1、所属技术领域

背负式定向电动雾化机(以下简称“电动雾化机”)的工作原理及其技术 特征涉及到机械、电气和电子元器件及其电子线路功能等多个相关技术领域， 使其综合性能构成一种机电一体的半自动电气化机器，主要用于环卫消毒和农 林植保方面完成防治病虫害及增施微肥等各项作业。

2、有关背景技术

(1)传统的旧式喷雾器和近两年市场上试销的电动式喷雾器大多是沿用高 压气动和针孔成雾原理设计而成，固然，诸如靠气动液压原理在机械领域做功 的例子甚多，并形成一个重要的分支及优势，但在喷施农药的机械中再继续沿 用高压气动和针孔成雾原理做功，就不能构成理想的设计方案。因为若要喷雾 器做到均匀施药，必须使投向作物的药液达到雾化程度，而在采用这种传统的 设计方案生产的喷雾机械系统内，显然是必须实现两个最基本的条件，一是使 喷雾器内循环系统产生足够的内压，二是喷头的喷孔足够小。通常，喷孔的直 径设计有0.1～0.15cm，由于喷孔受到尺寸的限制，靠喷雾器内循环系统连续产 生强力内压推动药液强行压出喷头针孔，如此的喷雾机理致使整个系统的各个 环节都处在极度疲劳的承压状态，这种苛刻的工作条件必然导致构件的承压耐 力，构件的密封和构件间的连接都加速老化，所以喷雾器的箱体、压气筒、贮 压罐、密封件、管道等经常发生破裂，笼头漏液，以及内压不足，雾化不良、 喷孔堵塞等故障不断出现，上述种种弊端是迄今各种喷雾器共有的一种通病， 凡沿用高压气动和针孔成雾原理设计生产的喷雾机械，无论手动式、机动式或 电动式的喷雾器都不例外，同时，所用杀菌消毒或防治病虫害的药物多属化学 药品，通常都有毒性，而在施药过程中，上述故障的发生几乎随时都有可能。 遇此现象，常常使操作者束手无策，特别喷施福尔吗啉、久效磷、甲胺磷、 1059等高毒剧毒药剂，更是无从下手，若操作者就地清理故障则是一种冒险， 如果构件破裂、药液洒到身上，后果则更严重，故在高温的夏秋季节农民兄弟 因此中毒的事时有发生，所以这类喷雾器必须从原理上和技术上彻底革新，根 除上述故障。

(2)对非电动模式做功的传统的旧式喷雾器已在所属领域使用了20多年， 例如手压式喷雾器自建国以来一直延用至今，这些早已是被公众熟知的公开技 术，根据《专利法》和《专利法实施细则》的有关规定，对传统旧式喷雾器的 设计原理和技术内容早已超出专利权的保护时限。同时，早年研制这些靠高压 气动和针孔成雾原理并投入生产和使用的传统喷雾器时，中国尚没实行专利 法，从原则上说对这类喷雾机械的有关背景技术再无须进行检索，下面仅就个 人的思考，对这类喷雾器仅作简要概述。

a、如在构件良好的状态下，对手压式喷雾器的使用过程可知，人力的载荷 除支撑几十斤药液的重力，还需不停地压动杠杆给内系统提供连续加压的动 力，这使一些体力较弱者或家庭妇女在实地操作时深感吃力，特别在稻田里更 是如此，该喷雾器在大田地或大棚内使用还较适宜，但在果园的高架作业中难 以胜任。

b、落地式推杆喷雾器操作时单人不能进行，原因是仅喷头后拖着的几十米 汽绳就得一位壮劳力拉动，其铜质喷头也较重，喷药时一个人除拉动汽绳外， 还须托起捆接喷头杆的木杆或竹杆；同时，给三联泵加压的推杆操作起来较吃 力，如工作量大，既使是一位壮劳力也难以长时间的坚持，所以近几年又将这 种喷雾器改装成柴油机带动三联泵的方式，有的用手扶拖拉机，有的用四轮拖 拉机，有的把三轮车箱卸下来将三联泵直接安装在车架上。这种喷雾器的特点 较适合果林业专用，对大田地和大棚内作业不适宜，且笨重，造价高，劳动强 度大。

c、背负式机动弥雾机则是采用了一种折衷的设计方案实现其工作目的，因 为人力的载荷除支撑水箱的重力，还要支撑汽油发动机和安装架的全部重力， 显然这种喷雾机只适合青壮劳力使用。该机改人力为汽油发动机给系统提供动 力，使整机内能增加，性能得到改善，雾化程度高，喷雾距离远，面积大，投 药有力，提高了工作效率。但这种机型不适合果园和大棚内作业，其特点较适 合大田地专用。同时，在实地操作中，使用者还须具备发动机的使用和维修常 识，二冲程单缸汽油发动机同样有两个重要的保证正常运行的基本条件，即在 构件处于良好状态下，系统内电路和油路都必须保持在最佳状态，有一侧出现 故障，将导致系统不能工作，使用者缺少维修常识，将难以发挥该机的优势， 况且伴随该机的使用，其废气和噪声的产生都在所难免，若大量使用和普及， 同样会给环境构成污染公害。

(3)由于电动喷雾机械是近几年发展的，我在设计中对电动喷雾器的有关 技术细节缺少所需的检索资料，也没有条件去实现这种检索的可能，但通过努 力也曾找到一些有关的技术资料；

a、根据群众提供的线索，我曾跟踪找到一种报废的、于83年试销的电动喷 雾器残核，并寻得一份说明书。从使用说明书上看，该机是上海前进微型电机 厂生产的注册商标为“永旋牌”的名为“手提式超低容量电动喷雾器”，地址 为：上海市湖北路185号。

通过学习张荣彦先生所著的“机械领域专利申请文件的撰写与审批”一书 获知，在我国自1985年才开始实施专利法，显然“手提式超低容量喷雾器”在 技术上尚未得到专利法的保护。

