CN115024302B - 一种除草用喷药装置 - Google Patents

Abstract

一种除草用喷药装置，包括基座、设置在基座上的药水混合管、设置在药水混合管出口端的喷嘴、连接药水混合管入口端设有用于向药水混合管通入待喷洒药物的药管以及用于向药水混合管通入配水的水管，所述药管内设有由第三伺服电机驱动转动、用于调节药水流量的限流阀，药水混合管靠近喷嘴的一端设有用于检测药水浓度的浓度传感器；基座上设有电性连接第三伺服电机及浓度传感器的控制器。本发明的喷药装置通过设置药管、水管和药水混合管，经浓度传感器检测结果，由电机驱动药管上的限流阀直接控制药物添加量，能够在实时配药中进行精确喷药，喷药精度高、药水浓度易控制。

Description

一种除草用喷药装置

技术领域

本发明属于农业植物保护装置技术领域，具体涉及一种除草用喷药装置。

背景技术

我国是农业生产大国，2021全年粮食种植面积达11763万公顷。除草是农业生产关键环节，除草方法主要有人工除草、机械除草和化学除草。人工除草劳动强度大、效率低、成本高且无法满足集约化生产需要；机械除草对作业环境要求高、通用性差且易损伤种植作物；化学除草是利用除草剂对杂草进行根除，科学使用除草剂，可极大提高农业生产效率。

目前，化学除草所使用的喷药装置，在使用时，容易喷洒过量的农药或因不易控制农药浓度而造成药物残留，过量药物的残留将会影响土地质量，有违农业绿色可持续发展的理念。

发明内容

本发明的目的在于提供一种除草用喷药装置，旨在于克服现有除草喷药装置在化学除草作业过程中喷药精度差、药水浓度不易控制的问题。

本发明为了达到上述目的所采用的技术方案是：

一种除草用喷药装置，包括基座、设置在基座上的药水混合管、设置在药水混合管出口端的喷嘴、连接药水混合管入口端设有用于向药水混合管通入待喷洒药物的药管以及用于向药水混合管通入配水的水管，所述药管内设有由第三伺服电机驱动转动、用于调节药水流量的限流阀，药水混合管靠近喷嘴的一端设有用于检测药水浓度的浓度传感器；

基座上设有电性连接第三伺服电机及浓度传感器的控制器。

进一步地，所述药水混合管内、位于入口端与浓度传感器之间设有用于提升药水混合效果的混合装置。

进一步地，所述混合装置包括紧贴药水混合管内壁套设、内径小于药水混合管设置的紊流管。

进一步地，所述紊流管内设有用于进一步提升药水混合效果的强化混合单元，强化混合单元包括多个沿药水流动方向依次排布、与紊流管同轴设置的锥斗状紊流件，紊流件的锥面直径沿药水流动方向逐渐增加。

进一步地，所述紊流件的末端直径为紊流管内径的1/3-2/3。

进一步地，所述药水混合管内位于混合装置与浓度传感器之间设有用于稳定药水流动、以提升浓度传感器检测精度的稳流装置。

进一步地，所述紊流装置包括同轴设置在药水混合管内的第三支架，第三支架上转动套设有转轴，转轴上沿转轴一周均布有稳流扇面。

进一步地，所述基座上设有由第一伺服电机驱动进行圆周旋转的置物台，置物台上设有由第二伺服电机驱动进行仰俯转动的安装架，药水混合管、药管以及水管均设置在安装架上。

进一步地，药水混合管上、靠近喷嘴处设有用于采集喷药图像的摄像头。

进一步地，第一伺服电机、第二伺服电机、摄像头均与所述控制器电性连接。

本发明的有益效果：

1.本发明的喷药装置通过设置药管、水管和药水混合管，通过浓度传感器检测结果，由电机驱动药管上的限流阀直接控制药物添加量，能够实时配药进行精确喷药，喷药精度高、药水浓度易控制。

2.本发明在药水混合管内设有混合装置以及强化混合单元，通过提升实时配药的药以及水的稳流程度，提升混合效果，在较短的药水混合管设置下即可实现良好的药水混合均匀效果，从而确保浓度传感器采集数据的精确性，进一步提升喷药装置的喷药精度，减少喷洒作业中不必要的药物残留。

