專利名稱：農(nóng)業(yè)和其它用噴灑系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是關于一種應用于農(nóng)業(yè)和園藝及其它方面的噴灑系統(tǒng)的一種方法和裝置，本發(fā)明特別適用于這樣一些噴灑系統(tǒng)，如在我們先前一些專利申請件所披露的有關于噴桿式噴灑機的噴灑系統(tǒng)，該噴桿式噴灑機具有帶噴嘴的下落式噴管。然而本發(fā)明不僅適用于下落式噴管型噴灑機，可同樣應用于類似普通由上面噴射的噴灑機，并可應用于某些用途的噴水器及其它手持噴霧機。此外，本發(fā)明還應用于收割機中，例如在馬鈴薯收割機中用于對收獲的馬鈴薯進行噴霧處理以及有關應用中例如對進入儲存室或運出儲存室的馬鈴薯進行噴撒處理。另外一些應用可能會出現(xiàn)，在其中噴灑操作易于提供低劑量比率的處理材料是其有利之處，其它的一些應用包括用去冰流體對飛機進行去冰處理，以及工業(yè)用途包括一些工業(yè)用噴射處理工藝過程。將本發(fā)明用于噴灑粘度比水等高得多的一些液體，是完全可能的。
關于各種噴霧機一般所產(chǎn)生的問題是用噴霧機產(chǎn)生液滴噴霧時，對欲噴灑的作物或其它材料的有效滲透作用。通常所使用的各種形式的噴嘴，其中液滴的噴霧只是借助于在壓力下由液體的供給所產(chǎn)生的能量。
然而，這種常規(guī)裝置不能達到所期望的對作物滲透的水平。
已作了各種嘗式以改進對作物滲透作用，包括使用與普通噴嘴相聯(lián)接的產(chǎn)生空氣流動的裝置。然而，這種裝置已被證明是笨重而相當無效的。
也曾嘗試利用靜電荷的作用使噴射的液滴被吸引到作物材料上并沉積于其上。這些方案也已被證明是相當無效的并未獲得廣泛的使用。
在作物例如馬鈴薯等情況下，利用下滴噴管可在作物葉冠下面的低位置噴灑作物，已證明其與常規(guī)噴灑裝置相比具有實質(zhì)上的改進，其能復蓋植物葉的下表面，而普通噴灑裝置只能從上面將液滴噴射到葉冠上面。
申請人所知的另一在先提案是利用與液體供送相聯(lián)系的一種氣體供送法。然而液體供送是經(jīng)過一限流器直接送到一折流板上，在此處當液體與壓縮空氣混合前便發(fā)生初步霧化。然后壓縮空氣迫使由此產(chǎn)生的微液滴通過一循環(huán)路徑噴射到溢流噴口的內(nèi)面。在那里，在噴射出現(xiàn)平面扇形圖樣之前，便發(fā)生二次霧化。這種二階段霧化過程會導致，權(quán)利要求保護，產(chǎn)生相當大的微液滴，其中俘獲有氣泡，這種液滴較大、能較少遭受到不需要的噴射漂移?？梢哉J為由此產(chǎn)生的微滴尺寸大小，在實現(xiàn)作物復蓋方面是明顯無效的。實際上，特別需要的是產(chǎn)生類于大氣條件下所產(chǎn)生的那樣的微液滴大小，正如在潮濕氣候下過夜產(chǎn)生的晨霧那樣，以此冷凝到諸如停放汽車外表面上的微液滴大小沒有在表面上滾動的傾向，并在沉積的地方停留下來。結(jié)合這一目的，相應的需要是能夠產(chǎn)生以足夠高速移動的微液滴，以便足以滲透作物。
另外一些先前提案已在GB 952,457和GB 1,378,190及US4,465,832和US 4,179,068中披露。這些提案涉及一些液體和氣體的混合系統(tǒng)用于液體霧沫和/或微液滴形成。其中與本發(fā)明最相關的是后者即美國專利4,179,068(已轉(zhuǎn)讓給NRDC)，它報道了一種液體噴霧裝置，其中液體以總體上徑向向內(nèi)的方式進入一個渦流室，以便隨后在氣液作用下通過渦流室開口端向上流動，氣體流被輸送至那個開口端以便隨后從一個間隔開口中射出，見圖2。已經(jīng)證實，在一系統(tǒng)中的空氣和液體流不通過空氣和液體供給室(該供給室在本發(fā)明的實施方式中具有一閉合端壁或目標以及一個或更多相關的出口)不能達到本發(fā)明的有益效果，并且這種先前報導的系統(tǒng)涉及一般軸向微液滴流動(對著液體供送方向)，與本發(fā)明系統(tǒng)的一般經(jīng)向或外向流動(或在其每一側(cè)面上達到45度)相比其操作方式有很大不同。而且，以前的美國專利4,179,068說明書所述系統(tǒng)，其操作是基于在不同空氣供送壓力下保持微液滴尺寸的有效原則，而本發(fā)明的一些所述實施例的操作方式是，微液滴尺寸大小是隨系統(tǒng)壓力變化而改變的。
在美國專利4,828,182和4,899,937(已轉(zhuǎn)讓給Spraying SysremCo)中報道了一些噴嘴裝置，它們已上市出售，并用于農(nóng)業(yè)噴灑場所。美國專利4,828,182的說明書報道了一噴嘴裝置，它尤其適于加濕和蒸發(fā)冷卻的應用，在這些應用中期望的噴霧為一種寬廣和相對扁平的噴射圖樣，而許多已有的空氣輔助噴嘴則相反，其射出是相對緊密的圓形噴霧圖樣。
