喷雾器技术发展分析--喷雾器恒压防滴技术的试验研究
一、手动喷雾器概述
手动喷雾器是我国最为主要的化学农药喷撒器械，其防治面积约占总防治面积的 80％左右。喷雾量和雾滴直径是手动喷雾器的主要技术参数，喷雾量大小和雾滴直径是影响农药喷洒中药液在植株上的有效沉积比例大小及流失多少的最为重要参数，当喷雾设备（包括喷头孔径）一定时，喷雾压力又是影响喷雾量大小和雾滴直径大小最为主要的关键性因素。因此作物不同、病虫害不同、喷洒环境条件（风力、气温等）不同，要达到防治效果最佳，药液流失、环境污染最小，保证施药精量、准确，选定适宜的恒定喷雾压力是简而易行、经济有效的重要手段。喷雾器恒压防滴技术用于控制喷雾系统压力。以 NS-16 型手动喷雾器为例，当喷头在孔径一定时，其流量随着压力的变化而变化，如喷孔直径为 1.3mm 时，当喷雾压力由 0.1MPa 增大到 0.3MPa，流量则由74.9ml/min 增加为 575.6ml/min，增加幅度超过 50％，使用中喷雾量和雾滴尺寸难以均匀，影响防效，造成浪费。恒压防滴技术把压力调节器和防滴阀功能合为一体，可以将液泵在开启、关闭、工作时压力波动保持在稳定压力下工作，液力喷雾器（机）采用恒压防滴技术后，不仅能实现精准、安全、高效施药要求，而且可有效降低农药浪费和环境污染，提高农药使用效果与经济效益。
二、恒压防滴装置的工作原理
恒压防滴技术建立两种工作模型，直角型恒压防滴装置和直通型恒压防滴装置（见图 1），其主要由弹簧罩、弹簧、弹簧导向座、膜片、阀芯安装座、阀架、阀芯和阀体等组成。其工作原理为，具有一定压力的液体通过恒压防滴装置送至喷头，当压力低于恒压防滴装置的标定压力时，该阀处于关闭状态；当压力等于恒压防滴装置的标定压力时，该装置开启，喷头开始喷雾；当压力继续升高或处于波动状态时，恒压防滴装置通过内部阀芯的运动，改变液体的流道，调节压力大小，使出口处压力始终处于一个标定的恒压值，从而保证了喷头的作业参数（流量、喷雾角、雾滴直径等）处于一个稳定的理想状态；当关闭截止阀停止喷雾或压力低于标定压力使雾化状态不理想时，恒压防滴装置迅速关闭喷雾管路，防止管路中的残液滴漏造成药害和环境污染。
三、恒压防滴装置的设计
1 恒压弹簧的设计
弹簧是恒压防滴装置的关键零件，它决定恒压装置开启压力大小和恒压值。根据防滴恒压装置标定压力值，求出弹簧的预压力。
2 恒压阀芯的设计
恒压防滴阀液体的流道面积由阀座与阀芯决定，阀座固定，而浮动联接阀芯在压力的作用下自动调节流道面积大小，控制喷头处压力值。根据计算公式，选定恒压防滴装置的行程为：2.0mm，2.5mm，3.0mm，3.5mm。这些数学模型和分析结果可为恒压防滴装置和类似的压力自动控制部件的研究、设计提供理论依据。
四、恒压防滴技术试验研究
恒压防滴装置的主要功用就是使喷头处压力始终处于一个稳定值，以保证喷头的流量、喷雾角、雾滴直径等作业参数不变，而且使喷头在关闭时无滴漏。通过本项目的研究研制了恒压防滴装置系列（A型、B 型、C 型）。技术指标如下：
（1）标定压力：A 型为 0.1Mpa，B 型为 0.2Mpa，C 型为 0.3Mpa；
（2）控压误差：标定压力值的±10％；
（3）适用压力范围：≤1Mpa；
（4）防滴性能：关闭截止阀以后，能在喷雾状态下迅速关闭，闭止时间（截止阀关闭到停止滴漏的时间）为：≤3 秒。
为了达到理想效果，我们对关键零件进行相关性能试验。
1 弹簧刚度与恒压防滴装置开启压力的关系
采用不同弹簧刚度，对喷头在开启、关闭两个工作状态下的压力进行试验测试，结果如表 2 所示。弹簧刚度影响恒压防滴装置开启和关闭压力，随着弹簧刚度的增加，喷头开启压力和关闭压力也随之增大。
2 弹簧刚度与恒压防滴装置压力的关系
对不同弹簧刚度的恒压防滴装置进出口压力进行试验测试，出口压力随着进口压力的变化趋势如图 2 所示。其弹簧刚度 1～4 号的刚度值分别为 2.13N/mm，4.11N/mm，5.51N/mm，7.21N/mm。由图可见，当进口压力增大，出口压力均保持在一个恒定压力下，且恒定压力值跟弹簧刚度有关。弹簧刚度越高，恒定压力值就越大。
3 阀芯行程与恒压防滴装置压力的关系
分别设定阀芯行程为 2.0mm，2.5mm，3.0mm，3.5mm，测定阀芯行程对出口压力的影响。如图 3 所示，当行程为 2.0mm 时，出口压力基本保持不变，压力值处于恒定值；而其它行程情况下，出口压力随进口压力的增加而增加；且阀芯行程越大，出口压力变化就越大。这表明当恒压防滴阀其它结构参数一定时，阀芯行程就有一个对应的最佳值。
NS-16 型手动喷雾器的喷头固定在试验装置上，在不同的工况条件下喷头工作。喷头正常工作时取样，用秒表测量时间，洒水时间不少于 1min，用量杯收集喷雾液并计量其体积，测定七次，取其平均值，见表 3。结果显示，1.3mm 和 1.7mm 喷头的流量均随着压力的增加而增大；在相同压力下，喷孔直径越大流量越大；且流量的变异系数均小于 7％国际标准，但装有恒压装置喷头流量的变异系数最小，说明其流量最稳定。
五、研究结论
由恒压防滴装置的原理介绍、理论计算和相关试验分析可知，恒压防滴装置的性能主要是由以下几个因素确定：
（1）阀芯在阀座内的行程大小，决定进液孔流道面积；
（2）弹簧的预压力和刚度，即控制阀的开启压力和标定压力；
（3）膜片进液处受压面积与膜片所受大气压面积，即决定 N 力的
大小；
（4）装有恒压防滴装置的喷雾器，其喷雾量变异系数均小于 2.0％。手动喷雾器安装恒压防滴装置，即可保证喷头在恒定的压力下实现精准施药，降低环境污染。