CN207248690U - 一种转笼喷头雾化效果测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种转笼喷头雾化效果测试装置，包括供液系统、雾化系统和测试系统；供液系统的水泵从水箱中抽取溶液进入调量阀，经调量阀调节压力及流量的溶液送入雾化系统；雾化系统包括转笼喷头、电机；测试系统包括激光粒度仪、压力表和流量计；雾化系统支撑台相对激光粒度仪移动时，承载着电机及转笼喷头同时移动至与激光粒度仪相对的位置，使激光粒度仪发出的激光能捕捉转笼喷头喷出的圆形喷雾面。本实用新型能够全面、系统、综合地提供试验环境参数包括压力、流量、电机转速对转笼喷头雾化效果影响，进而能够进一步优化转笼结构，为实际航空飞行喷洒作业提供参考；测试方法效率高，准确性好。

Description

一种转笼喷头雾化效果测试装置

技术领域

本实用新型属于农业航空植保技术领域，尤其涉及一种转笼喷头雾化效果测试装置，通过高速风洞和电机驱动获得转笼喷头的不同转速，测试不同作业参数条件下转笼喷头不同转速下的雾化效果。

背景技术

目前转笼雾化方式是一种超低量喷雾方式，对节约农药、提高农药雾化均匀性非常有效，转笼喷头喷雾的工作原理为高速气流驱动转笼喷头叶片转动，通过叶片带动转笼的转动，供液系统提供药液，转笼喷头在转动条件下对药液进行雾化。但是其雾化效果通常采用飞行作业方式测量，由于飞行状态下条件的不可控性和诸多因素的影响，很难获得飞行气流大小和雾化效果间的直接关系。

而基于轻型飞机的转笼离心雾化技术但具有作业高度低，灵活性高，飘移少，对环境的污染小等优点，因此，针对不同防治对象，研究转笼喷头不同转速下的雾化效果，结合轻型飞机选择相应的喷雾量及喷头最佳雾滴粒径，是保证防治效果的同时实现农药减施的重要手段。

因此，运用一种适合实验室测量的转笼喷头雾化效果测试装置及测试方法能够准确、高效地测得转笼喷头不同转速条件下的雾化效果，进而优化转笼结构，为飞行作业提供参考依据。

实用新型内容

实用新型目的：为了能够准确获得转笼喷头不同转速下的雾化效果，提高测试效率和精准性，进一步优化转笼的结构，需要建立室内的试验系统。本实用新型提供一种转笼喷头雾化效果测试装置，通过电机精准控制转笼转速，配上喷雾系统，从而可获得转笼喷头在不同喷雾流量、喷雾压力、电机转速条件下的雾化效果。通过转笼喷头雾化效果测试方法获得在不同压力流量条件下转笼喷头不同转速的雾粒谱，进而评价分析雾化效果。

技术方案：

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种转笼喷头雾化效果测试装置，其特征在于，包括供液系统、雾化系统和测试系统；

供液系统包括水箱、水泵和调量阀；水泵从水箱中抽取溶液进入调量阀，水泵带有压力调节旋钮，可调节喷雾压力，经调量阀调节流量的溶液送入雾化系统；

雾化系统包括可由电动驱动转动的转笼喷头，电机设置在可相对激光粒度仪移动的雾化系统支撑台上；

测试系统包括激光粒度仪、压力表和流量计；流量计和压力表分别测试进入雾化系统的转笼喷头中水的瞬时流量和压力；

雾化系统支撑台相对激光粒度仪移动时，承载着电机及转笼喷头同时移动至与激光粒度仪相对的位置，使激光粒度仪发出的激光能捕捉。转笼喷头喷出的圆形喷雾面

所述转笼喷头包括空心轴、弹簧、活门座、扩散管以及网笼；

扩散管至少有一部分外壁上设置均匀分布的孔，网笼套设覆盖在扩散管的有孔部分的外部；

空心轴进液端与供液系统连通；空心轴出液端喷口连通到扩散管内并延伸进入外壁有孔的部分，并由套于喷口的活门座封堵，该喷口外壁上设置有可阻挡活门座滑动时脱离的轴肩，轴肩与活门座抓持在轴肩上的钩部之间设置压缩的弹簧；

扩散管由所述电机驱动与网笼一起相对空心轴旋转。

扩散管的有孔部分的内部还设置一将空心轴喷口喷出的液体拨向四周的分布器；分布器内部围成的孔径大于活门座的直径。

所述空心轴由轴承支撑相对扩散管旋转；所述轴承设置在朝向空心轴进液端的扩散管一端。

空心轴出液端的喷口为向外扩散的喇叭形。

所述的调量阀包括设置在壳体内腔中的转动盘，转动盘上设有多个直径不同的调节孔；转动盘通过一伸出壳体一端的转动杆与外部的把手连接，通过把手的旋转驱动转动盘在壳体内转动；

