠杆的一端连接有杠杆塞，杠杆塞位于稳压室进口处，杠杆的另一端与连杆连接，连杆与压力膜连接，压力膜上方安装有调压室盖，在压力膜与调压室盖之间安装有压力膜复位弹簧，压力膜和调压室盖固定安装在混合器本体上。本发明能够在不用电力驱动下就能将燃气和空气混合均匀，大大提高了用气安全。

Description

燃气混合器及包含该燃气混合器的点播播种无人机
技术领域
本发明涉及燃气混合器及包含该燃气混合器的点播播种无人机，属于农业机械领域。
背景技术
燃气是气体燃料的总称，它能燃烧并放出热量，供城市居民和工业企业使用。燃气的种类很多，主要有天然气、人工燃气、液化石油气和沼气、煤制气等。在实际生产生活中，常常会利用到如上所述气体，为了确保燃气的充分燃烧，通常需要使用燃气混气装置来对燃气和空气进行混合。目前市面上的燃气混合装置多采用文丘里效应来对燃气进行混合。而燃气是否能够充分燃烧取决于燃气与空气的混合程度，混合程度高的燃气能够更加充分地燃烧，能够最大程度上提供燃气的利用效率，而混合不充分的燃气在燃烧时会产生大量的一氧化碳，不仅危害人体健康，而且还会降低燃气的利用效率。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种燃气混合器及包含该燃气混合器的点播播种无人机，能够在不用电力驱动下就能将燃气和空气混合均匀，大大提高了用气安全。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的燃气混合器，包括混合器本体和稳压室，混合器本体的两端分别设有燃气进口和空气进气口，燃气进口与稳压室进口连通，在稳压室进口处设有电磁阀，电磁阀的底部安装有电磁阀复位弹簧，在电磁阀外侧套有电磁阀线圈，通过电磁阀线圈控制电磁阀的上下移动；在稳压阀内安装有杠杆座，在杠杆座上装有杠杆，杠杆的一端连接有杠杆塞，杠杆塞位于稳压室进口处，杠杆的另一端与连杆连接，连杆与压力膜连接，压力膜上方安装有调压室盖，在压力膜与调压室盖之间安装有压力膜复位弹簧，压力膜和调压室盖固定安装在混合器本体上；稳压室出口通过燃气管与空气进气口连通，空气进气口与燃气-空气混合室连通，在燃气-空气混合室内安装有旋转轴，旋转轴上安装有混合桨叶，燃气-空气混合室设有混合气出气口，混合均匀的气体通过混合气出气口排出。
作为优选，所述燃气管上设有调节流量的燃气微调阀。
一种无人点播播种无人机，包括无人机本体、安装在无人机本体上的如权利要求1或2所述的燃气混合器、种子输送装置、燃气罐和发射管，所述燃气罐内的燃气通过燃气混合器与空气混合后，通过真空泵送入到燃烧室内，燃烧室内安装有高压脉冲点火头，通过高压脉冲点火头点火产生高压气体，种子输送装置将种子送入到发射管内，发射管与燃烧室连通，燃烧室产生的高压气体将种子射入地里实现深层播种。
作为优选，所述发射管为可折叠部件，发射管包含直管和折叠管，所述直管的一端与三通阀的一端连接，三通阀第二端与燃烧室连接，三通阀第三端与种子输送装置连接；所述折叠管安装在安装座上，安装座铰接在直管上，在安装座上安装有连接座，连接座与折叠装置连接；所述折叠装置包含壳体，所述壳体上设有两对轴承，在两对轴承上分别套有第一蜗轮杆和第二蜗轮杆，第一蜗轮杆和第二蜗轮杆的中部设有相互啮合的蜗轮，在第一蜗杆的中心有螺纹通孔，在螺纹通孔内安装有带螺纹的滑杆，滑杆的端部与连接座连接，所述第二蜗轮杆的一端与升降电机连接；通过升降电机带动第二蜗轮杆转动，第二蜗轮杆从而带动第一蜗轮杆转动，通过螺纹带动滑杆上下移动，从而带动发射管折叠。
作为优选，所述种子输送装置包括电机、曲柄摇杆结构和推杆，所述曲柄摇杆结构一端与电机连接，另一端与位于种子仓出口的推杆连接，电机通过曲柄摇杆机构驱动推杆往复运动从而将种子推入到发射管内并复位。
本发明以丁烷燃料为动力，利用空气-燃料混合气在密封空间内爆炸所产生的气压来发射种子。丁烷气体的能量密度比压缩空气大，能解决压缩空气续航能力短的问题，爆炸所产生的高压气体能够将种子射入地里几十厘米的深度。利用丁烷燃料在有限密闭空间内爆炸所产生的高压气体来发射种子，利用丁烷气体能量密度大的特点来提高播种系统的续航能力。每一颗种子发射出去的动能都由燃烧室内每爆炸一次所产生的能量提供，使得种子能够射进地里一定深度，解决深层播种的问题。