所披露的該系統(tǒng)，通過一個插入件來促進液體預先霧化，該插入件包括一伸長的沖擊元件，其具有一橫向伸長環(huán)形孔，該孔受到加壓液體的沖擊，將液體打散。一加壓氣流進入裝置，并且一側(cè)面積定義為一沖擊表面，該沖擊表面可偏轉(zhuǎn)和打散氣流，以及用于預霧化液體流的相當大的紊流，即被產(chǎn)生出來，結(jié)果氣流被橫向注入到縱向流動的液體流中，在下游方向朝向噴嘴出口便產(chǎn)生液體流，其形式為細粉碎的預霧化微粒。然后將這種初步霧化的液體流通過一排放孔和一偏轉(zhuǎn)凸緣，該凸緣橫向位于液體流動路線上，再將其導向通過一排放孔，此處已預霧化微液滴被粉碎成極細液體微粒，然后該液體微粒被偏轉(zhuǎn)成一平面、寬廣的噴霧圖樣，其方式是使其最大暴露于環(huán)境空氣中。一種杯形凹槽能產(chǎn)生壓力波或聲能，有助于液體分解霧化。該噴嘴裝置尤其適于加濕和蒸發(fā)冷卻的應用。
美國專利號4,899,937披露了以同樣方式使用的噴嘴裝置它能夠容易地從噴嘴體上除去，使噴嘴用作液壓噴嘴。
相應地可看出，這兩種已有美國專利并未披露任何有關于向其中供給液體和氣體的腔室概念，液體以未霧化形式供送，以及腔室具有一壁或閉合端，所說的空氣和液體朝向該壁或密閉端供送，并且所供給的液體和氣體相對腔室的密閉端以混入液滴的氣流形式從該腔室向外排出。
相應地，現(xiàn)在至少在農(nóng)業(yè)和園藝噴桿式噴灑器方面很需要對上述關于微液滴產(chǎn)生的改進，包括對作物的滲透、液粒尺寸大小，及所需載水的最小值化。本發(fā)明的目的是提供一種方法和裝置，能改進上述現(xiàn)有技術(shù)中一個以上的缺點，或?qū)ζ渥饕话?全面)改進。
本發(fā)明提供了一種用于噴霧的方法和裝置，如各項權(quán)利要求所限定的那樣。
在一實施例中，提供了一種微液滴發(fā)生器，它包括有一個空氣和液體供給腔室，液體供給裝置和氣流供給裝置與該腔室相連接用于向該腔室一閉合端所形成的內(nèi)壁或目標供送空氣和液體。該微液滴發(fā)生器進一步還包括限定腔室外部出口的邊緣或邊界的結(jié)構(gòu)，以及液體供給裝置適于經(jīng)由腔室閉合端通過腔室至出口供送液體。
在該實施例中，空氣供給裝置和液體供給裝置適配于相關的腔室，以便向閉合的腔室端供送空氣和液體，用于將液體混入空氣流中從腔室出口產(chǎn)生液滴噴霧。這些特點可產(chǎn)生幾個重要優(yōu)點，包括微液滴形成的特別有用的模式，以此微液滴尺寸大小能很好地使微液滴混入空氣流，同時氣流攜帶微液滴進入作物。因而，首先，該裝置能夠產(chǎn)生一種合適的或最佳的微液滴尺寸大小，這符合很低的液體體積的需要、同時達到滿意的或更好的對作物的滲透。而且，微液滴產(chǎn)生的模式特別適于使由氣流有效攜帶微液滴沿所需方向進入作物，例如從下滴噴管中噴出。
因而，通過提供氣流和液體傳送裝置的總安排來向一室壁或通常為閉合的腔室端供送空氣和液體，以及用于相應的混入氣流中的液體，通過出口向外流出，這樣設計的優(yōu)點是氣流和其夾帶的微液滴具有需要的物理與動力學特性并能沿任何所需方向噴射。加之，在一給定整套裝置中，在設計噴射輸出方向和寬度時存在相當大的靈活性。例如，如果需要產(chǎn)生相當寬的和扇形的噴霧輸出于某一給定方向，則裝置可在一些適當方向安置一系列具有相應于所需扇形輸出的適當間隔孔口(噴嘴)。事實上，例如，設置了六個孔口來代替一個孔口，也不會增加噴頭所需液體的體積，其中噴頭上需設置多個孔口。而裝設相應數(shù)目的(六個)普通噴嘴的裝置，與一個噴嘴的裝置相比，則相應需要多至六倍的液體流量，這種情況未用于下述一些實施例中。對于一個多孔口的噴頭來說，可供給同樣體積的待噴液體，為了產(chǎn)生所需噴射圖樣而需要的全部條件則為對所有噴孔保持液體混入空氣和微液滴形成步驟所需要的適中的空氣壓力。換言之，僅通過增加空氣供給量，可對更多的噴孔供給同樣體積的液體。
采用另一種方法，本發(fā)明的一些實施例能夠任意減少液體體積供應量至大大低于普通噴嘴所需要的水平(量級)，只要空氣供量足夠滿足液體混入空氣和微液滴形成步驟的需要。
而且在某些實施例中，在腔室或通道(gallery)中形成一個或更多的孔口，液體經(jīng)過孔口朝向腔室的閉合端以未霧化的射流形式供入，腔室具有一相關的出口，通過該出口液體和空氣流供入腔室。還不清楚，是否某些或全部微液滴的形成是發(fā)生在腔室的閉合壁上，還是發(fā)生在后來液體流經(jīng)腔室的液體流路中。很可能在腔室內(nèi)產(chǎn)生了一種表面液體層，液體層流向出口并在此區(qū)域形成了微液滴。
在向其傳送液體的腔室的閉合端或室壁之間的相對配置，及一個或更多出口孔口的位置，是重要的。廣泛地說，出口孔口位置相對于腔室的那個壁，使來自未霧化液體射流沖擊位的材料流、流向出口的方向，一般是由腔室向外。在該實施例中，向腔室中供送的空氣和液體的路徑通常是沿腔室的軸向和腔室長方向朝向其相對閉合端的方向，但對空氣供應方向并不必為準確軸向方向。而且，關于腔室的一個或更多出口的位置，可以是但無需嚴格處于供液的腔室壁或靶標(液體供給被引至該處)的外周上。這樣，在圖2的實施例中，幾個出口稍微帶有與腔室軸向的偏移、偏移該壁，該方案，即一個出口或多個出口的位置的設置需使液體從腔室端壁向外順利地和有效地流動。
同樣，在一些實施例中，供向腔室的液體射流，一般是與腔室內(nèi)形成的兩個或更多孔口對稱配置的，以便每個孔口可接收通常為等量的液體供送至其混入空氣的邊緣或邊界。
