CN209589760U - 参数可调型微小液滴发生装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种参数可调型微小液滴发生装置，包括安装框架（1），所述的安装框架（1）上设有液滴挤出机构、速度控制机构、竖直设置的竖向滚珠丝杠滑台（16）和水平设置的横向滚珠丝杠滑台（17），在横向滚珠丝杠滑台（17）的行进部件上固定有载物台，液滴挤出机构的喷头（3）位于载物台（2）的正上方并位于速度控制机构中作为气流通道的中空玻璃管（4）的出口端，喷头（3）和中空玻璃管（4）皆安装在竖向滚珠丝杠滑台（16）的行进部件上；该微小液滴发生装置通过液滴挤出机构控制液滴的直径以及单次液滴的数量、通过速度控制机构来控制液滴滴落的速度。本实用新型的装置能够产生直径可控、速度可控的单个或多个农药液滴。
Description
技术领域
本实用新型涉及农业技术领域，具体为一种用于植保领域的农药液滴发生装置，具体地说是一种参数可调型微小液滴发生装置；该装置能够产生不同直径和不同速度的农药液滴，以及预测液滴直径和速度对农药液滴在植物表面润湿特性的影响，此外还能够实现多个液滴的碰撞融合现象，以便对之后减少农药使用和农药残留提供理论基础。
背景技术
农药液滴润湿植物表面过程属于液滴撞击固体表面问题，这是流体力学中的自由表面流动问题，对液滴撞击表面问题进行研究具有重要的理论和现实意义，获得结果可用于指导喷雾机械的研制。而液滴直径和液滴撞击速度是影响农药液滴润湿特性的主要影响因素。申请号为201710846594.1的中国专利《一种用于植保领域的单液滴发生装置》公开了一种产生单个液滴的发生装置，该装置通过电压信号发生器提供电压信号给压电铜片，使压电铜片产生振动，产生微小液滴。同时，该装置能够实现的液滴速度没有说明。申请号为201310415264.9的中国专利《一种产生农药定量直径喷洒雾滴的装置及方法》公开了一种产生定量直径喷雾液滴的发生装置及方法，该装置通过驱动电机带动丝杆传动，丝杆上的滑动器推动雾滴发生器产生喷雾液滴。同时，该装置能够实现的液滴速度没有说明。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种参数可调型微小液滴发生装置；该装置能够产生不同直径和不同速度的农药液滴，以及预测液滴直径和速度对农药液滴在植物表面润湿特性的影响，此外还能够实现多个液滴的碰撞融合现象，以便对之后减少农药使用和农药残留提供理论基础。
本实用新型的目的是通过以下技术方案解决的：
一种参数可调型微小液滴发生装置，包括安装框架，其特征在于：所述的安装框架上设有液滴挤出机构、速度控制机构、竖直设置的竖向滚珠丝杠滑台和水平设置的横向滚珠丝杠滑台，在横向滚珠丝杠滑台的行进部件上固定有载物台，液滴挤出机构的喷头位于载物台的正上方并位于速度控制机构中作为气流通道的中空玻璃管的出口端，喷头和中空玻璃管皆安装在竖向滚珠丝杠滑台的行进部件上；该微小液滴发生装置通过液滴挤出机构控制液滴的直径以及单次液滴的数量、通过速度控制机构来控制液滴滴落的速度。
所述的速度控制机构包括水平放置的蠕动泵、输气硅胶管和竖直设置的中空玻璃管，输气硅胶管的一端与蠕动泵的气流出口相连接、另一端与中空玻璃管的顶端密封连接；蠕动泵产生的稳定气流通过输气硅胶管到达中空玻璃管，气流赋予喷头喷出的液滴速度。
所述的液滴挤出机构包括位于安装框架顶部的进液滚珠丝杠滑台、推板、微量进样器、液滴硅胶管和喷头，推板设置在进液滚珠丝杠滑台的行进部件上且推板设置在微量进样器的尾端，进液滚珠丝杠滑台通过推板推动微量进样器实现微小液滴的生成，液滴硅胶管的进口端与微量进样器的微小液滴生成端相连通、且其出口端与喷头的进口端相连接，微量进样器、液滴硅胶管和喷头构成微小液滴供应机构。
多个微量进样器设置在进液滚珠丝杠滑台的微量进样器固定架上，每个微量进样器的前端皆设有与其一一匹配的液滴硅胶管和喷头，一一对应的微量进样器、液滴硅胶管和喷头构成多组微小液滴供应机构，以实现多液滴的生成。
所述的微小液滴供应机构中设有分流器，分流器包括三通接头，三通接头的进口端分别与其对应的微量进样器的微小液滴生成端相连通，三通接头的一个出口端与带有控制开关的液滴硅胶管的一端连通、且其另一出口端与带有控制开关的分流管的一端连通，通过分流器的设置能够使得进液滚珠丝杠滑台的进给能够供给单个微小液滴或多个微小液滴。