该喷雾器使用四节一号电池装在手持的塑料管的后端内做电源，塑料管总 长52.5cm，前端头同微型直流电机机罩相接，机罩前端锥形嗽叭口内有一平面 塑料圆盘，圆周带有边齿，中心孔直接套在电机的轴伸端，在喇叭口的上方有 一倒立的能容纳1.5升药液的塑料瓶，其瓶盖同一塑料细管设计成整体，其倒立管 的内径约0.4.cm，下端有一连体的塑料法兰，用两颗自攻螺钉将法兰口固定在喇叭 壳上，使塑料瓶斜装在喇叭壳上方约成45度角，施药时开启手持塑料管后端的拨 动式开关，电机带动圆盘转动，倒立的塑料药瓶内的药液通过与瓶盖连体的法 兰管滴漏在圆盘上，靠圆盘转动时的离心作用，将药液沿圆盘的平面甩向周围 空间。

“手时式超低容量电动喷雾器”由于设计上的不足，未能获得农民兄弟的 认可，因而未能在实践中得到普及，通过对购机用户的采访和对报废残核的分 析，认为大致有以下几点不足：

①该机着眼于“超低容量”的思路设计，忽略了农药厂根据科学依据给定 的农药同水的配制比。若按给定比例配制农药，喷一亩地至少要灌装20瓶以 上；若考虑施药进度，则无法保证农药厂给定的每亩地投药量；若调制的药液 浓度过高，在炎热的夏秋天气于田间施药，对操作者和农作物都潜在不安全 感，特别喷施高毒剧毒农药，还容易发生药害。带着这个问题曾向当地庄稼医 院的农艺师们的请教，大家的意见是如不按科学的勾兑比例配制药液，至少不 能充分发挥农药的药效。

②干电池做电源不适宜大电池长时间放电，一般重载型高速直流微电机的 功率都在2～3瓦以上，甚至10瓦上下，如用四节一号电池做电源，根本无法满足 喷雾器连续作业。据用户反映，当时使用这种喷雾器时，干电池常因过放电而 发烫流液，需随时更换。

③该机甩出的药雾随风飘，不能定向的投射到作物的叶面，叶背或作物下 部的株茎和叶裤。

b、原由安徽省阜南县自动喷雾器研究所开发的“背负式水粉两用自动喷雾 器”于去年曾在我县试销。据我鱼台县科委提供的资料表明，安徽阜南自动喷 雾器研究所是阜南县科委下属的一个民营科研机构，该所就“背负式水粉两用 自动喷雾器”同我鱼台县科委达成协议，同济宁经纬电子有限责任公司共同开 发此项目。

安徽阜南县喷雾器研究所开发了两种喷雾器，所申请专利均为实用新型， 即：

①名称：肩负式全能喷雾器；设计人：李让奎；专利号：ZL952181436； 申请日：95年7月23日；专利权人：李让奎。

②名称：背负式水粉两用自动喷雾器；设计人：李让奎；专利号： ZL952181444；申请日：95年7月23日；专利权人：李让奎。

通过咨询和分析，证明李让奎先生设计的这两种喷雾器，其创意在于将传 统旧式喷雾器采用的动力源由人力和汽油发动机改装为电动的方式，即利用免 维护蓄电池做能源(该机采用了两种电瓶，规格为8An、10An，电压均为 12V)，由小型直流电机将电能转化成机械能，带动离心式压力泵(这个过程 如同移植了在高级轿车上普遍采用的喷刷挡风玻璃的直流离心压力泵喷水装 置)，使系统内产生足够的压强，推动药液沿输药管送至针孔式喷头。显而易 见，这两种自动喷雾器除改变了给系统提供的“能”的形式之外，其施药过程 仍不脱离气动液压和针孔成雾等传统设计惯例的工作原理和特征。

c、“农村大众报”99年7月7日的“市场周刊”第7版上刊登了一则题为 “植保新机械、电动喷雾机”的产品广告，即：

专利产品“富民牌”多功能低量电动喷雾机，自动喷雾，气压均衡，无滴 漏，雾化好，价格低，效率高，是现代农业防治病虫害、喷施激素、叶面肥、 园林绿化最为理想的施药机械。

现向全国寻求经销、合资合作伙伴。

联系人：曹中伟

电话：0532-3365696

而广告词中“低量”的含义不符合农药厂给定的稀释机理，当时也曾代广 告向农艺师们请教此事，农艺师们仍建议使用农药时一定要按农药厂给定的比 例配制药液，否则就不能充分发挥农药的药效，原则上不主张使用浓度过高的 药液，更要杜绝喷施原液，一旦发生药害，后果严重。其次，“气压均衡”的 含义，说明这种喷雾机虽已改成了电动，但喷药机理仍是采用了高压气动原理 和针孔成雾装置。

d、2000年2月22日下午，中央电视台CCTV-2的《供求热线》栏目里介绍 了“北京超然伟业科技开发公司”研制的一种“可喷洒农药的电动喷雾器”， 充一次电可喷几十桶药，并向全国区域转让、销售产品，寻求经销商，电话： 010-85754755。

但节目主持人作了上述简短介绍之后，没介绍该机的水箱容积，也没介绍 是背负式或落地式，同时也没介绍该机的工作原理和喷雾方式，以及该机是否 申请了专利或其专利号是多少。

3、发明目的

随着新兴农业的开发和掘起，群众对现代农业概念的认识愈加深刻和透 彻，特别反季节农业规模化的形成和发展，导致历史的常规农业的格局被打 破。群众的期望反映出现代农业对科学技术的迫切要求，同时对农用机械也提 出了新的标准，其最有象征性的是推动农业机械向电气化发展的趋势，要求新 一代的农用机械更科学、技术含量更高，为探索农业机械电气化的出路，首先 从环卫和植保方面使用的喷雾机械大刀阔斧的进行改革，针对生产现实中使用 的各种喷雾器所存在的问题和弊端，打破传统陈旧的设计原理，以全新的构 思，研制出一种背负式定向电动雾化机。

(1)本发明要解决的第一个技术课题，其目的是：

a：本次专利申请是该项发明的第一代机，其目的在于要以第一代机淘汰高 压气动和针孔成雾的陈旧落后的设计方案，摘除复杂的气压系统构件，彻底根 除由该原理引发的构件易损、管道破裂、漏气漏液、雾化不良和喷孔堵塞的危 害，以及投资大、功能单一、劳动强度高的弊端和不足；

b：吸取农民兄弟通过生产实践中对第一代机使用后的反馈意见和新的建议 和要求，纳入第二代机的设计规划一并解决，让农民兄弟从背负的水箱下解脱 出来，使第二代机实现自动化作业，以求推进我国农业机械的研究和发展走出 低谷，步入现代化。

