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一种变流量气助式静电喷雾系统

阅读：271发布：2021-10-18

专利汇可以提供一种变流量气助式静电喷雾系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及静电喷雾技术领域，特指一种植物保护施药机具领域的变流量气助式静电喷雾系统。其包括可调节输出电压的高压静电系统、可调流量的供药系统、可调气压的空压机供气系统、供电系统和气助式静电喷头结构。本发明采用PWM直流调速器对隔膜泵的电压调节从而改变流量比使用电磁阀控制流量更加经济实惠，简化了喷雾机的结构，节约成本，同时为防止PWM直流调速器的输出占空比过低从而发生明显的水流脉冲现象，在占空比达到较低水平时通过调节调压阀，将部分水流回流到药箱；采用矩阵按键调整静电发生器输入电压从而改变输出电压的方法，比直接转动静电发生器旋钮改变电压的方式更加高效和准确。，下面是一种变流量气助式静电喷雾系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种变流量气助式静电喷雾系统，其特征在于，所述系统包括可调节输出电压的高压静电系统、可调流量的供药系统、可调气压的空压机供气系统、供电系统和气助式静电喷头结构；
所述的高压静电系统包括高压静电发生器、包含矩阵按键和液晶显示模块和单片机芯片的单片机模块、三极管和第一开关按钮；单片机模块固定在工控台上，单片机模块的引脚连接三极管的基极，三极管的发射极一端连接在导线上，导线的另一端连接到第一按钮开关，第一按钮开关安装在工控台上，第一按钮开关的另一端再通过导线连接到第一蓄电池的正极，三极管的集电极一端连接到位于驾驶座后方的高压静电发生器的正极，高压静电发生器的负极通过绝缘导线连接在第一蓄电池的负极，高压静电发生器的输出端通过绝缘导线连接到位于施药机车架两侧的各个气助式静电喷头上；
所述的供药系统包括电动隔膜泵、药箱、PWM直流调速器、三通、第一调压阀和第二按钮开关；药箱通过螺栓固定在车架上，药箱的药液通过过滤网和水管流入隔膜泵，再通过三通和第一管路分配器分配到各个气助式静电喷头上，三通还通过第一调压阀与药箱连接；PWM直流调速器固定在工控台上，它的输入端正负极分别连接在第二按钮开关和第二蓄电池负极上，第二按钮开关固定在控制台上，另一端连接第二蓄电池正极，PWM直流调速器的输出端分别连接在隔膜泵的正负极两端；
所述的供气系统包括调压阀、压力表、空压机、逆变器和第三开关按钮；第三蓄电池的正极通过工控台上的第三开关按钮连接到位于驾驶座后方的逆变器的正极，第三蓄电池的负极连接在逆变器的负极，逆变器的输出端通过空压机上的三孔插头给位于驾驶座后方的空压机供电，空压机的输出管道连接一个第二调压阀和一个压力表再通过第二管路分配器连接到各个气助式静电喷头上；
所述的供电系统包括三个独立的12V蓄电池；三个蓄电池并排固定在施药机车架的尾部。
2.如权利要求1所述的一种变流量气助式静电喷雾系统，其特征在于，高压静电系统中，三极管和第一按钮开关与导线的采用焊接的方式连接，导线和蓄电池电极通过鳄鱼夹来固定；矩阵按键和液晶显示模块通过PCB板集成在单片机模块上。