利用丁烷为动力来源可以大大降低碳排放量，原因如下；制备压缩空气时首先要利用内燃机将化石燃料的能量转化为机械能，然后将机械能转化为压缩空气的内能，在发射种子的时候，压缩空气的能量转化为种子的动能，这样一个过程中，每个环节都有能量损失，所以使得该方法的能量利用效率低。而直接用丁烷为燃料来发射种子，可以避免了上述过程中的能量损失，提高能量的利用效率，因而大大降低碳排放。
在本发明中，混合器主体由铝合金铸造而成；燃气微调阀由黄铜制成，旋转阀体，能够改变混合气出气口的通道大小，从而达到调节流量的作用；混合浆由黄铜制成，能够在气流的冲击下旋转，使得混合气在燃气-空气混合室内形成涡流，从而达到将气体混合均匀的目的；混合气出气口外表面有防滑纹路，能够防止管路滑落；空气进气口由铝合金浇筑而成；衬套由黄铜制成，与混合浆套在空气-燃气混合室内的中心转轴上，能够让相邻两个混合浆工作时互不影响；旋塞阀7由黄铜制成，起调节进入燃气进入混合室的量；电磁阀阀体由304钢制成，由电磁阀驱动，阀体下端与稳压室进气口处套有橡胶套，能够在断电时起到很好的密封作用；燃气进气口外表面有防滑纹路，能够防止燃气管脱落；电磁阀、电磁阀盖由黄铜制成；旋塞阀阀盖由黄铜制成；旋塞阀由黄铜制成，起调节燃气-空气混合比的作用；稳压室盖由四个螺丝固定在混合器本体上；杠杆塞与燃气进气口接触处套有橡胶塞，其余整体由铝合金浇筑而成。
在本发明中，在控制系统程序的控制下，在电磁线圈将电磁阀被吸起(在断电状态时，电磁阀在电磁阀复位弹簧作用下将电磁阀上端顶在稳压室入口处。从而达到阻断气体通路的作用)，高压燃气流进稳压室，当稳压室内的压力达到一定值时，稳压室内的压力膜向上运动，从而带动连杆向上运动。连杆下端套在杠杆塞的左端，当连杆向上运动时，使得杠杆塞的右端升高，由于杠杆作用，杠杆塞的左端向下运动，从而阻止燃气进入稳压室。当稳压室内的气压降低时，压力膜在压力膜复位弹簧的作用下向下运动，从而使得气体重新进入到稳压室。燃气经稳压室调压后，能够将高压气体转化为稳定的低压气体，此时，低压气体从稳压室出来后，经过旋塞阀，旋塞阀可以调节燃气进入混合室的燃气量。燃气经旋塞阀调节后，从燃气管流进空气进气口。混合气出气口连接气泵的进气口，当气泵工作时，外部空气经过空气进气口，在空气进气口的喉管处加速成高速气体(喉管中间的狭缝口利用伯努利定理使得空气流速提高)，混合着从燃气管流出的燃气流进燃气-空气混合室。高速流动的燃气和空气流进混合室后，会撞击混合器内的燃气混合浆，使得燃气混合浆旋转，旋转的燃气混合浆能够让空气和燃气在燃气- 空气混合室内形成多个旋涡，从而使得空气和燃气混合得更均匀。在燃气-空气混合室内混合均匀的混合气会在真空泵的作用下流进混合气出气口并在混合气出气管内由混合气微调阀调节成合适大小的气流量，随后便流进真空泵，由真空泵将混合气送到燃烧室。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、能够在不用电力驱动下就能将燃气和空气混合均匀，大大提高了用气安全。除此之外，本发明将燃气开关、燃气调压装置、燃气混合装置和燃气调节装置集成到了一起，能够大大减少了安装步骤，降低了检修难度。
2、本发明的播种无人机，可以实现深层播种农作物，大大提高播种效率，填补了国内外无人机播种在深层播种方面的空白；
3、在本发明中，测得播种无人机样机的平均发射频率可达到每0.7秒一发，预测到后期进行优化实验时，发射频率预计可达到每秒3发的频率。如果在一块地上，利用多架该播种无人机来对一块地进行播种时，可以更大程度地提高播种速度。
4、本发明的播种无人机也可以大大提高山区土地的利用率，将该播种系统搭载在无人机上，可以在地形复杂或机器难以到达的土地上进行播种。
附图说明
图1是本发明播种无人机的轴测图。
图2是本发明播种无人机的另一视角轴测图。
图3是本发明播种无人机的种子输送状态示意图。
图4是本发明播种无人机的种子待发射状态示意图。
图5是本播种无人机的燃烧室供气系统流程图。
