CN113751219B - 一种磁悬浮高速冲击雾化喷头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁悬浮高速冲击雾化喷头，涉及农业装备技术领域，包括进液管、加速管道、连接管和回流管；所述加速管道上的出液侧壁孔与连接管相通，液体经进液管流入加速管道在加速管道内加速后流入连接管后经出液头喷出。本发明通过高速运动的磁悬浮金属球对药液进行冲击加速实现对离心冲击管道内药液速度的提升，达到转速阈值后，旋钮开关开启后药液经导流管进入拉瓦尔管二次加速后由出液头上的出液孔激射而出。依据本发明装置提供的加速方式较普通的通过电机带动离心雾化盘进行离心雾化的方式相比结构简单、加速过程阻力损耗低、雾化效率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及农业装备技术领域，尤其涉及到一种磁悬浮高速冲击雾化喷头。
背景技术
目前，随着土地的流转、农业土地生产逐渐规模化，为了提高农业生产率、降低农业生产的成本,这样就造成了无人机进行喷洒农药等作业的需求日趋增多。现有的植保无人机的喷头一般采用的是离心式喷头，喷头通常采用离心电机,给出额定电压,输出额定转速,并且离心盘上开有沟槽,沟槽内的液体传输至雾化盘边缘口，从而使雾化喷头达到预计雾化效果。
在无人机进行喷雾作业时，通过电机带动离心式喷头的离心盘高速旋转产生离心力将落到离心盘上的液滴经喷头出液孔甩出。然而电机带动离心盘转动因为机械传动的过程中的阻力造成损耗降低了离心雾化盘转动所能达到的最大速度阈值，这就造成了由离心喷头喷洒的药液甩出速度也是有限的并且离心雾化盘通过沟槽的方式引流,每个沟槽在旋转内的液体无法保证流量相对平衡,使得雾化盘在实际使用中雾化面不均匀,雾化的效率比较低。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种磁悬浮高速冲击雾化喷头，通过高速运动的磁悬浮金属球对药液进行冲击加速实现对离心冲击管道内药液速度的提升，达到转速阈值后，旋钮开关开启后药液经导流管进入拉瓦尔管二次加速后由出液头上的出液孔激射而出。本发明装置提供的加速方式较普通的通过电机带动离心雾化盘进行离心雾化的方式相比结构简单、加速过程阻力损耗低、雾化效率高的优点。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种磁悬浮高速冲击雾化喷头，包括进液管、加速管道、连接管和回流管；所述加速管道上的出液侧壁孔与连接管相通，液体经进液管流入加速管道在加速管道内加速后流入连接管后经出液头喷出。
进一步的，所述加速管道出口端与回流管之间通过连接弯头连通。
进一步的，所述加速管道外设置有若干组驱动线圈；加速管道内设置有数个金属球，在磁力的作用下，金属球沿加速管道对液体进行加速，且所述金属球在加速管道和回流管组成的环形封闭区域内往复运动。
进一步的，所述连接管出水端与拉瓦尔管的输入端连接，拉瓦尔管的出口端与出液头连通；出液头末端开设有与出液头轴线垂直的出液孔。
进一步的，所述出液孔末端为锥形结构。
进一步的，所述拉瓦尔管的输入端位置设置有旋钮开关。
进一步的，所述进液管包括上端进液管和下端进液管；所述上端进液管的下端内部结构为凹入管内的锥状圆柱管，下端进液管的上端内部结构为凸出管外的锥状圆柱管；所述上端进液管与下端进液管相通。
进一步的，所述出液侧壁孔的轴线与连接管轴线的夹角为45°。
进一步的，所述加速管道包括依次连通的第一段加速管道、第二段加速管道、第三段加速管道和第四加速管道；所述第一段加速管道外侧90°位置处设置有驱动线圈；所述第二加速管道外侧45°和135°位置处均设置有驱动线圈；所述第三加速管道外侧45°、90°和135°位置处均设置有驱动线圈；所述第四加速管道外侧15°、65°、115°和165°位置处均设置有驱动线圈。
进一步的，第一段加速管道、第二段加速管道、第三段加速管道和第四加速管道上的角度都是以各个管道旋转过程中的角度。
本发明的有益效果：