3.本发明在药水混合管内设有位于混合装置后的稳流装置，在较短的药水混合管设置下，能够有效稳定药水混合物的流动，减少浓度传感器受液体波动带来的测量精度下降问题，从而进一步保证保浓度传感器采集数据的精确性，进一步提升喷药装置的喷药精度，减少喷洒作业中不必要的药物残留。

附图说明：

图1为实施例所提供除草用喷药装置的总体结构等轴侧视图；

图2为实施例所提供除草用喷药装置中限流阀的结构示意图；

图3为实施例所提供除草用喷药装置中药水混合管、药管以及水管的剖视结构示意图；

图4为实施例所提供除草用喷药装置中强化混合单元的结构示意图；

图5为实施例所提供除草用喷药装置中稳流装置的结构示意图；

图6为实施例所提供除草用喷药装置中稳流装置的爆炸结构示意图；

图7为实施例所提供除草用喷药装置中搅拌件的结构示意图；

图8为实施例所提供除草用喷药装置中底座的结构示意图。

图中标记：1、第一伺服电机，2、基座，3、第二伺服电机，4、扇形柱面齿，5、进水口，6、进药口，7、限流阀齿轮，8、药管，9、摄像头，10、第一支架，11、喷嘴，12、药水混合管，13、水管，14、管子位卡，15、第一动力齿轮，16、第三伺服电机，17、限位孔，18、控制器，19、第一斜面，20、混合装置，21、第二斜面，22、浓度传感器，23、限流阀，24、限流卡，25、第二动力齿轮，26、内齿圆槽，27、转向座，28、第二支架，29、第一异形件，30、第二异形件，31、圆柱孔，32、稳流装置，33、强化混合单元，34、导流面，35、稳流扇面，36、第三支架，37、第四支架，38、紊流件，39、稳流槽，40、转轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明提供一种除草用喷药装置的具体实施例：

参阅图1-图8所示。

本实施例的除草用喷药装置包括基座2，在基座2上设有一个药水混合管12，药水混合管12用于对实时进入的待喷洒药物以及配水进行混合，在药水混合管12的出口端设有一个喷嘴11，喷嘴11用于将混合后的药水喷洒出去，以便进行化学除草，在基座2上还设有一个药管8以及一个水管13，其中药管8设有一个进药口6，水管13设有一个进水口5，药管8和水管13的另一端均连接药水混合管12设置，结合图1所示，可以将药管8与水管13并行设置，通过弯管接头实现二者在药水混合管12上的连通，并通过多个管子位卡14实现二者之间的固定，可以理解地，在使用时，将进药口6连接送药系统，与带有压力的药液接通，将进水口5与配水系统连接，时带有压力的水进入水管13。

在药管8内设有限流阀23，结合图1和图2所示，在药管8内设有带水平通孔的限流卡24，限流阀23为转动设置在限流卡24内的球体，球体上开设有在球体转动过程中，能够与所述通孔对其以及错开的限流孔31，球体上设有伸出药管8的安装轴，安装轴上设有限流阀齿轮7，在药管8的管体上设有第三伺服电机16，第三伺服电机16的输出轴上设有与限流阀齿轮7啮合的第一动力齿轮15，在第三伺服电机16工作时，驱动第一动力齿轮15带动限流阀齿轮7转动，实现限流孔31控制药水加入量的调节，方便实时配药中药水浓度的直接控制。

在药水混合管12靠近喷嘴11的一端设有用于检测药水浓度的浓度传感器22，通过浓度传感器22实时检测混合后的药水中药物浓度，在基座2上设有控制器18，控制器18可以采用单片机或PLC，控制器18电性连接第三伺服电机16及浓度传感器22，实现喷药的精确控制。

