CN113273558A - 一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于农业机械技术领域，公开了一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机及使用方法。其中，小水箱内置于大水箱，大、小水箱输出端与气液混合模块的液体输入端相连接，机载气态自由基制备模块的输入源为空气，经氧气制备装置和强电离放电极板作用后制得气态自由基，输出端与气液混合模块的气体输入端相连接，气液混合模块的液体输入端直接与水箱相连，柱塞泵出口端与喷施模块相连接，柱塞泵回流口端接微纳米气泡释放器从而制得羟基自由基溶液。利用本发明规模化、就地、快速、高效地合成环境友好的强氧化性羟基自由基溶液，用于防治典型的由有害的细菌、真菌、病毒等微生物引起的病虫害，可以有效减少农业生产中的化学农药使用。

Description

一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机及其使用方法
技术领域
本发明属于农业机械技术领域，涉及一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机及其使用方法。
背景技术
高级氧化技术(Advanced Oxidation Process，AOPs)是以产生羟基(·OH)为标志，包括以O2和非饱和态H2O为原料，采用强电离放电将气体分子离解、电离成活性粒子，再通过气液传质和溶解反应，产生包括·OH、O2+、O2-、O3、H2O+、H2O2和HO2·等粒子在内的氧活性粒子(ROS)，并利用富含·OH的ROS溶液灭活或杀灭病原菌的高效氧化杀菌技术。
·OH具有极强的杀灭微生物的特性，能够直接对细胞膜造成重大损伤，并能够进入细胞内损伤DNA、RNA和蛋白质，对病毒、细菌和真菌具有广谱致死性。目前市场上多使用化学药剂灭杀病原微生物，尤其是含氯农药。这类药剂危害健康、可能引起中毒、有腐蚀性，且使用后挥发分解所需时间长、有残留。
同时，目前病原微生物灭杀作业多使用传统小型背负式、手持式喷雾器，机器作业效率低、雾滴粒径大、不均匀，能够适用于大田作物病虫害防治羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机尚未见报道，是目前极具有发展前景的装备。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机及使用方法，在植保作业过程中可以规模化、就地、快速、高效地合成环境友好的强氧化性羟基自由基溶液并进行合理喷施作业的装备。在典型的农业病虫害防治的过程中，利用就地合成具有光广谱致死性的羟基自由基溶液，通过高地隙喷杆喷雾机喷洒杀灭典型病虫害，实现无农药残留的喷洒作业。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的。
本发明的目的是解决上述提出的问题，提供在对大田作物进行喷洒作业的同时实现了无农药残留且清洁环保的一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机及使用方法，
本发明的目的是以如下方式实现的：
一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机，包括喷杆喷雾机底盘、水箱、机载气态自由基制备模块、机载气液混合模块、机载喷施模块。所述底盘机构上布置有大、小水箱、机载控制系统模块、机载气态自由基制备模块、机载气液混合模块，均安装固定在喷杆喷雾机车架上；所述小水箱内置于大水箱中；其大、小水箱输出端与气液混合模块的液体输入端相连接，
所述机载气态自由基制备模块包括强电离放电极组、氧气发生装置和高频高压电源，氧气发生装置的输入端直接与空气相通，输出端与强电离放电极组相连；强电离放电极组的输入端接入氧气发生装置制备的纯氧气体，强电离放电极组的输出端接入气液混合模块的文丘里管中间进气端；
所述机载气液混合模块包括柱塞泵、文丘里管、微纳米气泡发生器、进水口三通、进水口变径三通、回流口变径三通；进水口三通一端与小水箱出口相连，另一端与进水口变径三通相连，其中间端与大水箱出水口相连；进水口变径三通一端连接于进水口三通，另一端与柱塞泵进水口相连，其中间变径端与文丘里管的出水口相连；回流口变径三通一端与柱塞泵回流口相连，另一端与微纳米气泡发生器的进水口相连，其中间变径端与文丘里管入水口相连；微纳米气泡发生器的出水口与小水箱出口相连；文丘里管中间进气端连接于强电离放电极组出口，并竖直安装于进水口变径三通的中间变径端；
所述机载喷施模块包括柱塞泵、喷杆、喷头、柱塞泵的出水口与喷杆的进水口相连，通过前面各模块所制备的“药液”通过固定于喷杆上的喷头，喷洒至靶标作物；
