CN113100211A - 一种用于植保无人机上的烟雾机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于植保无人机上的烟雾机，涉及烟雾机技术领域，包括烟雾机本体、燃烧室、燃烧机构、油泵、助剂泵、农药泵、油箱、助剂箱、农药箱和遥控器，烟雾机本体一端与燃烧机构一端固定连接，燃烧机构另一端与燃烧室一端固定连接，烟雾机本体远离燃烧机构一端设有离心风机，烟雾机本体靠近滤网的端部设有固定块，固定块一端设有卡扣，固定块与卡扣之间设有减震连接件。本发明的燃烧机构具有体积小，重量轻的优势，可提升无人机的续航能力，提高施药效率，且点火棒稳定性好，不易损坏，降低维护成本；烟雾机与无人机的固定安装带有减震结构设计，降低无人机的震动，避免连接处断裂导致烟雾机坠毁的风险。

Description

一种用于植保无人机上的烟雾机

技术领域

本发明涉及烟雾机技术领域，特别是涉及一种用于植保无人机上的烟雾机。

背景技术

烟雾机也称烟雾打药机，利用脉冲喷气式发动机工作原理设计制造的用于杀虫、消毒杀菌或施肥的喷雾机械，其具有良好的穿透性和弥漫性，在现代农业中得到推广应用；而将烟雾机与无人机结合相对于人工施药具有高效和易于操作的优势，在近几年得到了广泛的使用，一般是将烟雾机装在无人机上对于棉花、小麦、水稻、玉米等农作物、温室大棚作物、果树、森林、茶园等植物的病虫害防治及高效肥料喷施。目前，烟雾机由于自身构造原因导致体积和重量较大，且高圧点火模块容易损坏，影响无人机的载重以及续航能力，最终导致施药效率降低；脉冲式烟雾机的通病就是稳定性差，经常熄火，行业内仍然没有找到好的解决办法；现有烟雾机与无人机通过刚性固定安装，在使用过程中，无人机一直在高频震动，长时间将造成无人机与烟雾机的连接处出现断裂，导致烟雾机存在坠毁的风险。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用于植保无人机上的烟雾机。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种用于植保无人机上的烟雾机，包括烟雾机本体、燃烧室、燃烧机构、油泵、助剂泵、农药泵、油箱、助剂箱、农药箱和遥控器，所述油箱内装有汽油，助剂箱内装有水和丙三醇的混合物，即助剂，所述烟雾机本体一端与燃烧机构一端固定连接，燃烧机构伸入烟雾机本体的内部，燃烧机构另一端与燃烧室一端固定连接，烟雾机本体一侧安装有助剂泵，助剂泵下方安装有油泵，烟雾机本体另一侧安装有农药泵，助剂泵的进液口与助剂箱通过输液管相连接，油泵的进油口与油箱通过输油管相连接，农药泵的进药口与农药箱通过输药管相连接；所述燃烧机构包括外壳、内壳、蒸发网和盖子，外壳和内壳均呈圆筒形，外壳套在内壳外侧且两者中心线重合，外壳的内壁与内壳的外壁之间具有间隙，外壳和内壳靠近燃烧室一端均设有开口，内壳远离燃烧室一端安装有盖子，盖子内安装有蒸发网，盖子中心位置设有输油管，输油管一端横穿盖子且与蒸发网接触，输油管另一端与油泵的出油口固定连接，内壳侧面靠近盖子位置设有通孔，内壳和外壳靠近燃烧室一端均设有通孔且通孔环绕开口均匀分布，内壳端部的通孔位置与外壳端部的通孔位置相对应，盖子一侧设有点火棒，点火棒伸入盖子的内侧且靠近蒸发网；所述燃烧室远离燃烧机构的一端设有盖板，燃烧室内设有盘管，盘管呈圆锥形分布，盘管一端与燃烧机构贴近，盘管另一端横穿盖板伸出燃烧室，盘管靠近盖板的端部位置设有挡板，盘管靠近燃烧机构的端部与助剂泵的出液口通过输液管相连接，盘管远离燃烧机构的端部设有喷头，喷头一侧设有农药接口，农药接口与农药泵的出药口通过输药管相连接，盘管与喷头通过焊接方式固定连接，农药接口与喷头通过焊接方式固定连接，焊接牢固性高，且喷头体积较小，采用其它方式连接较为困难；所述烟雾机本体内部设有单片机，烟雾机本体远离燃烧机构一端设有离心风机，烟雾机本体靠近离心风机的端部设有滤网；所述烟雾机本体靠近滤网的端部设有固定块，固定块有两个且分别位于烟雾机本体靠近两侧的位置，固定块一端设有卡扣，固定块与卡扣之间设有减震连接件。蒸发网通过毛细现象将汽油吸过来分布在蒸发网上，提升汽油的挥发汽化效果。离心风机的转速可以达到23000转，具有风量小，风压高的优势，帮助燃烧机构内的汽油持续稳定的燃烧，轴流式风机的风压较低，无法达到此效果。盘管端部的挡板使得盘管端部相当于封闭状态，让火焰更好的穿过盘管之间的缝隙，提升火焰对于盘管的加热效果。