而且，在這些實施例中，氣液體供應不僅用于一般中心供應并且將液體均勻供入其上設有多個混入空氣的孔口的腔室內(nèi)，而且還要使空氣相當均勻地分布于腔室和各孔口。為達到此目的，而設裝置了一些軸向空氣流入導管，或在通往空氣和液體供應室的管道中設置一些鉆孔，這些導管和鉆孔均勻地分布于管道噴嘴或液體供送組件的周圍。
該實施例其它值得注意的特點，包括空氣供給裝置的功能，其類似于液體供應文丘里噴管(venturi)或泵的作用。
向空氣一液體供應腔室供送的液體射流往室壁或靶標噴射，該壁或靶的表面需構(gòu)制成能促進液體的均勻分布于相關孔口或出口的混入空氣的邊緣或邊界。例如，表面可具有一凸面和向外擴大的形狀，其頂端導向流體射流源，并且凸面結(jié)構(gòu)的形狀要能促使產(chǎn)生均勻的向外液體流，流向設置在腔室上的一個或更多的孔口。另一方面可設置一平坦的表面，如圖7所示。還可以想像，一種凹面表面(如圖2所示)可產(chǎn)生有用的效果。已經(jīng)證明，在未能向腔室上兩個或更多間隔孔口均勻供應液體的情況下，會嚴重影響液體向這些孔中的分布，由此產(chǎn)生不均勻的噴射。
可以理解的是，本發(fā)明采用了一種途徑來形成液滴，該途徑與汽化器技術(shù)具有某些共同技術(shù)基礎，空氣供送可提供羽狀噴霧的能力來滲透作物。微液滴的形成，如上所述，是發(fā)生在阻載液體供送的室壁上，和/或在限定腔室出口或多個孔口的邊緣或邊界區(qū)域。在一些試驗中已觀察到，用本發(fā)明的裝置所產(chǎn)生的羽狀噴霧，包括一內(nèi)部分，它可以是，例如，長度約為10至20厘米，在此羽狀噴霧部分中空氣和所夾帶的液體，與在羽狀外部的特有的水霧或霧狀形式相比，相對來說是很不容易觀察到的。還不清楚，什么樣的作用引起了表觀上的這種變化，這對普通噴嘴來說是非特有的。
下述一些實施例的重要方面，是空氣供送系統(tǒng)有相當?shù)偷哪芰肯?。如果說目前可購得的所謂空氣袋(床)式噴霧器通常需要電能輸入為80千瓦給風扇(送風機)，而下述各實施例的空氣供應系統(tǒng)用于一個12米的噴桿僅需約10至15千瓦。
應當明白的是，從中排放出微液滴的孔口或出口，可對下文所揭示的圓形斷面進行形狀的改變。所述實施例的一些主要優(yōu)點，是微液滴發(fā)生器的結(jié)構(gòu)簡單及孔口堵塞的可能性較小，具有高度定向性微液滴發(fā)送，以及需要少的液體體積。而且，液滴偏離主射流而向側(cè)面分散的情況很少，而已知技術(shù)提案，如上所述，則趨于產(chǎn)生霧化(分散)作用。
通過減少液體體積的需要，這些實施例可大大減少常用噴霧器需再填充液槽的停機時間，這種停機時間約占工作時間的40％。因此可增加約40％以上的工作時間，其進一步的有利因素是，微液滴噴出的孔口或出口不再需要設計成液體噴霧系統(tǒng)所要求的相對很小的尺寸。這樣，本發(fā)明的一些噴嘴可使用直徑為1厘米的，相比之下已知液體噴霧系統(tǒng)是使用直徑為0.3厘米的。由此減少了堵塞的產(chǎn)生。
實踐證明，本發(fā)明的一些實施例對液體供送壓力變化有極大的允差。例如，已經(jīng)證明液體供送壓力可減少到低于氣流供送壓力的水平。的確顯然本發(fā)明的一些實施例并不要求液體以射流形式傳送，即例如射流由氣一液供給腔室的端壁攔截而產(chǎn)生動態(tài)效應。反之，似乎已滿足了本發(fā)明的目的即僅提供足夠量的液體供應使微液滴混入空氣過程得以進行，而無任何液體供料的短缺。因而，似乎可以認為，根據(jù)這一事實，微液滴形式和混入空氣過程是大量發(fā)生在從腔室噴出的出口孔口的區(qū)域，而不是在腔室內(nèi)，雖然根據(jù)液體供送的性質(zhì)和動態(tài)特性，其機理會稍許不同。
對此，試驗工作證明，在一實施例中改變閉合腔室端壁的形式，即改變液體射流對該室壁的噴射形式，對該裝置性能沒有重大影響，這也似乎支持這樣的可能性，即微液滴混入空氣過程基本上不是發(fā)生在腔室內(nèi)。
進一步關于微液滴混入空氣過程的機理，似乎是該過程的重要方面，即在微液滴混入空氣過程之前或之中液體/空氣流動直接發(fā)生了方向變化。這樣已很清楚，該過程并不有效地發(fā)生在混入空氣的腔室內(nèi)，在腔室內(nèi)通過出口噴嘴的直接沿軸向向前流動可與通過腔室的物質(zhì)流總的方向成直線，正如上述已有美國專利所述那樣。這種作用的機理現(xiàn)在還不清楚。還應指出，顯然在腔室出口或噴嘴區(qū)域存在所謂的文丘里噴管(venturi)或虹吸管作用，它由氣流產(chǎn)生并用于將液體供送至出口的邊緣或邊界。在將空氣和液體供送進入腔室時也有類似的作用。外部空氣流便產(chǎn)生對內(nèi)部液體流的文丘里效應，從而，使液體供送中所需液體壓力減小。
本發(fā)明另一重要實踐方面涉及液體和空氣供應系統(tǒng)中各主要成份的幾種相互聯(lián)系的量值參數(shù)。這些參數(shù)包括空氣和液體供應腔室內(nèi)各出口或噴嘴的尺寸大小、空氣供送壓力、液體供送壓力、將空氣供送給系統(tǒng)的空氣壓縮機的輸出量等。