3.如权利要求1所述的一种变流量气助式静电喷雾系统，其特征在于，所述的气助式静电喷头主要结构为喷雾出口、喷嘴、供气管道、供液管道、荷电导线、气腔、铜质电极、喷头帽、喷头底座和腔体盖；荷电导线穿过喷头底座的孔洞，通过胶粘方式固定在喷头底座上，荷电导线在位于喷头底座的上方出口处的导线裸露，被铜质电极压紧在喷头底座上，荷电导线在位于喷头底座孔洞内部的部分包裹着导线绝缘层，铜质电极和荷电导线的裸露端被树脂材料制成的腔体盖隔绝在气腔外，防止铜制电极和荷电导线触碰到水，引起漏电，腔体盖通过胶粘的方式固定在铜制电极内部，腔体盖通过环形槽定位在喷头底座上，腔体盖与喷头底座中间所形成的空间为气腔，供气管道通过胶粘的方式固定在螺纹件上再通过螺纹连接与喷头底座固定，进入供气管道的空气贯穿喷头底座进入气腔，供液管道通过胶粘的方式固定在螺纹件上再通过螺纹连接与喷头底座固定，进入供液管道的药液贯穿喷头底座从喷嘴射出，喷嘴位于喷头底座的轴线方向，与喷头底座是一体式设计，喷头帽通过螺纹与喷头底座固定，同时通过喷头帽与喷头底座的旋紧将腔体盖和铜质电极压紧，喷雾出口位于喷头帽的中心位置。
4.如权利要求1所述的一种变流量气助式静电喷雾系统，其特征在于，施药作业开始时，操作人员按下位于喷雾系统控制台上的第二按钮开关，工业系统线路接通，第二蓄电池开始供电，第二蓄电池输出的12V的额定电流使隔膜泵开始工作，隔膜泵的进液端通过液体管道从药箱中吸入药液，药液进入隔膜泵中经过加压从隔膜泵的出水端通过液体管道和第一管路分配器输送到各个气助式静电喷头的供液管道，流经喷嘴，在喷雾出口处形成水流；
操作人员再按下第三按钮开关，供气系统电路接通，第三蓄电池开始供电，第三蓄电池输出的直流电经过逆变器转化为220V的交流电，逆变器输出的交流电通过空压机上的三孔插头作用在空压机上使空压机正常工作，空压机的出风口产生的气流经过气体管道和第二管路分配器输送到各个喷头上，空气通过供气管道进入喷头的气腔，与之前从喷嘴射出的药液混合，高速的气体将药液吹散完成雾化，在喷雾出口处形成均匀的喷雾；
操作人员旋转位于喷雾系统工控台上第二调压阀，工控台上的压力表显示喷雾气压的大小，根据所需要的风力，将喷雾气压调大所需要的大小；
操作人员再转动位于喷雾系统工控台上的PWM直流调速器，改变隔膜泵的等效输入电压以改变隔膜泵的功率，从而改变喷雾流量，在必要情况下，及在减小流量时PWM直流调速器的占空比过小导致喷雾不稳定发生波动的情况下，调整第一调压阀，使供液管道中的药液形成回流，流入到药箱中；
操作人员按下第一按钮开关，单片机模块内部有独立电池供电，在单片机模块内部的矩阵按键中输入所需要的电压数值，单片机模块中的单片机芯片将接收到的数值显示在液晶显示模块上，并将数字通过计算处理转化为对应的PWM 信号发送给三极管的基极，作为三极管的通断信号，实现整个供电系统的脉宽调节，高压静电发生器是额定的20000V电压输出，在高压静电发生器输出端导线处输出的电流经过三极管的高频率通断被等效的降低达到等同于降低电压的效果，输出的电压通过荷电导线作用在铜质电极上，铜制电极上的高压静电对喷雾雾滴感应荷电，提高喷雾的雾化效果和在植被上的附着效果，提高喷雾作业质量。

