CN104738011B - 静电喷雾装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种静电喷雾装置及其方法，属于农业装配领域；通过将水与原药液分开储存，通过变频电机改变药液流量以达到所需药液浓度，同时在混合前对水进行荷电，使水与原药混合更加均匀，同时实现静电喷雾，增加雾滴的均匀性；该方法操作方便可靠，容易检修，适合大田作业，同时还可提高防治效果。

Description

静电喷雾装置及其方法

技术领域

本发明属于农业装备领域，尤其是静电喷雾装置及其方法。

背景技术

植物保护是农业生产中非常重要的一个环节，影响着作物的健康生长。植物保护的方法有化学防治，物理防治和生物防治等。由于化学防治具有工效高、防治及时等特点，能够及时控制于防治突发性、大面积爆发的病虫害，因而目前还是应用最为广泛的田间植物保护方法，化学防治的实现需要植保喷雾***，通常的田间植保喷雾***由药箱、泵、阀门、压力表、喷杆、喷头及软管组成，当进行田间作业时需事先按比例配好一定浓度的药液，然后运输到田间进行喷雾作业，由于装满药液的喷雾机长期在崎岖的道路上行进，其寿命大大减少，并且往返添加药液需耗费大量时间，因为严重地降低了植保作业的效率和增加了操作人员及喷雾机的工作强度。

目前有些实现在线混药的装置，中国专利CN200810027898公开了一种混药装置，该装置考虑了喷雾浓度实时可变，一种或多种药单独或同时喷雾，但由于药液具有腐蚀性采用控药的方式对设备损害较大，且没有考虑混合药液均匀性；中国专利CN201310194432公开了一种自动混药的变量喷雾装置，很好的使用了自动吸药混药器，但这种混药器在实际应用中进水压力真空度不够，进水压力受回水量影响大，吸药比例不稳定；中国专利CN201410210118.7公开了一种实时混药型变量喷雾装置及方法，该装置及方法加入了射流搅拌混药模块和超声波果树仿形模块，所述射流搅拌混药模块在实际中亦会出现进水压力真空度不够，吸药比例不稳定，且该装置及方法针对性较强，不适合大田作业。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种静电喷雾装置及其方法，可根据需求实时调节药液浓度；并且对水进行荷电，使混合室中水与药液混合均匀；同时还能增加喷雾的均匀性。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种静电喷雾装置，其特征在于，包括供水控制模块、供药控制模块和混合喷雾模块；

所述供水控制模块包括水箱、水泵、水流量计、第一变频电机，所述水箱内装有水，所述水箱的出水口与所述水泵的输入端通过管连接，所述水泵的输出端与所述水流量计通过管连接，所述第一变频电机与所述水泵连接；

所述供药控制模块包括药箱、药泵、药流量计、第二变频电机，所述药箱内装有药液，所述药箱的出药口与所述药泵的输入端通过管连接，所述药泵的输出端与所述药流量计通过管连接，所述第二变频电机与所述药泵连接；

所述混合喷雾模块包括混合室、喷头、电磁阀，所述混合室的输入端与所述水流量计、药流量计通过管连接，所述混合室的输出端与所述喷头通过喷杆连接，所述喷杆上设有电磁阀。

本发明通过使用第一变频电机与第二变频电机，可通过电磁阀改变工作喷头数量，调节第一变频电机以调节供水量，同时通过调节第二变频电机来实时调节药液浓度，可达到喷雾量和药液浓度的双重实时调节。

进一步，所述供水控制模块还包括混合前荷电模块，所述混合前荷电模块位于所述水泵和所述混合室之间；

所述混合前荷电模块包括三通接头、塞子、高压静电发生器，所述三通接头中的两个接头与管连接，所述高压静电发生器通过塞子与所述三通接头中的第三个接头连接；

所述高压静电发生器通过接触荷电方法对水荷电。

混合前荷电模块用于对水进行荷电，由于荷电可以使水的粘度减小，使药液与水的混合更加均匀。

进一步，所述混合前荷电模块所加电压(U/kv)与该模块距混合室的距离(L/m)之间有关系L>4U。

为防止原药液与水带上同种电荷，以及防止药液性质改变，优选混合前荷电模块与混合室保持一定距离。

进一步，所述第一变频电机、第二变频电机、高压静电发生器与可编程逻辑控制器连接，所述第一变频电机还与接触器KM1相连，接触器KM1控制所述第一变频电机的开与关，所述第二变频电机、高压静电发生器还均与接触器KM2相连，接触器KM2控制第二变频电机、高压静电发生器的开与关。