壳体另一端的内腔端口位置设置一静盘，静盘上设置有一可与不同的调节孔对准的出水孔，出水孔与出水管连通；

当转动盘上的任一调节孔与静盘上的出水孔对准时，由进水管进入壳体内腔中的液体可通过调节孔、出水孔从出水管流出。

壳体内的转动杆上套设有弹簧，由弹簧的弹力作用使转动盘被顶着贴靠在静盘上。

转笼喷头下方设有用于收集转笼喷头喷洒出的溶液的收集箱。

还包括一控制电机转速的变频器。

一种转笼喷头雾化效果测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步、调试测试系统：调试激光粒度仪，将压力表和流量计固定放置在供液系统支撑台上；

第二步、安装雾化系统：将雾化系统支撑台设置在导轨上，将电机固定在雾化系统支撑台上，将转笼喷头的扩散管通过法兰与电机转动轴相连，使扩散管与其上的网笼由电机驱动一起相对空心轴转动；

第三步、安装供液系统：将水箱与水泵、水泵与调量阀通过导管连通，调量阀的出水口连通至转笼喷头的空心轴；

第四步、安装控制系统：将变频器与电机电相连；

第五步、启动雾化系统：通过电机带动转笼喷头的扩散管和网笼一起相对空心轴转动；

第六步、启动供液系统：使水泵工作，从水箱中抽取溶液进入调量阀，经调量阀调节溶液的压力及流量大小后，送入转笼喷头内进行雾化；

第七步、转笼喷头将水进行机械破碎雾化，形成圆形喷雾面；

第八步、打开测试系统，运行激光粒度仪，并通过调整雾化系统支撑台与激光粒度仪的相对位置，调整圆形喷雾面与激光粒度仪发出的激光扫描位置，用计算机记录圆形喷雾面雾滴的雾粒谱情况，同时记录此时的压力表和流量计的数据；

第九步、改变各项参数，即通过水泵改变溶液压力、调量阀改变溶液流量、控制变频器改变电机转速，获得转笼喷头的不同转速，每改变一组参数记录一组数据和雾粒谱情况；

完成测试后，对多种变量参数条件下的雾粒谱和数据进行统计、对比分析。

本实用新型具有如下有益效果：本实用新型的电机驱动的雾化效果装置能够全面、系统、综合地提供试验环境参数（压力、流量、电机转速）对转笼喷头化效果的影响，测试方法效率高，准确性好，能够全面分析不同压力、流量对转笼喷头不同转速下的雾化效果，进而能够进一步优化转笼结构，为实际航空飞行喷洒作业提供参考。

附图说明

图1为电机驱动的雾化测量装置工作状态结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为电机驱动的转笼喷头结构示意图；

图4为调量阀结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

本实用新型的转笼喷头雾化效果测试装置为电机驱动的雾化测量装置，如图1、图2和图3所示，包括测试系统、雾化系统、供液系统和控制系统。

测试系统包括激光粒度仪11、压力表12、流量计13：流量计13测试进入电动转笼喷头中水的瞬时流量；压力表12测试水的压力。最后可由计算机24计算分析激光粒度仪11测出的雾粒谱并给出分析结果。

雾化系统包括电动驱动的转笼喷头17，转笼喷头17 的法兰通过螺栓与电机20连接；电机20由径向固定的锁紧箍21和轴向固定的盖板18固定不动，并通过底板19螺栓连接在带有轮子的雾化系统支撑台32上；变频器23通过电线22与电机20相连，型号为DV300系列交流变频器，主要控制电机的转速进而控制转笼的转速。

供液系统包括水箱25、导管26，水泵28通过导管26与水箱25相连；24V直流电源27驱动水泵28工作，从水箱25抽取水进入调量阀30内，调量阀30调节进入的水的压力及流量；水箱25、24V直流电源27、水泵28、调量阀30均固定在供液系统支撑台29上，连接方式为螺栓连接。

