CN103769337A - 一种中频超声雾化器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中频超声雾化器，包括：压电陶瓷、上端绝缘环、金属端帽、中央金属环、负极引线、正极引线、下端金属环、进液口、下端绝缘环、银；金属端帽的形状为旋轮线，其压电陶瓷极化方向为径向厚度方向，雾化量大、可靠性高、寿命长；所述中频超声雾化器，其工作频率可以达到300KHz~500KHz，该中频超声雾化器可以得到较小雾滴又不会破坏营养液的化学结构，克服了高频超声雾化喷头破坏营养液的化学结构，低频超声雾化喷头产生的雾滴比较大的缺点。本发明可应用于雾化栽培领域。

Description

一种中频超声雾化器

技术领域

本发明属于雾化栽培领域，具体涉及一种超声雾化技术。

背景技术

传统压电超声雾化器，其压电陶瓷部分为径向振动模式的压电陶瓷薄圆片或压电陶瓷薄圆环。设r为压电瓷薄圆片半径，w为压电陶瓷薄圆片厚度，其w远小于r。设D1为压电陶瓷薄圆环内径，D2为压电陶瓷薄圆环外径，w为压电陶瓷薄圆环厚度，t为压电陶瓷薄圆环径向厚度，其w远小于D1，D2和t。压电陶瓷薄圆片和压电陶瓷薄圆环，均在振子的厚度方向极化。振子的谐振频率与半径的关系为：

$f=\frac{C}{2\mathrm{\πr}}\sqrt{\frac{1}{{\mathrm{\ρs}}_{11}^E(1-{\mathrm{\σ}}^2)}}---\left(1\right)$

式中r是压电陶瓷薄圆片的半径，σ是压电材料的泊松系数，C是一个常数，由压电陶瓷振子的材料和其振动阶次决定，其关系比较复杂。对于基频振动，泊松系数σ与常数C的关系为：当σ=0.27，C=2.03；当σ=0.30，C=2.05；当σ=0.36，C=2.08。实用上，振子的直径取为D=(10～20)t(2)，t为振子厚度。以压电陶瓷PZT-8为例，当f=500KHz时，由式(1)知r=0.005m=2mm，t(最大)=0.4mm。由此可知，当频率较大时，传统压电超声雾化器的振子直径很小，相对应的振子的厚度非常小，其雾化量较小、可靠性低、寿命短。

根据雾滴大小的计算公式：

$d_p=0.34{\left(\frac{8\mathrm{\π\σ}}{{\mathrm{\σf}}^2}\right)}^{1/3}---\left(3\right)$

式中：σ为表面张力系数，ρ为液体密度，f为声波频率，d_p为雾滴的直径。由公式(3)知，在雾化液一定的情况下，随着频率f的提高，雾滴的直径变小，相对增加工作频率可以得到较小雾滴。

现有技术中的压电超声雾化器，压电陶瓷部分为径向振动模式的压电陶瓷薄圆片或压电陶瓷薄圆环，相对增加工作频率得到较小雾滴的同时，由于相对应的振子的厚度非常小，其雾化量较小、可靠性低、寿命短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中频超声雾化器，以保证在工作频率较高时的较大的雾化量、高可靠性，延长使用寿命。

为了解决以上技术问题，本发明金属端帽的形状为旋轮线，压电陶瓷极化方向为径向厚度方向，工作频率可以达到300KHz～500KHz，具体技术方案如下：

一种中频超声雾化器，包括在中央位置有用激光打的激光通孔的金属端帽(3)；其特征在于还包括：径向厚度方向被极化的压电陶瓷(1)、上端绝缘环(2)、金属端帽(3)、中央金属环(4)、正极引线(6)、下端金属环(7)和下端绝缘环(9)；

所述压电陶瓷(1)的内壁和外壁均涂有银层(10)；上端绝缘环(2)的上端面与金属端帽(3)的水平环形部分下端面粘贴在一起，下端面与压电陶瓷(1)的上端面粘贴在一起；金属端帽(3)的下端面与激光通孔区域所对应的位置连接于中央金属环(4)；中央金属环(4)位于压电陶瓷(1)中心；中央金属环(4)、下端金属环(7)、下端绝缘环(9)和压电陶瓷(1)由轴心向外均依次同轴过盈配合在一起，且下端面位于同一平面内；

所述压电陶瓷(1)的极化方向为径向厚度方向；所述金属端帽(3)的形状为旋轮线；所述旋轮线由半径为2mm的圆沿一条直线在垂直平面内运动时，起始位置时圆上最顶端的一个点在滚动一周过程中所形成的轨迹；所述旋轮线左端与右端均为3-5mm的直线，顶端为弧长为0.5π的圆弧。

所述压电陶瓷(1)内壁连接下端绝缘环(9)，下端绝缘环(9)上与压电陶瓷(1)的连接处开有一凹槽；连接压电陶瓷(1)内壁的正极引线(6)通过下端绝缘环(9)的凹槽引出与电源正极相连；所述金属端帽(3)的外径边缘处的形状为水平环形，所述水平环形部分的径向厚度与压电陶瓷(1)及上端绝缘环(2)的径向厚度相同；金属端帽(3)、上端绝缘环(2)及压电陶瓷(1)为同轴位置关系。