通过可编程逻辑控制器可使装置自动化，装置工作时，第一变频电机先工作，在设定时间以后，第二变频电机与高压静电发生器同时工作；装置停止工作时，第二变频电机与高压静电发生器先停止工作，在设定时间以后，第一变频电机停止工作。

在上述方案中，所述装置还包括第一单向阀、第二单向阀，所述第一单向阀位于所述水泵与所述混合室之间；

所述第二单向阀位于所述药泵与所述混合室之间。

使用单向阀，可实现喷前喷后的冲刷清洗且防止药液浪费。

在上述方案中，所述装置中的管、三通接头、混合室为绝缘材质。

为充分利用混合前荷电模块对水施加的电量，以及减少带电水流经管路及***时释放电量，装置中尽量使用绝缘材料。

本发明还包括一种静电喷雾方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、打开喷头上的电磁阀，确定工作喷头的数量，闭合启动开关，通过可编程逻辑控制器控制接触器KM1电磁***通电，控制所述接触器KM1的触点KM1闭合，第一变频电机工作，水箱中的水冲刷***管路，按设定时间延时后，时间继电器T1控制其触点T1闭合，接触器KM2电磁***通电，第二变频电机和高压发生器同时工作

S2、根据工作喷头数量调节第一变频电机，根据对药液浓度的需求，调节第二变频电机，所述第二变频电机通过驱动药泵实现药液流量的控制；

S3、混合前荷电模块对管中的水进行荷电，带电水与药液在混合室中混合后通过喷头实现静电喷雾；

S4、喷雾结束后，闭合停止开关，接触器KM2电磁***断电，第二变频电机和高压发生器同时停止工作，水中的水继续冲刷***管路，按设定时间延时后，时间继电器T2控制其触点T2断开，第一变频电机停止工作，***复位。

静电喷雾具有如下优势：(1)附着：使液滴附着在叶片表面，不滚落，提高农药利用率；(2)穿透：雾滴可穿透冠层，增强功效；(3)环绕：雾滴可全方位附着在作物表面，如叶子正反面和支柱上下部表面等。

本发明的有益效果：

(1)本发明可通过调节变频电机实时调节喷雾量和药液浓度，该方法操作方便可靠，容易检修，适合大田作业；

(2)本发明采用对水荷电的方法，由于分子间的相互作用力可使混合室中水与原药液的混合更加均匀。

(3)本发明得到的药液为混合带电药液，可实现静电喷雾，提高防治效果。

附图说明

图1为本发明所述静电喷雾装置的结构示意图。

图2为本发明所述混合前荷电模块结构示意图。

图3为本发明所述可编程逻辑控制器控制梯形图。

附图标记说明如下：1.水箱，2.水泵，3.管，4.混合前荷电模块，5.三通接头，6.塞子，7.高压静电发生器，8.水流量计，9.第一单向阀，10.第二单向阀，11.药流量计，12.混合室，13.喷头，14.电磁阀，15.第二变频电机，16.药泵，17.第一变频电机，18.药箱。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

图1为本发明所述静电喷雾装置的结构示意图，图2为本发明所述混合前荷电模块结构示意图。上述静电喷雾装置用于了将药物喷洒于植物上，起到消灭或防治病虫害的作用，本装置包括供水控制模块、供药控制模块和混合喷雾模块。

供水控制模块中水箱1、水泵2、混合前荷电模块4、水流量计8、第一单向阀9依次通过管3连接，水箱1内装有水，通过水泵2将水输出，水泵2与第一变频电机17相连，通过第一变频电机调节水流量，水流量计8用于反馈实时检测的水流量。