优选的，所述点火棒包括钨丝和氮化硅陶瓷层，钨丝外侧套有氮化硅陶瓷层。点火棒可以在5秒达到1300℃，且点火功率能达到130瓦。点火棒能承受热冲击，使用寿命长。

优选的，所述单片机为STM32单片机，所述油泵为带PWM调速的杰恒293KC微型蠕动泵，所述助剂泵型号为带PWM调速的普兰迪PLD1206直流微型电动隔膜泵，所述农药泵型号为带PWM调速的普兰迪PLD1206直流微型电动隔膜泵，所述风压传感器为常州上润SR–FY风压传感器。油泵采用蠕动泵，具有流量控制精准的优点，我们之前试验过很多种泵，例如，电喷泵，电磁泵，均无法达到最佳使用效果，且他们体积庞大、重量大，流量控制困难。

优选的，所述助剂泵的出液口与盘管相连接的输液管上设有三通接头，三通接头一端与助剂泵相连接，三通接头一端与盘管相连接，三通接头一端依次设有压力传感器和泄压阀。压力传感器可以监测输液管内的液体压力值，当输液管内的内压增大时，可以通过泄压阀及时卸去过大的内压，防止助剂泵爆裂损坏。

优选的，所述离心风机靠近燃烧机构的一端设有风压传感器。风压传感器可以监测离心风机的风压，当离心风机发生损坏，风压降为零，单片机控制油泵停止工作，起到保护烟雾机的作用。

优选的，所述滤网的横截面呈波浪形。滤网呈波浪形的结构，相比普通平面滤网的抗堵塞性能好，且过滤效果更佳。

优选的，所述减震连接件为钢丝或弹簧或橡胶绳。

优选的，所述燃烧室远离燃烧机构的侧面位置设有排烟口，排烟口有两个且对称分布在燃烧室的两侧面。

优选的，所述排烟口的中心线与农药接口的中心线相垂直。排烟口必须与农药接口垂直设置，防止废气排出后将助剂引燃着火，提升安全系数。

优选的，所述喷头内部设有收缩腔和扩张腔，收缩腔和扩张腔均呈圆台状，收缩腔和扩张腔两者的横截面最小位置处相连接，农药接口位于收缩腔与扩张腔相连接交界位置。当盘管内的高压蒸汽进入喷头的收缩腔时，因流体在管中运动时，截面小处流速大，截面大处流速小，高压蒸汽不断被加速，当到达收缩腔与扩张腔交界处时，流速超过了音速，跨音速的流体在运动时遵循截面越大流速越快的运动原理，因此高压蒸汽在扩张腔内被进一步的加速，高速气流对从农药接口内进入的农药造成巨大的冲击力，使得农药快速碰撞粉碎成液态雾滴，液态雾滴能够迅速弥散到达叶子背面以及被叶子遮挡的枝干，使农药能够全方面渗透到农作物中，提高施药效果。