首先考慮氣液供應腔室中各出口的尺寸大小，它們的直徑或非環(huán)狀相似面積的噴口可為0.5至2.0毫米范圍。已證明小于0.5毫米的各種尺寸會導致裝置所產(chǎn)生的微液滴的羽狀噴霧大大減短射程或沖程。各直徑(或其孔口形狀的尺寸)的優(yōu)選范圍為1.3至1.8毫米，較佳為1.6至1.7毫米。這些后者的較大尺寸有重大優(yōu)點，可避免像常規(guī)的噴霧系統(tǒng)那樣造成噴嘴頻繁堵塞。還證明，微液滴尺寸大小不會受到出口(噴嘴)尺寸大小的影響，但是隨噴嘴尺寸的增大，對作物的滲透也相應增加，這是由于較大體積通過量所引起的微液滴速度增加和流動阻力減少所致。
就空氣供送壓力而言，這直接涉及到供送空氣的壓縮機的容量。當然有時使用通常有充裕的電能量儲備的農(nóng)業(yè)拖拉機來驅(qū)動很大比例的壓縮機，但大的壓縮機牽涉的成本費使其不受人們歡迎，并且已經(jīng)證明空氣供送壓力范圍高至0.6巴和0.6至1.0巴(高于大氣壓)，最好為0.7與0.9巴之間，使用能每分鐘向每個噴頭或噴管供給約為5至20立方英尺空氣(在此壓力下測得的數(shù)據(jù))的壓縮機較為方便。通常輸出量范圍為10至15立方塊/每個噴管/每分鐘，是適宜的。也曾證明，使用超過上述范圍的壓力，會導致產(chǎn)生不符合預期目的的大小的微液滴，亦即尚須向前推進和粘附于或涂布到作物上以及其它被暴露的表面上。發(fā)現(xiàn)用于這些目的合適的微液滴最好范圍為80至120或最大尺寸高達150微米。較大的微液滴是用于由上面(而不是使用下落式噴管)噴灑作物以減少刮風引起的噴霧漂移。大大低于80微米的微液滴被證明太小以致不能有效地粘附于被噴射的表面。
就液體供送壓力而言，主要要求是將足夠的液體供送到腔室出口噴嘴，而不使用直接通過噴口中心傳送的射流。然而已證明0.6巴(高于大氣壓)以上的壓力，在上述某些實施中是適宜的；并已試驗了2.5及至6巴的一些壓力，證明產(chǎn)生了可接受的結(jié)果，其中空氣供送仍可進行并可很順利地通過出口或噴嘴?？磥恚諝夤┧湍苡行У赜糜诒３衷诓僮鬟^程中每個噴嘴內(nèi)的中心孔口或孔隙，同時很可能在噴嘴的邊緣或邊界上發(fā)生空氣流中夾帶微液滴的現(xiàn)象。
該系統(tǒng)的多用性的一個方面，可由使用不同的液體供送壓力而知，已經(jīng)證明，當滿意的微液滴產(chǎn)生是發(fā)生在上述較高液體供送壓力下時，則可使用這些較高壓力噴射出更大劑量的液體，例如每公頃噴射60公升或甚至高達300公升液體。因而可以看出，本發(fā)明這方面可提供一種噴射方法，適應于按照作物的局部要求和需噴射的其它物質(zhì)來改變噴射劑量。利用可變輸出量的液體供送系統(tǒng)，可極大的改變劑量。普通噴射系統(tǒng)，僅通過改變液體供送壓力是不易達到劑量的重大變換。可見，這種多用性是產(chǎn)生自本發(fā)明中使用了很大的出口或噴孔，而不像一些普通液體噴射系統(tǒng)僅有有限的噴口尺寸而防礙了液體供量在大范圍內(nèi)變換，同時本發(fā)明的中心充氣噴孔能容易地適應這種變換。
由上述可知，本發(fā)明及其下述的值得注意的一些實施例，提供了本身有區(qū)別特征的方法來產(chǎn)生不同大小的微液滴，以適應于農(nóng)業(yè)和園藝噴灑的各種需要，以及這些領域以外的有關需要。先前一些技術(shù)提案概括地說，是基于這樣的途徑設置一些微液滴產(chǎn)生系統(tǒng)，其中第一步是在液滴發(fā)生裝置內(nèi)產(chǎn)生初步霧化，這不可避免地要求相應的液體/空氣相互作用步驟，然后通過噴嘴噴出并用一靶標或裂液砧進行橫向偏轉(zhuǎn)以達到更進一步的霧化度及微液滴產(chǎn)生。
本發(fā)明的相反途徑是基于在空室或開口腔室內(nèi)使用一種內(nèi)靶標或擋壁，將空氣和液體供送到該靶標或擋壁上使碎裂。液體流動方向改變是相應地朝向并不與經(jīng)過腔室的液流成為直線排列的出口或噴孔。經(jīng)過出口或噴孔的液體流與空氣流，便產(chǎn)生卷入空氣的微液滴的噴射，這種噴射以容易測定的空氣壓力產(chǎn)生某種微液滴大小以適用于有效地涂蓋植物和其它表面。這種噴射沒有內(nèi)或外結(jié)構(gòu)來干涉流經(jīng)噴孔的液體與空氣的全程流動。而且，也已證明，通過適當選擇出口噴孔的尺寸大小和配置，按照需要噴射，可獲得某一方向和某種程度的對作物或其它物種的滲透。
不使用精密技術(shù)設備，對微液滴產(chǎn)生的機理是不易測定的。然而，從本發(fā)明與已有技術(shù)的微液滴發(fā)生器的結(jié)構(gòu)差別可明顯看出，機構(gòu)的差別簡言之，就是本發(fā)明使用了一個靶標或室端壁，同時采用了不受限制的出口噴孔，而已有技術(shù)，總的說來，采用了相反的裝配方式。
