技术领域
[0001] 本
发明涉及一种脉冲式热烟雾机药液流量调节方法及装置，用于喷药流量的调节和测量，属于农林业或植保喷雾喷烟设备测试技术领域。
背景技术
[0002] 热烟雾载药防治技术是用于防治农林病虫害、卫生消毒等方面的一种新型、高效、低成本的
化学防治方法，具有防效高、成本低、超低容量、污染小等优点。热烟雾机作为热烟雾载药防治技术的施药机具，利用燃烧所产生的高温气体的
热能和
动能以及烧热的金属表面将药剂裂解雾化，是一种高效的病虫防治机械，其烟雾径粒一般在50um以下，主要有电加热式、废气加热式、稳态
燃烧器式和脉冲式四种。
[0003] 脉冲式热烟雾机工作时，药液从药箱经过输药管、药
开关和药
喷嘴流入喷管中，并在高温、高频和高速气流的作用下被
蒸发或
汽化、
破碎成细小雾滴，从喷管出口喷至大气中，并随自然气流迅速地扩散弥漫。在热烟雾机对农林病虫害进行防治的过程中，喷药流量的大小对于不同药剂的雾滴粒径及施药效果具有较大影响。药液流量过大，药液不能充分雾化，会形成液滴从喷管流出。药液流量过小，药液
温度过高，对药液中有效成份的活性产生不利影响，药效差，施药效率低。此外，随着喷液流量的变化，喷管内雾化形成的雾滴群会对气流的往复脉动产生不同的阻滞作用，影响烧室—喷管中气流的振动特性和燃烧温度。因此，为了满足热烟雾机的脉冲
发动机的热能、动能与药液完全雾化相匹配的要求，防止滴液的产生，改善施药效果，应对喷药流量进行调节。
[0004] 由于喷药流量对热烟雾机工作性能和药液烟化雾化效果具有重大意义，而一般热烟雾机的供药系统的流量是不可调的，目前国内外关于喷药流量的调节研究较少，针对自激自吸喷药系统对药液流量进行调节的装置更少，几乎处于空白。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种能够依靠自激自吸供药系统实现对药喷嘴处喷液流量的调节与控制的药液流量可调节热烟雾机。
[0006] 本发明的药液流量可调节热烟雾机，包括脉冲式发动机、供药系统；脉冲式发动机包括
燃烧室、喷管、
火花塞、
化油器、油箱和打气筒：供药系统包括可以调节开启压
力的单向
阀、药箱和药喷嘴；化油器引气口、
单向阀、药箱上部依次
串联，药箱底部与药喷嘴相通。
[0007] 本药液流量可调节热烟雾机的有益效果：该热烟雾机在正常喷雾或喷烟作业时，燃烧室内脉动燃烧形成的
压力脉动变化的气体在压力大于单向阀的开启压力时，经化油器引气口、单向阀进入药箱，在药箱上部空间内形成一定的压力，药液通过药喷嘴喷入喷管后雾化，再经喷管喷出。通过改变单向阀的开启压力，改变了进入药箱内的气体的压力和气体量，进而改变了药箱上部空间内的气体压力，药液流量也随之改变。本
专利依靠自激自吸供药系统实现对药喷嘴处喷液流量的调节与控制，结构简单，易于实现。
[0008] 上述的热烟雾机，所述单向阀包括具有阀腔的
阀体，阀体包括可以相对移动的上阀体、下阀体；在阀体内具有用于封堵阀腔的阀片，阀片与上阀体或下阀体之间设置有常态时使得阀片处于封堵阀腔状态的弹性元件；当上阀体与下阀体相对移动时，可以改变弹性元件对阀片的弹力，从而改变该单向阀的开启压力。这种单向阀，调整开启压力比较方便。
[0009] 上述的药液流量可调节热烟雾机上阀体与下阀体通过
螺纹副相连，通过上阀体与下阀体相对转动，改变它们的相对
位置，由
螺母锁紧固定。
[0010] 所述的药液流量可调节脉冲式热烟雾机，药箱底部与药喷嘴之间的管路上设置药液流量计和药开关；在药箱上设置用于检测药箱上部压力的压力表。
[0011] 上述的药液流量可调节脉冲式热烟雾机，油箱上部与化油器引气口并联在打气筒出气口，油箱的底部与位于化油器喉部的进油通道相通，进油通道内设置调节进油通道进油量的油针。通过调节油针(相当于
油门开度)，改变进入燃烧室内的燃油量，改变工作压力，调节药液的流量。这样，就能通过调节单向阀开启压力和调节油门开度同时对药液流量进行调节。