1.本发明中采用的对药液的离心加速方式不同于使用电机带动离心盘之后再从出液孔喷出而实现离心雾化效果，本发明提供的一种磁悬浮高速冲击雾化喷头采用的加速方式是通过高速运动的磁悬浮加速金属球体对药液进行高速冲击加速，在加速过程中由阻力所产生的消耗与采用电机离心加速的过程消耗相比更小，因此雾化效率也更高。
2.本发明的加速管道采用的是一种多段相同管径不同半径的半圆环空心管螺纹连接而成，这是一种可拆装置并且能够根据需求增加或者减少冲击加速管道段数量，这种可拆式结构与现有离心喷头结构相比更加的灵活方便。
3.出液侧壁孔的轴线与连接管轴线的夹角为45°为了使被磁悬浮金属球高速冲击而达到高速的液滴更接近贴近管道的切线方向进入连接管，减少因为连接时角度过大造成的过多的动能损失从而更好的加速。
4.出液孔末端为锥形结构，为了从出液孔激射出的液滴呈现向下锥状覆盖形状使喷射面更集中。
5.上端进液管的下端内部结构为凹入管内的锥状圆柱管，下端进液管的上端内部结构为凸出管外的锥状圆柱管的目的是为了在进液管内设置一个空腔能够短暂的储存药液，在进液管上的开关打开后使药液进入加速管道的速度得到缓冲。
6.加速管道上驱动线圈的角度设置的目的在加速管道上驱动线圈安装的角度为了能够保证磁悬浮加速球的从零速加速至高速的过程中每相邻两个驱动线圈间能够保证动能损失的情况逐级不间断提速。
附图说明
图1为根据本发明实施例的磁悬浮高速冲击雾化喷头的管路结构示意图；
图2为根据本发明实施例的磁悬浮高速冲击雾化喷头的整体外观示意图；
图3为根据本发明图2的A-A加速管路剖视示意图；
图4为根据本发明实施例的磁悬浮高速冲击雾化喷头的冲击加速管路以及线圈布置示意图；
图5为根据本发明实施例的磁悬浮高速冲击雾化喷头的进液管剖视示意图；
图6为根据本发明实施例的磁悬浮高速冲击雾化喷头的出液头的放大示意图；
图7为根据本发明实施例的磁悬浮高速冲击雾化喷头的连接管局部剖视放大示意图；
图8为根据本发明实施例的磁悬浮高速冲击雾化喷头的连接管角度示意图；
图9为根据本发明实施例的磁悬浮高速冲击雾化喷头的出液端的剖视示意图。
附图标记：
1-喷头壳体；2-进液管；201-上端进液管；202-下端进液管；3-加速管道；31-出液侧壁孔；301-第一段加速管道；302-第二段加速管道；303-第三段加速管道；304-第四段加速管道；4-连接弯头；5-连接管；6-回流管；7-驱动线圈；8-连接导线；9-金属球；10-旋钮开关；11-导流管；12-拉瓦尔管；13-出液头；14-出液孔。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种磁悬浮高速冲击雾化喷头，包括进液管2、加速管道3、连接管5和回流管6；所述加速管道3上的出液侧壁孔31与连接管5相通，液体经进液管2流入加速管道3在加速管道3内加速后流入连接管5后经出液头13喷出。
所述加速管道3出口端与回流管6之间通过连接弯头4连通。
所述加速管道3外设置有若干组驱动线圈7；加速管道3内设置有数个金属球9，在磁力的作用下，金属球9沿加速管道3对液体进行加速，且所述金属球9在加速管道3和回流管6组成的环形封闭区域内往复运动。
所述连接管5出水端与拉瓦尔管12的输入端连接，拉瓦尔管12的出口端与出液头13连通；出液头13末端开设有与出液头13轴线垂直的出液孔14。
所述出液孔14末端为锥形结构。
所述拉瓦尔管12的输入端位置设置有旋钮开关10。
所述进液管2包括上端进液管201和下端进液管202；所述上端进液管201的下端内部结构为凹入管内的锥状圆柱管，下端进液管202的上端内部结构为凸出管外的锥状圆柱管；所述上端进液管201与下端进液管202相通。
所述出液侧壁孔31的轴线与连接管5轴线的夹角为45°。
所述加速管道3包括依次连通的第一段加速管道301、第二段加速管道302、第三段加速管道303和第四加速管道304；所述第一段加速管道301外侧90°位置处设置有驱动线圈7；所述第二加速管道302外侧45°和135°位置处均设置有驱动线圈7；所述第三加速管道303外侧45°、90°和135°位置处均设置有驱动线圈7；所述第四加速管道303外侧15°、65°、115°和165°位置处均设置有驱动线圈7；第一段加速管道301、第二段加速管道302、第三段加速管道303和第四加速管道304上的角度都是以各个管道旋转过程中的角度。