烟雾机本体内的单片机上设有无线信号接收模块，遥控器表面设有按键，遥控器内部设有微控制单元，微控制单元上设有无线信号发射模块；单片机与压力传感器电连接，单片机与风压传感器电连接，单片机与油泵电连接，单片机与助剂泵电连接，单片机与农药泵电连接，单片机与点火棒电连接。

安装时，将烟雾机本体上的卡扣卡在无人机的机臂上，然后烟雾机本体呈喷头向下的竖直方向分布；分别将油箱、助剂箱和农药箱固定安装在无人机上，然后分别通过输油管、输液管和输药管将油箱、助剂箱和农药箱与油泵进油口、助剂泵进液口和农药泵进药口相连接，完成烟雾机本体与无人机的固定安装过程。工作时，通过遥控器可以控制无人机上烟雾机的工作，单片机控制油泵、助剂泵、农药泵、点火棒和离心风机的工作，油泵将油箱内的汽油抽到燃烧机构内，汽油通过毛细现象分布在蒸发网上，由于汽油的蒸发温度较低，汽油在蒸发网上开始从液态变为气态，此时，点火棒工作，点火棒附近的蒸发网上的液态汽油遇到高温点火棒，首先，温度加高会加速汽油的汽化，然后，温度高到一定程度达到汽油的燃点即可将汽油点燃，离心风机工作将空气从外部环境抽到烟雾机本体内并将空气送到燃烧机构，空气进入到外壳的内壁与内壳的外壁之间，并通过内壳侧面上的通孔进入内壳的内部，氧气帮助汽油的点燃，点燃的汽油通过内壳和外壳端部的开口和通孔进入燃烧室内，燃烧的汽油对盘管进行加热，此时，助剂泵将助剂箱内的助剂抽送到盘管内，被加热的盘管使得内部助剂汽化变成高压蒸汽，高压蒸汽通过盘管进入到喷头内，此时，农药泵将农药从农药箱内抽送到喷头的农药接口位置，由于喷头结构的加速效果，高压蒸汽被加速成高压气流，高压气流遇到进入农药接口内的农药将农药快速冲击粉碎成液态雾滴，最终，农药与助剂形成的混合物，即液态雾滴，通过喷头喷出弥散在待施药的农作物区域；汽油燃烧后的废气穿过盘管之间的间隙最终从排烟口排出，完成烟雾机的工作过程。

本发明的有益效果在于：本发明采用新设计的燃烧机构具有体积小，重量轻的优势，可提升无人机的续航能力，提高施药效率，且点火棒稳定性好，不易损坏，降低维护成本；与现有脉冲式烟雾机相比，本发明的烟雾机只需持续供油和持续供氧即可一直稳定工作，解决了现有脉冲式烟雾机稳定性差的通病问题；烟雾机与无人机的固定安装带有减震结构设计，降低无人机的震动，避免连接处断裂导致烟雾机坠毁的风险。

