CN114345613A - 一种磁电式交流静电超声雾化喷头及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁电式交流静电超声雾化喷头及工作方法，属于喷雾机械领域，包括拉瓦尔管，所述拉瓦尔管前端侧壁上设置有进气管、末端侧壁上设置有进液管；气体在拉瓦尔管加速将进液管喷入的液体雾化，充电电极设置在拉瓦尔管出口端，充电电极使得雾化液体带上电荷，带电液滴进入磁化谐振腔从而得到带电带磁的液滴，带电带磁液滴经出液孔喷出。利用拉瓦尔、涡扇扇叶切割和静电喷雾用于提高雾化量，达到多次细化雾滴的效果，雾滴经过充电电极后电荷，使雾滴有效的吸附在植株上，提高药物的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及喷雾机械领域，尤其涉及到一种磁电式交流静电超声雾化喷头及工作方法。
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
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种磁电式交流静电超声雾化喷头，利用拉瓦尔、涡扇扇叶切割和静电喷雾用于提高雾化量，达到多次细化雾滴的效果，雾滴经过充电电极后电荷，使雾滴有效的吸附在植株上，提高药物的利用率。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种磁电式交流静电超声雾化喷头，包括拉瓦尔管，所述拉瓦尔管前端侧壁上设置有进气管、末端侧壁上设置有进液管；气体在拉瓦尔管加速将进液管喷入的液体雾化，充电电极设置在拉瓦尔管出口端，充电电极使得雾化液体带上电荷，带电液滴进入磁化谐振腔从而得到带电带磁的液滴，带电带磁液滴经出液孔喷出。
进一步的，所述拉瓦尔管出口端设置有涡扇扇叶，所述涡扇扇叶将雾化液滴进一步打碎；所述涡扇扇叶上设置有充电电极。
进一步的，所述拉瓦尔管出口端通过法兰盘安装有渐缩管，渐缩管与导流管连通，导流管末端设置有磁化谐振腔。
进一步的，所述磁化谐振腔内设置有金属振子，磁化谐振腔外侧设置有励磁线圈；所述励磁线圈与交流电源连通。
进一步的，所述拉瓦尔管的入口直径为8～10mm，喉口直径为2.2～2.6mm，出口直径为8～10mm。
进一步的，所述出液孔开设在导流管的侧壁上。
进一步的，所述涡扇扇叶通过固定架固定支撑。
磁电式交流静电超声雾化喷头的工作方法，包括如下步骤：
压缩气流经进气管进入拉瓦尔管被加速至超音速，超音速气流将经进液管进入的液体雾化；
雾化液体经充电电极从而使液滴带上正电荷，带电液滴群进入磁化谐振腔，带电液滴群进入磁化谐振腔撞击到高频震荡的金属振子发生二次破碎，同时，液滴在磁化谐振腔内进行切割磁感线运动使液滴发生磁化，撞击磁化谐振腔后返回的磁化液滴群从出液孔排出。本发明的有益效果在于：
1.进气管与空压机的气流输出部分相连接，进液口与水泵相连，压缩气流经拉瓦尔管加速至超音速，超音速气流与液流在拉瓦尔扩张段发生一次雾化。
2.雾化后的液滴经涡扇扇叶打碎，打碎后的液滴群进行电荷充电使液滴带上正电荷；同时随着涡扇扇叶高速转动将经进气管进入的压缩气流加速吸入。
3.励磁线圈接通高频交流电后励磁电流产生的磁场与金属振子内感应涡流之间相互作用，励磁线圈产生的电磁场随着交变电流的频率变化而变化从而使金属振子所受电磁力变化，金属振子自身重力与所受电磁力变化使金属振子在腔体内保持一种高频振动的关系，高频振动的金属振子进一步细化带电液滴群，并使带电液滴群带磁。
4.超音速液滴群进入磁化谐振腔体撞击到高频震荡的金属振子上发生二次破碎同时破碎后的液滴群撞击到磁化谐振腔底后再次破碎，同时液滴在磁化谐振腔内进行着切割磁感线运动使液滴发生磁化，撞击磁化谐振腔后返回的磁化高速液滴群从出液孔排出。
附图说明
图1为一种磁电式交流静电超声雾化喷头的结构示意图；
图2为本发明图1涉及到的拉瓦尔管流线示意图；
图3为本发明图1中涉及磁化谐振腔的正视图；