(2)、要解决的第二个技术课题，其目的是使系统内无须产生强力内压，即 可实现自动汲取药液并直接雾化。

(3)、要解决的第三个技术课题，其目的是以电能转化为机械能向系统提供 动力源，取代靠人力和内燃发动机为动力源的做功模式。

(4)、要解决的第四个技术课题，其目的是使雾化系统实现雾化程度高和定 向喷雾，可直接将药液喷射给植物的叶面、叶背或下部的叶裤、株茎上，充分 发挥药效。

(5)要解决的第五个技术课题，其目的是使输药管道实现全封闭送药，包括 取消笼头开关，以消除潜在故障，提高整机的安全性和可靠性。

(6)、要解决的第六个技术课题，其目的是实现封闭式水箱，杜绝由气压构 件造成箱体破裂漏液的弊端。

(7)、要解决的第七个技术课题，其目的是实现封闭式电瓶槽，以免药液或 雨水溅入槽内引发意外短路或腐蚀电极。

(8)、要解决的第八个技术课题，其目的是根据作物的实际需要，实现灵活 调控药液的供给量，防止浪费和污染。

(9)、要解决的第九个技术课题，其目的是根据药液的供给量和药液的浓度 以及电源电压的波动或压降，实现即时调整电机的端电压，随机保证最佳雾化 效果。

(10)、要解决的第十个技术课题，其目的是防止蓄电池过放电，随机提醒用 户及时充电或调换备用电源，保护和延长蓄电池的使用寿命。

(11)、要解决的第十一个技术课题，其目的是将操作杆设计成拼接式，实现 按需要加长或缩短。

(12)、要解决的第十二个技术课题，其目的是实现雾化机的机头根据不同作 业的要求灵活调整仰角。

(13)、要解决的第十三个技术课题，其目的是改变水箱的进水口，以免灌注 药液时溅洒在箱体上，渗透操作者的衣物，消除药害的产生。

(14)、要解决的第十四个技术课题，其目的是设计一个特制的充电箱，实现既 给蓄电池充电，又构成一部多用电源。

(15)、要解决的第十五个技术课题，其目的是设计一种新型充电器，对用过 的电瓶实现不同状态的补电和充电。

4、技术方案

(1)为了同已知传统式的和近两年试销的电动式的各种喷雾机械加以区 别，故将本发明命名为“背负式定向电动雾化机”(以下简称“电动雾化 机”)。

根据自身的实践和体验，通过走访和征求农民兄弟对传统喷雾器使用效果 的反馈意见，以及大家对农用喷雾机械提出的带有建设性的技术要求和期望， 认为旧式喷雾器已显现出不再适用现代农业的发展趋势，一则从工作原理上带 有先天性的弊端和不足，二则在技术上陈旧落后而欠妥，即使近几年出现的几 款电动式喷雾器，除改变了给系统提供的“能”的形式之外，其施药过程仍不 脱离高压气动和针孔成雾等传统设计惯例的工作原理和特征，跳不出陈旧格局 所束缚的圈子。而电动雾化机力求兼容各已知喷雾器最终实现的目的综合一 身，由不同环节上各构件完成的设计功能通过有机的组合构成总体设计目标， 即该机可在保证施药质量的前提下，在环境卫生和农林植保方面用于室内外环 卫消毒，完成大田地和塑料大棚的低架作业以及完成小规模苗林和果园的高架 作业。所述电动雾化机从原理上和技术上自成体系，实践证明该机的实用效果 基本消除了已知喷雾器运行中所暴露的种种弊端和不足，实现了单人操作即能 完成喷施药雾的各项作业。

为达到上述设计目的，首先提出的设计方案是以电动取代气动，淘汰气动 液压和针孔成雾的设计原理，摘除气压系统的全部构件，即在包括取消笼头开 关的全封闭的状态下，以电动的工作模式实现自动汲取药液和直接雾化并定向 喷雾。

所述电动雾化机是一种全新的半自动电气化机器，它基本包括一个由离心 式螺旋栅分流定向雾化盘(以下简称“雾化盘”)和与雾化盘防护罩连体的向 心式螺旋锥蜗杆轴流泵(以下简称“向心泵”)，以及同向心泵旋接的安装微 特直流电机机座组成的机头总成，一个与机头总成连接的夹耳调角节，一套与 夹耳调角节连接的拼接式操作杆，一个与操作杆连接的贯穿输药管和电源线的 机电式控制手柄，一个与输药管和电源线相连的封闭式水箱及一个由水箱包容 但自成一室的封闭式电瓶槽等构件。

(2)众所周知，甩干机利用高速转动的漏筒，可将衣物吸附的水甩出去； 我们转动伞杆可将伞面上的雨水甩向周围空间；如果雨天里带有风，我们看到 的现象是雨滴下落的轨迹将按照风向有所改变。上述自然规律给完成离心式螺 旋栅分流定向雾化盘的设计奠定了科学依据，为实现药液雾化程度高、投药有 力、目标方向准确等性能要求提供了理论上和技术上的保证。

