一种同轴反转离心雾化喷头 专利技术说明

物理化学装置的制造及其应用技术1.本实用新型属于航空喷雾领域，具体涉及一种离心雾化喷头，尤其涉及一种雾滴粒径大小可控地、同一电机实现同轴反转的离心雾化喷头和航空喷雾控制方法。背景技术：2.目前的无人机进行航空植保作业时，需要用喷头进行农药喷洒，但现有的喷头大多数为液力式雾化喷头，喷头存在着喷施粉状类以及浓度大的农药制剂时喷头堵塞，以及喷头产生的雾滴粒径大小不可控和相对谱宽不理想的问题。当雾滴的粒径较大时，雾滴的质量也较大，因此具有较大的动能、下降速度快、不易漂移且蒸发速度也相当的慢，在滴落到目标作物上时，易发生弹跳现象，从而导致药液在目标作物上的有效附着率低的问题，并存在药液流失以及流失的药液会对环境产生严重的污染。3.当雾滴的粒径较小时，雾滴的质量也较小，因此具有较小的动能、下降速度慢、易漂移且蒸发速度快，因此即使粒径较小的雾滴可通过布朗运动而随气流深入到目标作物叶片的背面或者冠层内部，但因为其动能较小、易漂移且蒸发速度快的问题，在实际的植保作业中，依旧存在药液流失明显问题。4.另一方面，对于能够实现可控雾滴粒径大小的离心雾化喷头，大都是采用两个电机分别带动两个雾化盘实现旋转，从而实现药液的多次雾化，但对于航空喷雾而言，采用的电机越多，需要的功率就越大，电力消耗就越大，缩短了植保无人机空中工作的时间，降低了航空植保作业的效率。5.因此，本领域的技术人员提出一种同轴反转离心雾化喷头以及相应的控制方法，进而更合理的控制雾滴粒径的大小，使用同一电机实现上下雾化盘的同轴反转是本实用新型研究的问题。技术实现要素：6.本实用新型提供一种同轴反转离心雾化喷头，其目的是为了解决现有的航空喷头在农药喷洒过程中不能合理控制雾滴粒径的大小以及实现雾滴粒径大小控制时需要使用多个电机的问题。7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：8.一种同轴反转离心雾化喷头，包括雾化部分，该雾化部分包括离心雾化上盘单元以及离心雾化下盘单元；所述离心雾化上盘单元包括离心雾化上盘以及传动外轴，所述离心雾化上盘的边缘沿周向间隔设置有多个齿；所述离心雾化下盘单元包括离心雾化下盘以及传动内轴，所述离心雾化下盘具有多条导流槽以及边缘沿周向间隔设置有多个齿。9.所述离心雾化上盘和离心雾化下盘同轴设置，所述离心雾化下盘的直径小于离心雾化上盘的直径，因此所述离心雾化上盘上具有齿的外周面在离心雾化下盘的外侧；还包括传动部分，该部分包括四个锥齿轮，以及齿轮箱和齿轮箱盖，这些锥齿轮将电机输入的动力通过外轴和内轴传递给离心雾化上盘以及离心雾化下盘，从而使两雾化盘进行同轴反转，以使雾化部分进行雾化作业。10.上述技术方案的详细内容如下所示：11.上述方案中，所述离心雾化上盘单元包括一外轴带动所述离心雾化上盘旋转，所述离心雾化下盘包括一内轴带动所述离心雾化下盘旋转，所述外轴使用螺纹与离心雾化上盘连接固定，所述内轴使用螺纹与离心雾化下盘连接固定。12.上述方案中，所述传动部分外还设有一外壳，以使电机与传动部分的位置得以固定。13.上述方案中，还包括进液部分，所述进液部分包括一进液管口和一导液漏斗，所述进液部分上端与外壳螺纹连接固定，下端悬空在离心雾化上盘的进液口中。14.上述方案中，所述传动部分包括四个锥齿轮，以及齿轮箱和齿轮箱盖；所述四个锥齿轮，分别为锥齿轮一、锥齿轮二、锥齿轮三、锥齿轮四，所述锥齿轮一轴端与电机和内轴使用键连接固定，并同时与锥齿轮二、锥齿轮三进行啮合，所述锥齿轮四轴端与外轴使用键连接固定，并同时与锥齿轮二、锥齿轮三进行啮合；所述齿轮箱与齿轮箱盖使用螺钉连接，并对其中的四个锥齿轮进行定位和固定。15.上述方案中，所述同轴反转离心雾化喷头的传动原理为，电机转动带动与其固定的内轴和锥齿轮一转动，所述内轴转动带动与其固定的离心雾化下盘转动；所述锥齿轮一转动带动与其啮合的锥齿轮二和锥齿轮三转动，所述锥齿轮二和锥齿轮三转动带动与其啮合的锥齿轮四转动，所述锥齿轮四转动带动与其固定的外轴转动，所述外轴转动带动与其固定的离心雾化上盘转动。