CN1183213A - 一种带静电装置的电动喷雾器 - Google Patents

Abstract

本发明给出一种带静电装置的电动喷雾器,它以蓄电池作动力,采用较大功率电动机和较大流量水泵间歇性地把水压入储能压力瓶,依靠压缩空气的反弹力进行喷雾,同时它还带有一套高压静电发生装置,并通过导线把高压引向喷头,从而使喷出的雾带有静电。此喷雾器具有能耗较低、农药回收率高的优点。

Description

一种带静电装置的电动喷雾器

本发明涉及一种带静电装置的电动喷雾器，属于植保机械领域。

目前，以蓄电池为动力的电动喷雾器按其雾化方式不同可分为两种：离心雾化和加压雾化。离心雾化喷雾器喷出的雾定向性差，农民使用很不方便，因而难以推广。加压雾化目前存在效率低、能耗过大的缺点。CN2207230Y给出一种涡轮泵式电动喷雾器，CN2242135Y给出一种离心泵式电动喷雾器。它们的基本结构主要由壳体、蓄电池、电动机、水泵、喷头、喷杆组成，电动机带动水泵将药液加压并直接输送到喷头进行喷雾。

静电技术应用于农业喷雾是当今植保领域最重要的技术之一，静电喷雾不仅雾粒较细，而且使农药沉积量大提高，进而大幅度提高农药利用效率。中国专利CN2099618U给出了一种接触式超低容量喷雾器，CN2141738Y给出一种轴流风送式静电喷雾装置。

本发明的目的是给出一种带静电装置、以蓄电池为动力，且能耗低、效率高的电动喷雾器。

本发明的设计思想是，在原电动加压式喷雾器的基础上，增加一个压力瓶、一个单向阀、一个压力传感器、一套水压控制电路和一个高压静电发生器，并采用较大功率电动机和较大流量水泵。水泵把水箱内的水通过单向阀压入储能压力瓶，压力瓶内设有压力传感器。喷雾器工作时，水箱充满药液，打开电源开关。电动机带动水泵把水箱里的水通过单向阀压入压力瓶，当水压达到某一上限时，压力传感器提供一信号，通过控制电路使电动机自动关闭，打开喷雾阀门即可进行喷洒；当水压低于某一下限时，电动机又在压力传感器、控制电路的控制下自动打开；电动机的功率比维持正常喷雾所需功率要大，水泵工作时的供水速度大于喷头喷雾速度，电动机带动水泵只需间歇工作所提供的水量就可维持正常喷雾。高压静电发生器的高压输出端一极通过拖地引线接地，另一极用高压引线引向喷头。

在水泵所提供水压一定时，因密封带来的磨擦损耗及水粘滞力的损耗功率基本是一常数，采用较大功率电动机、较大流量水泵则有用功率所占比例较大，即效率较高。压力瓶及其水压控制系统的设置，能使电动机及水泵对水施加的能量以压缩空气的内能形式储存起来，从而较大功率电动机和较大流量水泵只需间歇性工作就可满足正常喷雾的要求。这样就实现了整个喷雾器效率较高、能耗较低的目的。高压静电发生器的设置可使喷头(17)和被喷洒的农作物之间产生一高压静电场，因喷头带电，喷头喷雾时，其雾粒必然带有静电荷，带电雾粒在电场力的作用下加速飞向作物并被作物的叶面所吸附，这就减少了雾粒的飘逸、提高了农药的利用率；同时，高压电场还有利于药液的雾化，使雾粒较细且均匀，并使雾化所需的压力减小，因而可以进一步降低能耗。

要实现正常压力喷雾，水压最好不低于0.2千克/平方厘米，所以压力传感器及控制电路所控制的压力瓶内水压的下限应大于这一压力；又由于受电动机及水泵功率限制，压力瓶内水压的上限应小于1.5千克/平方厘米，最好为1.0千克/平方厘米左右。

电动喷雾器的核心元件是水泵和电动机。水泵选择应满足以下要求：水压大于压力瓶内水压控制上限，一般在1.0～2.0个大气压，供水量应为喷头喷雾量的2～20倍，而且水泵效率不能太低，最好不小于10％，满足此要求的水泵以离心泵最为合适，也可以采用满足上述要求的涡旋泵或柱塞泵。

对于电动机的选择要求与水泵配套。由于是间歇性工作，因此要求起动转矩较大。其转速和功率应能满足水泵压力和供水量的需要，功率一般为40～80瓦，转速一般为5000～10000转/分。同是还要求电动机具有较高的效率，其效率最好大于60％。

蓄电池的最大输出功率应大于电动机的功率，其容量应保证喷雾器可连续工作6个小时以上。

压力容器是储能的关键。为了避免频繁开启，每一次开启泵水不能过少，这就要求压力瓶要具有较大容积，它的压力瓶在压力控制范围内所能容纳的水量最好不小于一分钟的喷雾量。对于背负式电动喷雾器，压力容器容量为1.0～4升。