所述雾化盘的直径为7.0cm，厚度为0.1cm，后面一侧中心部位设有隆起的 乳头状圆孔，将向心泵出水口一端包容，其间隙为0.05～0.1cm，使雾化盘随泵 芯转动时，同出水口处的泵壳不发生相碰或磨擦为准。雾化盘前面一侧在其R/2 的圆心面上设有离心式螺旋栅，并有连体覆盖螺旋栅的小圆盘，使螺旋栅位于 夹层中，其小圆盘的中心设有安装孔，套装于向心泵泵芯的轴伸段，由自攻螺 钉紧固。在雾化盘R/2的圆周处，即螺旋栅的外圆处和雾化盘外圆的圆周上各设 有一圈雾化齿，其雾化齿的规格为沿径向的长为0.15cm，宽为0.1cm，高为 0.06cm，间隔0.1cm，均匀分布的直齿，由向心泵出水口喷出的药液毫无折扣的 进入离心式螺旋栅既被及时分流并予加速，再经过两道雾化齿的作用力，使药 液达到高度雾化。同时，从螺旋栅的圆周至雾化盘外圆的环面上每120度沿径向 设一条开口，并将开口的边设计成顺着旋转方面朝机头前卷曲的瓦形边，边上 也带有雾化齿，当雾化盘随泵芯和电机同轴同步转动时，这种沿开口处向前卷 曲的瓦型边如同微型风扇的过程将后面的空气通过开口处向前压缩，形成相当 力度的定向气流，导引雾化后的药雾随气流方向朝前喷射到作物目标上。这种 雾化盘工作时不仅雾化程度高，而且投药有力，方向性强，操作者可按要求将 药雾喷在作物的叶面、叶背或下部的叶裤株茎上。

为适应有风天气时正常施药，在上述雾化盘的基础上采用增强压缩气流的 方法，提高雾化盘的投药力度，即从雾化盘靠外圆的R/4的环面上，每60度径向 增设一条开口，并将开口的边仍设计成顺着旋转方向朝机头前方卷曲的瓦形 边，以此提高雾化盘的排风量，抵消自然风的干扰，使药雾集中于投药方向 上，以免药雾随风飘。

在大棚作物育苗和水稻秧田育苗过程中，植株矮小，密度大，在这时的苗 期管理施药中，雾化盘离开苗尖5～10cm的高度即可，无须抬高机头后再靠压缩 气流将药雾喷下来。因此，为了减轻电机的负荷和增加药雾的覆盖面积而提高 效率，在上述雾化盘的基础上，采用保留螺旋栅，只对药液分流和予加速，取 消沿径向所设的开口瓦形边，使雾化盘变成只有螺旋栅和两道雾化齿的平面圆 盘。这种雾化盘的效果是药雾覆盖面积大，且在苗尖处环绕盘旋，药液对苗株 渗透着雾均匀。

(3)电动雾化机从原理上要求必须解决自动输送药液的技术难题，为使问 题得到解决，通过试验和引证，成功地设计出向心式螺旋锥蜗杆轴流泵。

向心泵的原理是在稻田水溏里玩水的过程中得到的启示，站在水中，短握 铁锨杆，以锨头至手握处为半径，使锨头在水面中划圆，如掌握好角度，铁锨 划过水面时，受力后的水没有发生离心作用，而是沿铁锨的弧面迅速上升，铁 锨划过水面的速度越快，受力后的水上升的距离越高。通过对上述现象的分 析，证明水受到的力F合的方向是沿铁锨表面的坡度指向坡顶，这给设计向心泵 提供了科学依据。显然，向心式螺旋锥有将水提升并拥向锥顶方向的作用，为 及时将拥向锥顶的水迅速排出，故将向心泵的出水端设计成蜗杆式螺旋浆，构 成向心式螺旋锥蜗杆轴流泵，有效的解决了自动提送药液的设计目标，保证药 液顺利送达雾化盘，完全取代了高压气动和针孔成雾的传统设计方案及陈旧的 结构布局，实现全部摘除气压系统的复杂构件，给未来的喷雾机械开辟了一条 全新的思路。

如将泵壳出水口处连体的雾化盘防护罩拿掉，其向心泵类似倒置于机座前 端的一只漏斗，两端都设计成开放型端口，其漏斗盘一端的端口内设计有螺纹 段，用以同机座前端的螺纹处结合，它既是泵壳的端口，又是机座前端的机 罩。类似漏斗盘一端的泵壳包容的是泵芯的锥体螺旋浆，类似漏斗管一端的泵 壳包容的是泵芯的蜗杆螺旋浆，若将泵壳从机座前端卸下，即可看到插接于电 机轴伸端的泵芯。所述的螺旋锥体表面为R4.9cm的弧面，锥底直径为3.14cm，锥高 0.8cm，锥体厚0.1cm，泵芯轴径0.4cm。在锥体周边每120度设一条沿螺旋轨迹上升 的垂立式浆叶，浆叶高0.4cm，厚0.1cm，其垂立式浆叶在锥弧面旋转210度既上升 到锥顶部位而后圆滑的过渡为蜗杆螺旋浆。其蜗杆螺旋浆的直径为1cm，浆叶 厚0.1cm，导程1.5cm，为提高排出效率，还将蜗杆浆的升角设计为35度。泵芯 有效长度为3.3cm，泵口处轴伸段长为0.7cm，并设有φ0.15cm的自攻丝孔，以 备安装雾化盘。同时在泵芯的锥体螺旋浆底部中心沿轴线设有插入式光孔，孔 深1.2cm，φ0.2cm，同电机轴伸端的插入式结合为过盈配合，其公差值为K7， 靠过盈系数使泵芯同电机轴紧固，并保证两者在同一轴线上，实现泵芯同电机 同轴同步运转。

所述向心泵泵壳的厚度设计为0.25cm，与出水口处泵壳连体的雾化盘防护 罩是考虑注塑工序设计的，还设计一种分体注塑的防护罩，这种设计是考虑工 艺难易程度设计的，采用哪种方式生产防护罩，由生产厂家开发模具时自行决 定。

电动雾化机的总体设计目标要求必须解决系统内汲水喷雾的构件能跟随电 机同轴同步运转的问题，只有在结构上这一技术特征的实现才能完成总体设计 规划，给整机设计带来诸多方便。若采用传统的离心泵原理设计自动提水的构 件，则必然会造成一根转动轴上出现三个支点的结果，不仅使设计难以实现， 同时在加工上也难成现实，又给组装带来困难，除泵体两端的密封不易处理 外，想要一根轴上同步带动喷雾装置则更是无法解决和实现。

其次，若采用常规轴流泵的方式设计自动提水构件，尽管此构件所用之处 几乎无须扬程，且同样可以实现雾化盘随同电机同轴同步运转，但其吸程的大 小或长短常随作业场合的需要须作必要的调整，至少要解决300～400cm的吸 程，因此采用了向心泵使问题得到圆满解决。