说明书全文

一种变流量气助式静电喷雾系统

技术领域

[0001] 本发明涉及静电喷雾技术领域，特指一种植物保护施药机具领域的变流量气助式静电喷雾系统，特别涉及单片机模块输出PWM 信号改变输出电压的方法、PWM直流调速器控制隔膜泵流量的方案和喷头结构的设计。

背景技术

[0002] 众所周知，植保作业对提升作物产量和质量有显著效果，但是目前植保作业效率有待提高，主要表现在设备的落后和技术的落后，虽然现在市面上也有很多高技术的设备，但由于制造成本高，很难大规模运用。

[0003] 上述问题激发了科研工作人员对简易高效的施药机的深入研究，为了能提高果园喷雾的防治效果，本文采用了当下热门的静电喷雾技术，并加入了变量喷雾和风送的功能，在考虑高效率的同时兼顾经济性。

发明内容

[0004] 本发明为克服上述现有技术存在的不足，开发一种集变流量、变电压、变气压的气助式静电喷雾系统。

[0005] 本发明采用的技术方案如下：

[0006] 一种变流量气助式静电喷雾系统，包括可调节输出电压的高压静电系统、可调流量的供药系统、可调气压的空压机供气系统、供电系统和气助式静电喷头结构。

[0007] 所述的高压静电系统包括高压静电发生器、包含矩阵按键和液晶显示模块和单片机芯片的单片机模块、三极管和第一开关按钮；

[0008] 单片机模块固定在工控台上，单片机模块的引脚连接三极管的基极，三极管的发射极一端连接在导线上，导线的另一端连接到第一按钮开关，第一按钮开关安装在工控台上，第一按钮开关的另一端再通过导线连接到第一蓄电池的正极，三极管的集电极一端连接到位于驾驶座后方的高压静电发生器的正极，高压静电发生器的负极通过绝缘导线连接在第一蓄电池的负极，高压静电发生器的输出端通过绝缘导线连接到位于施药机车架两侧的各个气助式静电喷头上。其中三极管和第一按钮开关与导线的采用焊接的方式连接，导线和蓄电池电极通过鳄鱼夹来固定。矩阵按键和液晶显示模块通过PCB板集成在单片机模块上。

[0009] 所述的供药系统包括电动隔膜泵、药箱、PWM直流调速器、三通、第一调压阀和第二按钮开关；

[0010] 药箱通过螺栓固定在车架上，药箱的药液通过过滤网和水管流入隔膜泵，再通过三通和第一管路分配器分配到各个气助式静电喷头上，三通还通过第一调压阀与药箱连接；PWM直流调速器固定在工控台上，它的输入端正负极分别连接在第二按钮开关和第二蓄电池负极上，第二按钮开关固定在控制台上，另一端连接第二蓄电池正极，PWM直流调速器的输出端分别连接在隔膜泵的正负极两端。

[0011] 所述的供气系统包括调压阀、压力表、空压机、逆变器和第三开关按钮；

[0012] 第三蓄电池的正极通过工控台上的第三开关按钮连接到位于驾驶座后方的逆变器的正极，第三蓄电池的负极连接在逆变器的负极，逆变器的输出端通过空压机上的三孔插头给位于驾驶座后方的空压机供电，空压机的输出管道连接一个第二调压阀和一个压力表再通过第二管路分配器连接到各个气助式静电喷头上。

[0013] 所述的供电系统包括三个独立的12V蓄电池；三个蓄电池并排固定在施药机车架的尾部。

[0014] 所述的气助式静电喷头主要结构为喷雾出口、喷嘴、供气管道、供液管道、荷电导线、气腔、铜质电极、喷头帽、喷头底座和腔体盖。

[0015] 荷电导线穿过喷头底座的孔洞，通过胶粘方式固定在喷头底座上，荷电导线在位于喷头底座的上方出口处的导线裸露，被铜质电极压紧在喷头底座上，荷电导线在位于喷头底座孔洞内部的部分包裹着导线绝缘层，铜质电极和荷电导线的裸露端被树脂材料制成的腔体盖隔绝在气腔外，防止铜制电极和荷电导线触碰到水，引起漏电，腔体盖通过胶粘的方式固定在铜制电极内部，腔体盖通过环形槽定位在喷头底座上，腔体盖与喷头底座中间所形成的空间为气腔，供气管道通过胶粘的方式固定在螺纹件上再通过螺纹连接与喷头底座固定，进入供气管道的空气贯穿喷头底座进入气腔，供液管道通过胶粘的方式固定在螺纹件上再通过螺纹连接与喷头底座固定，进入供液管道的药液贯穿喷头底座从喷嘴射出，喷嘴位于喷头底座的轴线方向，与喷头底座是一体式设计，喷头帽通过螺纹与喷头底座固定，同时通过喷头帽与喷头底座的旋紧将腔体盖和铜质电极压紧，喷雾出口位于喷头帽的中心位置。

[0016] 高压静电系统中的单片机模块能通过矩阵按键准确输入想要的电压数值，通过显示器显示出来，操作感受更加直观。

[0017] 供液系统中的PWM直流调速器能通过旋钮调节输出端的等效电压，能灵活方便的调整隔膜泵工作时的流量。

[0018] 气助式静电喷雾系统能有效的对雾滴荷电，改善雾滴沉积效果，并通过空压机提供的气流增大雾滴穿透性能。

[0019] 操作者可通过集成在工控台上的开关和调节装置，方便的调节荷电电压、喷雾流量和气压，满足各种作业环境。

[0020] 有益效果:

