CN113731660A - 静电喷雾装置和静电喷雾方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供静电喷雾装置和静电喷雾方法。所述静电喷雾装置包括：高压静电发生器，用于产生高压静电，并包括正极输出端和负极输出端；充电电极，与所述高压静电发生器的正极输出端或负极输出端连接，所述充电电极用于与待雾化的液体直接接触，以对待雾化的液体施加静电电荷；电离发射电极，与高压静电发生器的负极输出端或正极输出端连接，所述电离发射电极通过对周围空气进行电离来实现电离接地。所述静电喷雾方法包括：通过与高压静电发生器的正极输出端或负极输出端连接的充电电极采用直接接触的方式对待雾化的液体施加静电电荷；通过与高压静电发生器的负极输出端或正极输出端连接的电离发射电极对周围空气进行电离，以实现电离接地。

Description

静电喷雾装置和静电喷雾方法

技术领域

本发明涉及静电喷雾领域，尤其涉及一种静电喷雾装置和静电喷雾方法。

背景技术

静电喷雾器是指能使喷出的雾滴在靶标物上产生显著的静电环抱吸附效果的喷雾器。静电喷雾具有节水、省药、高效、环保等一系列优点，被誉为农业喷施的终极技术。如要确保喷出的雾滴能在靶标物上产生显著的环抱吸附效果，就必须在让液体带上一种极性的静电荷的同时，要采取措施让靶标物带上另外一种极性的静电荷，也就是需要设置一种接地电极，将高压发生器输出的另外一种极性的高压静电荷通过接地电极传导到靶标物上，使靶标物带上另外一种极性的静电荷，形成以高压静电发生器为中心的电流闭合回路的有源静电场。这样，当喷出的带有一种极性静电荷的带电雾滴在重力、地球引力和电场力的多重作用下，飘至带有另外一种极性静电荷的靶标物附近时，在异性电荷相互吸引的作用下，动态的带电雾滴就会快速奔向静态的靶标物而牢牢地吸附在靶标物的上下左右，从而实现雾滴在靶标物上的静电环抱吸附效果。

实践证明，如没有接地电极，也就是没有形成电流闭合回路的有源静电场时，尽管在喷出的雾滴中也带有一种极性的静电荷，但其喷出的雾滴在靶标物上是难以实现雾滴的静电环抱吸附效果的。而设置了接地电极，在形成了良好的电流闭合回路的有源静电场时，就能轻松地实现雾滴在靶标物上形成显著的静电环抱吸附效果。

为了实现静电喷雾的良好环抱吸附效果，现有技术采用了不同的直接连接的接地技术方式：

针对背负式静电喷雾器，采用将发生器高压输出的一种极性的静电荷通过导线连接的金属电极直接与人手的表皮相接触，使人体带上电荷，并通过人体的双足与大地连接导通，将静电荷传导到处在大地上的靶标物上，从而使靶标物带上一种极性的静电荷。

针对设有金属机架一类的静电喷雾器，采用将发生器高压输出的另外一种极性的静电荷通过导线直接与金属机架相连接，通过金属机架及机架上的金属轮子与大地接触导通，通过大地将静电荷传导到靶标物上，从而使处在大地上的靶标物带上另外一种极性的静电荷。

通过上述的接地方法，确实能有效地构成静电喷雾的电流闭合回路，良好地实现了静电喷雾的环抱吸附效果。但是，在实际使用中也陆续发现了其中存在着多方面的不足和弊端：

通过人体直接导电接地容易产生静电刺激人体的不适感，容易产生因人手表皮与电极接触不良或所穿的鞋底材料太绝缘而使得传导到靶标物上的静电荷强度减弱甚至消失，从而导致静电环抱吸附效果不稳定。

通过直接与金属机架导通接地，因整个金属机架都会带上高压静电荷，容易对装置在机架上的其它电器部件和带有另外一种极性静电荷的水路管道及水泵等相互产生干扰影响，从而增加了相关部件安装的绝缘隔离的处置难度，极易导致正负两种极性静电荷的相互抵消，进而容易影响其喷雾的静电环抱吸附效果的良好实现。同时也对需在机架上进行操控的工作人员带来静电刺激的风险。

由于采用直接接触方式的接地技术在现实的实际应用中存在着上述的缺陷和问题，因此，能研制和设计一种新的接地技术来解决上述存在的问题和不足，既能确保静电喷雾环抱吸附效果实现的稳定性，又能更好的保障操控者的安全和舒适，就显得十分必要和重要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种静电喷雾装置和静电喷雾方法，其通过高压电离电极的放电来对周围空气进行电离，以实现电离接地，从而可以取代传统的直接接触接地的方式。