附图说明

图1为本发明的整体内部结构主视图；

图2为本发明的整体外部结构俯视图；

图3为本发明的整体外部结构右视图；

图4为本发明的燃烧机构主视图；

图5为本发明的图4中内壳左视图；

图6为本发明的点火棒剖视图；

图7为本发明的喷头剖视图；

图8为本发明的滤网截面图；

图9为本发明的整体外部结构主视图；

图10为本发明的控制原理示意图。

其中：1、滤网；2、离心风机；3、风压传感器；4、输油管；5、蒸发网；6、内壳；7、外壳；8、盘管；9、燃烧室；10、喷头；11、农药接口；12、扩张腔；13、收缩腔；14、挡板；15、开口；16、点火棒；17、盖子；18、单片机；19、烟雾机本体；20、油泵；21、助剂泵；22、泄压阀；23、输液管；24、压力传感器；25、三通接头；26、输药管；27、农药泵；28、固定块；29、卡扣；30、减震连接件；31、通孔；32、氮化硅陶瓷层；33、钨丝；34、排烟口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1、图2和图3所示，本发明包括烟雾机本体19、燃烧室9、燃烧机构、油泵20、助剂泵21、农药泵27、油箱、助剂箱、农药箱和遥控器。油箱内装有汽油，助剂箱内装有水和丙三醇的混合物，即助剂。烟雾机本体19一端与燃烧机构一端固定连接，燃烧机构伸入烟雾机本体19的内部，燃烧机构另一端与燃烧室9一端固定连接。烟雾机本体19一侧安装有助剂泵21，助剂泵21下方安装有油泵20，烟雾机本体19另一侧安装有农药泵27。助剂泵21的进液口与助剂箱通过输液管23相连接。油泵20的进油口与油箱通过输油管4相连接。农药泵27的进药口与农药箱通过输药管26相连接。如图1、图2、图4和图5所示，燃烧机构包括外壳7、内壳6、蒸发网5和盖子17。外壳7和内壳6均呈圆筒形。外壳7套在内壳6外侧且两者中心线重合，外壳7的内壁与内壳6的外壁之间具有间隙。外壳7和内壳6靠近燃烧室9一端均设有开口15。内壳6远离燃烧室9一端安装有盖子17，盖子17内安装有蒸发网5。盖子17的中心位置设有输油管4，输油管4一端横穿盖子17且与蒸发网5接触，输油管4另一端与油泵20的出油口固定连接。内壳6侧面靠近盖子17位置设有通孔31。内壳6和外壳7靠近燃烧室9一端均设有通孔31且通孔31环绕开口15均匀分布，内壳6端部的通孔31位置与外壳7端部的通孔31位置相对应。盖子17一侧设有点火棒16，点火棒16伸入盖子17的内侧且靠近蒸发网5。如图6所示，点火棒16包括钨丝33和氮化硅陶瓷层32，钨丝33外侧套有氮化硅陶瓷层32。如图1所示，燃烧室9远离燃烧机构的一端设有盖板。燃烧室9内设有盘管8，盘管8呈圆锥形分布。盘管8一端与燃烧机构贴近，盘管8另一端横穿盖板伸出燃烧室9。盘管8靠近盖板的端部位置设有挡板14。如图9所示，燃烧室9远离燃烧机构的侧面位置设有排烟口34，排烟口34有两个且对称分布在燃烧室9的两侧面。排烟口34的中心线与农药接口11的中心线相垂直。如图1和图2所示，盘管8靠近燃烧机构的端部与助剂泵21的出液口通过输液管23相连接。助剂泵21的出液口与盘管8相连接的输液管23上设有三通接头25。三通接头25一端与助剂泵21相连接，三通接头25一端与盘管8相连接，三通接头25一端依次设有压力传感器24和泄压阀22。盘管8远离燃烧机构的端部设有喷头10。喷头10一侧设有农药接口11，农药接口11与农药泵27的出药口通过输药管26相连接。如图7所示，喷头10内部设有收缩腔13和扩张腔12，收缩腔13和扩张腔12均呈圆台状，收缩腔13和扩张腔12两者的横截面最小位置处相连接，农药接口11位于收缩腔13与扩张腔12相连接交界位置。盘管8与喷头10通过焊接方式固定连接，农药接口11与喷头10通过焊接方式固定连接。如图1和图8所示，烟雾机本体19内部设有单片机18。烟雾机本体19远离燃烧机构一端设有离心风机2。离心风机2靠近燃烧机构的一端设有风压传感器3。烟雾机本体19靠近离心风机2的端部设有滤网1，滤网1的横截面呈波浪形。如图1和图3所示，烟雾机本体19靠近滤网1的端部设有固定块28，固定块28有两个且分别位于烟雾机本体19靠近两侧的位置。固定块28一端设有卡扣29，固定块28与卡扣29之间设有减震连接件30。减震连接件30可以为钢丝，也可以为弹簧，也可以为橡胶绳，本实施例中，减震连接件30采用钢丝。且本实施例中，单片机18为STM32单片机，油泵20为带PWM调速的杰恒293KC微型蠕动泵，助剂泵21型号为带PWM调速的普兰迪PLD1206直流微型电动隔膜泵，农药泵27型号为带PWM调速的普兰迪PLD1206直流微型电动隔膜泵，风压传感器3为常州上润SR–FY风压传感器。如图10所示，烟雾机本体内的单片机上设有无线信号接收模块，遥控器表面设有按键，遥控器内部设有微控制单元，微控制单元上设有无线信号发射模块；单片机与压力传感器电连接，单片机与风压传感器电连接，单片机与油泵电连接，单片机与助剂泵电连接，单片机与农药泵电连接，单片机与点火棒电连接。

