CN111346751B - 一种磁电式低压静电超声雾化喷头 - Google Patents

Abstract

一种磁电式低压静电超声雾化喷头，涉及农业工程中喷雾机械领域，包括进气套管、导流管和拉瓦尔管；所述进气套管上开设有进液孔，进气套管为中空阶梯孔，且进气管套装在进气套管的入口端内，所述导流管设置在进气套管的出口端内，气体通过进气管经过进气套管中间段后进入导流管，导流管出口端连接有拉瓦尔管，固定盖帽设置在拉瓦尔管外侧，且固定盖帽与进气套管连接；所述固定盖帽输出端连接有谐振体；所述导流管上设置有进液小孔；液体经进液孔流经进气套管与导流管之间的缝隙后经进液小孔进入拉瓦尔管内雾化后进入谐振体内。本发明通过对液滴进行多次细化，同时还能将雾滴接触带电，提高雾滴在植株上的粘附力，从而提高喷射效率和药物的利用率。

Description

一种磁电式低压静电超声雾化喷头

技术领域

本发明属于农业工程中喷雾机械领域，涉及一种磁电式低压静电超声雾化喷头。

背景技术

目前在农业工程领域里对各种类型的喷嘴运用非常广泛，尤其在超声雾化技术层面上还有很多值得深入研究的部分；就现状而言主要是压电式和机械式雾化喷头，压电式雾化喷头优点是雾滴的直径小，达到很好的细化效果，但其缺点是粘附性差雾化量较小难以满足大面积的施药；而一般的机械式雾化喷嘴虽然雾化量足够大，但是雾滴的直径偏大且粘附性更差。

所以目前的技术还存在以下问题：一是在具备雾滴直径小的条件，而雾滴量达不到；二是在具备雾滴量的条件下，而雾滴直径要求达不到。现有技术也对以上问题进行改进，如利用电声换能器和流体动力式雾化喷嘴，但仍然达不到现实需求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种磁电式低压静电超声雾化喷头，集合拉瓦尔原理技术、压电式超声雾化技术和静电喷雾技术的优点从而提高雾化量，达到多次细化雾滴的效果，雾滴经过静电感应极环后带电荷，使雾滴有效的吸附在植株上，提高药物的利用率。

本发明是通过如下技术方案得以实现的：

一种磁电式低压静电超声雾化喷头，包括进气套管、导流管和拉瓦尔管；所述进气套管上开设有进液孔，进气套管为中空孔，且进气管套装在进气套管的入口端内，所述导流管设置在进气套管的出口端内，气体通过进气管经过进气套管中间段后进入导流管，导流管出口端连接有拉瓦尔管，固定盖帽设置在拉瓦尔管外侧，且固定盖帽与进气套管连接；所述固定盖帽输出端连接有谐振体；所述导流管上设置有进液小孔；液体经进液孔流经进气套管与导流管之间的缝隙后经进液小孔进入拉瓦尔管内雾化后进入谐振体内。

进一步的，所述谐振体末端连接有两个谐振腔，其中一个谐振腔端口密封，另一个谐振腔端口上设置有线圈支架的一端，所述线圈支架的另一端上还设置有静电感应极环。

进一步的，所述线圈支架内侧设置有永磁铁，所述永磁铁内设置有线圈，气液混合气体经线圈支架上的线圈端盖进入永磁铁和线圈之间的间隙雾化后流出经静电感应极环内设置的网状金属丝再次雾化后喷出。

进一步的，所述导流管与进气套管接触处设置有密封圈。

进一步的，所述固定盖帽与谐振体之间设置有铜制垫圈。

进一步的，所述网状金属丝固定安装在静电感应极环的内环中心位置。

进一步的，所述谐振体与谐振腔组成人字形结构，谐振体与两个所述谐振腔之间夹角均为120°，所述谐振体气液进口直径与所述拉瓦尔管气液出口处直径相对应。

进一步的，所述静电感应极环为环形纯铜材质，且所述静电感应极环的外环表面均匀涂有绝缘材料。

进一步的，所述线圈支架的材料为高硬度塑料。

进一步的，所述固定盖帽与导流管之间留有间隙，所述固定盖帽的一端端面与拉瓦尔管出口端固定连接。

本发明的有益效果在于：

1.高压气体经进气管进入导流管中心通道以及拉瓦尔管后由亚音速加速至超音速，在拉瓦尔管出口形成高速气流，此时液滴经进液孔随着间隙流至拉瓦尔管的进液小孔后，进而液滴达到第一次细化。