为达到上述目的，本发明的技术方案提供了一种静电喷雾装置，其包括：高压静电发生器，用于产生高压静电，并包括正极输出端和负极输出端；充电电极，与所述高压静电发生器的正极输出端或负极输出端连接，所述充电电极用于与待雾化的液体直接接触，以对待雾化的液体施加静电电荷；电离发射电极，与所述高压静电发生器的负极输出端或正极输出端连接，所述电离发射电极通过对周围空气进行电离来实现电离接地。

进一步地，所述静电喷雾装置还包括电离发射头，所述电离发射头包括绝缘外壳和用于连接所述电离感应发射电极的发射电极连接插孔，从而所述电离发射电极通过所述电离发射头与所述高压静电发生器的负极输出端或正极输出端连接。

进一步地，所述静电喷雾装置包括用于储存待雾化的液体的储液桶和设置在所述储液桶下方的底座，所述电离发射头安装到所述底座。

进一步地，所述电离发射电极采用金属单针式或碳纤多针式结构。

进一步地，在所述电离发射头周围进一步设置有电极防护罩，所述电极防护罩采用绝缘材料制成。

进一步地，所述静电喷雾进一步包括蓄能电容器，所述蓄能电容器设置在所述高压静电发生器与所述电离发射头之间，以用于对所述高压静电发生器输出的高压静电进行蓄能后再传导到所述电离发射头。

进一步地，在所述高压静电发生器与所述蓄能电容器之间以及所述所述蓄能电容器与所述电离发射头之间进一步设置有密闭绝缘型接插件，所述密闭绝缘型接插件采用橡塑包裹、内部设有金属插拔头。

进一步地，所述电离发射电极采用铁氟龙碳纤维硅胶电线，并且所述电离发射电极与所述高压静电发生器的负极输出端连接。

进一步地，所述静电喷雾装置包括雾化喷出带有静电电荷的液滴的喷头，所述电离发射电极的有效离地高度在0-3m之间任意设定，所述喷头与所述电离感应发射电极之间的径向距离大于30cm。

本发明的技术方案还提供了一种静电喷雾方法，其包括：通过与高压静电发生器的正极输出端或负极输出端连接的充电电极采用直接接触的方式对待雾化的液体施加静电电荷；通过与所述高压静电发生器的负极输出端或正极输出端连接的电离感应发射电极对周围空气进行电离，以实现电离接地。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的静电喷雾装置的结构示意图；

图2是根据本发明的实施方式的静电喷雾装置的电离发射头的结构示意图；

图3A和图3B是根据本发明的实施方式的静电喷雾装置的电离发射电极的结构示意图；

图4是根据本发明的实施方式的试验效果演示图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本发明的技术方案提供了一种静电喷雾装置，其包括：高压静电发生器，用于产生高压静电，并包括正极输出端和负极输出端；充电电极，与所述高压静电发生器的正极输出端或负极输出端连接，所述充电电极用于与待雾化的液体接触，以对待雾化的液体施加静电电荷；电离发射电极，与所述高压静电发生器的负极输出端或正极输出端连接，所述电离发射电极通过对周围空气进行电离来实现电离传导接地。

进一步地，所述静电喷雾装置还包括电离发射头，所述电离发射头包括绝缘外壳和用于连接所述电离感应发射电极的发射电极连接插孔，从而所述电离发射电极通过所述电离发射头与所述高压静电发生器的负极输出端或正极输出端连接。

进一步地，所述静电喷雾装置包括用于储存待雾化的液体的储液桶和设置在所述储液桶下方的底座，所述电离感应发射头安装到所述底座。

进一步地，所述电离发射电极采用金属单针式或碳纤多针式结构。

进一步地，在所述电离发射头周围进一步设置有电极防护罩，所述电极防护罩采用绝缘材料制成。

进一步地，所述静电喷雾进一步包括蓄能电容器，所述蓄能电容器设置在所述高压静电发生器与所述电离发射头之间，以用于对所述高压静电发生器输出的高压静电进行蓄能后再传导到所述电离发射头。

进一步地，在所述高压静电发生器与所述蓄能电容器之间以及所述所述蓄能电容器与所述电离发射头之间进一步设置有密闭绝缘型接插件，所述密闭绝缘型接插件采用橡塑包裹、内部设有金属插拔头。

进一步地，所述电离发射电极采用铁氟龙碳纤维硅胶电线，并且所述电离发射电极与所述高压静电发生器的负极输出端连接。

进一步地，所述静电喷雾装置包括雾化喷出带有静电电荷的液滴的喷头，所述电离发射电极的离地高度可以在0-3m之间任意设定，所述喷头与所述电离发射电极之间的径向距离大于30cm。