綜合上述，可以相信，本發(fā)明代表對現(xiàn)有技術(shù)的某種推翻(相反)，這是指在農(nóng)業(yè)和園藝及相關應用中微滴產(chǎn)生過程中空氣促進作用方面，空氣促進作用可從強化產(chǎn)生某種尺寸大小微液滴而獲益，一定大小微液滴強化發(fā)生技術(shù)可利用最小體積的液體載體用來稀釋某一活性表面處理劑，而促進欲噴射的基質(zhì)的均勻涂覆。本發(fā)明技術(shù)是利用空氣作為手段來代替液體稀釋劑。這種技術(shù)在頗大程度上不受液體供送壓力的影響。至于空氣供送壓力，這可根據(jù)所需要的微粒大小范圍選擇。由羽狀噴霧或噴射微液滴的射流，而提供滲透(接觸)范圍和程度，在頗大程度上決定于從氣液供給腔室噴出的出口噴孔的尺寸大小并結(jié)合以相應要求，以選用空氣供送壓力壓送所需要的空氣流量體積(空氣供送壓力是按照微液滴大小需要而定)。以及這些技術(shù)特點和優(yōu)點，可得自所述各實施例中空氣一液體供給腔室各特點的相當簡單的結(jié)合，最值得注意的是在開式中心(open centre)腔室內(nèi)設有一個擋壁或靶標，液流被供給到該壁和靶上，隨著液流方向的改變，能使液體達到所需數(shù)個出口或噴孔并結(jié)合以所需氣流經(jīng)過這些噴口，從而按照上述情況產(chǎn)生卷入空氣的微液滴。流向和經(jīng)過噴口的液體流，一般是由靶或壁向外，實際上是由腔室向外，雖然決不必要沿真正的徑向流動。
下面將參照各附圖舉例對本發(fā)明一實施方案作進一步描述。


圖1為貫穿噴嘴和與管道組件的軸向剖面圖；圖2為貫穿補充空氣混入腔室(適于裝設于噴嘴和管道組件上)的相應縱向剖面圖；圖3是噴嘴與管道組件的一端視圖，沿圖1中方向III觀察；以及圖4、5及6是取自本申請人相應公開的有關在先國際申請，包括特別是PCT/GB92/01356，該專利申請指出拖拉機驅(qū)動的噴管型噴霧裝置，本發(fā)明可應用于該裝置；圖4表示拖拉機驅(qū)動的噴灑器的平面視圖，該裝置所裝有的壓縮機用于向各噴管供送空氣；圖5說明以較大比例在兩排作物之間穿過的單個下落式噴管的相應平面圖，并指出了微液滴羽狀噴射或噴霧的方向；圖6表示圖4噴霧裝置一噴桿的端視圖，指出了噴桿本身及一有關的下落式噴管；以及圖7表示，以較大比例的，一微液滴發(fā)生或空氣混入腔室，代表相同發(fā)明的第二實施例，以及設有傾斜角度的一些出口噴孔，以便沿指出的傾斜方向同時產(chǎn)生噴射微液滴的射流或羽狀噴霧。
如圖1所示，一液體和空氣供送及連接組件10，包括一機械連接件和供送的噴射組件12，噴射組件12是在管道組件14末端內(nèi)的一摩擦配件。
管道14形成了下落式噴管型噴霧器的一噴管的較低的(向內(nèi)凹入的)末端部分，如發(fā)明人已有專利所述，例如可見EP 0600919B及EP 0539360B，并參照圖4、5及6更充分地描述如下。
噴射組件12是在管道14中的一緊密摩擦配件，具有一凸出部分16，它是由外螺紋18與設在空氣混入或腔室組件24或夾帶套管部分22的內(nèi)表面上的相應內(nèi)螺紋20相配合而形成，見圖2。
噴嘴或連接件12具有一種6個軸孔腔26，它們縱向延伸以便將下落式噴管14的加壓的內(nèi)部體積的空氣供送至腔室28，室28被限定在空氣混入或腔室件24內(nèi)。
噴嘴或聯(lián)接件12，還用來提供一種未霧化的射流或液流進入腔室28，用于下述目的。相應地，連接件12還設有一軟管套筒30于其內(nèi)端，一縱向孔腔32由此往前伸出，以及一噴射或供液件34用于產(chǎn)生非霧化的射流或液體噴射。噴嘴34具有自己的軸向孔腔36，它通向孔腔32并由此接收液體。噴嘴34的縱向孔腔36，為簡單的均勻截面的縱向孔腔，沒有設置噴嘴式的微液滴發(fā)生器。
簡言噴嘴或連接件12的結(jié)構(gòu)及功能，它的作用是從沿下落式噴管14內(nèi)縱向延伸的一軟管接收噴射液，以及還接收沿那個管子縱向泵送的空氣，那個管子位于軟管與該管內(nèi)面之間的環(huán)狀空間內(nèi)，噴射液體是從噴嘴34作為薄而均勻的液流供送?？諝獾墓┧鸵话闶蔷鶆虻貒@噴嘴件12的外周，實際上是由孔腔26產(chǎn)生的6支氣流傳送。這些液體和空氣流，是被供送至夾帶腔室28，或液體和氣體供送腔室24。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向?qū)諝饣烊牖蚯皇医M件24的結(jié)構(gòu)的詳述，其主要結(jié)構(gòu)特點是其內(nèi)部形式以及設置的一些噴孔或出口38，用以從腔室28向外供送空氣和從腔室28噴射液體。腔室28是圓筒形狀，包括一軸向孔腔40。在該實施例中，它有相當大錐角的錐形末端壁42和有一頂尖44，在使用中液體射流從噴嘴34供送至此點。
多個孔口38是以三個孔口或出口為一組的兩組來配置的，總共六個孔口，這兩組孔口在每組之內(nèi)或兩組之間均留有間隔，以產(chǎn)生兩道側(cè)向和外向的羽狀噴射液，在使用中從下落式噴管14向外和向側(cè)外面噴入作物中，可按照本發(fā)明人上述先前的專利說明書進行。
圖4、5及6為拖拉機驅(qū)動的噴霧裝置，它適合于按照本發(fā)明上述實施例加裝微液滴產(chǎn)生裝置。
因而，在圖4中，一拖拉機50安裝在噴桿式噴射裝置52的連接桿上，噴射裝置包括有噴桿54、56，它們與下落式噴管58相連接，如發(fā)明人以前公開的PCT申請所述。
每個下落式噴管58包括一個下噴射的下落式噴管桿部60(相當于圖1中的管桿14)，它們進入作物行列62、42之間并載有一微液滴發(fā)生器66用于作物噴液。