[0012] 本发明同时还提供了一种依靠自激自吸供药系统实现对药喷嘴处喷液流量进行调节的热烟雾机药液流量调节方法，该方法操作简便，容易控制。
[0013] 本发明的热烟雾机药液流量调节方法，所述热烟雾机为上述的热烟雾机，热烟雾机工作时，燃烧室内的脉动燃烧形成的压力脉动变化的气体处于
正压时经过化油器引气口、单向阀进入到药箱上部，对药液加压，药液在压力下通过药喷嘴喷入喷管；通过调整单向阀的开启压力，调节药液的流量。
[0014] 上述的热烟雾机药液流量调节方法，调节油针改变进入燃烧室的燃油量，改变工作压力，调节药液的流量。
附图说明
[0015] 图1为本发明的脉冲式热烟雾机药液流量调节装置结构示意图
[0016] 图2为图1中单向阀的放大结构示意图
具体实施方式
[0017] 1测试系统
[0018] 参见图1所示的药液流量可调节热烟雾机，包括脉冲式发动机、供药系统；脉冲式发动机包括燃烧室1、喷管13、火花塞2、油箱5、化油器4和打气筒6。燃烧室侧部与化油器相通，油箱上部与化油器引气口并联在打气筒出气口，油箱的底部与位于化油器喉部的进油通道相通，进油通道内设置调节进油通道进油量的油针3。
[0019] 供药系统包括可以调节开启压力的单向阀7、用于检测药箱上部压力的数显压力表8、药箱9、
转子式流量计10、药开关11和药喷嘴12。化油器引气口、单向阀、药箱上部依次串联，药箱底部通过串联有转子式流量计10、药开关11的管路与药喷嘴相连通。24V直流稳压电源向数显压力表8提供电源。
[0020] 所述单向阀7包括具有阀腔的阀体，阀体包括通过螺纹副7-6连接成可以相对转动和上下移动的上阀体7-1、下阀体7-5；在阀体内具有用于封堵上阀体内阀腔的阀片7-2，阀片与下阀体之间设置有常态时使得阀片处于封堵上阀体内阀腔的螺旋
压缩弹簧7-3。松开螺母7-4，上阀体与下阀体相对转动时，上阀体与下阀体上下相对移动，可以改变螺旋
压缩弹簧7-2的压缩长度和其对阀片的弹力，从而改变该单向阀的开启压力。当调整好开启压力后，并锁紧螺母7-4，防止上阀体与下阀体相对转动和移动。
[0021] 该脉冲式热烟雾机工作时，打气筒6打入空气进入到化油器4和油箱5之中。通过油针3调节控制进入化油器4中的空气与
汽油的比例，火花塞2进行点火，混合物在燃烧室中进行爆炸燃烧，产生的高温高速燃气流经喷管13，经过药喷嘴12。化油器引气口、单向阀7、药箱9、药开关11和药喷嘴12共同构成了自激自吸供药系统，由燃烧室脉动燃烧形成的压力脉动变化的气体处于正压时经过化油器引气口，进入上阀体7-1进气端，当进气压力大于弹簧7-3的
压缩力时，阀片7-2被打开，单向阀导通，气流经下阀体7-5出气端再通过管路进入药箱9并对其施加一定的压力。通过调节上阀体7-1与下阀体7-5之间螺纹的配合长度并用螺母7-4锁紧可以改变弹簧7-3的压缩量及其预紧力，从而改变出气压力和药箱压力。药箱压力的变化直接引起喷药流量的变化，其中，药箱压力由数显压力表8和24V直流稳压电源进行检测，数显压力表8的测量端与药箱连接，且进行密封以保证测量的准确性；流量检测采用压力损失小、检测范围大的转子流量计10。
[0022] 2试验方案
[0023] 单向阀是向药箱中引入正压力的主要部件，通过改变弹簧压缩量调节单向阀的弹簧预紧力，即得到不同开启压力的单向阀，设定5个不同的弹簧压缩量对应的正向导通压力分别为2.63、2.81、3.04、3.22和3.44kPa，标号分别为①、②、③、④和⑤。
[0024] 在本试验中，保持药喷嘴结构不变，即喷孔直径为3.2mm。通过调节油针，设定4个油门开度Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，对应的耗油量分别为1.56、1.60、1.64和1.65kg/h，对应的工作