所述竖向滚珠丝杠滑台的行进部件上安装有固定架，中空玻璃管通过夹持架固定安装在固定架上，喷头安装在转轴上且转轴通过紧定螺钉安装在固定架上，使得喷头能够通过转轴的转动调整朝向；通过所述竖向滚珠丝杠滑台的上下相对位移和横向滚珠丝杠滑台的左右相对位移，能够实现载物台上的样品相对于喷头的位置变化以及液滴下落高度的变化。
所述的喷头相对于水平面向下倾斜设置；且设置多个喷头时，喷头沿中空玻璃管的周向均匀布置。
本实用新型相比现有技术有如下优点：
本实用新型提供的参数可调型微小液滴发生装置从功能上主要包括四个部分：液滴直径控制部分、多液滴发生部分、速度控制部分和移动平台部分，该装置能够产生单个具有给定速度的液滴，这样能够检测到农药液滴滴落在植物叶片上的状态，研究液滴不同直径和不同速度对于液滴在植物叶片表面润湿特性的影响，同时可以观察多个液滴碰撞融合现象，以便对之后减少农药使用和农药残留提供理论基础。
附图说明
附图1为本实用新型的参数可调型微小液滴发生装置的正视结构示意图；
附图2为本实用新型的参数可调型微小液滴发生装置的轴侧结构示意图；
附图3为本实用新型的装置中的液滴挤出机构部分装置图；
附图4为本实用新型的装置中的喷头相对位置俯视图；
附图5为本实用新型的装置中的喷头相对位置正视图；
附图6为本实用新型的装置中的分流器结构示意图；
附图7为本实用新型的装置中的液滴直径控制部分的原理图；
附图8为本实用新型的装置赋予液滴给定速度的方法步骤图。
其中：1—安装框架；2—载物台；3—喷头；4—中空玻璃管；5—蠕动泵；6—输气硅胶管；7—进液滚珠丝杠滑台；8—推板；9—微量进样器；10—液滴硅胶管；11—微量进样器固定架；12—分流器；13—三通接头；14—控制开关；15—分流管；16—竖向滚珠丝杠滑台；17—横向滚珠丝杠滑台；18—固定架；19—夹持架；20—转轴；21—紧定螺钉。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1-6所示：一种参数可调型微小液滴发生装置，包括安装框架1，在安装框架1上设有液滴挤出机构、速度控制机构、竖直设置的竖向滚珠丝杠滑台16和水平设置的横向滚珠丝杠滑台17，在横向滚珠丝杠滑台17的行进部件上固定有载物台，液滴挤出机构的喷头3位于载物台2的正上方并位于速度控制机构中作为气流通道的中空玻璃管4的出口端，喷头3和中空玻璃管4皆安装在竖向滚珠丝杠滑台16的行进部件上；竖向滚珠丝杠滑台16的行进部件上安装有固定架18，中空玻璃管4通过夹持架19固定安装在固定架18上，喷头3安装在转轴20上且转轴20通过紧定螺钉21安装在固定架18上，使得喷头3能够通过转轴20的转动调整朝向；通过所述竖向滚珠丝杠滑台16的上下相对位移和横向滚珠丝杠滑台17的左右相对位移，能够实现载物台2上的样品相对于喷头3的位置变化以及液滴下落高度的变化。该微小液滴发生装置通过液滴挤出机构控制液滴的直径以及单次液滴的数量、通过速度控制机构来控制液滴滴落的速度。
如图1-2所示，速度控制机构包括水平放置的蠕动泵5、输气硅胶管6和竖直设置的中空玻璃管4，输气硅胶管6的一端与蠕动泵5的气流出口相连接、另一端与中空玻璃管4的顶端密封连接；蠕动泵5产生的稳定气流通过输气硅胶管6到达中空玻璃管4，气流赋予喷头3喷出的液滴速度。
如图1-3所示，该液滴挤出机构包括位于安装框架1顶部的进液滚珠丝杠滑台7、推板8、微量进样器9、液滴硅胶管10和喷头3，推板8设置在进液滚珠丝杠滑台7的行进部件上且推板8设置在微量进样器9的尾端，进液滚珠丝杠滑台7通过推板8推动微量进样器9实现微小液滴的生成，液滴硅胶管10的进口端与微量进样器9的微小液滴生成端相连通、且其出口端与喷头3的进口端相连接，微量进样器9、液滴硅胶管10和喷头3构成微小液滴供应机构。多个微量进样器9设置在进液滚珠丝杠滑台7的微量进样器固定架11上，每个微量进样器9的前端皆设有与其一一匹配的液滴硅胶管10和喷头3，一一对应的微量进样器9、液滴硅胶管10和喷头3构成多组微小液滴供应机构，以实现多液滴的生成。如图6所示，在微小液滴供应机构中设有分流器12，分流器12包括三通接头13，三通接头13的进口端分别与其对应的微量进样器9的微小液滴生成端相连通，三通接头13的一个出口端与带有控制开关14的液滴硅胶管10的一端连通、且其另一出口端与带有控制开关14的分流管15的一端连通，通过分流器12的设置能够使得进液滚珠丝杠滑台7的进给能够供给单个微小液滴或多个微小液滴；如图1-2所示，通过对通过对三个分流器12的控制，能够实现单个液滴的下落以及两个或三个液滴的碰撞融合。如图4所示，喷头3相对于水平面向下倾斜设置；且设置多个喷头3时，喷头3沿中空玻璃管4的周向均匀布置。