图4为本发明所述的涡扇扇叶的正视图。
附图标记如下：
2-进气管；3-固定架；4-拉瓦尔管；5-进液管；6-充电电极；7-导流管；8-金属振子；9-励磁线圈；10-交流电源；11-磁化谐振腔；12-出液孔；13-涡扇扇叶；14-法兰盘；15-固定架；19-滚动轴承。
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。
一种磁电式交流静电超声雾化喷头，包括拉瓦尔管4，所述拉瓦尔管4前端侧壁上设置有进气管2、末端侧壁上设置有进液管5；气体在拉瓦尔管4加速将进液管5喷入的液体雾化，充电电极5设置在拉瓦尔管4出口端，充电电极6使得雾化液体带上电荷，带电液滴进入磁化谐振腔11从而得到带电带磁的液滴，带电带磁液滴经出液孔12喷出。
其中，所述拉瓦尔管4出口端设置有涡扇扇叶13，所述涡扇扇叶13将雾化液滴进一步打碎；所述涡扇扇叶13上设置有充电电极5。
所述拉瓦尔管4出口端通过法兰盘14安装有渐缩管，渐缩管与导流管2连通，导流管2末端设置有磁化谐振腔11。
所述磁化谐振腔11内设置有金属振子8，磁化谐振腔11外侧设置有励磁线圈9；所述励磁线圈9与交流电源10连通。
所述拉瓦尔管4的入口直径为8～10mm，喉口直径为2.2～2.6mm，出口直径为8～10mm。
所述出液孔12开设在导流管2的侧壁上。
所述涡扇扇叶13通过固定架3固定支撑。
磁电式交流静电超声雾化喷头的工作方法，包括如下步骤：
压缩气流经进气管2进入拉瓦尔管4被加速至超音速，超音速气流将经进液管5进入的液体雾化；
雾化液体经充电电极6从而使液滴带上正电荷，带电液滴群进入磁化谐振腔11，带电液滴群进入磁化谐振腔11撞击到高频震荡的金属振子8发生二次破碎，同时，液滴在磁化谐振腔11内进行切割磁感线运动使液滴发生磁化，撞击磁化谐振腔11后返回的磁化液滴群从出液孔12排出。
结合附图1所示，一种磁电式交流静电超声雾化喷头，包括进气管2、固定架3、拉瓦尔管4、进液管5、充电电极6、导流管7、金属振子8、励磁线圈9、交流电源10、磁化谐振腔11、出液孔12、涡扇扇叶13、法兰盘14、固定架15和滚动轴承19。
进气管2设置在拉瓦尔管4的开口位置，固定架3安装在进气管2与拉瓦尔管4喉口所围成的内部空间，拉瓦尔管4的侧壁上设有一个进液管5，拉瓦尔管4的出口端与涡扇扇叶13的左端相连接，涡扇扇叶13的右端与充电电极6相连接；
金属振子8安装在磁化谐振腔11内，金属振子8所用固定架表面涂有绝缘材料所述金属振子8被励磁线圈9所缠绕，所述励磁线圈9的另一端与交流电源10相连接。
进液管5与涡扇扇叶13之间设置固定架15。所述出液孔12设置在磁化谐振腔11的左侧端的导流管7下侧。
结合附图2所示，本发明所述拉瓦尔管流线示意图，拉瓦尔管4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管，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4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4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4喉口处的气流马赫数M＝1时效果最好。
进液管5设置在拉瓦尔管4的侧壁上，拉瓦尔管4的左端开口位置设有进气管2，固定架3安装在进气管2与拉瓦尔管4喉口所围成的内部空间，所述拉瓦尔管4右端与涡扇扇叶13左端相连接，所述拉瓦尔管4的侧壁开有一个进液管5，所述固定架15设置在进液口5与涡扇扇叶13的中间位置，所述进气管2、拉瓦尔管4和固定架3形成的间隙为保证液体顺利流通；所述金属振子8安装在磁化谐振腔11中间位置，所述励磁线圈9一端与金属振子8连接，励磁线圈9的另一端与交流电源10相连接；其中，进气管2直径为13～15mm，长度为30～33mm，拉瓦尔管4入口直径为8～10mm，喉口直径为2.2～2.6mm，出口直径为8～10mm，所述拉瓦尔管4的侧壁开有一个进液管5，所述进液管5直径为5～7mm，长度为30～33mm，所述涡扇扇叶13的一端与拉瓦尔管4出口端固定连接，所述充电电极6与涡扇扇叶13连接，所述导流管7与渐缩管连接，所述导流管7开口直径为8～10mm中心通孔直径为5～7mm，长度为35～38mm，所述金属振子8安装在磁化谐振腔11内，所述金属振子8被励磁线圈9所缠绕，所述励磁线圈9的另一端与交流电源10相连接。