本发明的工作过程如下：营养液从中央金属环下端的进液口流入中频超声雾化器内，营养液在中央金属环对应的金属端帽的下端面雾化，雾化后的雾滴从金属端帽上的激光通孔射出，根据金属端帽上的激光通孔直径，控制雾滴粒径。

本发明具有有益效果。本发明通过将金属端帽的形状设计为旋轮线，使金属端帽顶部的轴向位移增加，较大地提高了雾化量。压电陶瓷极化方向为径向厚度方向，增加可靠性、寿命长，克服了传统压电超声雾化器，当工作频率较高时，雾化量较少、可靠性低、寿命短的缺点；本发明的中频超声雾化器工作频率可以达到300KHz～500KHz，且可以得到较小雾滴又不会破坏营养液的化学结构。

附图说明

图1是本发明中频超声雾化器的原理图；

图2是本发明压电陶瓷轴测图；

图3是本发明压电陶瓷径向厚度振动图；

图4是本发明引线图；

图5是本发明金属端帽俯视图。

图中：1、压电陶瓷；2、上端绝缘环；3、金属端帽；4、中央金属环；5、负极引线；6、正极引线；7、下端金属环；8、进液口；9、下端绝缘环；10、银层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案做进一步详细说明。

如图1和图2所示，压电陶瓷1为薄壁金属环，其径向厚度t小于其轴向厚度w及圆环内圆半径r，压电陶瓷1内壁与外壁均涂有银层10。上端绝缘环2的上端面与金属端帽3的水平环形部分下端面粘贴在一起，下端面与压电陶瓷1的上端面粘贴在一起。金属端帽3的形状为旋轮线，金属端帽3的中央位置有用激光打的激光通孔。金属端帽3的下端面的激光通孔区域所对应的位置连接于中央金属环4。中央金属环4位于压电陶瓷1中心。中央金属环4、下端金属环7、下端绝缘环9和压电陶瓷1由轴心向外均依次同轴过盈配合在一起，且各自的下端面位于同一平面内。

如图3所示，压电陶瓷1的内外两侧面披银层10进行极化，并加电场。压电陶瓷1内壁连正极引线6，接电源正极；压电陶瓷1外壁连接负极引线5，接电源负极。压电陶瓷1圆周方向发生伸张或收缩，产生径向振动。

如图4所示，压电陶瓷1内壁连接下端绝缘环9，下端绝缘9上开有一凹槽，凹槽开在下端绝缘环9与压电陶瓷1内壁连接处，连接压电陶瓷1内壁的正极引线6由下端绝缘环9的凹槽引出，接电源正极。

如图1和图5所示，金属端帽3的外径边缘处的形状为水平环形，水平环形部分的径向厚度与压电陶瓷1及上端绝缘环2的径向厚度相同。金属端帽3、上端绝缘环2及压电陶瓷1为同轴位置关系。营养液从中央金属环4下端的进液口8流入中频超声雾化片内，营养液在中央金属环4对应的金属端帽3的下端面雾化，雾化后的雾滴从金属端帽3上的激光通孔射出，根据金属端帽3上的激光通孔直径，控制雾滴粒径。

Claims (2)

1.一种中频超声雾化器，包括在中央位置有用激光打的激光通孔的金属端帽(3)；其特征在于还包括：径向厚度方向被极化的压电陶瓷(1)、上端绝缘环(2)、金属端帽(3)、中央金属环(4)、正极引线(6)、下端金属环(7)和下端绝缘环(9)；

所述压电陶瓷(1)的内壁和外壁均涂有银层(10)；上端绝缘环(2)的上端面与金属端帽(3)的水平环形部分下端面粘贴在一起，下端面与压电陶瓷(1)的上端面粘贴在一起；金属端帽(3)的下端面与激光通孔区域所对应的位置连接于中央金属环(4)；中央金属环(4)位于压电陶瓷(1)中心；中央金属环(4)、下端金属环(7)、下端绝缘环(9)和压电陶瓷(1)由轴心向外均依次同轴过盈配合在一起，且下端面位于同一平面内；

所述压电陶瓷(1)的极化方向为径向厚度方向；所述金属端帽(3)的形状为旋轮线；所述旋轮线由半径为2mm的圆沿一条直线在垂直平面内运动时，起始位置时圆上最顶端的一个点在滚动一周过程中所形成的轨迹；所述旋轮线左端与右端均为3-5mm的直线，顶端为弧长为0.5                                               

的圆弧。

2.根据权利要求书1所述的一种中频超声雾化器，其特征在于：所述压电陶瓷(1)内壁连接下端绝缘环(9)，下端绝缘环(9)上与压电陶瓷(1)的连接处开有一凹槽；连接压电陶瓷(1)内壁的正极引线(6)通过下端绝缘环(9)的凹槽引出与电源正极相连；所述金属端帽(3)的外径边缘处的形状为水平环形，所述水平环形部分的径向厚度与压电陶瓷(1)及上端绝缘环(2)的径向厚度相同；金属端帽(3)、上端绝缘环(2)及压电陶瓷(1)为同轴位置关系。

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