进一步地，所述高压静电发生器的电压为2.5万伏至3.5万伏。

进一步地，所述电离发射头设置在所述电极防护罩中间位置，并且所述电极防护罩相对于所述电离发射电极高出大约1.5cm。

本发明的技术方案还提供了一种静电喷雾方法，其包括：通过与高压静电发生器的正极输出端或负极输出端连接的充电电极对待雾化的液体施加静电电荷；通过与所述高压静电发生器的负极输出端或正极输出端连接的电离发射电极对周围空气进行电离，进而通过带电的空气传导到大地或靶标物来实现电离接地。

参见图1，本发明的静电喷雾装置包括：高压静电发生器2，用于产生高压静电并包括正极输出端和负极输出端；充电电极3，与高压静电发生器2的正极输出端或负极输出端连接，充电电极3用于与待雾化的液体接触，以对待雾化的液体施加静电电荷；电离发射电极7，与高压静电发生器2的负极输出端或正极输出端连接，电离发射电极7通过对周围空气进行电离来实现电离接地。

在图1中，虽然充电电极3安装在了储液桶1内，但充电电极3的安装位置并不受具体限制，只要能够与待雾化液体接触即可，例如其也可以例如安装在输液管道内。

根据本发明的上述技术方案，高压静电发生器2输出的一种极性的高压静电通过耐高压导线4连接到例如由铜与不锈钢材料制成的充电电极3对液体进行充电，从而带有一种极性静电荷的液体通过输液管道进入水泵10，经水泵10增压后经过喷杆11、喷头12，从喷嘴13孔处雾化喷出带有一种静电荷的细小雾滴。高压静电发生器2输出的另外一种极性的高压静电通过耐高压导线4传导到电离发射电极7，通过电离发射电极7的尖端放电，使周围湿润的空气电离带上电荷，进而通过带电的湿润空气传导到大地及靶标物上，以此来而实现静电喷雾闭合电流回路的构成。

在具体实施例中，为了增强电离发射电极7的发射力度，可以在传输线路中进一步设置蓄能强化电容器5，该电容器5选用耐高压的大容量电容器，以能够积蓄较大的静电电流供发射电极强劲发射输出。

另外，为了方便系统的安装连接，可以在传输线路中设置密闭绝缘型接插件，该接插件外部采用橡塑包裹，内设金属插拔头，这样可在确保高压不泄漏的情况下，方便高压线路的快速连接。例如，可以在高压静电发生器2与蓄能电容器5之间的线路上设置密闭绝缘型接插件14，也可以在蓄能电容器5与发射电极7之间的传输线路上设置密闭绝缘型接插件。

为了保证空气的电离效果以实现电离发射电极7的电离接地，高压静电发生器2的输出电压大于1万伏，考虑到电离效果以及安全性等，高压静电发生器2的输出电压优选地在2.5万伏至3.5万伏之间。另外，经过申请人的反复试验，电离发射电极7的离地高度优选地在0-3m之间，而且发射电极7与喷头12之间的径向距离优选地大于30cm。

关于电离发射电极7，其安装方式和安装位置并没有具体限制。在具体实施例中，为了方便安装和固定电离发射电极7，可以进一步设置电离发射头6。参见图2，其示出了电离发射头6的具体结构。电离发射头6包括绝缘外壳601以及设置在外壳601中的用于连接发射电极7的连接插孔602。发射电极连接插孔602与耐高压导线4连接，从而电离发射电极7通过电离发射头6连接到高压静电发生器2的负极输出端或者正极输出端。

在具体实施例中，通过对电离发射头6进行安装或固定，来实现电离发射电极7的安装和固定。例如，电离感应发射头6可以安装在储液桶1的侧部或底部。优选地，可以将电离发射头6安装到喷雾器桶底座上，具体地，可以在底座上打个孔以把发射头塞进去，并通过发射头6上的螺纹603进行拧紧固定。

另外，发射头6上可以进一步设置安装限位604。为了能够进一步增强电离发射电极7的发射力度，还可以在连接插孔602前端进一步设置储能线圈605。

在进一步的实施方式中，为了进一步确保在实际应用中操控的安全性并且对电离发射电极7的电离效应进行导向，还可以在发射头6周围设置电极防护罩8，如图1和图2所示。电极防护罩8采用绝缘材料制成，下面开口，发射头6处在中间位置，优选地，电极防护罩8的高度比发射电极7的顶端位置高出1.5cm左右，这样既不影响发射电极7的尖端发射放电，又能防止操控者在操作时肢体误碰到发射电极7而受到刺激。