在本实用新型提供的技术方案中，液滴直径控制部分是通过以下方式实现的：水平放置进液滚珠丝杠滑台7，微量进样器固定架11放置在进液滚珠丝杠滑台7上并通过螺栓固定连接，保证微量进样器9和进液滚珠丝杠滑台7水平，微量进样器9通过液滴硅胶管10和喷头3连接，通过控制进液滚珠丝杠滑台7的进给量推动微量进样器9实现液滴直径的控制。进液滚珠丝杠滑台7的驱动电机采用57步进电机，其采用1.8°步距角，机身长度为596mm，电机和滚珠丝杆通过联轴器连接，保证滚珠丝杠的传动精度高；滚珠丝杆采用1204-500，其中其丝杠直径为12mm，螺距为4mm，即电机转动一圈滚珠丝杠走4mm，有效行程为500mm，最小推进精度为0.02mm，可完成100微米到500微米的单个农药液滴的生成。
多液滴发生部分是通过以下方式实现的：在微量进样器9和喷头3之间加入分流器12，通过控制分流器12上的控制开关14实现单个液滴、两个液滴和三个液滴的生成，通过改变喷头3相对于中空玻璃管4的位置实现液滴的碰撞融合。
速度控制部分是通过以下方式实现的：蠕动泵5和输气硅胶管6连接，输气硅胶管6和中空玻璃管4连接。通过控制蠕动泵5的流量实现液滴速度的控制。蠕动泵5的流量值在0～1911ml/min内可调、精度达到ml级别，可实现液滴速度在0.5～1m/s之间。
移动平台部分是通过以下方式实现的：移动平台由竖向滚珠丝杠滑台16和横向滚珠丝杠滑台17以及载物台2组成，移动平台位于喷头3的下方。其中载物台2固定在水平放置的横向滚珠丝杠滑台17的滑台上用以固定待测物体，两个滚珠丝杠滑台的电机采用57步进电机，其采用1.8°步距角，机身长度为644mm，滚珠丝杠和电机通过联轴器连接，保证滚珠丝杠的传动精度高；滚珠丝杠采用1605-450，其中其丝杠直径为16mm，螺距为5mm，即电机转动一圈滚珠丝杠走5mm，滚珠丝杠的有效行程为450mm。通过控制竖向滚珠丝杠滑台16的滑台的运动实现喷头3的上下运动，和水平放置的横向滚珠丝杠滑台17共同构成移动平台，保证载物台2操作的方便。横向滚珠丝杠滑台17的作用时改变载物台2与喷头3的相对位置，使对样品的操作更加便捷；竖向滚珠丝杠滑台16的作用是改变喷头3相对于载物台2的相对高度，能够研究不同下落高度对液滴的影响。通过竖向滚珠丝杠滑台16和横向滚珠丝杠滑台17的配合可实现左右和上下的相对位移，实现样品相对于喷头3的位置变化以及液滴下落高度的变化。
如图7所示：本实用新型的参数可调型微小液滴发生装置用于产生确定直径的微小液滴的方法步骤如下：
A1、在微量进样器9、液滴硅胶管10和喷头3内充满药液，并使用微量进样器固定架11固定微量进样器9；当步骤(A1)中的微量进样器9、液滴硅胶管10和喷头3内充满药液，指的是多组微量进样器9、液滴硅胶管10和喷头3内皆充满药液时，则需要根据所需液滴的数量打开相应液滴硅胶管10上的控制开关14；
A2、进液滚珠丝杠滑台7的驱动电机工作，丝杠转动并转化为直线运动通过推板8推动微量进样器9的尾端，将所需直径液滴的对应体积液体从喷头3释放；
A3、测定释放的液滴直径d，通过液滴的直径所对应的公式计算释放的液滴的直径修正系数kd，公式为：其中x为进液滚珠丝杆滑台的进给量，VL为微量进样器的量程，L为微量进样器的量程对应长度，kd为直径修正系数，d为液滴直径；
A4、根据计算得出的直径修正系数kd确定新的符合要求的进液滚珠丝杆滑台7的进给量xk，并根据xk重新产生所需直径的液滴。
如图8所示：本实用新型的参数可调型微小液滴发生装置用于赋予液滴给定速度的方法步骤如下：
B1、在确定直径的液滴释放之后，启动蠕动泵5；
B2、将确定直径的液滴所需速度的流量通过蠕动泵5注入中空玻璃管4内；