因锥齿轮一和锥齿轮四转动方向相反，从而实现离心雾化上盘和离心雾化下盘进行同轴反转。16.上述方案中，针对所述同轴反转离心雾化喷头还设置检测部分和控制器，所述检测部分的输出端连接控制器的输入端，所述控制器的输出端连接所述同轴反转离心雾化喷头。17.上述方案中，所述检测部分为转速检测器，其连接所述离心雾化上盘和离心雾化下盘，所述离心雾化上盘和离心雾化下盘同轴反转，且转速大小相同。18.上述方案中，所述离心雾化下盘上开设有多条导流槽，各导流槽由离心雾化下盘中心位置向边缘延伸。19.上述方案中，所述离心雾化上盘上的各齿以离心雾化上盘圆心为基准向外呈放射状布置。20.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：21.本实用新型通过设计传动部分，控制上下雾化盘的同轴反转，从而大大的降低了雾化部分的功率，减少了耗电 ，增加了植保无人机空中工作的时间，提高了航空植保作业的效率。22.本实用新型通过在离心雾化上盘的边缘沿周向间隔设置有多个齿，当离心雾化部分开始工作时，上下雾化盘进行同轴反转，雾滴在甩出离心雾化下盘之后撞击到离心雾化上盘的齿上，实现雾滴的二次雾化，使雾滴粒径更加均匀，从而更好的控制雾滴粒径。23.利用检测部分检测并控制离心雾化部分启动、调节、关闭，避免药液提前滴落，造成环境污染以及药液浪费。附图说明24.附图1为本实施例中同轴反转离心雾化喷头的剖视结构示意图；25.附图2为本实施例中无人机的结构示意图；26.附图3为本实施例中离心雾化下盘13的结构示意图；27.附图4为本实施例中离心雾化上盘12的结构示意图；28.附图5为本实施例中控制电路原理示意图。29.以上附图中：1、电机；2、外壳；3、齿轮箱盖；4、锥齿轮一；5、锥齿轮二；6、锥齿轮四；7、齿轮箱；8、内轴；9、进液管口；10、导液漏斗；11、外轴；12、离心雾化上盘；13、离心雾化下盘；14、锥齿轮三；15、无人机机身；16、无人机机翼；17、同轴反转离心雾化喷头；18、药液箱；19、无人机起落架；20、导流槽；21、离心雾化下盘外齿；22、离心雾化上盘进液口；23、离心雾化上盘外齿。具体实施方式30.下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：31.实施例：一种同轴反转离心雾化喷头。32.参见附图1-5，以无人机中安装同轴反转离心雾化喷头17为例，其中，所述无人机包括无人机机翼16、连接无人机机翼16的无人机机身15、药液箱18、飞控系统以及同轴反转离心雾化喷头17。所述用于飞行的无人机机翼16，其数量没有限制，可为单旋翼，也可为多旋翼；所述药液箱18搭载于无人机机身15上，药液箱18位置一般位于无人机机身15下方，并与无人机机身15固定。所述无人机飞控系统，控制无人机飞行和飞行姿态的变化，搭载于无人机机身15上，位置不限定；所述同轴反转离心雾化喷头17，设置于无人机机翼16下方，远离作业对象的一侧，与无人机机翼16下方固定，接收从药液箱18流出的药液，从而进行雾化作业。33.所述同轴反转离心雾化喷头17包括雾化部分，该雾化部分包括自无人机机翼16向作业对象方向依次设置的离心雾化上盘单元以及离心雾化下盘单元；其中，参见附图1和附图4，所述离心雾化上盘单元包括离心雾化上盘12以及传动外轴11，所述离心雾化上盘12的边缘沿周向间隔设置有大量离心雾化上盘外齿23，各离心雾化上盘外齿23以离心雾化上盘12圆心为基准向外呈放射状布置。34.