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申请/专利权人：华南农业大学

摘要：本发明公开了一种出流口孔径可控的无级变量喷头，包括喷嘴体、喷嘴帽、支架、弹簧、顶杆、阀芯、伺服电机和凸轮；喷嘴体与喷嘴帽连接，阀芯安装在喷嘴体内，支架安装在喷嘴帽上，伺服电机安装在支架上，凸轮安装在伺服电机的输出轴上，与其下方的顶杆保持接触，并通过弹簧进行预紧，顶杆依次穿过喷嘴帽和阀芯，伺服电机驱动凸轮转动进而推动顶杆做直线运动，利用顶杆末端的锥形头来改变喷嘴体的出流口孔径大小，即通流截面积大小，从而调整喷头流量或喷雾量的大小。本发明能满足对喷头流量定量调控或变量喷雾控制的要求，且具有流量调控精度高的优点。

主权项：1.一种出流口孔径可控的无级变量喷头，其特征在于：包括喷嘴体、喷嘴帽、支架、弹簧、顶杆、阀芯、伺服电机、凸轮和罩壳；其中，所述喷嘴体与喷嘴帽通过螺纹连接，所述阀芯为中空结构，安装在喷嘴体内，其中空通道对应于喷嘴体的出流口，并处于同一轴线，所述喷嘴体的一侧设有进水接头，所述进水接头靠近于喷嘴体与喷嘴帽的螺纹连接处，并位于阀芯上方；所述喷嘴帽为中空结构，整体呈类“凸”字形，其凸起部分伸进喷嘴体中朝阀芯方向延伸，靠近于阀芯，并与阀芯之间夹有弹性密封垫，且所述喷嘴帽的中空通道与阀芯的中空通道相连通，并处于同一轴线；所述支架安装在喷嘴帽的顶部，所述伺服电机安装在支架上，所述凸轮安装在伺服电机的输出轴上，且与位于其下方的顶杆保持接触，并通过弹簧进行预紧，所述顶杆竖直向下依次穿过喷嘴帽和阀芯的中空通道，且其与喷嘴帽和阀芯的中空通道之间均安装有密封圈，所述弹簧套装在顶杆向上外露出喷嘴帽的部分上，其一端与喷嘴帽的顶部相抵触，另一端抵触于顶杆的顶端，所述顶杆的末端为与出流口相匹配的锥形头，根据喷雾压力的大小控制伺服电机驱动凸轮转动进而推动顶杆做直线运动，利用顶杆末端的锥形头来改变喷嘴体的出流口孔径大小，即通流截面积大小，从而保持喷头的雾化性能恒定或满足变量喷雾的要求；所述罩壳安装在喷嘴帽上，将支架、弹簧、顶杆、伺服电机和凸轮罩住，起密封作用；所述凸轮为偏心圆盘凸轮，凸轮的转角即伺服电机的转角，与顶杆的行程呈线性关系。