图6为混合器的结构示意图。
图7为图6中垂面的剖视示意图。
图8为空气进气口水平面的剖视示意图。
图9为折叠杆的结构示意图。
附图中：1-高压脉冲点火头、2-燃烧室、3-燃烧室进气管、4-发射仓、5-种子、6- 种子推杆、7-种子仓、8-电机、9-曲柄摇杆结构、10-发射管、11-无人机本体，12-无人机起落架、13-丁烷气罐、14-真空泵、15-GPS导航系统、31-混合器本体、32-混合气微调阀、33-混合桨叶、34-混合气出气口、35-空气进气口、36-衬套、37-旋塞阀、38-电磁阀、39-燃气进气口、310-电磁阀线圈、311-电磁阀复位弹簧、312-电磁阀弹簧固定盖、 313-旋塞阀固定盖、314-旋塞阀密封圈、315-燃气管、316-稳压室盖、317-压力膜复位弹簧、318-压力膜、319-连杆、320-杠杆塞、321-稳压室、322-燃气-空气混合室、101第二蜗轮杆、102升降电机、103连接杆、104连接座、105直管、106滑杆、107第一蜗轮杆、108-安装板。
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6-8所示，混合器包括混合器本体31和稳压室321，混合器本体31的两端分别设有燃气进气口和空气进气口35，燃气进气口39与稳压室321进口连通，在稳压室 321进口处设有电磁阀38，电磁阀38的底部安装有电磁阀复位弹簧311，电磁阀复位弹簧311通过电磁阀弹簧固定盖312安装在混合器本体内，在电磁阀38外侧套有电磁阀线圈310，通过电磁阀线圈310控制电磁阀38的上下移动；在稳压阀内安装有杠杆座，在杠杆座上，杠杆的一端连接有杠杆塞320，杠杆塞320位于稳压室321进口处，杠杆的另一端与连杆319连接，连杆319与压力膜318连接，压力膜318上方安装有稳压室盖316，在压力膜318与稳压室盖316之间安装有压力膜复位弹簧317，压力膜318和稳压室盖316固定安装在混合器本体31上；稳压室321出口通过燃气管315与空气进气口35连通，空气进气口35与燃气-空气混合室322连通，在燃气-空气混合室322内安装有旋转轴，旋转轴上安装有混合桨叶33，相邻的混合桨叶33通过衬套36隔开，燃气-空气混合室322设有混合气出气口34，混合均匀的气体通过混合气出气口34排出。
如图7和图8所示，在燃气管315上安装有旋塞阀37，旋塞阀37通过旋塞阀固定盖313和旋塞阀密封圈314安装在混合器本体内，用于调节燃气的流量，在混合气出气口34上，设有混合气微调阀32，用于调节混合气体的流量。
如图1至图5所示，本发明的播种无人机，包括无人机本体11、安装在无人机本体11上的种子仓7、种子输送装置、种子发射装置和燃料罐，所述种子输送装置将种子仓 7内的种子5有序送入种子发射装置，所述燃料罐中的可燃物经过处理在密封空间内爆炸产生高压气体，所述高压气体进入种子发射装置将种子5射入地里实现深层播种。
本发明中，所述密封空间为燃烧室2，所述燃料罐与燃烧室2之间依次连接有混合器、真空泵14和燃烧室2，所述空气-燃气混合器还与真空泵14连接，所述种子发射装置包括发射仓4和与发射仓4连接的发射管10，所述燃烧室2内设有高压点火头1，燃烧室2的出口与发射仓4连通，发射管10与种子仓7的出口连通，种子输送装置将种子仓7出口处的种子5推送至发射管10。
在本发明中，所述可燃物为丁烷，当播种无人机工作时，电磁阀38开启，燃气罐 13内的丁烷进入到稳压器内，稳压器将高压的丁烷调节成稳定的低压气体后，低压气体进入空气-燃气混合器，在空气-燃气混合器中与空气混合，随后混合气体经燃气微调阀调整后通过真空泵14进入燃烧室2，燃烧室2内的高压点火头1进行点火引起爆炸产生高压气体，高压气体进入发射仓4将种子输送装置输送到发射管10的种子5发射至地里实现深层播种。
在本发明中，所述种子输送装置包括电机8、曲柄摇杆结构9和推杆6，所述曲柄摇杆结构9一端与电机8连接，另一端与位于种子仓7出口的推杆6连接，电机8通过曲柄摇杆机构驱动推杆6往复运动从而将种子5推入到发射管10内并复位。所述无人机本体11上安装有GPS导航系统15。