2.随后雾滴进入谐振腔，经谐振腔的高频振动后从而达到第二次雾化效果，由于谐振腔设成人字形是为了让雾滴在此过程中能更加充分得到细化，以及能让雾滴在单位时间内振动的次数增加；

3.细化后的高速雾滴进入线圈支架与线圈端盖所围成的空间，推动线圈快速转动，根据电磁感应定律，闭合回路中部分导体在磁场中切割磁感线运动，导体两端会产生感应电动势，即线圈两端产生低压电动势，从而使得静电感应极环带电，进而使得静电感应极环中的网状金属丝带电，最后雾滴经过网状金属丝使得雾滴接触带电，同时在线圈的快速转动下搅拌雾滴会发生第三次细化。

4.静电感应极环的内环中心位置设有网状金属丝，网状金属丝能使得雾滴接触带电。

附图说明

图1为本发明所述磁电式低压静电超声雾化喷头的结构示意图；

图2为本发明所述拉瓦尔管流线示意图；

图3为本发明图1中涉及到的线圈和永磁铁在线圈支架与线圈端盖内部空间的示意图；

图4为本发明所述的静电感应极环的正视图。

附图标记如下：

1-进气管，2-进气套管，3-密封圈，4-进液孔，5-导流管，6-拉瓦尔管，7-固定盖帽，8-铜制垫圈，9-谐振体，10-谐振腔，11-线圈支架，12-导线，13-永磁铁，14-线圈，15-线圈端盖，16-静电感应极环，17-气液出口，18-网状金属丝；20-进液小孔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的

结合附图1至图4所示，本发明所述的磁电式低压静电超声雾化喷头，包括进气管1、进气套管2、密封圈3、进液孔4、导流管5、拉瓦尔管6、固定盖帽7、铜制垫圈8、谐振体9、谐振腔10、线圈支架11、导线12、永磁铁13、线圈14、线圈端盖15、静电感应极环16、气液出口17、网状金属丝18和进液小孔20；

进气管1设置在进气套管2的中心位置，进液孔4设置在进气套管的侧壁上，进气套管2的右端与固定盖帽7的左端相连接，导流管5与拉瓦尔管6安装在进气套管2和固定盖帽7所围成的内部空间，导流管5与进气套管2之间设有密封圈3，拉瓦尔管6的侧壁上设有一个进液小孔20，其直径为0.9～1.2mm，拉瓦尔管6的进口端与导流管5的右端端面相连接，拉瓦尔管6的出口端与固定盖帽7的右端端面固定。

谐振体9与谐振腔10为人字形，且之间的夹角均为120°，谐振体9的雾液进口端与固定盖帽7的右端相连接，且在连接处设有铜制垫圈8，在谐振体9的雾液出口一端与线圈支架11固定安装。

线圈支架11与线圈端盖15固定安装，永磁铁13和线圈14安装在线圈支架11与线圈端盖15所围成的空间内，线圈14两端分别通过导线12与静电感应极环16的入液口端面相连。

静电感应极环16的雾液进口端与线圈支架11固定连接，静电感应极环16内环中心位置设有网状金属丝18，静电感应极环16外环均匀涂满绝缘材料，静电感应极环16的另一端为气液出口17。

如图2所示，本发明所述拉瓦尔管流线示意图，拉瓦尔管6的进气口直径为6～8mm，喉口直径为2.2～2.6mm，出气口直径为5～7mm，拉瓦尔管的侧壁上设有进液小孔，在正常工作状态下，气流经过收缩阶段此时速度为亚音速，经过喉口即加速阶段时，达到音速，进入扩张阶段时为超音速，直至出口。根据拉瓦尔管6中气流单元体的质量连续性方程微分表达式所示：ρuA＝(ρ+dρ)(u+du)(A+dA)为常数，其中ρ为密度，u为流体速度，A为截面面积；再根据气流速度与流道截面积的关系，有公式：