控制系统包括接交流电控制电机转速的变频器23、驱动电动液泵工作的24V直流电源27。

本实用新型的电机驱动的雾化测量装置，雾化系统位于测试系统的中心位置，通过导轨34可调节雾化系统与测试系统的相对位置，以使激光粒度仪11发出的激光能够捕捉到转笼喷头17喷出的圆形喷雾面的雾化效果情况；转笼喷头17下方的地面设有收集箱31，收集转笼喷头17转动时喷洒出的水；供液系统通过药液软管14、卡箍16和弯管接头15与雾化系统相连，向转笼喷头17提供药液，本实施例中，在进行雾化效果测试时，也可以用水代替药液。

结合图3所示，转笼喷头工作原理为大直径转笼在电机驱动下快速旋转，进入转笼喷头空心轴的液体经过轴端单向阀流入扩散管内，在离心力的作用下经扩散管、网笼形成粒径一致的细小液滴。

转笼喷头可分为传动机构、喷药机构、离心机构和连接机构几部分，主要由轴承端盖11-1、空心轴11-2、套筒11-3、深沟球轴承11-4、螺钉11-5、内衬套11-6、外衬套11-7、扩散管11-8、严封圈11-9、橡胶圈11-10、注油嘴11-11、弹簧11-12、活门座11-13、橡皮套11-14、分布器11-15、底座11-16、螺钉11-17、螺母11-18、平垫片11-19、弹簧垫片11-20、网笼11-21和法兰11-22组成。

传动机构主要包括深沟球轴承17-3、内衬套17-6和外衬套17-7。深沟球轴承17-4旋转时主要承受径向力，扩散管17-8延长段作为轴承座；内衬套17-6、外衬套17-7、深沟球轴承17-4之间要有套筒17-3对轴承内外圈进行定位。套筒17-3的长度根据扩散管17-8延长段长度设计；另外外衬套17-7上开有注油嘴17-11，以润滑轴承。右端轴承用轴承端盖17-1顶紧进行定位，左端轴承外圈和轴承座左端面用一个严封圈17-9定位，严封圈17-9外径和扩散管17-8内壁选用过盈配合。

喷药机构主要由空心轴17-2、弹簧17-12、活门座17-13、橡皮套17-14组成。空心轴17-2插入扩散管17-8的一端由传动机构中的深沟球轴承17-3支撑，可相对扩散管17-8进行转动。空心轴17-2是输药管，也是喷头出药口，在压力不足或不工作条件下为防止漏药，喷口要有单向阀，在转笼狭小的空间内直接利用轴和弹簧设计一个轴端单向阀。空心轴17-2喷药端制作出一个轴肩，轴肩上放弹簧17-12，活门座17-13做成爪形的钩部，直接勾住弹簧17-12，形成一个单向阀。由于弹簧17-12的弹力，活门座17-13被撑着堵在空心轴17-2喷口处，当空心轴17-2喷口在一定的药液压力作用下，推动活门座17-13移动，使弹簧17-12压缩，可打开空心轴17-2喷口，使空心轴17-2喷口内的药液可以喷出。根据喷雾所需药液压力来确定压缩弹簧参数，旋绕比、弹簧丝直径、工作变形量、工作载荷等。空心轴17-2端套有橡皮套17-14，用于喷头端面和活门座17-13之间反弹时的缓冲。空心轴17-2喷口设计成喇叭形，有利于药液向四周扩散。空心轴17-2和深沟球轴承17-4内圈的配合用间隙配合。

离心机构主要由分布器17-15、扩散管17-8以及网笼17-21组成。扩散管17-8一端内部用于安装传动机构；另一端外壁上设置有多个均匀分布的孔，另一端的端部为一直径大于扩散管17-8本身的底座17-16，底座17-16可以与焊接在网笼17-21一端的安装盘进行连接；网笼17-21套在扩散管17-8带孔的外壁的外部。网笼17-21材料为铁丝网，铁丝网表面有硬度处理，保证了长期使用而不变形，铁丝网与两端的安装盘焊接形成中空的网笼，并通过一端的安装盘固定连接在扩散管17-8上。分布器17-15为设置在扩散管17-8内壁上，分布器17-15用轻质铁贴片焊接而成。分布器17-15的作用是将空心轴17-2喷口喷出的药液拨向四周，使药液更好的向外喷射。分布器的孔径略大于活门座17-13直径，确保单向阀打开时不阻碍活门座17-13的轴向移动。扩散管17-8上孔径较大，孔分布均匀，对药液进行一次扩散，药液甩到高速旋转的网笼17-21上进行二次扩散。扩散管17-8上孔的数量和大小、网笼17-21的直径和数目影响着喷雾雾滴的分散程度和粒径大小。