B3、测定释放的确定直径的液滴速度v，通过液滴的速度所对应的公式计算释放的确定直径的液滴速度修正系数kv，公式为：V＝15kvπD2v，其中V为流量，D为玻璃管内径，v为液滴速度，kv为速度修正系数；
B4、根据计算得出的速度修正系数kv确定新的符合要求的蠕动泵5的流量Vk，并根据Vk重新产生所需的液滴速度。
如图1-6所示，初始阶段，微量进样器9，液滴硅胶管10和喷头3中皆充满药液。经过计算所需直径液滴对应微量进样器9的进给量，通过进液滚珠丝杠滑台7运动带动推板8推动微量进样器9实现进给，微量进样器9中的药液推动液滴硅胶管10和喷头3中的药液，使与微量进样器9推动距离对应的液滴从喷头3中释放，进液滚珠丝杠滑台7的最小推进精度小于0.02mm，可完成100微米到500微米的单个农药液滴的生成。测定释放的液滴直径d，通过液滴的直径所对应的公式计算释放的液滴的直径修正系数kd，公式为：其中x为进液滚珠丝杆滑台的进给量，VL为微量进样器的量程，L为微量进样器的量程对应长度，kd为直径修正系数，d为液滴直径；根据计算得出的直径修正系数kd确定新的符合要求的进液滚珠丝杆滑台7的进给量xk，并根据xk重新产生所需直径的液滴。
如图1-6所示，在确定所需直径的液滴产生之前，蠕动泵5暂不启动；当所需直径液滴产生之后，启动蠕动泵5产生气流，气流经过输气硅胶管6到达中空玻璃管4，在中空玻璃管4中产生稳定的气流，带动液滴的运动；测定释放的确定直径的液滴速度v，通过液滴的速度所对应的公式计算释放的确定直径的液滴速度修正系数kv，公式为：V＝15kvπD2v，其中V为流量，D为玻璃管内径，v为液滴速度，kv为速度修正系数；根据计算得出的速度修正系数kv确定新的符合要求的蠕动泵5的流量Vk，并根据Vk重新产生所需的液滴速度。
本实用新型提供的参数可调型微小液滴发生装置从功能上主要包括四个部分：液滴直径控制部分、多液滴发生部分、速度控制部分和移动平台部分，该装置能够产生单个具有给定速度的液滴，这样能够检测到农药液滴滴落在植物叶片上的状态，研究液滴不同直径和不同速度对于液滴在植物叶片表面润湿特性的影响，同时可以观察多个液滴碰撞融合现象，以便对之后减少农药使用和农药残留提供理论基础。
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内；本实用新型未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。
Claims (7)
1.一种参数可调型微小液滴发生装置，包括安装框架(1)，其特征在于：所述的安装框架(1)上设有液滴挤出机构、速度控制机构、竖直设置的竖向滚珠丝杠滑台(16)和水平设置的横向滚珠丝杠滑台(17)，在横向滚珠丝杠滑台(17)的行进部件上固定有载物台，液滴挤出机构的喷头(3)位于载物台(2)的正上方并位于速度控制机构中作为气流通道的中空玻璃管(4)的出口端，喷头(3)和中空玻璃管(4)皆安装在竖向滚珠丝杠滑台(16)的行进部件上；该微小液滴发生装置通过液滴挤出机构控制液滴的直径以及单次液滴的数量、通过速度控制机构来控制液滴滴落的速度。
2.根据权利要求1所述的参数可调型微小液滴发生装置，其特征在于：所述的速度控制机构包括水平放置的蠕动泵(5)、输气硅胶管(6)和竖直设置的中空玻璃管(4)，输气硅胶管(6)的一端与蠕动泵(5)的气流出口相连接、另一端与中空玻璃管(4)的顶端密封连接；蠕动泵(5)产生的稳定气流通过输气硅胶管(6)到达中空玻璃管(4)，气流赋予喷头(3)喷出的液滴速度。
3.根据权利要求1所述的参数可调型微小液滴发生装置，其特征在于：所述的液滴挤出机构包括位于安装框架(1)顶部的进液滚珠丝杠滑台(7)、推板(8)、微量进样器(9)、液滴硅胶管(10)和喷头(3)，推板(8)设置在进液滚珠丝杠滑台(7)的行进部件上且推板(8)设置在微量进样器(9)的尾端，进液滚珠丝杠滑台(7)通过推板(8)推动微量进样器(9)实现微小液滴的生成，液滴硅胶管(10)的进口端与微量进样器(9)的微小液滴生成端相连通、且其出口端与喷头(3)的进口端相连接，微量进样器(9)、液滴硅胶管(10)和喷头(3)构成微小液滴供应机构。