全文数据：一种出流口孔径可控的无级变量喷头技术领域本发明涉及农业生产装备农作物、果树等的农药制剂、生长调节剂、液体肥料的变量喷洒等装置的技术领域，尤其是指一种出流口孔径可控的无级变量喷头。背景技术目前在农业植保作业中，喷洒农药制剂等的植保装置所使用的喷头多为定量喷头，其出流口孔径通流截面积是一定的，这些喷头的喷洒流量和喷雾压力相关，在某一定喷雾压力下有一个稳定的喷雾流量，以及较好的雾化状态和雾滴粒径分布，在其他喷雾压力下雾化状态会变差。因此这类喷头只适合在一定的喷雾压力下或较小压力变化范围内进行定量连续喷雾作业。为实现变量喷雾，就需要通过改变喷雾机具的喷雾压力来改变喷雾量，比如增大喷雾压力就可以增大喷雾量。但对于这种出流口孔径通流截面积一定的定量喷头来说，喷雾流量的变化并不正比于喷雾压力的变化，往往是喷雾压力有较大变化而喷雾流量的变化则较小，而且喷雾压力的变化会改变喷头的雾化特性，影响作业效果。例如当喷雾压力增大时流量会稍有增大但雾滴粒径变小，当喷雾压力减小时流量变小雾滴粒径变大。当前，变量喷雾技术已成为解决农药超量使用所带来对环境的污染、农药浪费等一系列问题的主要方法。变量喷雾技术的实现方法有多种，其中使用变量喷头具有控制系统简单、时间延迟小的优点，有一定的应用价值。发明内容本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种出流口孔径可控的无级变量喷头，能够根据喷雾压力的变化控制喷头的出流口孔径通流截面积及调节喷雾量大小，并保证较好的雾化状态。为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种出流口孔径可控的无级变量喷头，包括喷嘴体、喷嘴帽、支架、弹簧、顶杆、阀芯、伺服电机和凸轮；其中，所述喷嘴体与喷嘴帽通过螺纹连接，所述阀芯为中空结构，安装在喷嘴体内，其中空通道对应于喷嘴体的出流口，并处于同一轴线，所述喷嘴体的一侧设有进水接头，所述进水接头靠近于喷嘴体与喷嘴帽的螺纹连接处，并位于阀芯上方；所述喷嘴帽为中空结构，整体呈类“凸”字形，其凸起部分伸进喷嘴体中朝阀芯方向延伸，靠近于阀芯，并与阀芯之间夹有弹性密封垫，且所述喷嘴帽的中空通道与阀芯的中空通道相连通，并处于同一轴线；所述支架通过螺钉安装在喷嘴帽的顶部，所述伺服电机通过螺钉安装在支架上，所述凸轮安装在伺服电机的输出轴上，且与位于其下方的顶杆保持接触，并通过弹簧进行预紧，所述顶杆竖直向下依次穿过喷嘴帽和阀芯的中空通道，且其与喷嘴帽和阀芯的中空通道之间均安装有密封圈，所述弹簧套装在顶杆向上外露出喷嘴帽的部分上，其一端与喷嘴帽的顶部相抵触，另一端抵触于顶杆的顶端，所述顶杆的末端为与出流口相匹配的锥形头，伺服电机驱动凸轮转动进而推动顶杆做直线运动，利用顶杆末端的锥形头来改变喷嘴体的出流口孔径大小，即通流截面积大小，从而调整喷头流量或喷雾量的大小。进一步，还包括罩壳，所述罩壳安装在喷嘴帽上，将支架、弹簧、顶杆、伺服电机和凸轮罩住，起密封作用。进一步，所述凸轮为偏心圆盘凸轮，圆盘的圆心距凸轮转动中心的距离即为顶杆的最大行程，且凸轮的转角即伺服电机的转角，与顶杆的行程呈线性关系。进一步，所述顶杆为圆形变截面直杆，其顶端带有凸台。进一步，所述出流口为喇叭状结构。本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：通过伺服电机驱动安装在其输出轴上的凸轮转动从而推动顶杆做直线运动，由凸轮将伺服电机的大角度旋转运动转变为顶杆的微小直线运动，利用顶杆末端的锥形头改变喷嘴体的出流口截面积，实现喷头通流截面积的高精度控制和喷雾量的调整。总之，本发明可根据喷雾压力的变化以较大幅度调节喷头的出流口量，满足变量喷雾的要求，同时保持喷头的雾化性能恒定，具有实际应用价值。附图说明图1为本发明所述无级变量喷头的结构示意图之一。图2为本发明所述无级变量喷头的结构示意图之二。图3为凸轮结构示意图。图4为凸轮的转角和顶杆行程之间的关系曲线图。图5为顶杆结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。如图1和图2所示，本实施例所提供的出流口孔径可控的无级变量喷头，包括喷嘴体1、喷嘴帽3、罩壳4、支架5、弹簧7、顶杆8、阀芯11、伺服电机12和凸轮14；其中，所述喷嘴体1与喷嘴帽3通过螺纹连接，所述阀芯11为中空结构，安装在喷嘴体内，其中空通道对应于喷嘴体1的出流口，并处于同一轴线，所述喷嘴体1的一侧设有进水接头2，所述进水接头2靠近于喷嘴体1与喷嘴帽3的螺纹连接处，并位于阀芯11上方；所述喷嘴帽3为中空结构，整体呈类“凸”字形，其凸起部分伸进喷嘴体1中朝阀芯11方向延伸，靠近于阀芯11，并与阀芯11之间夹有弹性密封垫10，且所述喷嘴帽3的中空通道与阀芯11的中空通道相连通，并处于同一轴线；所述支架5通过螺钉13安装在喷嘴帽3的顶部，所述伺服电机12通过螺钉6安装在支架5上，所述凸轮14安装在伺服电机12的输出轴上，且与位于其下方的顶杆8保持接触，并通过弹簧7进行预紧，所述顶杆8竖直向下依次穿过喷嘴帽3和阀芯11的中空通道，且其与喷嘴帽3和阀芯11的中空通道之间均安装有密封圈9。如图5所示，顶杆8为圆形变截面直杆，其顶端带有凸台，其末端为与出流口相匹配的锥形头，所述弹簧7套装在顶杆8向上外露出喷嘴帽3的部分上，其一端与喷嘴帽3的顶部相抵触，另一端抵触于顶杆8的凸台。所述喷嘴体1的出流口设计成喇叭状。所述罩壳4通过螺纹与喷嘴帽3相连接，将支架5、弹簧7、顶杆8、伺服电机12和凸轮14等罩住，起密封作用。喷头工作时，根据喷雾压力的大小控制伺服电机12转动并带动安装在其输出轴上的凸轮14旋转，通过凸轮14可将伺服电机12的大角度转动转变为顶杆8的微小直线运动，利用顶杆8末端的锥形头改变喷嘴体1上的出流口截面积，可实现对喷嘴体1的出流口孔径大小通流截面积的高精度微量无级调整以及喷雾流量调整。如图3所示，凸轮14选用偏心圆盘凸轮结构型式，圆盘的圆心距凸轮转动中心的距离即为顶杆最大行程H，可根据实际需求例如喷嘴体孔径大小、顶杆末端锥度等选择。如图4所示，为偏心圆盘凸轮的转角即伺服电机转角和顶杆行程h之间的关系曲线图中顶杆最大行程H为0.6mm，顶杆的运动行程h和凸轮转角即伺服电机转角之间是一种线性关系：或其中，h为顶杆的运动行程，单位为mm；H为顶杆的最大行程，单位为mm；为伺服电机转角凸轮转角，单位为度。凸轮转动360°，顶杆完成一个运动循环。假设喷嘴体上出流口的孔径为2r，当R≥r时R为顶杆下端直径，本发明的无级变量喷头对通流截面积的调节范围是：0～πr2；当R＜r时，对通流截面积的调节范围是：πr2-R2～πr2。需要说明的是，上述调节范围是理论上的最大范围，实用中通流截面积的调整范围和顶杆的行程、弹簧预紧程度、顶杆下端锥形头的锥度、喷嘴体尺寸及安装等有关，可根据实际需要来决定。以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