结合附图1至图9，一种磁悬浮高速冲击雾化喷头，包括喷头壳体1、进液管2、加速管道3、连接弯头4、连接管5、回流管6、驱动线圈7、连接导线8、金属球9、旋钮开关10、导流管11、拉瓦尔管12和出液头13；所述进液管2通过所述喷头壳体1上端进入与所述加速管3相连，所述加速管道3固定在喷头壳体1内部下端，所述连接弯头4承担回流管6与加速管道3的连接，所述驱动线圈7通过连接导线8连接电源提供驱动电流，所述金属球9在所述加速管道3内能贴合滑动，所述喷头壳体1下端设有开口安装所述出液头13，所述加速管道3在与喷头壳体1下端开口处相对应处开设出液侧壁孔31通过连接管5密闭连接其连接处均设有密封圈，所述旋钮开关10安装在所述连接管5与导流管11之间，所述拉瓦尔管12一端与导流管11相连接另一端与出液头13相连接。
所述连接管5的管体两端均有安装螺纹与第四段加速管道304上开设的出液侧壁孔31呈45°以及喷头壳体1下端的开孔处密闭连接并且设有密封圈，连接管5与喷头壳体1底端呈135°安装，弯角处平滑能够对冲击加速后的药液保持高速进入出液头13从而由出液孔激射出形成雾滴。
出液头13上开设若干出液孔14能够保证药液从出液孔激射出形成均匀雾滴。所述喷头壳体1上端盖开设孔洞能够使进液管2紧密贴合孔洞伸入喷头壳体1内腔，所述喷头壳体1上端盖通过螺纹与喷头壳体下端一体连接。
进液管2由两段构成，上端进液管201下端的内部结构呈现为凹入管内的锥状圆柱管，下端进液管202上端的内部结构呈现为凸出管外的锥状圆柱管，同时下端进液管202末端通过螺纹连接与冲击加速管道3上所开孔洞相连，上端与下端两段进液管通过螺纹连接在一起两段进液管连接之间设有密封圈。
进液管2的上端进液管201上内凹锥状体边缘开有圆孔，下端进液管202的外凸锥状体中心开有圆孔，所述进液管2内药液的进入通过电磁阀开关控制。
冲击加速管道3由四段相同管径不同半径的半圆环空心管通过螺纹连接为一体，每相连接两段空心管连接处间均设有密封圈，加速管道3与回流管6以及连接弯头4构成密闭回路，本发明的磁悬浮高速冲击雾化喷头的冲击加速管道组成可根据需求在增加半圆环空心管数目。
加速管道3连接起来呈现为盘状漩涡形状，管道材料采用不锈钢材质能够承受高压。
驱动线圈7缠绕漆包线的匝数以及圈数根据磁悬浮加速金属球9的球径大小选定并且做好防水绝缘处理，所述驱动线圈7每个线圈通过导线串联再通过连接导线8连接外部电源。
驱动线圈7在加速管道3上的安装规则为在第一段冲击加速管道301的90°处安装一个，在第二段302加速管道上分别在45°和135°各安装一个，在第三段加速管道303分别在45°、90°以及135处各安装一个，在第四段加速管道304分别在15°、65°、115°以及165°处各安装一个，这种安装规则能够保证磁悬浮加速金属球9在冲击加速管道3内加速不间断，并且逐步提速达到高速。
金属球9的半径与冲击加速管道3管径相同，在加速管道3内能够贴合管壁无阻碍滑动，金属球9的数量拟选用5个表面光滑且完全相同的磁悬浮金属球体，磁悬浮金属球的材料选用耐腐蚀的金属材料。
回流管6通过连接弯头4将第四段加速管道304末端与第一段加速管道301首端相连接。
连接弯头4与回流管6能够允许金属球9贴合管壁流畅滑动。
加速管道3以及驱动线圈7均固定在喷头壳体1内腔下端。
加速管道3内的金属球9在所述驱动线圈7通过连接导线8接通电源后通过逐步将金属球9进行加速，在第一颗磁悬浮加速金属球通过通电驱动线圈7后在磁力的作用下获得加速度，在第一颗磁悬浮加速金属球撞击第二颗磁悬浮金属球时，根据动量守恒的原理，由于两颗磁悬浮金属球质量相同，第一颗金属加速球静止下来，第二颗磁悬浮金属球保持受到撞击时第一颗磁悬浮金属球的速度继续前进，按照这原理，这份动能一直传递给第五颗磁悬浮加速金属球，并且第五颗磁悬浮加速金属球所处的位置离通电驱动线圈7的距离较入射的第一颗磁悬浮加速金属球要远，这时候它所获得的动能等于第一颗磁悬浮加速金属球的初始动能加上通电驱动线圈7磁力做功产生的能量，第五颗磁悬浮加速金属球继续前进的速度比第一颗磁悬浮加速金属球初速度要大的多，第五颗磁悬浮加速金属球继续沿管内前进经过下一个通电驱动线圈7如此多次进行，每个磁悬浮加速金属球相继撞击达到高速，高速运动的相邻两个磁悬浮金属球之间空间由于运动速度差形成低压腔在进液管2上方的电磁阀开关打开后将进液管2内的药液吸入到加速管道3内受到高速运动的磁悬浮加速金属球推动进行离心加速，经过这种加速方式后达到高速后旋钮开关10打开后药液经拉瓦尔管12二次加速后沿导流管11流动由出液头13上的出液孔14激射而出。