混合前荷电模块4由三通接头5、塞子6、高压静电发生器7组成，三通接头5中的两端分别与管3连接，另一端通过塞子6与高压静电发生器7连接，高压静电发生器7采用接触式荷电方式对水荷电。

供药控制模块中药箱18、药泵16、药流量计11、第二单向阀10依次通过管3连接，药箱18内装有原药液，通过药泵16将药液输出，药泵16与第二变频电机15相连，通过第一变频电机调节水流量，药流量计11用于反馈实时检测的药流量。

混合喷雾模块包括混合室12、喷头13、电磁阀14，混合室12的输入端与供水控制模块和供药控制模块连接，混合室12用于将水泵输出的水、药泵输出的原药液混合，通过喷头13喷出，每个喷头上设有对应的电磁阀14，根据喷头的使用个数打开相应的电磁阀，其他喷头上的电磁阀关闭即可。

在上述装置中，根据需求确定工作喷头13的数量，通过第一变频电机17调节供水量，确定供水量以后，通过第二变频电机调节供药量，以实时调节药液浓度，可达到喷雾量和药液浓度双重实时调节。

在装置中设有第一单向阀9、第二单向阀10，可实现喷药前与喷药后对***的冲刷清洗，且防止药液浪费。

由于原药种类繁多，如果直接对原药液或混合室12荷电，不可得知原药液的性质是否会改变，因此选择将混合前荷电模块4置于供水控制模块中，对水进行荷电，防止原药与水带上同种电荷，且优选混合前荷电模块所加电压(U/kv)与该模块距混合室的距离(L/m)之间有关系L>4U，混合过程中由于分子间相互作用使药液与水的混合更加均匀。

为充分利用混合前荷电模块对水施加的电量，以及减少带电水流经管路及***时释放电量，管3、三通接头5、塞子6、混合室12等尽量采用绝缘材质，如塑料材质。

为方便操作，实现装置的自动化，采用可编程逻辑控制器(PLC)控制第一变频电机17、第二变频电机15、高压静电发生器7，图3为本发明所述可编程逻辑控制器控制梯形图。KM1、KM2为接触器，KM1控制所述第一变频电机的开与关，KM2控制第二变频电机、高压静电发生器的开与关。可编程逻辑控制器控制梯形图中，T1、T2分别为时间继电器，启动开关闭合，接触器KM1电磁***通电，控制其触点KM1闭合，第一变频电机工作，按设定时间延时后，时间继电器T1控制其触点T1闭合，第二变频电机和高压发生器同时工作；停止开关闭合后，接触器KM2电磁***断电，第二变频电机和高压发生器同时停止工作，按设定时间延时后，时间继电器T2控制其触点T2断开，第一变频电机停止工作，同时接触器KM1电磁***断电，触点KM1断开，时间继电器T1复位断开，接触器KM1电磁***断电，***恢复初始状态。

PLC内部连接关系为：启动开关依次与触点T2、接触器KM1、第一变频电机进行串接，触点KM1与启动开关并接后，触点KM1再与时间继电器T1串接；停止开关依次与接触器KM2、时间继电器T2串接，触点KM2与触点T1串接并同时与停止开关并接，且触点KM2与触点T1再与第二变频电机、高压静电发生器同时连接。

采用静电喷雾装置实施静电喷雾的方法包括如下步骤：

S1、打开喷头13上的电磁阀14，确定工作喷头的数量，通过可编程逻辑控制器闭合启动开关，接触器KM1电磁***通电，控制所述接触器KM1的触点KM1闭合，第一变频电机工作，水箱1中的水冲刷***管路，按设定时间延时后，时间继电器T1控制其触点T1闭合，第二变频电机和高压发生器同时工作；

S2、根据工作喷头13数量调节第一变频电机17，根据对药液浓度的需求，调节第二变频电机15，所述第二变频电机15通过驱动药泵16实现药液流量的控制；

S3、混合前荷电模块4对管3中的水进行荷电，带电水与药液在混合室1中混合后通过喷头13实现静电喷雾；

S4、喷雾结束后，通过可编程逻辑控制器闭合停止开关，接触器KM2电磁***通电，控制其触点KM2闭合，第二变频电机和高压发生器同时停止工作，水箱1中的水继续冲刷***管路，按设定时间延时后，时间继电器T2控制其触点T2断开，第一变频电机停止工作。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种静电喷雾装置，其特征在于，包括供水控制模块、供药控制模块和混合喷雾模块；