在喷药过程中，出于实际应用需要，通常会将药水混合管12控制在一定的长度范围内，将药水和配水直接在管道内混合的效果受到一定影响，为了提升药水混合的效果，保证浓度传感器22的检测精度，在药水混合管12内设有混合装置20，混合装置20位于药水混合管12的入口端与浓度传感器22之间，以用于提升药水的混合效果，使浓度传感器12的检测值更加精准，混合装置20包括紊流管，紊流管紧贴药水混合管12内壁套设，紊流管的内径小于药水混合管12，形成当药物与配水经过紊流管时，通过管径的收缩，产生更强的涡效应，使药物混合更加均匀，具体的，紊流管的进口端设有便于药水混合物进入的第一斜面19，在紊流管的出口端设有便于药水混合物扩散离开的第二斜面21，结合图7所示，在紊流管内、靠近进出口两端处，还可设置搅拌件，搅拌件包括用于增加药水混合物湍流度的第一异形件29和第二异形件30，二者均同轴设置再紊流管内，第一异形件29设置第二异形件30上，且第一异形件29和第二异形件30分别设有相对错开设置的紊流板，在药水混合物经过时，能够进一步扰动药水混合物。

其中，在紊流管内设有用于进一步提升药水混合效果的强化混合单元33，结合图4所示，强化混合单元33包括设置再紊流管内的第四支架37，第四支架37的端面可设置成流线型的斜面，减少第四支架37对水流的阻碍，第四支架37上设有沿药水流动方向延伸的杆状件，杆状件上依次排布有多个锥斗状紊流件38，锥斗状紊流件38与紊流管同轴设置，紊流件38的锥面直径沿药水流动方向逐渐增加，即使药水混合物沿紊流件38的锥面呈伞状扩散，混合物扩散后在相邻两个紊流件38之间收缩，依次经过多次尾部涡流的作用，增加药水混合程度，改善药水混合效果，通常，为了保证药水的通过以及改善混合效果，将紊流件38的末端直径设置为紊流管内径的1/3-2/3。

如前所述，在实际应用中，由于药水混合管12的长度受限，在设置混合装置20后，通常会使药水因混合程度提升而存在一定的波动较大问题，进而影响浓度传感器22的检测精度，导致喷药精确控制受到一定影响，为此，在药水混合管12内设有稳流装置32，稳流装置32位于混合装置20与浓度传感器22之间，以用于稳定混合均匀的药水流动，从而在药水到达浓度传感器22时，保证浓度传感器22的检测精度。

结合图3和图6、图7所示，稳流装置32包括同轴设置在药水混合管12内的第三支架36，第三支架36上转动套设有转轴40，以图中所示为例，第三支架36的端部设有圆锥状导流面34，导流面34的锥尖朝向与药水流动方向相反设置，在第三支架36上设有一个嵌合套设可绕第三支架36转动的转轴40，转轴40上沿转轴40一周均布有稳流扇面35，当药水流动至稳流装置32，先在导流面34的分流下流向转轴40，经过稳流扇面35时，在药水液体冲击下自发旋转，减弱液体的窜动，提高液体流动稳定性，在稳流扇面35上可设置稳流槽39，以进一步增加稳流和混合效果。

在实际喷药作业时，通常需要将喷嘴11调整至一定的位置，以便确保喷洒精度，避免伤害植物的同时，保证喷洒药量的准确，结合图1和图8所示，基座2上设有由第一伺服电机1驱动进行圆周旋转的置物台，具体地，结合图2所示，置物台为转向座27，第一伺服电机1设置再基座2上，转向座27的底部设有内齿圆槽26，与第一伺服电机1上的第二动力齿轮25啮合设置，转向座27上设有第二支架28，第二支架28上设有用于安装药管8与水管13的安装孔，第二支架28的一端有扇形柱面齿4 ，扇形柱面齿4 端设有突出轴，该轴与转向座27的限位孔17配合，在转向座27上设有第二伺服电机3，第二伺服电机3通过齿轮与扇形柱面齿4啮合，第二伺服电机3转动时，实现第二支架28的俯仰运动，第一伺服电机1发生转动时，实现整个装置的圆周转动，从而能够确保喷嘴精准的到达待喷洒点位。