在向心泵的设计原理、技术措施和结构特征的基础上，对于相关领域的普 通技术人员来说，在不脱离向心泵工作原理的前提下，还可以作出若干变形或 改进，生产出不同规格的提水泵、潜水泵、循环泵，甚至泥浆泵等产品，可在 许多场合得到广泛应用。以上所述作为本发明的优选实施例，应当指出，凡作出 的若干变形或改进，也应视为本发明的保护范围。

(4)微特直流电机安装在塑料机座里，机座的直径为3.4cm，壁厚为0. 25cm，机座前端中心部位设有安放密封垫的凹坑，凹坑中心设有轴伸孔，后端 设计成开放型端口，外圆设有宽度为0.4cm的圆周肩，肩部前后的外圆上注有螺 纹，肩部两侧放有橡胶密封圈，前面一段螺纹同向心泵的螺纹口相配合，后面 一段螺纹同机座后机罩的螺纹口相配合，两端旋紧后由肩部两侧的橡胶圈实现 密封，并使电机稳固在机座内。机座后机罩的前端口设计为带有螺纹的开放型 端口，后端设计成圆形端顶，端顶部位设一带凸边的中心孔，配一只带U型扣 的橡胶塞实现密封，在橡胶塞的一侧设有引入电源线的线孔。同时，在机座后 机罩的一侧设有耳环，耳环圆端头的半径为1.2cm，中心穿孔的半径 为0.25cm。

(5)在上述机头总成到操作杆之间，单独设计一种夹耳调角节。这个构件 的前端是双夹耳，夹耳的圆端头半径为1.2cm，中心通孔半径为0.25cm，从孔心 到肩部的双臂长为3cm，肩部的直径为2.8cm，肩宽为0.3cm。肩部后端设有一段 2cm长的圆管，外径为2.2cm，管厚0.25cm，外径注有螺纹，管口内装有莲花插 头的插孔，从插孔内侧的接线片上引出电源线，由管内通过镶嵌在肩部中心通 孔的“Ⅱ”型橡胶塞中的线孔，从双夹耳的双臂中拉出馈入机头总成的入线 孔。夹耳的双臂通孔与机头总成机座后机罩一侧的耳环通孔用穿钉螺栓实现动 配合，使机头总成的仰角可在＞90度的范围内(实际调节大于110度)方便调 节，以满足不同场合或喷雾方向的要求。

(6)为完成小型苗木林场和果园的各项植保作业，特将该机的操作杆设计 成管状拼接式，每节长32cm，外径为2.8cm，管内铺好了电路，每节操作杆的一 端设有莲花式插头，另一端设有插孔。此操作杆的的拼接形式有两种，一种为 卡口式，另一种为螺口式，以方便生产厂家开发模具时自行选定。同时，每节 操作杆的外圆上都配有引送输药管的弹性勾环。这种设计构思是根据施药的实 际需要提出的，如在大田地或大棚内进行各种低架作业时，可将操作杆适当缩 短，如在果园或对苗木进行高架作业时，则可将操作杆适当加长。机器工作 时，给机头总成的直流电机送电的线路通过操作杆拼接即通。实用中还可用一 节操作杆同夹耳调角节拼接成夹耳仰角杆，以便于装卸。

(7)机电式控制手柄是操作人员手持部位的重要构件，此构件为单独的手 柄节，全长30cm，至后端13.2cm处设有宽为0.4cm的圆周肩的一段为手握部分， 其外径为3.6cm，后端设计成圆端头，端头顶部中心设有直径为1cm的抛物线型 喇叭口。手持部位的管内设有手柄腔，其窗口留在上方，另配有窗口封盖，手 持部位外圆的下方设有指凹。在手柄腔内设有带一定倾斜度的前高后低的连体 丝柱，丝柱上装一只开口式导管卧床，输药管从导管卧床中穿过，靠肩部的前 下方设有一段倾斜20度的斜锥部位，而使管径由下方向前至离肩部 2.4cm处时，收缩为外径2.8cm，使得手柄节肩部前端的管径变成同操作杆的管 径一致，其管口部位设计成同操作杆配套的拼接式端头，并在肩部前下方所设 的一段倾斜20度的斜锥部位设有一个φ0.8cm的通孔，手柄腔内穿过开口式导管 卧床的输药管，既从此φ0.8cm的通孔中引向手柄节管外，引出的输药管留有一 定长度的余量，并在输药管的端口装好空心式对口螺栓，以备同通往机头总成 的输药管对接。

所述手柄腔的窗口配一个同手柄部位管状表面同弧度的长方形面板封盖， 在封盖上安装着电动雾化机的功能调控装置，即沿封盖面板轴向中线的前端安 装一只指示通电的红色发光二极管，其中线的一侧安装着步进式多档流量调控 器，而中线的另一侧安装着兼作电源开关的电压调节器。进入手柄腔的输药管 和电源线均从手柄节后端头所设的孔心直径为1cm的抛物线型喇叭口中平行引 入，其输药管引向导管卧床，其电源线引向电源开关。

在封盖上安装步进式多档流量调控器一侧的中间沿轴向设有供调控轮滚动 的条形口，其调控轮从封盖的背面装入条形口，并于封盖背面沿条形口两侧的 口边注有相对应的供调控轮滚动换位时定位的圆弧状凹槽，调控轮的轴端被一 只双侧弹性权的张力紧压在凹槽中，调控轮的圆周上设有防滑齿，调节时，手 指的推力可驱动调控轮从一对凹槽滚动地换位至另一对凹槽，由于双侧弹性杈 的张力作用，使调控轮的轮轴在任何一对凹槽的状态都可稳定不变，不会发生 自由滑动，并在调控轮直线行程的两端都设有限位齿，因此调控轮只能在设定 的行程内换位。同时，步进式调控轮的外圆处于手柄腔内的一侧相对开口式导 管卧床作轴向运动，操作时，将调控轮沿条形口向后滚动到止点，相对导管卧 床开口处的一侧，其调控轮的外圆同输药管脱离，这时输药管内的药液为最大 流量，如果推动调控轮向前滚动，在手柄腔内侧调控轮的外圆开始接触输药 管，再继续推动调控轮，其调控轮的外圆将对输药管逐步产生挤压作用，作用 的效果使输药管的内径发生改变并逐步压缩而减小，若将调控轮继续滚动到前 端止点，则调控轮相对输药管的挤压程度达到极限，这时输药管内的药液为最 小流量，显然，改变调控轮的档位，也就改变了药液的供给量，从而实现了不 同作物对药液流量的不同要求的调控，也可满足对不同浓度的药液进行调控的 要求。选用了这种装置后可取代传统的水笼头开关，一则可使操作变得方便应 手，二则消除了因笼头开关漏液带来的皮肤触及药液而造成农药中毒的危害和 弊端。