其中M为气流马赫数，从公式中可知，当亚音速流动，M＜1时，如果du＞0，则dA＜0；如果du＜0，则dA＞0。以上则说明亚音速气流沿着拉瓦尔管6的流线加速运动的时候，而流体截面积一定是渐渐减小的；当超音速流动，M＞1时，如果du＞0，则dA＞0；如果du＜0，则dA＜0。以上则说明超音速气流沿着拉瓦尔管6的流线加速运动的时候，流体的截面积一定是慢慢增大的，则超音速流动与亚音速流动正好相反。综上所述，则当拉瓦尔管6喉口处的气流马赫数M＝1时效果最好。

结合附图1，进液孔4设置在进气套管2的侧壁上，进气套管2的左端中心位置设有进气管1，所述进气套管2的右端与固定盖帽7的一端相连接，所述进气套管2与导流管5之间设有密封圈3，所述导流管5与拉瓦尔管6安装在进气套管2与固定盖帽7所围成的内部空间，所述拉瓦尔管6左端与导流管5右端相连接，所述拉瓦尔管6的右端和固定盖帽7的端面相连接，所述拉瓦尔管6的侧壁开有一个进液小孔20，所述进气套管2、导流管5、拉瓦尔管6和固定盖帽7形成的间隙为保证液体顺利流通；谐振体9与谐振腔10优化成人字形，所述谐振体9的气液进口端与固定盖帽7相连接，所述谐振体9与固定盖帽7设有铜制垫圈8，为保证谐振体9能够安装的更紧固，所述谐振体9的气液出口端与线圈支架11固定安装。所述线圈支架11与线圈端盖15相连接，所述永磁铁13固定安装在线圈支架11的内侧，所述线圈14安装在线圈支架11与线圈端盖15所围成的内部空间，所述线圈14两端通过导线12与静电感应极环16入液口端面相连；所述静电感应极环16与线圈支架11另一端固定安装，所述网状金属丝18固定安装在静电感应极环16的内环中心位置；其中，进气管1直径为14～16mm，长度为30～33mm，所述导流管5中心通孔直径为8～10mm，长度为35～38mm，所述进液孔4直径为5～7mm；拉瓦尔管6入口直径为8～10mm，喉口直径为2.2～2.6mm，出口直径为5～7mm，所述拉瓦尔管6的侧壁开有一个进液小孔，其直径为0.9～1.2mm；固定盖帽7与导流管5之间留有间隙，所述固定盖帽7的一端端面与拉瓦尔管6出口端固定连接。所述谐振体9与谐振腔10按照人字形设计，谐振体9与谐振腔10之间夹角均为120°，所述谐振体9气液进口直径与所述拉瓦尔管6气液出口处直径相对应，所述谐振体9气液出口直径为6～8mm；所述谐振体9与固定盖帽7之间设有铜制垫圈8；所述线圈支架11的材料为高硬度塑料。所述静电感应极环16为环形纯铜材质，其内径为6～8mm，所述静电感应极环16内环中心位置设有网状金属丝18，所述静电感应极环16的外环表面均匀涂有绝缘材料。