所述供水控制模块包括水箱(1)、水泵(2)、水流量计(8)、第一变频电机(17)，所述水箱(1)内装有水，所述水箱(1)的出水口与所述水泵(2)的输入端通过管(3)连接，所述水泵(2)的输出端与所述水流量计(8)通过管(3)连接，所述第一变频电机(17)与所述水泵(2)连接；

所述供药控制模块包括药箱(18)、药泵(16)、药流量计(11)、第二变频电机(15)，所述药箱(18)内装有药液，所述药箱(18)的出药口与所述药泵(16)的输入端通过管(3)连接，所述药泵(16)的输出端与所述药流量计(11)通过管(3)连接，所述第二变频电机(15)与所述药泵(16)连接；

所述混合喷雾模块包括混合室(12)、喷头(13)、电磁阀(14)，所述混合室(12)的输入端与所述水流量计(8)、药流量计(11)通过管(3)连接，所述混合室(12)的输出端与所述喷头(13)通过喷杆连接，所述喷杆上设有电磁阀(14)；

所述供水控制模块还包括混合前荷电模块(4)，所述混合前荷电模块(4)位于所述水泵(2)和所述混合室(12)之间；

所述混合前荷电模块(4)包括三通接头(5)、塞子(6)、高压静电发生器(7)，所述三通接头(5)中的两个接头与管(3)连接，所述高压静电发生器(7)通过塞子(6)与所述三通接头(5)中的第三个接头连接；

所述高压静电发生器(7)通过接触荷电方法对水荷电。

2.如权利要求1所述的喷雾装置，其特征在于，所述混合前荷电模块所加电压(U/kv)与该模块距混合室的距离(L/m)之间有关系L>4U。

3.如权利要求1所述的喷雾装置，其特征在于，所述第一变频电机(17)、第二变频电机(15)、高压静电发生器(7)与可编程逻辑控制器连接，所述第一变频电机(17)还与接触器KM1相连，接触器KM1控制所述第一变频电机(17)的开与关，所述第二变频电机(15)、高压静电发生器(7)还均与接触器KM2相连，所述接触器KM2控制第二变频电机(15)、高压静电发生器(7)的开与关。

4.如权利要求1～3中任意所述的喷雾装置，其特征在于，所述装置还包括第一单向阀(9)、第二单向阀(10)，所述第一单向阀(9)位于所述水泵(2)与所述混合室(12)之间；

所述第二单向阀(10)位于所述药泵(16)与所述混合室(12)之间。

5.如权利要求1中所述的喷雾装置，其特征在于，所述装置中的管(3)、三通接头(5)、混合室(12)为绝缘材质。

6.一种静电喷雾方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、打开喷头(13)上的电磁阀(14)，确定工作喷头的数量，闭合启动开关，通过可编程逻辑控制器控制接触器KM1电磁***通电，控制所述接触器KM1的触点KM1闭合，第一变频电机工作，水箱(1)中的水冲刷***管路，按设定时间延时后，时间继电器T1控制其触点T1闭合，接触器KM2电磁***通电，第二变频电机和高压发生器同时工作；

S2、根据工作喷头(13)数量调节第一变频电机(17)，根据对药液浓度的需求，调节第二变频电机(15)，所述第二变频电机(15)通过驱动药泵(16)实现药液流量的控制；

S3、混合前荷电模块(4)对管(3)中的水进行荷电，带电水与药液在混合室(12)中混合后通过喷头(13)实现静电喷雾；

S4、喷雾结束后，闭合停止开关，接触器KM2电磁***断电，第二变频电机和高压发生器同时停止工作，水箱 (1)中的水继续冲刷***管路，按设定时间延时后，时间继电器T2控制其触点T2断开，第一变频电机停止工作，***复位。