参见附图1和附图3，所述离心雾化下盘单元包括离心雾化下盘13以及传动内轴8，所述离心雾化下盘13具有多条导流槽20以及边缘沿周向间隔设置有大量离心雾化下盘外齿21；各导流槽20由离心雾化下盘13中心位置向边缘延伸，在每条导流槽20外边间隙处对着一个是沿离心雾化下盘13周向间隔设置的离心雾化下盘外齿21，对同轴反转离心雾化喷头17工作时，导流槽20流出的药液进行分流，加强药液雾化效果。本实施例中，所述离心雾化上盘12和离心雾化下盘13同轴设置，均由电机1提供动力，并通过传动部分进行动力传递，实现同轴反转。35.参见附图1，所述同轴反转离心雾化喷头17还包括传动部分，该部分包括四个锥齿轮，以及齿轮箱7和齿轮箱盖3，所述传动部分的传动原理为，电机1转动带动与其固定的内轴8和锥齿轮一4转动，所述内轴8转动带动与其固定的离心雾化下盘13转动；所述锥齿轮一4转动带动与其啮合的锥齿轮二5和锥齿轮三14转动，所述锥齿轮二5和锥齿轮三14转动带动与其啮合的锥齿轮四6转动，所述锥齿轮四6转动带动与其固定的外轴11转动，所述外轴11转动带动与其固定的离心雾化上盘12转动。因锥齿轮一4和锥齿轮四6转动方向相反，从而实现离心雾化上盘12和离心雾化下盘13进行同轴反转。因整个传动过程只使用了一个电机，从而极大地减少了耗电 ，增加了植保无人机空中工作的时间，提高了航空植保作业的效率。36.参见附图1，在装配状态下，所述离心雾化上盘12和离心雾化下盘13同轴设置，且转动方向相反，所述离心雾化下盘13具有导流槽20的一侧朝向无人机机翼16一侧布置，所述离心雾化上盘12没有离心雾化上盘外齿23的一侧朝向无人机机翼16一侧布置，所述离心雾化上盘12的直径大于离心雾化下盘13的直径，以此使得所述离心雾化上盘12上具有离心雾化上盘外齿23的外周面延伸至离心雾化下盘13的外侧。37.所述同轴反转离心雾化喷头17各部分的位置布置为，最上方是电机1，其下为传动部分，最后是雾化部分。所述同轴反转离心雾化喷头17的电机1处位于无人机机翼16下方，离心雾化下盘13位于同轴反转离心雾化喷头17最下方，且远离作业对象的一侧。38.参见附图1，所述药液箱18的出液口通过导液管接出，导液管接在进液部分的进液管口9上，进液管口9与导液漏斗10相连，导液漏斗10下方为离心雾化上盘进液口22，所述离心雾化上盘进液口22下方为离心雾化下盘13具有导流槽20的一侧的中心处，此时药液箱18中的药液经过上述部分进入离心雾化下盘13具有导流槽20的一侧，并在离心雾化下盘13中实现一次雾化，再经过离心雾化上盘12实现二次雾化，使雾滴粒径更加均匀，从而更好的控制雾滴粒径。39.所述离心雾化上盘12没有离心雾化上盘外齿23的一侧还设有离心雾化上盘进液口22，导液漏斗10的出液口延伸至离心雾化上盘进液口22的进液口中。离心雾化上盘进液口22不仅能防止药液飞溅，还能保证药液准确流入离心雾化下盘13中。40.进一步地，本实施例中，所述同轴反转离心雾化喷头17位于无人机机翼16下方，在无人机进行植保作业时，无人机机翼16产生的下旋气流使同轴反转离心雾化喷头17产生的细小雾滴向下运动，由于产生的雾滴粒径在30um以下时，下降速度不会太快，同时无人机的下旋气流到达地面以后，反弹回的风会将后续到达的雾滴向上吹起，到达植物叶片背面。本实施例中产生的雾滴粒径小，可以短时间悬浮在空气中，容易被无人机的反弹风场向上吹起。并且具有一定的悬浮时间，可以充分进入到植物叶片间隙里、植物叶片背面，达到喷洒效果。与此同时，该喷头的雾滴粒径小，喷洒更均匀，一定程度上避免药害。41.参见附图2，本实施例中，所述无人机还包括无人机起落架19，其与无人机机身15固定，对无人机起到无人机作用，所述无人机起落架19成对设置，中间有一容纳空间，药液箱18位于无人机起落架19构成的容纳空间中，同时无人机起落架19高度大于药液箱18的高度，起到保护药液箱18作用，防止药液箱18与地面碰撞。42.由于同轴反转离心雾化喷头17包括该雾化部分包括离心雾化上盘单元以及离心雾化下盘单元。