本发明中，所述发射管10为可折叠部件，发射管10包含直管105和折叠管，所述直管105的一端与三通阀的一端连接，三通阀第二端与燃烧室2连接，三通阀第三端与种子输送装置连接；所述折叠管安装在安装座上，安装座铰接在直管105上，在安装座上安装有连接座104，连接座104与折叠装置连接；所述折叠装置包含壳体(未画出)，壳体安装在安装板上，安装板与无人机本体连接，所述壳体上设有两对轴承，在两对轴承上分别套有第一蜗轮杆107和第二蜗轮杆101，第一蜗轮杆107和第二蜗轮杆101的中部设有相互啮合的蜗轮，在第一蜗轮杆的中心设有螺纹通孔，在螺纹通孔内安装有带螺纹的滑杆106，滑杆106的端部通过连接杆103与连接座104铰接，所述第二蜗轮杆 101的一端与升降电机102连接；通过升降电机102带动第二蜗轮杆101转动，第二蜗轮杆101从而带动第一蜗轮杆107转动，通过螺纹带动滑杆106上下移动，从而带动发射管10折叠。
本发明在使用时，丁烷通过燃气进气口进入到稳压室321，经过稳压室321调压后，与空气在燃气-空气混合室322混合后，通过真空泵14送入到燃烧室2，在燃烧室2通过高压点火头1点火，产生高压气体；同时，电机8转动，带动曲柄摇杆机构转动，推杆6往复运动从而将种子5推入到发射管10内并复位，高压气体压缩空气将种子5射入地里实现深层播种，从而实现点播的目的。
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 (5)

1.一种燃气混合器，其特征在于：包括混合器本体和稳压室，混合器本体的两端分别设有燃气进口和空气进气口，燃气进口与稳压室进口连通，在稳压室进口处设有电磁阀，电磁阀的底部安装有电磁阀复位弹簧，在电磁阀外侧套有电磁阀线圈，通过电磁阀线圈控制电磁阀的上下移动；在稳压阀内安装有杠杆座，在杠杆座上装有杠杆，杠杆的一端连接有杠杆塞，杠杆塞位于稳压室进口处，杠杆的另一端与连杆连接，连杆与压力膜连接，压力膜上方安装有调压室盖，在压力膜与调压室盖之间安装有压力膜复位弹簧，压力膜和调压室盖固定安装在混合器本体上；稳压室出口通过燃气管与空气进气口连通，空气进气口与燃气-空气混合室连通，在燃气-空气混合室内安装有旋转轴，旋转轴上安装有混合桨叶，燃气-空气混合室设有混合气出气口，混合均匀的气体通过混合气出气口排出。
2.根据权利要求1所述的燃气混合器，其特征在于：所述燃气管上设有调节流量的燃气微调阀。
3.一种无人点播播种无人机，其特征在于：包括无人机本体、安装在无人机本体上的如权利要求1或2所述的燃气混合器、种子输送装置、燃气罐和发射管，所述燃气罐内的燃气通过燃气混合器与空气混合后，通过真空泵送入到燃烧室内，燃烧室内安装有高压脉冲点火头，通过高压脉冲点火头点火产生高压气体，种子输送装置将种子送入到发射管内，发射管与燃烧室连通，燃烧室产生的高压气体将种子射入地里实现深层播种。
4.根据权利要求3所述的无人点播播种无人机，其特征在于：所述发射管为可折叠部件，发射管包含直管和折叠管，所述直管的一端与三通阀的一端连接，三通阀第二端与燃烧室连接，三通阀第三端与种子输送装置连接；所述折叠管安装在安装座上，安装座铰接在直管上，在安装座上安装有连接座，连接座与折叠装置连接；所述折叠装置包含壳体，所述壳体上设有两对轴承，在两对轴承上分别套有第一蜗轮杆和第二蜗轮杆，第一蜗轮杆和第二蜗轮杆的中部设有相互啮合的蜗轮，在第一蜗杆的中心有螺纹通孔，在螺纹通孔内安装有带螺纹的滑杆，滑杆的端部与连接座连接，所述第二蜗轮杆的一端与升降电机连接；通过升降电机带动第二蜗轮杆转动，第二蜗轮杆从而带动第一蜗轮杆转动，通过螺纹带动滑杆上下移动，从而带动发射管折叠。
5.根据权利要求3所述的无人点播播种无人机，其特征在于：所述种子输送装置包括电机、曲柄摇杆结构和推杆，所述曲柄摇杆结构一端与电机连接，另一端与位于种子仓出口的推杆连接，电机通过曲柄摇杆机构驱动推杆往复运动从而将种子推入到发射管内并复位。
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