4.根据权利要求3所述的参数可调型微小液滴发生装置，其特征在于：多个微量进样器(9)设置在进液滚珠丝杠滑台(7)的微量进样器固定架(11)上，每个微量进样器(9)的前端皆设有与其一一匹配的液滴硅胶管(10)和喷头(3)，一一对应的微量进样器(9)、液滴硅胶管(10)和喷头(3)构成多组微小液滴供应机构，以实现多液滴的生成。
5.根据权利要求4所述的参数可调型微小液滴发生装置，其特征在于：所述的微小液滴供应机构中设有分流器(12)，分流器(12)包括三通接头(13)，三通接头(13)的进口端分别与其对应的微量进样器(9)的微小液滴生成端相连通，三通接头(13)的一个出口端与带有控制开关(14)的液滴硅胶管(10)的一端连通、且其另一出口端与带有控制开关(14)的分流管(15)的一端连通，通过分流器(12)的设置能够使得进液滚珠丝杠滑台(7)的进给能够供给单个微小液滴或多个微小液滴。
6.根据权利要求1所述的参数可调型微小液滴发生装置，其特征在于：所述竖向滚珠丝杠滑台(16)的行进部件上安装有固定架(18)，中空玻璃管(4)通过夹持架(19)固定安装在固定架(18)上，喷头(3)安装在转轴(20)上且转轴(20)通过紧定螺钉(21)安装在固定架(18)上，使得喷头(3)能够通过转轴(20)的转动调整朝向；通过所述竖向滚珠丝杠滑台(16)的上下相对位移和横向滚珠丝杠滑台(17)的左右相对位移，能够实现载物台(2)上的样品相对于喷头(3)的位置变化以及液滴下落高度的变化。
7.根据权利要求1所述的参数可调型微小液滴发生装置，其特征在于：所述的喷头(3)相对于水平面向下倾斜设置；且设置多个喷头(3)时，喷头(3)沿中空玻璃管(4)的周向均匀布置。
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2019
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| CN114225987A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-03-25 | 北京理工大学 | 一种可分别控制的双液滴生成装置 |
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Assignee: Nantong Bolin Mechanical and Electrical Technology Co.,Ltd. Assignor: Nanjing Forestry University Contract record no.: X2019980000822 Denomination of utility model: Parameter-adjustable micro-droplet generating device and using method thereof Granted publication date: 20191105 License type: Common License Record date: 20191202 Assignee: NANTONG GUANGYI MACHINERY AND ELECTRONIC Co.,Ltd. Assignor: Nanjing Forestry University Contract record no.: X2019980000804 Denomination of utility model: Parameter-adjustable micro-droplet generating device and using method thereof Granted publication date: 20191105 License type: Common License Record date: 20191202 |
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Granted publication date: 20191105 |
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