如图1、图2和图9所示，安装时，将烟雾机本体19上的卡扣29卡在无人机的机臂上，然后烟雾机本体19呈喷头10向下的竖直方向分布；分别将油箱、助剂箱和农药箱固定安装在无人机上，然后分别通过输油管4、输液管23和输药管26将油箱、助剂箱和农药箱与油泵20的进油口、助剂泵21的进液口和农药泵27的进药口相连接，完成烟雾机本体19与无人机的固定安装过程。工作时，通过遥控器可以控制无人机上烟雾机的工作，单片机18控制油泵20、助剂泵21、农药泵27、点火棒16和离心风机2的工作，油泵20将油箱内的汽油抽到燃烧机构内，汽油通过毛细现象分布在蒸发网5上，由于汽油的蒸发温度较低，汽油在蒸发网5上开始从液态变为气态，此时，点火棒16工作，点火棒16附近的蒸发网5上的液态汽油遇到高温点火棒16，首先，温度加高会加速汽油的汽化，然后，温度高到一定程度达到汽油的燃点即可将汽油点燃，离心风机2工作将空气从外部环境抽到烟雾机本体19内并将空气送到燃烧机构，空气进入到外壳7的内壁与内壳6的外壁之间，并通过内壳6侧面上的通孔31进入内壳6的内部，氧气帮助汽油的点燃，点燃的汽油通过内壳6和外壳7端部的开口15和通孔31进入燃烧室9内，燃烧的汽油对盘管8进行加热，此时，助剂泵21将助剂箱内的助剂抽送到盘管8内，被加热的盘管8使得内部助剂汽化变成高压蒸汽，高压蒸汽通过盘管8进入到喷头10内，此时，农药泵27将农药从农药箱内抽送到喷头10的农药接口11位置，由于喷头10结构的加速效果，高压蒸汽被加速成高压气流，高压气流遇到进入农药接口11内的农药将农药快速冲击粉碎成液态雾滴，最终，农药与助剂形成的混合物，即液态雾滴，通过喷头10喷出弥散在待施药的农作物区域；汽油燃烧后的废气穿过盘管8之间的间隙最终从排烟口34排出，完成烟雾机的工作过程。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围。本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形。本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于植保无人机上的烟雾机，包括烟雾机本体、燃烧室、燃烧机构、油泵、助剂泵、农药泵、油箱、助剂箱、农药箱和遥控器，其特征在于：所述油箱内装有汽油，所述烟雾机本体一端与燃烧机构一端固定连接，燃烧机构伸入烟雾机本体的内部，燃烧机构另一端与燃烧室一端固定连接，烟雾机本体一侧安装有助剂泵，助剂泵下方安装有油泵，烟雾机本体另一侧安装有农药泵，助剂泵的进液口与助剂箱通过输液管相连接，油泵的进油口与油箱通过输油管相连接，农药泵的进药口与农药箱通过输药管相连接；所述燃烧机构包括外壳、内壳、蒸发网和盖子，外壳和内壳均呈圆筒形，外壳套在内壳外侧且两者中心线重合，外壳的内壁与内壳的外壁之间具有间隙，外壳和内壳靠近燃烧室一端均设有开口，内壳远离燃烧室一端安装有盖子，盖子内安装有蒸发网，盖子中心位置设有输油管，输油管一端横穿盖子且与蒸发网接触，输油管另一端与油泵的出油口固定连接，内壳侧面靠近盖子位置设有通孔，内壳和外壳靠近燃烧室一端均设有通孔且通孔环绕开口均匀分布，内壳端部的通孔位置与外壳端部的通孔位置相对应，盖子一侧设有点火棒，点火棒伸入盖子的内侧且靠近蒸发网；所述燃烧室远离燃烧机构的一端设有盖板，燃烧室内设有盘管，盘管呈圆锥形分布，盘管一端与燃烧机构贴近，盘管另一端横穿盖板伸出燃烧室，盘管靠近盖板的端部位置设有挡板，盘管靠近燃烧机构的端部与助剂泵的出液口通过输液管相连接，盘管远离燃烧机构的端部设有喷头，喷头一侧设有农药接口，农药接口与农药泵的出药口通过输药管相连接，盘管与喷头通过焊接方式固定连接，农药接口与喷头通过焊接方式固定连接；所述烟雾机本体内部设有单片机，烟雾机本体远离燃烧机构一端设有离心风机，烟雾机本体靠近离心风机的端部设有滤网；所述烟雾机本体靠近滤网的端部设有固定块，固定块有两个且分别位于烟雾机本体靠近两侧的位置，固定块一端设有卡扣，固定块与卡扣之间设有减震连接件。