压力传感器和控制电路可以控制压力瓶的水压以及水泵的工作状态。压力传感器既可采用压敏元件直接测量压力，也可采用水位计间接反应压力；既可以利用水压传感器给出一控制信号来控制水压上限，也可以采用时间延迟元件来控制水压上限，当水压低于控制下限时电动机扣开，利用时间延迟元件使电动机工作一段时间(例如10秒)自动关闭。

高压静电发生器可产生1～4万伏的直流高压，其输出端一极接地，一极接喷头。由于喷头带有高压静电，而且水是导电的，这样整个水路都带有高压静电，所以要求壳体、水箱、水泵、压力瓶、输水管、喷雾阀门、手持柄、喷杆(16)采用绝缘性能良好的塑料制成。

通过上述分析可以看出，本电动喷雾器由于采用大功率电动机、大流量间歇工作、水泵压力储能及电路控制系统，有效地实现了低能耗、高效率的目的。

图1为实施例1的电动喷雾器的结构图。

图2为高压静电发生器的电路图。

图3为实施例1的控制电路图。

下面结合具体实施例说明本发明电动喷雾器的构造、工作原理。

实施例1：

组成元件：壳体(1)、背负带(2)、蓄电池(3)、充电器(4)、充电插孔(22)、电动机(5)、电源开关(6)、控制电路(7)、水压传感器(8)、水箱(9)、加水盖(21)、水泵(10)、单向阀(11)、压力瓶(12)、输水管(13)、喷雾阀门(14)、手持柄(15)、喷杆(16)、喷头(17)、高压静电发生器(18)、高压引线(19)、拖地引线(20)。

连接方式：壳体(1)分上下两个腔体，上部腔体为水箱(9)，蓄电池(3)、电动机(5)、电源开关(6)、控制电路(7)、水泵(10)、高压发生器装入下部腔体内。电动机(5)的转子与水泵(10)的叶轮固定在同一转轴上，电动机(5)驱动水泵(10)工作，水泵(10)通过单向阀(11)把水箱(9)内的水压入压力瓶(12)中。水压传感器(8)设置在压力瓶(12)内部，并通过导线与控制电路(7)相连接。压力瓶(12)直接与输水管(13)相连接，输水管(13)的另一端接有喷雾阀门(14)、手持柄(15)、喷杆(16)和喷头(17)。高压静电发生器(18)的高压输出端一极通过拖地引线(20)接地，另一极用高压引线(19)引向喷头(17)。

元件参数：蓄电池(3)为12V、4AH，充电器(4)为0.5A、12V。水箱(9)的容积为12升。电动机(5)功率为45瓦，转速为8000转/分。水泵(10)采用离心泵，供水压力为1.2千克/平方厘米，供水速度为2升/分。压力瓶(12)的容积为2.4升。水压传感器(8)采用水位计，把它放置在压力瓶(12)内1.0升刻度线位置代表低水位，此水位对应的水压为0.7千克/平方厘米，这一压力作为水压控制的下限。控制电路(7)的结构如图3所示，它的主要元件是一个延迟时间为10秒的时间继电器，此继电器作为电动机的开关，它受控于水位计，当水位计露出水面时，继电器打开延迟10秒时间自动关闭。每个喷头的喷雾量为0.3升/分，可设置一个或两个喷头。高压静电发生器(18)可产生2万伏的直流高压，电路图如图2所示。由于喷头(17)带有高压静电，而且水是导电的，这样整个水路都带有高压静电，所以要求壳体(1)、水箱(9)、水泵(10)、压力瓶(12)、输水管(13)、喷雾阀门(14)、手持柄(15)、喷杆(16)采用绝缘性能良好的塑料制成。

操作程序及工作原理：首先给水箱(9)充满药液，打开电源开关(6)，电动机(5)带动水泵(10)把水箱(9)里的水通过单向阀(11)压入压力瓶(12)。当压力瓶的水位达到1.0升刻度线后，最多延迟10秒控制电路(7)使电动机(5)自动关闭，打开喷雾阀门(14)即可进行喷雾；当水位低于1.0升刻度线时，电动机(5)又在水位传感器(8)、控制电路(7)的控制下自动打开，工作10秒又自动关闭。这样电动机(5)每次启动工作10秒，把大约0.3升的水压入压力瓶，水压的控制范围大约是0.7～1.1千克/平方厘米。若只有一个喷头，这0.3升的水可维持1分钟的喷雾，而这段时间电动机(5)处于关闭状态。喷雾器的平均功率为6瓦，一次充电可以连续工作8个小时。在接通电源后，高压静电发生器(18)开始工作并产生2万伏的直流高压，它一极接地，一极接喷头(17)，这样在喷头(17)和地面之间，更确切的说是喷头(17)和被喷洒的农作物之间就存在一2万伏高压，喷头(17)喷雾时，其雾粒必然带有静电荷，带电雾粒在电场力的作用下加速飞向作物并被作物的叶面所吸附，这就减少了雾粒的飘逸、提高了农药的利用率；同时，高压电场还有利于药液的雾化，使雾粒较细且均匀，并使雾化所需的压力减小，因而可以进一步降低能耗。