频率分别为115.2Hz、117.2Hz、119.1Hz和121.1Hz。
[0025] 为了方便试验，药箱内装清
水。起动发动机，打开药开关，同时记录药箱压力和清水流量；其后，对测得的多组离散数据进行拟合分析，得出清水流量和药箱压力之间的关系。
[0026] 针对药箱压力和清水流量的实时检测，本试验将数显压力表的测量端插入药箱内，且进行密封，以保证测量的准确性。非喷雾条件下，即保持脉冲发动机长时间工作且不打开药开关，当药箱压力达到最大值时，记录数值Pmax(即最大药箱压力)。其后，打开药开关，开始喷雾，此时药箱压力和清水流量均会不断变化，待脉冲式热烟雾机工作稳定、即药箱压力达到稳定值时，记录稳态药箱压力P1。
[0027] 3试验结果与分析
[0028] 3.1清水流量与药箱压力的关系
[0029] 保持药喷嘴结构不变时，通过改变油门开度和单向阀特性，测得清水流量和药箱压力P1的离散数据如表1所示。
[0030] 表1不同药箱压力下的清水流量
[0031]2
[0032] 利用SPSS统计
软件对试验结果进行分析，从运行结果可知，采用幂函数模型时，R最高为0.986，拟合程度较高。
[0033] 因此，根据回归分析结果，药箱压力和清水流量之间的关系式为：0.362
[0034] Q＝19.461·P
[0035] 式中：P－稳态药箱压力，kPa；Q－清水流量，L/h。
[0036] 也就是说，药喷嘴喷孔直径不变时，清水流量随药箱压力增大而增大。
[0037] 3.2单向阀特性对药箱压力的影响
[0038] 脉冲式热烟雾机工作时，借助设有单向阀的
增压管路，从化油器内引出一股高压气体通入药箱，使液面上产生正压力P，并随脉冲发动机运行时间不断变化至最大药箱压力Pmax。此后，打开药开关，在药箱压力作用下，药液经输药管、药开关和药喷嘴流入喷管中，药箱压力会不断变化减小至稳态药箱压力P1。
[0039] 不同油门开度和单向阀导通压力下，测得的最大药箱压力Pmax和稳态药箱压力P1见表2。
[0040] 利用SPSS统计分析软件，以稳态药箱压力P1为因变量、单向阀的导通压力p和脉冲发动机工作频率f为自变量进行多元回归分析。
[0041] 表2药箱压力(kPa)
[0042]
[0043] 由回归方程系数和检验表可知：常数项、p、f对P1的影响极显著非标准化回归系数分别为-49.197、-19.632和1.045，其显著性水平Sig.分别为0.004、0.000和0.000，回归模型为：
[0044] P1＝-49.197-19.632p+1.045f(R2＝0.969)
[0045] 同理，最大药箱压力Pmax和单向阀的导通压力p和脉冲发动机工作频率f之间的回归模型为：
[0046] Pmax＝-61.328-20.141p+1.178f(R2＝0.978)
[0047] 式中：P1－稳态药箱压力，kPa；Pmax－最大药箱压力，kPa；p－单向阀导通压力，kPa；f－工作频率，Hz。
[0048] 由此分析可知：
[0049] (1)随油门开度增大，最大药箱压力和稳态药箱压力均增大。主要是因为油门开度越大，脉冲发动机燃的油消耗率增大和工作频率越大，进而燃烧室内有效压力也越大，因此，在单向阀的导通压力和药喷嘴结构不变时，药箱压力会逐渐增大。
[0050] (2)随单向阀的导通压力增大，最大药箱压力和稳态药箱压力均减小。主要是因为脉冲发动机油门开度不变，则燃烧室内有效压力不变，因此，随单向阀导通压力增加，药箱压力逐渐减小。
[0051] (3)由式Q＝19.461·P0.362和P1＝-49.197-19.632p+1.045f可得出，通过改变单向阀的开启压力，可以改变清水流量。且由于油门开度变化导致的工作频率变化较小，而且工作频率的改变对于清水流量的改变影响较小。单向阀开启压力的改变对于清水流量的影响比工作频率更大。