2.根据权利要求1所述的一种用于植保无人机上的烟雾机，其特征在于：所述点火棒包括钨丝和氮化硅陶瓷层，钨丝外侧套有氮化硅陶瓷层。

3.根据权利要求1所述的一种用于植保无人机上的烟雾机，其特征在于：所述单片机为STM32单片机，所述油泵为带PWM调速的杰恒293KC微型蠕动泵，所述助剂泵型号为带PWM调速的普兰迪PLD1206直流微型电动隔膜泵，所述农药泵型号为带PWM调速的普兰迪PLD1206直流微型电动隔膜泵，所述风压传感器为常州上润SR–FY风压传感器。

4.根据权利要求1所述的一种用于植保无人机上的烟雾机，其特征在于：所述助剂泵的出液口与盘管相连接的输液管上设有三通接头，三通接头一端与助剂泵相连接，三通接头一端与盘管相连接，三通接头一端依次设有压力传感器和泄压阀。

5.根据权利要求1所述的一种用于植保无人机上的烟雾机，其特征在于：所述离心风机靠近燃烧机构的一端设有风压传感器。

6.根据权利要求1所述的一种用于植保无人机上的烟雾机，其特征在于：所述滤网的横截面呈波浪形。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种用于植保无人机上的烟雾机，其特征在于：所述减震连接件为钢丝或弹簧或橡胶绳。

8.根据权利要求1-6任一项所述的一种用于植保无人机上的烟雾机，其特征在于：所述燃烧室远离燃烧机构的侧面位置设有排烟口，排烟口有两个且对称分布在燃烧室的两侧面。

9.根据权利要求8所述的一种用于植保无人机上的烟雾机，其特征在于：所述排烟口的中心线与农药接口的中心线相垂直。

10.根据权利要求1-6任一项所述的一种用于植保无人机上的烟雾机，其特征在于：所述喷头内部设有收缩腔和扩张腔，收缩腔和扩张腔均呈圆台状，收缩腔和扩张腔两者的横截面最小位置处相连接，农药接口位于收缩腔与扩张腔相连接交界位置。

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