[0021] 本发明与现有装置比较，具有以下优点：采用PWM直流调速器对隔膜泵的电压调节从而改变流量比使用电磁阀控制流量更加经济实惠，简化了喷雾机的结构，节约成本，同时为防止PWM直流调速器的输出占空比过低从而发生明显的水流脉冲现象，在占空比达到较低水平时通过调节调压阀，将部分水流回流到药箱；采用矩阵按键调整静电发生器输入电压从而改变输出电压的方法，比直接转动静电发生器旋钮改变电压的方式更加高效和准确。附图说明

[0022] 图1是本发明系统电路连接示意图；

[0023] 图2是本发明系统管路连接示意图；

[0024] 图3是本发明系统工控台示意图；

[0025] 图4是本发明系统喷头的剖面简图；

[0026] 图1中，1、第一蓄电池；2、第二蓄电池；3、第三蓄电池；4、空压机三孔插头；5、12V直流转220交流逆变器；6、空压机；7、高压静电发生器输出端导线；8、单片机模块；9、PWM直流调速器；10、第三开关按钮；11、第二开关按钮；12、第一开关按钮；13、电动隔膜泵；14、高压静电发生器。

[0027] 图2中，24、三通；25、第一调压阀；17、第一管路分配器；18、第二管路分配器；16、压力表；23、第二调压阀；15、药箱。

[0028] 图3中，20、液晶显示模块；21、矩阵按键；22、单片机芯片。

[0029] 图4中，26、喷雾出口；27、喷嘴；28、供气管道；29、供液管道；30、荷电导线；31、气腔；32、铜质电极；33、喷头帽；34、喷头底座；35、腔体盖。

具体实施方式

[0030] 施药作业开始时，操作人员按下位于喷雾系统控制台上的第二按钮开关11，工业系统线路接通，第二蓄电池2开始供电，第二蓄电池2输出的12V的额定电流使隔膜泵13开始工作，隔膜泵13的进液端通过液体管道从药箱15中吸入药液，药液进入隔膜泵13中经过加压从隔膜泵13的出水端通过液体管道和第一管路分配器17输送到各个气助式静电喷头的供液管道29，流经喷嘴27，在喷雾出口26处形成水流；

[0031] 操作人员再按下第三按钮开关10，供气系统电路接通，第三蓄电池3开始供电，第三蓄电池3输出的12V直流电经过逆变器5转化为220V的交流电，逆变器5输出的交流电通过空压机6上的三孔插头4作用在空压机6上使空压机6正常工作，空压机6的出风口产生的气流经过气体管道和第二管路分配器18输送到各个喷头上，空气通过供气管道28进入喷头的气腔31，与之前从喷嘴27射出的药液混合，高速的气体将药液吹散完成雾化，在喷雾出口26处形成均匀的喷雾。

[0032] 操作人员旋转位于喷雾系统工控台上第二调压阀23，工控台上的压力表16显示喷雾气压的大小，根据所需要的风力，将喷雾气压调大所需要的大小。

[0033] 操作人员再转动位于喷雾系统工控台上的PWM直流调速器9，改变隔膜泵13的等效输入电压以改变隔膜泵13的功率，从而改变喷雾流量，在必要情况下，及在减小流量时PWM直流调速器9的占空比过小导致喷雾不稳定发生波动的情况下，调整第一调压阀25，使供液管道中的药液形成回流，流入到药箱15中。

[0034] 操作人员按下第一按钮开关12，单片机模块8内部有独立电池供电，在单片机模块8内部的矩阵按键21中输入所需要的电压数值，单片机模块8中的单片机芯片22将接收到的数值显示在液晶显示模块20上，并将数字通过计算处理转化为对应的PWM信号发送给三极管19的基极，作为三极管19的通断信号，实现整个供电系统的脉宽调节，高压静电发生器14是额定的20000V电压输出，在高压静电发生器输出端导线7处输出的电流经过三极管19的高频率通断被等效的降低已达到等同于降低电压的效果，输出的电压通过荷电导线30作用在铜质电极32上，铜制电极32上的高压静电对喷雾雾滴感应荷电，提高喷雾的雾化效果和在植被上的附着效果，提高喷雾作业质量。

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