当完成施药过程或在长时间保管存放的情况下，尽管输药管采用的是高压 聚乙烯软管，但也应注意及时将调控轮向后调到最大流量状态，使调控轮同输 药管完全脱离，即让输药管恢复到自由状态，若在输药管内无药液填充的情况 下不同调控轮完全脱离，则长期受挤压的空管仍有使管道内腔发生变形的可 能。

面板中线的另一侧安装着兼作电源开关的电压调节器，由于实用中不仅有 水剂农药，还有大量的粉剂农药投入使用，所以不同规格的农药勾兑后的药液 形成不同的浓度，而不同的作物对药液投量的要求也有所不同，常常使电机的 载荷状态发生变化，同时电源电压的波动也常使电机的转速产生快慢的差异， 为随机保证最佳雾化效果，则必须即时调整电机的端电压，以使向心泵和雾化 盘获得匹配的转速，因此在相对应一侧的手柄腔内安装了以集成模块为核心的 电压调整电路，通过调整封盖上的调压器旋钮实现即时调整电机的端电压，确 保电动雾化机的施药质量。因为给机头总成内电机送电的线路是利用拼接式操 作杆构成的，故从电压调整电路输出端引出的两根电源线在手柄节管内引向前 端头直接焊在端头管口内的莲花插头的两引线片上。

从电动雾化机所属的技术领域可知，本发明解决的技术课题包含了机械功 能部分、电气功能部分和电子元器件及线路功能部分，涉及多个相关的技术领 域，使其电动雾化机的综合性能构成一种机电一体的半自动电气化机器。因 此，对所属相关领域的普通工作人员来说，在不脱离步进式多档调控器原理和 特征的基础上，通过若干变形和改进，还可以带动电触点控制，用于启动电 路、振荡电路，定时器电路和油、汽阀的电磁装置，以及工作系统的状态定 位，使机器或产品设备的运行操作实现半自动切换或调正，例如点频振荡，时 间设置、电位切换和调温开关等，可在许多方面得到广泛应用。以上所述作为 本发明的又一优选实施例。应当指出，凡作出的若干变形和改划，也应视为本 发明的保护范围。

(8)为提高整机的安全性和可靠性，消除潜在的故障，该机的输药管设计 成全封闭式，包括取消笼头开关。

按低架作业时的要求，手柄节前再串接3节操作杆，包括手柄节在内，串接 后的实际长度为120cm，这时接在向心泵入水口的输药管在操作杆沿弹性勾环 顺杆而下至手柄节前通过空心对口螺栓与从手柄节肩部前下方所设的φ0.8cm的 通孔引出的输药管对接，使操作者伸展手臂后所能达到的喷雾距离已基本满足 了低架作业时的施药要求。

当用户在果园等场所进行高架作业时，可利用产品出厂时单独设计的备用 输药管将原输药管加长。所述备用管长为120cm，两端已装好了空心对口螺 栓，必要时，可松开低架作业时的输药管对口螺栓，先根据需要串接2～4节操作 杆后，再将备用管同松开的空心对口螺栓串接旋紧，即可满足高架作业时的施 药要求。

手柄节后端喇叭口外的一段输药管设为150cm长，这段软管是手柄连通水箱 的拖管，拖管的端口装有空心对口螺栓，直接同水箱的出水口旋紧。

该机的输药管全部采用PE高压聚乙烯软管，其外径为0.8cm，这种软管的伸 长率、冲击强度、透明性和耐蚀性等都能满足电动雾化机的工作要求，特别其 耐蚀性对化学药品的侵蚀有抗缓作用，可防止输药管过早的退变老化。

(9)电动雾化机的电源供电线路，从手柄节前后设计为两种不同的装配形 式，这种设计是为了兼顾和提高整机的工作性能，实现一机多用的构思而提出 的。

从手柄腔内电压调节器输出端引出的电源线，在手柄节管内引向前端口直 接焊在管口内的莲花插头的两引线片上，由于同手柄节拼接的操作杆内部都铺 好了电路，每节操作杆的一端装有莲花插头，另一端装有插孔，因此所有操作 杆的电路拼接即通，而从夹耳调角节双臂中拉出的电源线通过机头总成机座后 罩端头的橡胶塞一侧的入线孔直接馈入电机。由于手柄节前的电路采用了拼接 式操作杆的形式，所以无论用户作高架作业或低架作业，都不必考虑电路的加 长或缩短，只作输药管的调整即可。而电压调节器输入端的两根电源线是从手 柄后端所设的孔芯直径为1cm的抛物线形喇叭口引入的，其喇叭口外的一段电 源线是从手柄连通水箱内电瓶槽的拖线，其拖线采用包覆式多股铜质带正负极 色标的软导线，以免农民兄弟接错电源极性导致电机反转。

所述电源软拖线在手柄腔内同输药管平行的从手柄后端的喇叭口引出，并 作间隔套扎后使电源线同输药管构成整体式拖线管通往水箱和电瓶槽。这段拖 线管的长度设计为150cm，以操作者单臂伸展后仍有一定余量为宜。

(10)根据农民兄弟中多数人的意见，电动雾化机配用的水箱暂时仍保留 背负式，但摘除了气压系统及其复杂的构件，所以除进水口和出水孔外，将水 箱的构造按封闭式设计。

水箱的前后两侧面为半径差16cm，而中心半径为30.0cm的弧面，水箱长为 34cm，宽为16cm，高为40cm，箱体的各棱角均为过渡圆角。在水箱的右下角沿 箱内底平面的边缘设有φ0.8cm的出口孔，配一只封闭式空心螺柱，其外端口与 输药管端头的对口空心螺栓旋接。