每個下落式噴管58帶有自己的微液滴發(fā)生器，如圖5中66所示，它還裝設有氣體和液體供給裝置，從液體槽68和壓縮機70中供送欲噴射的液體和空氣，如圖4所示。微液滴發(fā)生器66是產(chǎn)生兩股噴射或羽狀噴灑72(見圖5)，方向一般是向前、向上和向側(cè)面，是按照拖拉機和下落式噴管前進方向F，并與作物行列相對稱。微液滴發(fā)生器66是對應于上述圖1、2及3的完整裝置。這樣在下落式噴管每一側(cè)便產(chǎn)生一種羽狀噴射72，可對每一作物行列62、64進行噴射處理。在圖5中，所示的下落式噴管58，是按照發(fā)明人上述已有PCT申請所述制造的，而在圖6中下落式噴管58是適應于本發(fā)明的目的，可接收空氣和液體供應，將空氣和液體在下落式噴管內(nèi)縱向傳送，送至其在更下端的微液滴發(fā)生器，供送情況如上所述和圖1所示。
其操作使用，將液體和空氣供料供送至每個下落式噴管58的上端及至其噴嘴或連接組件12，如上所述，腔室28被充氣加壓，同時接收射流或供送液體到腔室端壁或靶標42上，即到該端壁圓錐形尖頂44上。此射流或供送液可認為是在腔室端壁42的內(nèi)表面上至少產(chǎn)生了部分液膜，這種液膜朝向孔口或出口38向外流動，并且以薄膜形式向外和順著一些孔腔46流至孔口的端緣48。一定程度的微液滴形成，會發(fā)生在腔室24的端壁或靶標42處。
還未能確切地知道，在一些孔腔40的外部末端，尤其在其出口49的邊緣或邊界上都發(fā)生了什么作用。除過在此申請中前面所述的結(jié)果，共微液滴的形成是在各出口49的區(qū)域和/或較早在腔室端壁42處，或者在后一階段即當空氣/液體流被環(huán)境空氣充分減速時。
在圖6的實施例中，圖6的下落式噴管58的微液滴發(fā)生器66代替了圖1、2和3的組件10和腔室件24，其構(gòu)造如下。圖7的微液滴發(fā)生器100包括一空氣和液體供應腔室102，該室設有空氣104和液體106的供送，它們與以前的實施例有相同的相對的空間配置，用于向平板狀腔室端壁或靶標108供送空氣和液體。
腔室一些出口110是配置為兩組，包括多個一般前向的出口112和多個一般后向指向的出口114，此是指對于噴霧器正常向前運動的方向F而言的。
正如圖7清楚地指出，朝向出口的入口116是這樣配置的，即使液體從端壁108流向各出口的孔腔118，并在進入孔腔前需改變方向。而且一些入口116在腔室102的軸向或液流方向上偏移，且離開端壁108一段距離d。
本發(fā)明的這一實施例，能夠同時向兩個上述方向排放出噴射微液滴，這有利于某些農(nóng)業(yè)作作。
廣泛地講，在本發(fā)明的至少某些實施例中，利用空氣流動來引起微液滴的噴射運動，可有效代替通常用于噴射目的的水或類似載體，從而有可能用一種液體處理介質(zhì)來對農(nóng)業(yè)或園藝或工業(yè)或其它目的物進行噴射處理，而無需使用任何液體作為稀釋劑或載體介質(zhì)，這至少可把該液體載體的有效體積減少到百分之十或以上。
在進一步的實施例中，設置一個系統(tǒng)，其中將欲噴射的液體的粘度根據(jù)所需要的微液滴大小來進行選擇調(diào)配，在一設想的實施例中，用作處理材料的液體載體可為非水之類，例如液體載體可為一種油基液體，含有一種芳香烴?？梢韵胂?，這種液體載體會形成欲噴射液體，應對其加以選擇，選擇不僅是根據(jù)所涉及的活性化學成分的性質(zhì)，而且還按照該液體的表面張力和其它特性，選擇是為了達到對植物表面所期望的粘附度，或其它有關要求。有關要求的一例可以是要求噴射的材料能抵抗雨水的侵襲。
因而，根據(jù)本發(fā)明這一實施例可以看出，本發(fā)明提供了附加的優(yōu)點，能夠使非水基液體載體用于噴射目的，而這樣的噴射操作基礎至今被認為在商業(yè)上是不能接受的，因液體載體的介錢相當高昂，用已有噴射裝置需消耗大量(體積)物料。
本發(fā)明進一步的內(nèi)容是相當重要的，是提供一種能力來注入或以其它方式供送欲噴射的液體到接近于噴桿上各噴嘴的供送系統(tǒng)。以此方式，可縮短在其中傳送相對濃縮化學品的噴射線路的長度。鑒于能夠在很短時間內(nèi)從一種噴射介質(zhì)轉(zhuǎn)換成另一種，這可提供一重大優(yōu)點。
在上述一些實施例中所作的變換方案中，仍保持處于本發(fā)明的保護范圍內(nèi)者是以下一些。首先，空氣和液體供應腔室的實際橫截面形狀及尺寸大小可以改變?？梢圆捎靡环N非圓筒形腔室并且該腔室沿液體流動方向的軸向長度也可改變。如圖2與圖7比較所指示。本領域中有能力的技術(shù)人員進行常規(guī)試驗工作將可揭示一些適用的范圍限度。同樣，相對于腔室端壁的一些出口的配置，能適于提供其它的變換方案。液體供送射流向其噴射的壁或靶本身也可作相當大的改變，可采用輪廊為平面的，一般為凹面的或一般為凸面的。事實上，靶標可設置成腔室的內(nèi)部構(gòu)造，適合液體朝向腔室出口流動。常規(guī)試驗工作將可揭示出在這方面可作的改變。
可以設想，腔室的空氣入口位置，例如將其設置在液體入口的相對一端，或者的確在腔室的一側(cè)壁上，也可得到滿意的結(jié)果。已經(jīng)作過向腔室供送液體和空氣系統(tǒng)的一些試驗，使其能有效地以重力將液體供送至腔室端壁或靶標，而無需控制測量向此結(jié)構(gòu)供送的液體。這種方案可適應于位態(tài)變化不太重要的地方，但一般希望設置計量裝置，用于將均勻的液體供送至腔室端壁或靶標。這樣可以各種方法獲得各上述實施例所指出的液體噴射量或流量的附加的變換方式，包括在腔室內(nèi)使用幾種這樣噴射量或流量。由上述可以了解到腔室端壁或靶標可以提供一種分布擋板或組件的功能，用來將適當?shù)囊毫鞴┧偷角皇腋鞒隹?，以便形成空氣夾帶的微液滴。