根据本发明实施例的一种磁电式交流静电超声雾化喷头的工作过程：
本发明通过拉瓦尔管、液滴充电部分和磁化谐振腔，首先进气管2与空压机的气流输出部分相连接，液流入口与水泵相连，压缩气流经拉瓦尔管4加速至超音速，超音速气流与液流在拉瓦尔扩张段发生一次雾化。涡扇扇叶13将液滴打碎，打碎后的液滴群进行电荷充电使液滴带上正电荷，同时随着涡扇扇叶13高速转动将气流入口的压缩气流加速吸入。励磁线圈9接通高频交流电后励磁电流产生的磁场与金属振子8内感应涡流之间相互作用，励磁线圈8产生的电磁场随着交变电流的频率变化而变化从而使金属振子8所受电磁力变化，金属振子8自身重力与所受电磁力变化使金属振子8在腔体内保持一种高频振动的关系。超音速液滴群进入磁化谐振腔体撞击到高频震荡的金属振子上发生二次破碎同时破碎后的液滴群撞击到磁化谐振腔11底后再次破碎，同时液滴在磁化谐振腔11内进行着切割磁感线运动使液滴发生磁化，撞击磁化谐振腔11后返回的磁化高速液滴群从出液孔12排出。
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)
1.一种磁电式交流静电超声雾化喷头，其特征在于，包括拉瓦尔管(4)，所述拉瓦尔管(4)前端侧壁上设置有进气管(2)、末端侧壁上设置有进液管(5)；气体在拉瓦尔管(4)加速将进液管(5)喷入的液体雾化，充电电极(5)设置在拉瓦尔管(4)出口端，充电电极(6)使得雾化液体带上电荷，带电液滴进入磁化谐振腔(11)从而得到带电带磁的液滴，带电带磁液滴经出液孔(12)喷出。
2.根据权利要求1所述的磁电式交流静电超声雾化喷头，其特征在于，所述拉瓦尔管(4)出口端设置有涡扇扇叶(13)，所述涡扇扇叶(13)将雾化液滴进一步打碎；所述涡扇扇叶(13)上设置有充电电极(5)。
3.根据权利要求1所述的磁电式交流静电超声雾化喷头，其特征在于，所述拉瓦尔管(4)出口端通过法兰盘(14)安装有渐缩管，渐缩管与导流管(2)连通，导流管(2)末端设置有磁化谐振腔(11)。
4.根据权利要求3所述的磁电式交流静电超声雾化喷头，其特征在于，所述磁化谐振腔(11)内设置有金属振子(8)，磁化谐振腔(11)外侧设置有励磁线圈(9)；所述励磁线圈(9)与交流电源(10)连通。
5.根据权利要求1所述的磁电式交流静电超声雾化喷头，其特征在于，所述拉瓦尔管(4)的入口直径为8～10mm，喉口直径为2.2～2.6mm，出口直径为8～10mm。
6.根据权利要求1所述的磁电式交流静电超声雾化喷头，其特征在于，所述出液孔(12)开设在导流管(2)的侧壁上。
7.根据权利要求1所述的磁电式交流静电超声雾化喷头，其特征在于，所述涡扇扇叶(13)通过固定架(3)固定支撑。
8.根据权利要求1至7任一项所述的磁电式交流静电超声雾化喷头的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
压缩气流经进气管(2)进入拉瓦尔管(4)被加速至超音速，超音速气流将经进液管(5)进入的液体雾化；
雾化液体经充电电极(6)从而使液滴带上正电荷，带电液滴群进入磁化谐振腔(11)，带电液滴群进入磁化谐振腔(11)撞击到高频震荡的金属振子(8)发生二次破碎，同时，液滴在磁化谐振腔(11)内进行切割磁感线运动使液滴发生磁化，撞击磁化谐振腔(11)后返回的磁化液滴群从出液孔(12)排出。
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