根据本发明实施例的一种磁电式低压静电超声雾化喷头的工作过程：

本发明通过利用拉瓦尔基本原理、谐振体工作原理以及闭合回路的部分导体在磁场中切割磁感线运动，导体两端产生感应电动势，从而对液滴进行多次细化，同时还能将雾滴接触带电，提高雾滴在植株上的粘附力，从而提高喷射效率和药物的利用率。高压气体经进气管1进入导流管5中心通道以及拉瓦尔管6后由亚音速加速至超音速，在拉瓦尔管6出口形成高速气流，此时液滴经进液孔4随着间隙流至拉瓦尔管6的进液小孔后，根据拉瓦尔工作原理此时液滴达到第一次细化；进一步细化后的雾滴进入谐振腔10，根据谐振体9的工作原理，雾滴高速振动后从而达到第二次雾化效果，由于谐振腔10设成人字形是为了让雾滴在此过程中能更加充分得到细化，以及能让雾滴在单位时间内振动的次数增加；随后二次细化后的高速雾滴从谐振体9的出口进入线圈支架11与线圈端盖15所围成的内部空间，推动线圈14快速转动，根据电磁感应定律，闭合回路中部分导体在磁场中切割磁感线运动，导体两端会产生感应电动势，即线圈14两端产生低压电动势，从而使得静电感应极环16带电，进而使得静电感应极环16中的网状金属丝18带电，最后雾滴经过网状金属丝18使得雾滴接触带电，同时在线圈14的快速转动下搅拌雾滴会发生第三次细化，最后高速带电雾滴从气液出口17喷出。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种磁电式低压静电超声雾化喷头，其特征在于，包括进气套管(2)、导流管(5)和拉瓦尔管(6)；所述进气套管(2)上开设有进液孔(4)，进气套管(2)为中空孔，且进气管(1)套装在进气套管(2)的入口端内，所述导流管(5)设置在进气套管(2)的出口端内，气体通过进气管(1) 经过进气套管(2)中间段后进入导流管(5)，导流管(5)出口端连接有拉瓦尔管(6)，固定盖帽(7)设置在拉瓦尔管(6)外侧，且固定盖帽(7)与进气套管(2)连接；所述固定盖帽(7)输出端连接有谐振体(9)；所述导流管(5)上设置有进液管(2)连接；所述固定盖帽(7)输出端连接有谐振体(9)；所述导流管(5)上设置有进液小孔(20)；液体经进液孔(4)流经进气套管(2)与导流管(5)之间的缝隙后经进液小孔(20)进入拉瓦尔管(6)内雾化后进入谐振体(9)内；所述谐振体(9) 末端连接有两个谐振腔(10)，其中一个谐振腔(10) 端口密封，另一个谐振腔(10) 端口上设置有线圈支架(11) 的一端，所述线圈支架(11) 的另一端上还设置有静电感应极环(16)；网状金属丝(18)固定安装在静电感应极环(16) 的内环中心位置。

2.根据权利要求1所述的磁电式低压静电超声雾化喷头，其特征在于，所述线圈支架(11) 内侧设置有永磁铁(13)，所述永磁铁(13)内设置有线圈(14)，气液混合气体经线圈支架(11)上的线圈端盖(15)进入永磁铁(13)和线圈(14)之间的间隙雾化后流出经静电感应极环(16) 内设置的网状金属丝(18) 再次雾化后喷出。

3.根据权利要求1所述的磁电式低压静电超声雾化喷头，其特征在于，所述导流管(5)与进气套管(2)接触处设置有密封圈(3)。

4.根据权利要求1所述的磁电式低压静电超声雾化喷头，其特征在于，所述固定盖帽(7) 与谐振体(9) 之间设置有铜制垫圈(8)。

5.根据权利要求1所述的磁电式低压静电超声雾化喷头，其特征在于，所述谐振体(9)与谐振腔(10) 组成人字形结构，谐振体(9)与两个所述谐振腔(10)之间夹角均为120°，所述谐振体(9)气液进口直径与所述拉瓦尔管(6) 气液出口处直径相对应。

6.根据权利要求2所述的磁电式低压静电超声雾化喷头，其特征在于，所述静电感应极环(16) 为环形纯铜材质，且所述静电感应极环(16) 的外环表面均匀涂有绝缘材料。

7.根据权利要求1所述的磁电式低压静电超声雾化喷头，其特征在于，所述线圈支架(11) 的材料为高硬度塑料。

8.根据权利要求1所述的磁电式低压静电超声雾化喷头，其特征在于，所述固定盖帽(7) 与导流管(5)之间留有间隙，所述固定盖帽(7)的一端与拉瓦尔管(6) 出口端固定连接。

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