權(quán)利要求
1.一種農(nóng)業(yè)或其它用噴灑裝置，包括a)液體供給裝置，其適于供給一種欲噴灑的液體；b)空氣流供給裝置，其適于供給空氣流直到出現(xiàn)該裝置產(chǎn)生的微液滴噴射；c)一微液滴發(fā)生器，其連接于所說的液體和空氣流供給裝置并且適應于由其產(chǎn)生液體微滴噴射；以及其特征在于d)所說的微液滴發(fā)生器包括一空氣和液體供送腔室，該腔室與所說的液體供給裝置和所說的空氣流供給裝置相連接，用于一般朝向該腔室內(nèi)壁供送所說的空氣和液體；以及e)所說的微液滴發(fā)生器進一步還包括一種結(jié)構(gòu)，它限定所說腔室的外出口和所說的液體供裝置是適應于供送所說液體經(jīng)由腔室的所說內(nèi)壁通過該腔室到達所說的外出口；以及f)所說的空氣流供給裝置和液體供給裝置連接于所說的腔室以便向其內(nèi)壁供送空氣和液體，在所說的空氣流中挾帶的液體從腔室外出口產(chǎn)生微液滴噴射；以及g)液體和空氣流動方向從所說的腔室通過所說的外出口，相對于空氣和液體供送進入所說的腔室，朝向所說的腔室內(nèi)壁常規(guī)的運動方向來說，一般是在旁側(cè)向外進行的。
2.一種用于農(nóng)業(yè)或其它方面的噴灑裝置的微液滴發(fā)生器，其特征在于一個腔室的外出口適于該向外的液體供送從空氣和液體供送腔室的內(nèi)壁或靶標通過所說的出口、在從空氣和液體供送室通過所說的出口時液體被混入氣流中形成微液滴。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于所說的腔室壁為所說腔室的一末端以及所說的液體供送裝置和所說的空氣流供送裝置是連接于所說腔室的一對面(相對)端壁上，將液體和空氣分別沿腔室縱向朝向一個端壁供送。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所說的液體供送裝置適應于供送未霧化的液體到所說的腔室，通過腔室的一般軸向射流壓送到該腔室的所說閉合端或壁上。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所說的射流一般是朝向腔室的中心并與成形于其上的兩個或更多的腔室出口相對稱，所說的液體微滴從這些出口噴出。
6.如權(quán)利要求1至5任何一項所述的裝置，其特征在于所說的空氣流供給裝置是適應于供送所說的空氣流至所說的腔室中，是通過在所說腔室液體供送裝置周圍配置的一組兩個或更多的孔口來實現(xiàn)的。
7.如前述權(quán)利要求中任何一項所述的裝置，其特征在于所說的腔室出口是由所說腔室壁中形成的一孔腔的外端而形成，進入所說孔腔的入口需配置成在液體被腔室壁攔擋之前不直接從所說的射流接收液體。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于進入所說孔腔的入口是形成于所說腔室的一個或多個軸向延伸的壁上。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于進入所說孔腔的入口是相對于所說腔室內(nèi)壁，發(fā)生軸向偏離(偏移)，所說的液體和空氣流是朝向該腔室內(nèi)壁供送的。
10.如前述各權(quán)利要求中任何一項所述的裝置，其特征在于所說的腔室出口是這種配置的，即通過該出口所釋放出的微液滴起初是相對于腔室沿側(cè)面向外方向運動，并且還相對于所說腔室的液流入口和相對于向外半徑產(chǎn)生偏斜。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于所說的出口位置偏斜是對所說半徑的偏斜，半徑是朝向所說腔室的末端，即所說液體流進入腔室并供向其末端部。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于所說的出口位置對所說半徑的偏斜，是偏離于室末端，液流進入腔室送至該末端部。
13.如權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于所說的腔室包括位于兩個所說限定方向上的一些出口，以便該裝置能同時朝向彼此有很大偏斜的方向釋放噴液。
14.如前面各權(quán)利要求中任何一項所述的裝置，其特征在于所說的出口是一組相互隔離開的出口之一，它們圍繞所說腔室的液流入口。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于所說的出口是至少兩組出口之一，它們的位置是對稱配置于所說腔室的中心液流入口。
16.一種農(nóng)業(yè)或園藝用噴灑裝置，包括前面各權(quán)利要求中任何一項所述的噴灑裝置與噴桿及安裝在該噴桿上的下落式噴管，所說的裝置的微液滴發(fā)生器是安裝在所說的下落式噴管上，用于操作基本上接近于地面，而不是安裝在所說的噴桿上。