所述机载控制系统模块包括常闭电磁阀、非接触式液位传感器、控制电路板，控制电路板通过非接触式的上液位传感器、非接触式的下液位传感器传输得来的电信号控制常闭电磁阀的通断。当液位到达下液位传感器时，常闭电磁阀通电打开，水从大水箱进入柱塞泵；当液位到达上液位传感器时，常闭电磁阀断电关闭，水从小水箱进入柱塞泵；通过机载控制系统的设计，将水位控制在小水箱的非接触式的上液位传感器和下液位传感器之间。
所述强电离放电极组是自带水冷型的气态羟基自由基发生装置。
所述强电离放电极组的气态羟基自由基的产量为50g/h-100g/h。
所述高频高压电源将发电机提供的220V电压升高到5000V。
所述柱塞泵的回流口的出口压力为0.3-0.4MPa。
所述喷头处的压力为2-4Bar，流量为0.5-0.8L/min
所述各模块用电均来自喷杆喷雾机自带柴油发动机，总功率为3kW。
所述小水箱中富含气态羟基自由基微纳米气泡的溶液，其中羟基自由基溶液浓度为15～18mg/L。
所述机载气态自由基制备模块的输入源为空气，经氧气制备装置和强电离放电极板作用后制得气态自由基，其制备模块输出端与气液混合模块的气体输入端相连接，所述气液混合模块的液体输入端直接与水箱相连，其柱塞泵出口端与所述喷施模块相连接，其柱塞泵回流口端接微纳米气泡释放器从而制得羟基自由基溶液且与小水箱输入端相连，通过所述控制系统模块中的上、下液位非接触式传感器的液位感应控制大水箱出水口处常闭电磁阀的通断，从而将小水箱中的液位控制在上、下液位非接触式传感器之间。所述喷杆喷雾机底盘机构的前端连接喷施模块用于将制备好羟基自由基溶液立体喷施至靶标作物。
本发明的一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机的使用方法，其工作过程为：
A、启动喷杆喷雾机发动机，依次打开氧气发生装置，强电离放电极组和柱塞泵。作业人员通过驾驶舱中的方向盘对高地隙喷杆喷雾机的行走进行控制；喷杆喷雾机的发动机对机载各用电器提供220V稳定电压；
B、氧气发生装置将空气制出的氧气持续提供给强电离放电极组，经过强电离放电极组制出强氧化性气态自由基并持续供给到文丘里管的气体入口，进入文丘里管进行进一步气液混合；
C、柱塞泵持续工作，将水从小水箱抽出，一部分水通过柱塞泵的出水口通入喷杆和喷头，另一部分水通过柱塞泵的回流部分流出，分别流入文丘里管(通过负压将气态自由基吸入水中进行气液混合)进行进一步气液混合和微纳米气泡发生器(用以产生富含微纳米气泡的溶液)回到小水箱；当液位低于下非接触式液位计时，大水箱出水口处的常闭电磁阀通电打开，柱塞泵从小水箱和大水箱同时抽水，进行喷施和气液混合，以保证小水箱中的水位在上、下非接触式液位计之间；
D、高地隙喷杆喷雾机在短时间内就地合成强氧化性羟基自由基溶液并合理喷施到田间，完成对农业有害的病原微生物(真菌、细菌、病毒)和部分害虫的防治作业。
本发明的羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机主要用于防治典型的由有害的细菌、真菌、病毒等微生物引起的病虫害。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
(1)本发明以来源广泛、成本低廉、绿色清洁的水和空气为原料，规模化、就地、快速、高效地合成强氧化性羟基自由基溶液，从而替代农药。
(2)本发明中气液混合模块通过柱塞泵的回流部分与文丘里管和微纳米气泡发生器的管路布置设计，仅通过一个柱塞泵便完成了喷施与气液混合两个环节，大大减少了作业过程中的能耗。
(3)本发明使用强氧化性羟基自由基溶液防治农作物病害，可以有效减少农业生产中的化学农药使用，控制农产品的农药残留和农业环境污染，促进农业可持续发展。
附图说明
图1是本发明的一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机整机结构图。
图2是本发明的一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机大水箱与气液混合部分管路连接俯视图。
图3是本发明的一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机大小水箱布置的等轴测视图。
图4是本发明的一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机的柱塞泵的等轴测视图。
图5是本发明的一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机的气路和水路流程图。
图中：