为了进一精确定位和识别喷洒点位，在药水混合管12靠近喷嘴11处设有第一支架10，第一支架10上安装有采集图像信息的摄像头9，第一伺服电机1、第二伺服电机3、摄像头9均与所述控制器18电性连接，形成完整的自动控制，在喷药过程中，摄像头9实时采集喷药对象信息，并将信息传输至控制器18，控制器18分析喷药对象信息，并向第一伺服电机1、第二伺服电机3和第三伺服电机16发出运动指令，第一伺服电机1和第二伺服电机3 协同作业，调整喷嘴11运动至喷药对象喷药处，实现精准喷药，同时第三伺服电机16运动可实时调整除草药剂流量，从而实现药水浓度变量施药。

需要说明的是，上述实施例仅用来说明本发明，但本发明并不局限于上述实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种除草用喷药装置，其特征在于：包括基座（2）、设置在基座（2）上的药水混合管（12）、设置在药水混合管（12）出口端的喷嘴（11）、连接药水混合管（12）入口端设有用于向药水混合管（12）通入待喷洒药物的药管（8）以及用于向药水混合管（12）通入配水的水管（13），所述药管（8）内设有由第三伺服电机（16）驱动转动、用于调节药水流量的限流阀（23），药水混合管（12）靠近喷嘴（11）的一端设有用于检测药水浓度的浓度传感器（22），药水混合管（12）内、位于入口端与浓度传感器（22）之间设有用于提升药水混合效果的混合装置（20），所述混合装置（20）包括紧贴药水混合管（12）内壁套设、内径小于药水混合管（12）设置的紊流管，紊流管的进口端设有便于药水混合物进入的第一斜面（19），紊流管的出口端设有便于药水混合物扩散离开的第二斜面（21），在紊流管内、靠近进出口两端处还设置搅拌件，搅拌件包括用于增加药水混合物湍流度的第一异形件（29）和第二异形件（30），二者均同轴设置在紊流管内，第一异形件（29）设置第二异形件（30）上，且第一异形件（29）和第二异形件（30）分别设有相对错开设置的紊流板；

药水混合管（12）内位于混合装置（20）与浓度传感器（22）之间设有用于稳定药水流动、以提升浓度传感器（22）检测精度的稳流装置（32），所述稳流装置（32）包括同轴设置在药水混合管（12）内的第三支架（36），第三支架（36）的端部设有圆锥状导流面（34），导流面（34）的锥尖朝向与药水流动方向相反设置，第三支架（36）上转动套设有转轴（40），转轴（40）上沿转轴（40）一周均布有稳流扇面（35），稳流扇面（35）上设置稳流槽（39）；

基座（2）上设有由第一伺服电机（1）驱动进行圆周旋转的置物台，置物台为转向座（27），第一伺服电机（1）设置在基座（2）上，转向座（27）的底部设有内齿圆槽（26），与第一伺服电机（1）上的第二动力齿轮（25）啮合设置，转向座（27）上设有第二支架（28），第二支架（28）上设有用于安装药管（8）与水管（13）的安装孔，第二支架（28）的一端有扇形柱面齿（4），扇形柱面齿（4） 端设有突出轴，该轴与转向座（27）的限位孔（17）配合，在转向座（27）上设有第二伺服电机（3），第二伺服电机（3）通过齿轮与扇形柱面齿（4）啮合，第二伺服电机（3）转动时，实现第二支架（28）的俯仰运动；

基座（2）上设有电性连接第三伺服电机（16）及浓度传感器（22）的控制器（18）。

2.如权利要求1所述的一种除草用喷药装置，其特征在于，所述紊流管内设有用于提升药水混合效果的强化混合单元（33），强化混合单元（33）包括多个沿药水流动方向依次排布、与紊流管同轴设置的锥斗状紊流件（38），紊流件（38）的锥面直径沿药水流动方向逐渐增加。

3.如权利要求2所述的一种除草用喷药装置，其特征在于，所述紊流件（38）的末端直径为紊流管内径的1/3-2/3。

4.如权利要求1所述的一种除草用喷药装置，其特征在于，药水混合管（12）上、靠近喷嘴（11）处设有用于采集喷药图像的摄像头（9）。

5.如权利要求4所述的一种除草用喷药装置，其特征在于，第一伺服电机（1）、第二伺服电机（3）、摄像头（9）均与所述控制器（18）电性连接。