水箱进水口的形状和大小也是农民兄弟反映较多的要求，由于农村的条件 还比较差，几乎每个家庭都不具备专用的兑药设备，一物多用者较为普遍，例 如用小桶或盆给水箱灌注所需比重的水。在使用液态农药时自然很方便，但仍 有大量粉剂农药投入使用，通常是先将粉剂农药在盆内用少量的水予先充分搅 拌，再随同所需比重的水逐次注入水箱，而旧式喷雾器的进水口多为直径 10～11cm的圆形口，如用桶或盆沟兑农药，灌箱时其水流面较宽，很容易将水 或药液倒洒在口外的箱体上，这种现象不仅浪费和污染，甚至在夏秋酷热季节 造成药害者也时有发生，而在冬春季节的田间小麦或大棚内作物的施药管理过 程中，还常因倒在箱体上的水或药液渗透操作者的棉衣和内衫，所以应农民兄 弟的要求，特将水箱的进水口设计成长径为17.4cm(可取正负圆正到正数 值)，宽为10cm，高为4cm的长圆形进水口，进水口的边缘注有半圆形口箍， 口内配有过滤网筛，进水口配一只带U形扣的硬橡胶封盖，封盖的中心设有 φ0.3cm的通气阀，当用户灌注水箱时，让水流的宽度顺着进水口的长，避免了 旧式水箱进水口容易将水或药液溅洒在箱体上所产生的不良后果。

在水箱的上下部位注有供安装箱箍的两圈凹槽，为兼顾电瓶槽的槽口，第 二箱箍的高度移至电瓶槽口的上方，但在电并槽口的左右两侧及其前后两侧面 和箱底相对应的部位也注有箱箍的凹槽，配一对连箱底拖起的U型箱箍，同第 二箱箍焊在一起构成整体，并在电瓶槽口两侧箱箍的垂直段上焊有配挂背带的 环勾，同时在第二箱箍右端的拐弯处设有对拖线管有保护作用的缓冲扣环。

(11)根据电动雾化机的总体设计规划和施药的要求，其配置的电瓶槽也 设计成封闭式，它设置在水箱前侧面下方靠中，箱体表面开有窗口即为电瓶槽 的槽口，槽底与水箱底平，除槽口以外的五个面被包容在水箱内，但两者相互 独立自成一室，电瓶槽内靠其顶部设有与电瓶电极相对应的摩擦式铜质电极端 子，分别位于左后角和右前角，施药时将蓄电池电极朝上，按负极在内、正极 在外的对应电极将蓄电池轻轻推入电瓶槽，电路即自动接通。

其电源线由手柄后的拖线管引送过来，电源线从槽口右内侧的拐角处由一 固线作用压线板嵌入引线凹沟内，以防拉动或扯断，之后再从拐角处引至槽顶 并分别焊在相应的电极端子的引线片上。

槽口左内侧拐角处有一对安装电路板的自攻丝柱，丝柱上安装的是防止蓄 电池过放电的“限制过放电提醒器”，该提醒器由取样电路触发主电路放大后 推动讯响器工作，当电动雾化机连续工作十几个小时或蓄电池在亏电状态下投 入使用，随着放电时间的延续，过程中将导致蓄电池的端电压过快的产生压 降，一旦电瓶电压降至标准电压的0.8～0.77倍时，即降至蓄电池终止电压的临界 值时，设在电瓶槽左边槽口内侧拐角处的限制过放电提醒器便及时发出音响， 以提醒用户及时充电或更换备用电瓶，以利正常作业，避免因过放电导致蓄电 池老化而损坏。

为完好地实现对蓄电池的封闭，另将槽口的左、上、右三个边设计为带有 插轨的边口，配一块插入式槽门封板，封板内侧的下边缘设有卡式牙销，以免 封板插入后滑脱，同时又防止水或药液溅入槽内，造成意外短路或腐蚀电极。 该机配用的电瓶为免维护小型密封铅蓄电池，其规格为10V8An和6V4An两种。

(12)有关模型机的实验数据。实验中配用的电源采用的是在当地市场可 购到的6V4An的免维护小型密封铅蓄电池，以此为例，即按20小时率容量放 电，工作电流为200mA时，可连续工作20小时，若工作电流为400mA时，则可 不间断的工作8～10小时。模型机实验中安装的是一只没有型号的旧马达，与手 边仅有的可检资料对照，该马达的性能同OL-817型微特直流电机的参数接 近。通过实验观察，以这种高速直流电机给电动雾化机提供动力比较适宜，由 于电动雾化机不再采用高压气动和针孔成雾原理，给新系统的各功能构件营造 了一种宽松的环境或条件，机器的工作状态从硬负荷转化为软负荷，做功的过 程显得轻便省力。我用的是MF-47型万用表，模型机开机时的起动电流在 420mA上下，正常运行时，对不同的药液，其电流略有差异，因水剂农药和粉 剂农药的区别，使药液的浓度不同，其工作电流限制在270～320mA之间。

(13)电动雾化机使用的蓄电池随着工作时放电过程的进行，理论上提出 必须给蓄电池补电充电的问题，考虑蓄电池给电动雾化机做电源多是白天在田 间作业，晚上还可以用于其他场合，基于这种构思，设计了一种特制的充电 箱，通过手提式灯架的弹性卡口机构，同充电箱实现弹性扣挂配合，构成一部 多功能实用电源，晚间除用作照明灯具外，灯架上还装有不同规格的输出插 孔，可用于收音机、录音机、报警器等家用电器，发挥了一物多用，同时又可 以给蓄电池浮充补电，白天施药时，用户可取出蓄电池，推入水箱内的电瓶槽 即为电动雾化机的电源。