Claims (10)

1、一种带静电装置的电动喷雾器，它的组成元件包括壳体(1)、背负带(2)、蓄电池(3)、充电器(4)、电动机(5)、电源开关(6)、水箱(9)、水泵(10)、输水管(13)、喷雾阀门(14)、手持柄(15)、喷杆(16)、喷头(17)几部分；壳体(1)分上下两个腔体，上部腔体为水箱(9)，蓄电池(3)、电动机(5)、电源开关(6)、水泵(10)装入下部腔体内；电动机(5)的转子与水泵(10)的叶轮固定在同一转轴上，电动机(5)驱动水泵(10)工作；其特征在于，它还包括压力瓶(12)、单向阀(11)、水压传感器(8)、控制电路(7)、高压静电发生器(18)、高压引线(19)、拖地引线(20)；水泵(10)通过单向阀(11)把水箱(9)内的水压入压力瓶(12)中；水压传感器(8)设置在压力瓶(12)内部，并通过导线与控制电路(7)相连接，水压传感器(8)和控制电路(7)的作用是使压力瓶(12)中的水压保持在一个特定范围内，当水压低于此范围的下限时，水压传感器(8)给出一控制信号，控制电路(7)使电动机(5)和水泵(10)开始工作，当水压高于此范围上限时电动机(5)和水泵(10)停止工作；压力瓶(12)直接与输水管(13)相连接，输水管(13)的另一端接有喷雾阀门(14)、手持柄(15)、喷杆(16)和喷头(17)；高压静电发生器(18)的高压输出端一极通过拖地引线(20)接地，另一极用高压引线(19)引向喷头，这样可使喷出的雾粒带有电荷，提高农药使用效率；电动机(5)的功率比维持正常喷雾所需功率要大，水泵(10)工作时的供水速度大于喷头(17)喷雾速度，电动机(5)带动水泵(10)只需间歇工作所提供的水量就可维持正常喷雾，这样可提高效率、降低能耗。

2、根据权利要求1的带静电装置的电动喷雾器，其特征在于。压力瓶(12)的水压控制范围下限应大于0.2千克/平方厘米，上限应小于1.5千克/平方厘米。

3、根据权利要求1或2的带静电装置的电动喷雾器，其特征在于，它的喷头(17)喷雾速度为0.2～2.0升/分。

4、根据权利要求1～3的带静电装置的电动喷雾器，其特征在于，它的水泵(10)所能提供的水压应大于水压控制范围上限；供水速度应为喷头(17)喷雾速度的2～20倍，其能量转化效率应大于10％；水泵(10)最好采用离心泵，也可以采用能满足上述要求的涡旋泵或柱塞泵。

5、根据权利要求1～4的带静电装置的电动喷雾器，其特征在于，它的电动机(5)功率和转速应与水泵(10)相匹配；其能量转化效率应大于60％；并要求具有较大的启动转矩。

6、根据权利要求1～5的带静电装置的电动喷雾器，其特征在于，它的蓄电池(3)的最大输出功率应大于电动机(5)的功率，其容量应保证喷雾器可连续喷雾6个小时以上。

7、根据权利要求1～6的带静电装置的电动喷雾器，其特征在于，它的压力瓶(12)在压力控制范围内所能容纳的水量一般应大于半分钟的喷雾量，最好为一分钟左右的喷雾量。

8、根据权利要求1～7的带静电装置的电动喷雾器，其特征在于，它的水压传感器(8)既可采用压敏元件直接测量压力，也可采用水位计间接反应压力；既可以利用水压传感器(8)给出一控制信号来控制水压上限，也可以采用时间延迟元件来控制水压上限，当水压低于控制下限时电动机(5)打开，利用时间延迟元件电动机(5)工作一段时间(例如10秒)自动关闭。

9、根据权利要求1～8的带静电装置的电动喷雾器，其特征在于，它的高压静电发生器(18)可产生1～4万伏的直流高压。

10、根据权利要求1～9的带静电装置的电动喷雾器，其特征在于，它的壳体(1)、水箱(9)、水泵(10)、压力瓶(12)、输水管(13)、喷雾阀门(14)、手持柄(15)、喷杆(16)应采用绝缘性能良好的塑料制成。

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