关于电离发射电极7，其既可以采用如图3A的金属单针式结构，也可以采用如图3B所示的碳纤多针式结构。

参见图3A和图3B，电离发射电极7可以包括插头701、安装限位702、绝缘外壳703以及金属单针704或者碳纤多针705。插头701可以用于插入到如上所述的发射头6的电极连接插孔602。安装限位702是设定了安装的深度，便于安装到位。

在优选的实施例中，电离发射电极7与高压静电发生器2的负极输出端连接以能够在工作时释放大量负离子，从而有益于操作者的人体健康。并且为了获得更好的负离子释放效果，电离发射电极7优选地采用碳纤多针式结构，具体地，电离发射电极7可以采用铁氟龙碳纤维硅胶电线，该电线由数千根细细的碳纤维丝组成，相当于发射电极的顶端有数千个尖端在放电，从而有效地提升了电离放电的效率。

本发明进一步的实施方式还提供了一种静电喷雾方法，其包括：通过与高压静电发生器的正极输出端或负极输出端连接的充电电极对待雾化的液体施加静电电荷；通过与所述高压静电发生器的负极输出端或正极输出端连接的电离发射电极对周围空气进行电离，以实现电离接地。

为了对根据本发明的静电喷雾装置和静电喷雾方法的电离接地效果和喷雾环抱效果进行验证，申请人进行了反复试验。经试验证明，根据本发明的技术方案的喷雾的环抱吸附效果都是十分理想的。其中，在试验中，喷头12高度离靶标物分别为0.5米、1米和2米；电离发射电极7离地高度分别为0.5米、1米和2.5米；电离发射电极7与靶标物的距离分别为0.5米，5米和10米。参见图4的(A)-(C)，其分别示出了上述条件下的喷雾对靶标物的环抱吸附效果。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种静电喷雾装置，其特征在于，所述静电喷雾装置包括：

高压静电发生器，用于产生高压静电，并包括正极输出端和负极输出端；

充电电极，与所述高压静电发生器的正极输出端或负极输出端连接，所述充电电极用于与待雾化的液体直接接触，以对待雾化的液体施加静电电荷；

电离发射电极，与所述高压静电发生器的负极输出端或正极输出端连接，所述电离发射电极通过对周围空气进行电离来实现电离接地。

2.根据权利要求1所述的静电喷雾装置，其特征在于，所述静电喷雾装置还包括电离发射头，所述电离发射头包括绝缘外壳和用于连接所述电离发射电极的发射电极连接插孔，从而所述电离发射电极通过所述电离发射头与所述高压静电发生器的负极输出端或正极输出端连接。

3.根据权利要求2所述的静电喷雾装置，其特征在于，所述静电喷雾装置包括用于储存待雾化的液体的储液桶和设置在所述储液桶下方的底座，所述电离发射头安装到所述底座。

4.根据权利要求3所述的静电喷雾装置，其特征在于，所述电离发射电极采用金属单针式或碳纤多针式结构。

5.根据权利要求4所述的静电喷雾装置，其特征在于，在所述电离发射头周围进一步设置有电极防护罩，所述电极防护罩采用绝缘材料制成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的静电喷雾装置，其特征在于，所述静电喷雾进一步包括蓄能电容器，所述蓄能电容器设置在所述高压静电发生器与所述电离发射头之间，以用于对所述高压静电发生器输出的高压静电进行蓄能后再传导到所述电离感应发射头。

7.根据权利要求6所述的静电喷雾装置，其特征在于，在所述高压静电发生器与所述蓄能电容器之间以及所述蓄能电容器与所述电离发射头之间进一步设置有密闭绝缘型接插件，所述密闭绝缘型接插件采用橡塑包裹、内部设有金属插拔头。

8.根据权利要求7所述的静电喷雾装置，其特征在于，所述电离发射电极采用铁氟龙碳纤维硅胶电线，并且所述电离发射电极与所述高压静电发生器的负极输出端连接。

9.根据权利要求1至5、7和8中任一项所述的静电喷雾装置，其特征在于，所述静电喷雾装置包括雾化喷出带有静电电荷的液滴的喷头，所述电离感应发射电极的有效离地高度在0-3m之间任意设定，所述喷头与所述电离发射电极之间的径向距离大于30cm。

10.一种静电喷雾方法，其特征在于，所述静电喷雾方法包括：

通过与高压静电发生器的正极输出端或负极输出端连接的充电电极采用直接接触的方式对待雾化的液体施加静电电荷；

通过与所述高压静电发生器的负极输出端或正极输出端连接的电离发射电极对周围空气进行电离，以实现电离接地。

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