这种磁悬浮冲击加速方式产生的效果能够是实现更高效的雾化。
根据本发明的一个实施例，拉瓦尔管内的腔体由靠近导流管至靠近出液头的方向，包括依次导通的稳定段、收缩段和扩张段。
依据
式中M为流体马赫数，υ为流体速度，S截为流道截面积，当流体速度小于当地音速，即M<1时，流道截面积越小流体速度越快；当流体速度大于当地音速即M>1时，流道截面积越大流体速度越快，过渡段即喉口处达到当地音速，从而提高雾化效果。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种磁悬浮高速冲击雾化喷头，其特征在于，包括进液管（2）、加速管道（3）、连接管（5）和回流管（6）；所述加速管道（3）上的出液侧壁孔（31）与连接管（5）相通，液体经进液管（2）流入加速管道（3）在加速管道（3）内加速后流入连接管（5）后经出液头（13）喷出；
所述加速管道（3）外设置有若干组驱动线圈（7），加速管道（3）内设置有数个金属球（9），在磁力的作用下，金属球（9）沿加速管道（3）对液体进行加速，且所述金属球（9）在加速管道（3）和回流管（6）组成的环形封闭区域内往复运动；所述加速管道（3）包括依次连通的第一段加速管道（301）、第二段加速管道（302）、第三段加速管道（303）和第四加速管道（304）；所述第一段加速管道（301）外侧90°位置处设置有驱动线圈（7）；所述第二段加速管道（302）外侧45︒和135︒位置处均设置有驱动线圈（7）；所述第三段加速管道（303）外侧45︒、90︒和135°位置处均设置有驱动线圈（7）；所述第四加速管道（304）外侧15︒、65︒、115︒和165︒位置处均设置有驱动线圈（7）；第一段加速管道（301）、第二段加速管道（302）、第三段加速管道（303）和第四加速管道（304）上的角度都是以各个管道旋转过程中的角度。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮高速冲击雾化喷头，其特征在于，所述连接管（5）出水端与拉瓦尔管（12）的输入端连接，拉瓦尔管（12）的出口端与出液头（13）连通；出液头（13）末端开设有与出液头（13）轴线垂直的出液孔（14）。
3.根据权利要求2所述的磁悬浮高速冲击雾化喷头，其特征在于，所述出液孔（14）末端为锥形结构。
4.根据权利要求2所述的磁悬浮高速冲击雾化喷头，其特征在于，所述拉瓦尔管（12）的输入端位置设置有旋钮开关（10）。
5.根据权利要求1所述的磁悬浮高速冲击雾化喷头，其特征在于，所述进液管（2）包括上端进液管（201）和下端进液管（202）；所述上端进液管（201）的下端内部结构为凹入管内的锥状圆柱管，下端进液管（202）的上端内部结构为凸出管外的锥状圆柱管；所述上端进液管（201）与下端进液管（202）相通。
6.根据权利要求1所述的磁悬浮高速冲击雾化喷头，其特征在于，所述出液侧壁孔（31）的轴线与连接管（5）轴线的夹角为45°。
7.根据权利要求1所述的磁悬浮高速冲击雾化喷头，其特征在于，所述加速管道（3）出口端与回流管（6）之间通过连接弯头（4）连通。
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Citations (8)
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2021
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