连接机构为法兰17-22。所述的法兰17-22用来连接交流电机15电机轴与转笼雾化器末端。法兰17-22用两个平键与交流电机15电机轴配合连接，再用螺栓将法兰与扩散管17-8端部的底座17-16连接，实现了转笼喷头雾化器的固定和与电机的连接，当电机轴转动时就可以实现转笼雾化器的同速转动。

通过交流电机提供动力，使转笼喷头雾化器传动机构、喷药机构和离心机构工作。工作时，供液系统中的水进入雾化器空心轴17-2，空心轴17-2相当于喷杆保持不动，水的压力顶开弹簧17-12、空心轴17-2和活门座17-13组成的轴端单向阀，轴端单向阀的作用有两个，一是防止漏药，二是产生反作用力保证出水压力进入扩散管17-8内；水经分布器17-15均匀分布，后通过扩散管17-8对水滴进行第一次破碎后被甩到高速旋转的网笼17-21上，网笼17-21对水滴进行第二次破碎，然后在离心力的作用下被破碎成理想的雾滴，形成圆盘形雾面。

结合图4，本实施例中的调量阀30由出水管30-1、转动盘30-2、胶圈30-3、静盘30-4、胶圈30-5、壳体30-6、把手30-7、胶圈30-8、弹簧30-9和进水管30-10组成。转动盘30-2由于需经常旋转，产生摩擦，材料选用锰质材料，强度弹性好；壳体30-6材料为低碳钢，强度低而塑性韧性好；静盘30-4材料为结构钢。转动盘30-2设置在壳体30-6内腔中，并通过一伸出壳体30-6一端的转动杆30-2-1与外部的把手30-7连接，通过旋转把手30-7可使转动盘30-2在壳体30-6内转动。壳体30-6另一端的内腔端口位置设置一静盘30-4，由静盘30-4将内腔封堵。壳体30-6内的转动杆30-2-1上套设有弹簧30-9，在弹簧30-9的弹力作用下，转动盘30-2被顶着贴靠在静盘30-4上。静盘30-4上设置有一出水孔，出水孔与出水管30-1连通；转动盘30-2上有一组直径不同的调节孔，当转动盘30-2上的调节孔与静盘30-4上的出水孔对准时，壳体30-6内腔中的水可通过调节孔、出水孔从出水管30-1流出；出水管30-1经药液软管与转笼雾化器空心轴前端连接。壳体30-6内腔还与一进水管30-10连通，进水管30-10经导管与水泵连接，可将水泵抽出的水送入壳体30-6内腔中，经调节孔与出水孔的配合调节从出水管30-1流出，进入转笼雾化器11的空心轴11-2中。

壳体30-6一端与转动杆30-2-1贴合处设置胶圈30-8，壳体30-6另一端的内腔端口与静盘30-4贴合处设置胶圈30-5；胶圈30-5、胶圈30-8的作用是防止调量阀的漏水。

转动盘30-2上有一组直径不同的调节孔，旋转把手30-7，可调节对准静盘30-4上的出水孔的调节孔径大小，来调节出口流量。转动盘30-2上调节孔的档号为1、3、5、7、9、11、13，0位是关闭，其余各档位通径逐渐增大。通过转动把手30-7，弹簧30-9随之伸缩，进而使转动盘30-2与静盘30-4产生空隙减少摩擦，把手30-7带动转动盘30-2转动，静盘30-4固定不动，每转动一次把手30-7即每切换一个档位，转动盘30-2与静盘30-4切换一次相对位置即切换一次通径，即可实现出水时流量的改变。

本实用新型的测试方法测试转笼喷头不同转速下的雾化效果，其操作方便，测试效率高，精准度好。

雾化效果测量方法具体包括如下步骤：

第一步、调试测试系统：调试激光粒度仪11、计算机24，将压力表12和流量计13固定放置在供液系统支撑台29上；

第二步、安装雾化系统：将雾化系统支撑台32放置在导轨34上，盖板18和锁紧箍21固定好电机20，并通过底板19螺栓连接在雾化系统支撑台32上，将转笼喷头17中的法兰与电机20轴相连；

第三步、安装供液系统：将供液系统支撑台29放置在雾化系统左前端，将水箱25、水泵28、调量阀30用螺栓固定平稳放置在供液系统支撑台29上。水箱25与水泵28、水泵28与调量阀30连有导管26；

第四步、安装控制系统：将变频器23放置在雾化系统支撑台32上，并与电机20电线相连，变频器23接交流电；将24V直流电源27放置在供液系统支撑台29上，并与水泵28电线相连；