17.一種農(nóng)業(yè)或其它用途噴灑方法，包括a)供給欲噴灑的液體；b)提供空氣流供送裝置并引起該裝置供送空氣流直至出現(xiàn)該裝置產(chǎn)生的微液滴噴射；c)提供一個連接于所說液體和空氣流供送裝置的微液滴發(fā)生器，并引起該發(fā)生器從中產(chǎn)生液體微滴的噴射；其特征在于d)所說的微液滴發(fā)生器包括一空氣和液體的供送腔室以及所說的方法包括供送所說的液體和所說的空氣流，使它們一般被送向腔室的內(nèi)壁；以及e)所說的微液滴發(fā)生器，進一步還包括限定所說腔室外出口邊緣或邊界的結(jié)構(gòu)以及所說的方法包括經(jīng)由該腔室內(nèi)壁向出口供送液體的步驟；以及f)所說的方法進一步還包括向所說的內(nèi)壁供送空氣和液體的步驟，以便通過液體混入空氣流中從腔室外出口產(chǎn)生噴射的微液滴；以及g)所說的方法進一步包括從所說腔室通過出口產(chǎn)生液體和空氣流的步驟，所述出口方向相對于供送氣液進入腔室的方向通常為側(cè)面向外，其運動一般朝向腔室內(nèi)壁。
18.一種農(nóng)業(yè)或其它方面用的噴灑方法，包括提供一微液滴發(fā)生器，微液滴發(fā)生器包括限定腔室出口邊緣或邊界的結(jié)構(gòu)，和引起向外液體供送、從空氣-液體供送腔室的閉合端或壁通過所說出口，這樣在空氣流中卷入的液體從腔室出口流出形成微液滴。
19.如權(quán)處要求17或權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于引起液體供送裝置將液體供送至所說腔室的閉合端或壁的步驟，供送的液體為未霧化的液體射流形式，一般是軸向于所說的腔室供送至腔室閉合端或壁上。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于引起射流的步驟，射流一般是朝向腔室的中心并對稱于進行液體微滴噴射的兩個或更多的出口。
21.如權(quán)利要求20所述的噴射裝置，其特征在于向每一下落式噴管進行空氣和液體的供送，將其供送至下落式噴管中并由此縱向通過其中裝設的導管或由下落式噴管本身傳送。
22.一種用于噴射系統(tǒng)的微流滴發(fā)生器，包括一空氣和液體供送腔室。
23.如權(quán)利要求20所述的微液滴發(fā)生器，其特征在于所說的腔室內(nèi)部具有一個一般性空腔或開口構(gòu)造，基本上沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，至少在腔室噴射出口區(qū)域內(nèi)是如此。
24.如權(quán)利要求23所述的微液滴發(fā)生器，其特征在于所說噴射出口的配置是這樣的所說的噴射出口也基本上沒有構(gòu)件和障礙物于出口一側(cè)，由此出現(xiàn)一種羽狀噴射或射流，其方向由出口的縱向程度來限定，而無任何其它強制性方向的變化。
25.如權(quán)利要求22至24中任何一項所述的微液滴發(fā)生器，其特征在于所說的發(fā)生器包括至少兩個串連或為直線關系排列配置的腔室以及從一個腔室延伸到另一腔室的液體和空氣供送裝置。
26.一種微液滴產(chǎn)生的方法，包括使用權(quán)利要求22所述的一微液滴發(fā)生器，適用于噴射裝置的頂部，其特征在于向其供送的空氣供送壓力需能產(chǎn)生更大的微液滴，從而減少使用中的噴霧漂移。
27.如權(quán)利要求22至26中任何一項述的微液滴發(fā)生器，其特征在于a)所說的腔室包括液體計量器，適用于以受控方式供送噴射液體至所說腔室的端壁或靶標；以及b)所說的計量器是適用于供送所說的噴射液體至所說的端壁或靶標，后者的位置配置一般是對稱于腔室內(nèi)所形成的兩個或更多有間隔的噴射出口。
28.如權(quán)利要求27所述的微液滴發(fā)生器，其特征在于所說的計量器是適用于在所說的端壁或靶標上產(chǎn)生一種液體薄膜，流動至所說的兩個或更多的有間隔的腔室出口。
29.如權(quán)利要求28所述的微液滴發(fā)生器，其特征在于所說的腔室的空氣入口的位置一般是處于與腔室液體入口相同的位置。
全文摘要
一種用于農(nóng)業(yè)或其它噴灑方面的微液滴產(chǎn)生方法與裝置,包括向供送腔室(28,22)供給空氣和液體,該腔室具有出口孔口(38,114)并且在氣流中挾帶液體形成微液滴。將空氣和液體注入帶有密閉末端壁(42,108)的供料室,在端壁上液體形成連續(xù)液膜向孔口向外流動,在此處形成液滴。向腔室壁(42,108)或靶標供送空氣和液體,由此液體隨著方向變化在適當壓力下混入空氣流向出口、形成微液滴,微液滴大小特別適用于植物材料的有效涂覆,由空氣向微液滴提供的沖力能按控制的方向產(chǎn)生噴霧,甚至每公頃可用很小體積的液體。
文檔編號B05B7/02GK1200685SQ96197950
公開日1998年12月2日 申請日期1996年10月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月1日
發(fā)明者羅歇·西德尼·貝內(nèi)斯特 申請人:貝內(nèi)斯特工程有限公司