权利要求：1.一种出流口孔径可控的无级变量喷头，其特征在于：包括喷嘴体、喷嘴帽、支架、弹簧、顶杆、阀芯、伺服电机和凸轮；其中，所述喷嘴体与喷嘴帽通过螺纹连接，所述阀芯为中空结构，安装在喷嘴体内，其中空通道对应于喷嘴体的出流口，并处于同一轴线，所述喷嘴体的一侧设有进水接头，所述进水接头靠近于喷嘴体与喷嘴帽的螺纹连接处，并位于阀芯上方；所述喷嘴帽为中空结构，整体呈类“凸”字形，其凸起部分伸进喷嘴体中朝阀芯方向延伸，靠近于阀芯，并与阀芯之间夹有弹性密封垫，且所述喷嘴帽的中空通道与阀芯的中空通道相连通，并处于同一轴线；所述支架安装在喷嘴帽的顶部，所述伺服电机安装在支架上，所述凸轮安装在伺服电机的输出轴上，且与位于其下方的顶杆保持接触，并通过弹簧进行预紧，所述顶杆竖直向下依次穿过喷嘴帽和阀芯的中空通道，且其与喷嘴帽和阀芯的中空通道之间均安装有密封圈，所述弹簧套装在顶杆向上外露出喷嘴帽的部分上，其一端与喷嘴帽的顶部相抵触，另一端抵触于顶杆的顶端，所述顶杆的末端为与出流口相匹配的锥形头，伺服电机驱动凸轮转动进而推动顶杆做直线运动，利用顶杆末端的锥形头来改变喷嘴体的出流口孔径大小，即通流截面积大小，从而调整喷头流量或喷雾量的大小。2.根据权利要求1所述的一种出流口孔径可控的无级变量喷头，其特征在于：还包括罩壳，所述罩壳安装在喷嘴帽上，将支架、弹簧、顶杆、伺服电机和凸轮罩住，起密封作用。3.根据权利要求1所述的一种出流口孔径可控的无级变量喷头，其特征在于：所述凸轮为偏心圆盘凸轮，圆盘的圆心距凸轮转动中心的距离即为顶杆的最大行程，且凸轮的转角即伺服电机的转角，与顶杆的行程呈线性关系。4.根据权利要求1所述的一种出流口孔径可控的无级变量喷头，其特征在于：所述顶杆为圆形变截面直杆，其顶端带有凸台。5.根据权利要求1所述的一种出流口孔径可控的无级变量喷头，其特征在于：所述出流口为喇叭状结构。

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