第五步、用药液软管14、弯管接头15、卡箍16将供液系统和雾化系统相连，并在中间放置收集箱31；

第六步、按照设计的试验方案，启动雾化系统，打开变频器23，驱动电机20转动进而带动转笼喷头17转笼的转动；

第七步、启动供液系统，打开24V直流电源27开关，水泵28开始工作，从水箱25中抽取水，通过压力调节旋钮调节水的压力大小，经过调量阀30，调量阀30调节进入转笼喷头17中水的流量大小，并从另一出口将水通过药液软管14输送到转笼喷头17内进行雾化；

第八步、转笼喷头17将水进行二级机械破碎雾化，形成圆形喷雾面，打开测试系统，运行激光粒度仪11，并通过雾化系统支撑台32与导轨34的相对位置调整圆形喷雾面与粒度仪发出的激光扫描位置，用计算机24记录圆形喷雾面雾滴的雾粒谱情况，同时记录此时的压力表12和流量计13的数据；

第九步、改变各项参数，即通过调量阀30改变水压力及流量大小、控制变频器23改变电机20转速，获得转笼喷头17的不同转速，每改变一组参数记录一组数据和雾粒谱情况；

完成测试后，对多种变量参数条件下的雾粒谱和数据进行统计分析、对比分析，选出转笼雾化装置最优的转速以适应实际飞行作业。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种转笼喷头雾化效果测试装置，其特征在于，包括供液系统、雾化系统和测试系统；

供液系统包括水箱、水泵和调量阀；水泵从水箱中抽取溶液并调节供液压力，溶液进入调量阀，经调量阀调节流量的溶液送入雾化系统；

雾化系统包括可由电动驱动转动的转笼喷头，电机设置在可相对激光粒度仪移动的雾化系统支撑台上；

测试系统包括激光粒度仪、压力表和流量计；流量计和压力表分别测试进入雾化系统的转笼喷头中水的瞬时流量和压力；

雾化系统支撑台相对激光粒度仪移动时，承载着电机及转笼喷头同时移动至与激光粒子测速仪相对的位置，使激光粒度仪发出的激光能捕捉转笼喷头喷出的圆形喷雾面。

2.根据权利要求1所述的一种转笼喷头雾化效果测试装置，其特征在于，所述转笼喷头包括空心轴、弹簧、活门座、扩散管以及网笼；

扩散管至少有一部分外壁上设置均匀分布的孔，网笼套设覆盖在扩散管的有孔部分的外部；

空心轴进液端与供液系统连通；空心轴出液端喷口连通到扩散管内并延伸进入外壁有孔的部分，并由套于喷口的活门座封堵，该喷口外壁上设置有可阻挡活门座滑动时脱离的轴肩，轴肩与活门座抓持在轴肩上的钩部之间设置压缩的弹簧；

扩散管由所述电机驱动与网笼一起相对空心轴旋转。

3.根据权利要求2所述的一种转笼喷头雾化效果测试装置，其特征在于，扩散管的有孔部分的内部还设置一将空心轴喷口喷出的液体拨向四周的分布器；分布器内部围成的孔径大于活门座的直径。

4.根据权利要求2所述的一种转笼喷头雾化效果测试装置，其特征在于，所述空心轴由轴承支撑相对扩散管旋转；所述轴承设置在朝向空心轴进液端的扩散管一端。

5.根据权利要求1所述的一种转笼喷头雾化效果测试装置，其特征在于，空心轴出液端的喷口为向外扩散的喇叭形。

6.根据权利要求1所述的一种转笼喷头雾化效果测试装置，其特征在于，所述的调量阀包括设置在壳体内腔中的转动盘，转动盘上设有多个直径不同的调节孔；转动盘通过一伸出壳体一端的转动杆与外部的把手连接，通过把手的旋转驱动转动盘在壳体内转动；

壳体另一端的内腔端口位置设置一静盘，静盘上设置有一可与不同的调节孔对准的出水孔，出水孔与出水管连通；

当转动盘上的任一调节孔与静盘上的出水孔对准时，由进水管进入壳体内腔中的液体可通过调节孔、出水孔从出水管流出。

7.根据权利要求6所述的一种转笼喷头雾化效果测试装置，其特征在于，壳体内的转动杆上套设有弹簧，由弹簧的弹力作用使转动盘被顶着贴靠在静盘上。

8.根据权利要求1所述的一种转笼喷头雾化效果测试装置，其特征在于，转笼喷头下方设有用于收集转笼喷头喷洒出的溶液的收集箱。

9.根据权利要求1所述的一种转笼喷头雾化效果测试装置，其特征在于，还包括一控制电机转速的变频器。