1、喷杆喷雾机底盘，2、柱塞泵，3、氧气发生装置，4、强电离放电极组，5、常闭电磁阀，6、非接触式液位计，7、大水箱，8、喷杆，9、喷头，10、操控座椅，11、微纳米气泡发生器，12、文丘里管，13、进水口变径三通，14、回流口变径三通，15、进水口三通，16、小水箱，17、高频高压电源，18、控制电路板，21、柱塞泵进水口，22、柱塞泵回流口，23、柱塞泵出水口，61、上液位传感器，62、下液位传感器，71、大水箱出水口，72、小水箱出口，73、小水箱入口。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
参见图1、图2所示一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机及使用方法，包括喷杆喷雾机底盘、水箱、机载控制系统模块、机载气态自由基制备模块、机载气液混合模块、机载喷施模块均安装固定在喷杆喷雾机车架上。
所述喷杆喷雾机车架包括底盘1、操控座椅10、操控座椅10方便工作人员进行喷杆开合以及调整喷量的大小，底盘用于安装固定本装置各模块单元以及大水箱7，小水箱16安装固定内置于大水箱7。
所述机载气态自由基制备模块包括强电离放电极组4、氧气发生装置3、高频高压电源17，高频电压电源17将发动机提供的220V电压升高到5000V，氧气发生装置3的输入端直接与空气相通，氧气发生装置3的输出端与强电离放电极组4相连，强电离放电极组4的输入端接入氧气发生装置3制备的纯氧气体，强电离放电极组4的输出端接入气液混合模块的文丘里管12中间进气端。
所述气液混合模块包括柱塞泵2、文丘里管12、微纳米气泡发生器11、进水口三通15、进水口变径三通13、回流口变径三通14；进水口三通15一端与小水箱出口72相连，另一端与进水口变径三通13相连，其中间端与大水箱出水口71相连；进水口变径三通13一端连接于进水口三通15，另一端与柱塞泵进水口21相连，其中间变径端与文丘里管12的出水口相连；回流口变径三通14一端与柱塞泵回流口22相连，另一端与微纳米气泡发生器11的进水口相连，其中间变径端与文丘里管12入水口相连；微纳米气泡发生器11的出水口与小水箱出口73相连；文丘里管12中间进气端连接于强电离放电极组出口，并竖直安装于进水口变径三通13的中间变径端。
所述喷施模块柱塞泵2、喷杆8、喷头9、柱塞泵的出水口23与喷杆8进水口相连，通过前面各模块所制备的“药液”通过固定的喷杆8上的喷头9，喷洒至靶标作物。
所述机载控制系统模块包括常闭常闭电磁阀5、非接触式液位传感器6、控制电路板18。控制电路板18通过上、下非接触式液位传感器6传输得来的电信号控制常闭电磁阀5的通断，当液位到达下液位传感器62时，常闭电磁阀5通电打开，水从大水箱7进入柱塞泵，当液位到达上液位传感器61时，常闭电磁阀5断电关闭，水从小水箱16进入柱塞泵。通过机载控制系统的设计，将水位控制在小水箱16的上下液位传感器之间。
本发明一种可替代农药就地合成的高地隙喷杆喷雾机的工作过程：
A、启动喷杆喷雾机发动机，依次打开氧气发生装置3，强电离放电极组4和柱塞泵2。作业人员通过驾驶舱中的方向盘对高地隙喷杆喷雾机的行走进行控制；喷杆喷雾机的发动机对机载各用电器提供220V稳定电压；
B、氧气发生装置3将空气制出的氧气持续提供给强电离放电极组，经过强电离放电极组制出强氧化性气态自由基并持续供给到文丘里管12的气体入口，进入文丘里管进行进一步气液混合；
C、柱塞泵2持续工作，将水从小水箱抽出，一部分水通过柱塞泵的出水口23，通入喷杆8和喷头9，另一部分水通过柱塞泵的回流部分22流出，分别流入文丘里管12(通过负压将气态自由基吸入水中进行气液混合)进行进一步气液混合和微纳米气泡发生器11(用以产生富含微纳米气泡的溶液)回到小水箱；当液位低于下非接触式液位计62时，大水箱7出水口处的常闭电磁阀5通电打开，柱塞泵2从小水箱16和大水箱7同时抽水，进行喷施和气液混合，以保证小水箱16中的水位在上、下非接触式液位计6之间；
D、高地隙喷杆喷雾机在短时间内就地合成强氧化性羟基自由基溶液并合理喷施到田间，完成对农业有害的病原微生物(真菌、细菌、病毒)和部分害虫的防治作业。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机，其特征在于，包括喷杆喷雾机底盘、大、小水箱、机载控制系统模块、机载气态自由基制备模块、机载气液混合模块、机载喷施模块，均安装固定在喷杆喷雾机车架上；
所述喷杆喷雾机车架包括底盘(1)、底盘用于安装固定本装置各模块单元以及大水箱(7)，小水箱(16)安装固定内置于大水箱(7)；
所述机载气态自由基制备模块包括强电离放电极组(4)、氧气发生装置(3)和高频高压电源(17)，氧气发生装置(3)的输入端直接与空气相通，输出端与强电离放电极组(4)相连；强电离放电极组(4)的输入端接入氧气发生装置(3)制备的纯氧气体，强电离放电极组(4)的输出端接入气液混合模块的文丘里管(12)中间进气端；