药液从导液漏斗10进入离心雾化上盘进液口22，最后流向离心雾化下盘13具有导流槽20的一侧的中心处。药液通过离心雾化下盘13的转动，流经离心雾化下盘13的导流槽20，再被离心雾化下盘外齿21进行分流，最后被离心雾化下盘13甩出实现雾化。43.所述离心雾化上盘单元包括离心雾化上盘12以及离心雾化上盘的边缘沿周向间隔设置的离心雾化上盘外齿23。离心雾化上盘单元以及离心雾化下盘单元同轴嵌套，且两者具有一定的间隙，以防止旋转时造成碰撞。由于离心雾化上盘12以及离心雾化下盘13同轴反向旋转，使得甩出形成的雾滴粒径极小。44.参见附图5，针对同轴反转离心雾化喷头17还设置一检测装置和控制器，所述检测装置的输出端连接控制器的输入端，所述控制器的输出端连接同轴反转离心雾化喷头17。具体的，输出端连接电机1，检测装置连接同轴反转离心雾化喷头17，进一步地，检测装置连接离心雾化上盘12和离心雾化下盘13。其中，控制器中预先存储有提速阈值和停机阈值，以及最佳雾化转速，并且可通过调节电机1转速，来调节离心雾化上下盘的转速，从而控制雾滴粒径大小。下文中，所述提速阈值对于离心雾化下盘13为第一阈值，对于离心雾化上盘12为第二阈值，所述停机阈值对于离心雾化下盘13为第三阈值，对于离心雾化上盘12为第四阈值。45.所述同轴反转离心雾化喷头17的喷洒控制方法如下：46.在实际作业中，喷洒前，先通过电机1启动离心雾化上盘12和离心雾化下盘13，使得离心雾化上盘12和离心雾化下盘13缓慢旋转起来，防止残留药液在没有雾化的情况下直接流出，而造成环境污染。此后，开启无人机机翼16进行转动，在无人机机翼16产生下旋气流后，控制药泵使药液沿导液管流到同轴反转离心雾化喷头17上，保证在药液雾化之前就无人机机翼16就已经转动，产生了下旋气流可以使雾滴向下运动。电机1带测速装置，或带有测速装置，可以是光感测速器直接测电机1或离心雾化上下盘转速。一种情况下，当测速装置检测电机1的转速时，当药液流经离心雾化下盘13时，测速装置检测其转速会明显下降，认为药液已经流入离心雾化下盘13，随即控制器提高电机1的转速至预设的最佳雾化转速。当喷洒任务完成后，先控制药泵停止，离心雾化下盘13测速有明显提速时，认为离心雾化下盘13上无药液，随即控制器关闭电机1。47.所述检测装置用于检测离心雾化下盘单元的当前转速，控制器将当前转速与其给定的目标转速比较，当发现当前转速小于目标转速并且差值大于第一阈值时，认为药液已经流入同轴反转离心雾化喷头17，此时控制器控制电机1提高转速至最佳转速，实现雾化作业。显然，检测装置也可以检测离心雾化上盘12的当前转速，控制器从而比较离心雾化上盘12当前转速与给定转速的差值是否大于第二阈值，此处运行原理与上述一致，不再赘述。当喷头雾化作业完成后，先控制药泵停止工作，药液不再的流动，此后检测装置检测到离心雾化下盘13的当前转速与给定转速是否存在差异或者两者的差值小于第三阈值，如果差异较小，则说明离心雾化下盘13已无药液，控制器控制电机1停止转动，以关闭离心雾化上盘单元以及离心雾化下盘单元，完成喷头雾化作业。显然，也可以检测离心雾化上盘12的当前转速与其给定的目标转速的差值是否小于第四阈值，如果小于第四阈值，则认为已无药液，可以关闭电机1。此处运行原理与上述一致，不再赘述。通过检测装置检测离心雾化上盘12和离心雾化下盘13或同时检测离心雾化上盘12和离心雾化下盘13的当前转速，与其目标转速比较，来判断离心雾化下盘13上是否还有药液，无需人工控制，实现了自动化的喷洒作业的开启和关闭，简单方便，同时避免了没有经过雾化的液滴滴下，造成环境污染，提高了植保作业的雾化效果。48.上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。









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