这种特制的充电装置，其手提灯架和充电箱是分体式，其灯具、表头、拨 动开关、插孔等装置全部安装在手柄内，手提灯架设计在带有裙边的长方形箱 盖上，此箱盖即为放置蓄电池的充电箱的封盖，封盖的内侧有装好的同充电箱 内蓄电池的电极相对应的弹性接触式电极端子，其电极端子通过引线已同手柄 内的电路接通。在封盖裙边的两个长边上设计了4只舌形弹性挂栓，并在充电箱 的两个长边上对应处设计了4个带滑槽的栓孔，同时，充电箱的后端另设一格 腔，与放置蓄电池的格腔中间设有隔栅，充电箱后端的格腔内安装着充电器的 电路板和降压电源变压器，其充电器的输出电极在充电箱封盖内侧也有相对应 的弹性接触式电极端子，在充电箱后端面的一侧设有方口形220V交流输入插 孔，外配一条专用电源线，充电时，将待充的蓄电池按对应电极放入充电箱， 手持灯架手柄使四支舌形弹性挂栓对好充电箱口的4个滑槽轻轻一按，舌形弹性 挂栓便扣入栓孔，即可将充电箱提起，此时蓄电池的电极和充电器的输出电极 便分别同封盖内侧相对应的弹性接触式电极端子自动接通，插上220V交流电源 后，手柄上各装置即能工作，成为多功能实用电源，蓄电池也同时进入浮充电 状态。当启用蓄电池时，双手将舌形弹性挂栓轻轻的分离，即可将手柄架同充 电箱整体分解为两个部件，取出蓄电池，没有散乱零件的拆卸。

(14)不同年份或不同的气候变化，往往在局部地方出现病虫害灾情严重 的现象，如螟虫或菌病的蔓延以及蝗虫的突发等，这就需要电动雾化机上、下 午或连续数天的工作，其蓄电池及时快速的补电在技术上也自然提到日程上 来，为满足这种客观上的特殊需要，在充电箱后端格腔内配置了一种新型充电 器。该充电器由数字电路组成2↑24级分频，设有24小时、14小时和5小时三种充 电时间，可视蓄电池的不同状态分别进行涓流充电、常规充电和快速充电，以 方便用户区别选用。如需急用，使用者可选用快速充电档位，即使午间休息， 也同样可以给蓄电池临时快速补电。

5、同背景技术相比所具有的有益效果

传统的旧式喷雾器几乎都是采用高压气动和针孔成雾原理设计而成，在这 样的系统内其苛刻的工作条件使各个环节的构件都处在极度疲劳的承压状态， 这就必然导致构件的承压耐力、构件的密封和构体间的连接都加速退变老化， 从而引发箱体和管道破裂、笼头和密封处漏气、漏液以及内压不足、雾化不 良、喷孔堵塞等故障频繁发生，若在田间喷施高毒剧毒农药遇上述情况时，对 操作者来说几乎就是一种冒险，这是手压式喷雾器最为普遍容易发生却又无法 克服的弊端。例如，中央人民广播电台1995年6月28日上午12时的午间半小时节 目介绍：据农业部不完全统计，1990～1993年四年中，全国有50余万人因施农药 中毒，导致死亡的有5万余人。而在另一些情况下，为解决果园的高架作业，人 们又将喷雾器设计成落地式靠人力推杆驱动三联泵的方式，但只能在地上或拖 在车上用，操作者还要拉动几十米的汽绳；为了提高效率，人们又设计了身背 汽油发动机的弥雾机，靠内燃机给系统增加内能，象这些品种的喷雾器，虽然 各有千秋，实用中也都发挥了自身的优势，但同时也产生了一些难以弥补的缺 陷，例如使系统的结构复杂、庞大，成本和价格大幅度增加，结构不合理，占 用人员多，体笨身重，劳动强度高，操作不便，维修困难等，而且功能单一， 不能实现一机多用。

近两年在市面上偶尔可见到新开发的电动喷雾器，但通过对有关的资料解 剖分析证明，试销的电动喷雾器中其创意在于将传统喷雾器采用的动力源由人 力和汽油发动机改为电动的方式，以直流电动机将电能转化为机械能，带动离 心式压力泵，使系统内产生足够的压强，推动药液沿输药管送至针孔式喷头。 显而易见，这种电动喷雾器除改变了给系统提供的“能”的形式之外，其施药 过程仍不脱离气动液压和针孔成雾等传统设计的原理和特征，跳不出陈旧格局 所束缚的圈子，其系统内输药管道、笼头开关、喷头喷孔等构件的承压载荷并 没得到改善，潜在的故障和危害依然存在，同样会出现管道破裂、漏液、笼头 开关和喷头易损，以及雾化不好和喷孔堵塞等现象。若频繁发生堵塞，甚至可 能累及内压过剩和电机过载等。

在机械领域，采用或通过不同的工作原理和过程，可以实现同一个工作目 的，特别机电一体化的新产品，更具有现代科学的技术特征，体现了自身的科 学性和实用性及其时代特色。背负式定向电动雾化机以电动的工作模式，利用 向心式螺旋锥蜗杆轴流泵自动提取药液，通过离心式螺旋栅分流雾化盘以及鼓 风定向喷雾的工作原理和过程，使机头总成的各构件实现了随电机同轴同步运 转的理想状态，取代了高压气动和针孔成雾的工作原理及其陈旧的结构布局。 在电动雾化机系统内无须产生内压，也不用针孔喷头，这便从根本上改变了机 器各构件的工作条件，给整个系统的工作运行营造了一个宽松的环境，如果排 除人为的或意外的碰撞挫伤，理论上认为系统内从水箱、管道至机头总成等各 构件都能保证安全可靠的工作，不再发生箱体和管道破裂、漏气漏液、雾化不 良和喷孔堵塞等故障，而且整机紧凑、简捷、轻便，降低了成本和价格，也简 化了工艺，除背负的水箱外(随身携带药液则是必不可少的)，不用人力推 压，不背发动机，减轻了劳动强度，同时也无须考虑泄漏、堵塞、内压、油 路、气路、火花电路等多重限制条件，使整个系统结构合理，操作极其简单， 施药中故障率低，维修也方便，且仅需单人操作即可理想的完成低架作业和高 架作业，实现了一机多用。

另据“正大综艺”导视，西方国家的庄园人家过泼酒节时(互喷葡萄 酒)，他们使用的就是同我们现在常用的背负式手压喷雾器一模一样。可见， 只要厂方有实力，将来除站稳国内市场外，同样可以将产品推出国门，打入国 际市场，创收更大的经济效益和社会效益。