所述机载气液混合模块包括柱塞泵(2)、文丘里管(12)、微纳米气泡发生器(11)、进水口三通(15)、进水口变径三通(13)、回流口变径三通(14)；进水口三通(15)一端与小水箱出口(72)相连，另一端与进水口变径三通(13)相连，其中间端与大水箱出水口(71)相连；进水口变径三通(13)一端连接于进水口三通(15)，另一端与柱塞泵进水口(21)相连，其中间变径端与文丘里管(12)的出水口相连；回流口变径三通(14)一端与柱塞泵回流口(22)相连，另一端与微纳米气泡发生器(11)的进水口相连，其中间变径端与文丘里管(12)入水口相连；微纳米气泡发生器(11)的出水口与小水箱出口(73)相连；文丘里管(12)中间进气端连接于强电离放电极组(4)出口，并竖直安装于进水口变径三通(13)的中间变径端；
所述机载喷施模块包括柱塞泵(2)、喷杆(8)、喷头(9)、柱塞泵的出水口(23)与喷杆(8)的进水口相连，通过前面各模块所制备的“药液”通过固定于喷杆(8)上的喷头(9)，喷洒至靶标作物；
所述机载控制系统模块包括常闭电磁阀(5)、非接触式液位传感器(6)、控制电路板(18)，控制电路板(18)通过非接触式的上液位传感器(61)、非接触式的下液位传感器(62)传输得来的电信号控制常闭电磁阀(5)的通断。
2.根据权利要求1所述的一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机，其特征在于，所述强电离放电极组(4)是自带水冷型的气态羟基自由基发生装置。
3.根据权利要求1所述的一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机，其特征在于，所述强电离放电极组(4)的气态羟基自由基的产量为50g/h-100g/h。
4.根据权利要求1所述的一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机，其特征在于，所述高频电压电源(17)将发电机提供的220V电压升高到5000V。
5.根据权利要求1所述的一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机，其特征在于，当液位到达下液位传感器(62)时，常闭电磁阀(5)通电打开，水从大水箱(7)进入柱塞泵；当液位到达上液位传感器(61)时，常闭电磁阀(5)断电关闭，水从小水箱(16)进入柱塞泵；通过机载控制系统的设计，将水位控制在小水箱(16)的非接触式的上液位传感器(61)和下液位传感器(62)之间。
6.根据权利要求1所述的一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机，其特征在于，所述柱塞泵(2)的回流口的出口压力为0.3-0.4MPa。
7.根据权利要求1所述的一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机，其特征在于，所述喷头(9)处的压力为2-4Bar，流量为0.5-0.8L/min。
8.根据权利要求1所述的一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机，其特征在于，所述各模块用电均来自喷杆喷雾机自带柴油发动机，功率为3kW。
9.根据权利要求1所述的一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机，其特征在于，所述小水箱(16)中富含气态羟基自由基微纳米气泡的溶液中，其中羟基自由溶液浓度为15mg/L-18mg/L。
10.根据权利要求1～9任一项所述的一种羟基自由基溶液高地隙喷杆喷雾机的使用方法，其特征在于，
A、启动喷杆喷雾机发动机，依次打开氧气发生装置，强电离放电极组和柱塞泵，作业人员通过驾驶舱中的方向盘对高地隙喷杆喷雾机的行走进行控制；喷杆喷雾机的发动机对机载各用电器提供220V稳定电压；
B、氧气发生装置将空气制出的氧气持续提供给强电离放电极组，经过强电离放电极组制出强氧化性气态自由基并持续供给到文丘里管的气体入口，进入文丘里管进行进一步气液混合；
C、柱塞泵持续工作，将水从小水箱抽出，一部分水通过柱塞泵的出水口通入喷杆和喷头，另一部分水通过柱塞泵的回流部分流出，分别流入文丘里管进行进一步气液混合和微纳米气泡发生器回到小水箱；当液位低于下非接触式液位计时，大水箱出水口处的常闭电磁阀通电打开，柱塞泵从小水箱和大水箱同时抽水，进行喷施和气液混合，以保证小水箱中的水位在上、下非接触式液位计之间；
D、高地隙喷杆喷雾机在短时间内就地合成强氧化性羟基自由基溶液并合理喷施到田间，完成对农业有害的病原微生物和部分害虫的防治作业。
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