CN104174511A - 一种超声波喷雾干燥喷头 - Google Patents

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Abstract

一种超声波喷雾干燥喷头，其包换能器、外壳、电气接头、进液端口和进气端口，所述换能器包括换能器后盖板、压电振子组、电极焊片、换能器前盖板，压电振子组的电极通过电极焊片引出并与电气接头连接，电气接头固定在外壳后盖上。所述超声波喷雾干燥喷头的外壳包括前壳体、后壳体、延伸壳体、后壳盖和喷头帽，后壳盖、延伸壳体、后壳体、前壳体、喷头帽依次相互连接。后壳盖上分别有电气接头、温度传感器接头、进液端口、进气端口和出气端口。前壳体腔内有一圆环盖板与换能器前盖板通过密封圈紧密接触，所述圆环盖板上有若干个小孔或为无孔的封闭盖板。

Description

一种超声波喷雾干燥喷头
所属技术领域
本发明涉及一种超声波喷雾装置，特别是涉及一种用于喷雾干燥炉中的喷雾头，属于液体雾化领域。
背景技术
随着纳米材料技术的发展，对纳米级超细粉体的需求在日益增长，如：二氧化钛、铂、银等金属和金属氧化物粉体。喷雾干燥和喷雾热解法制备超细粉体是一种比较流行的制备方法。传统的喷雾干燥喷头是采用二流体喷枪，由于二流体喷枪是基于高压气体和液体产生高动能进行的雾化，雾化颗粒的粒径大，且颗粒均匀度差，从而使干燥出的固体颗粒均匀度低，且颗粒大很难达到纳米或亚微米级别。
超声波雾化方式(专利号：2013205313376)作为一种新型技术正在被应用于纳米级薄膜喷涂中，该技术通过超声波变幅杆增大超声波换能器发出的超声波的振幅，使得粘稠度较大的液体或固体颗粒悬浮液可以被雾化，并通过施加特定走向的压缩气体将液雾均匀喷出。超声波雾化喷涂具有雾化颗粒细小、喷涂均匀、流量可控的优势，且可以实现在常温常压环境下制备薄膜，使得纳米级薄膜的规模化生产成为可能。同时，利用该技术的超声波喷头也可以用于喷雾干燥领域，对雾化出的固液混合液进行高温干燥，由于超声波雾化出的液体颗粒微细(10-20微米)，且均匀度高，可以喷雾干燥出更为微细和均匀的颗粒。但由于喷雾干燥炉内温度较高(通常在100℃-200℃)，如果将超声喷头直接放入炉内，高温会损毁喷头。所以超声喷头应尽量远离炉内高温区。但由于干燥炉的炉壁厚度较大，该技术的超声波喷头的长度有限，如果将喷头一部分放在干燥炉外，那么喷头的出雾口便无法探入到干燥炉内。另外，该技术的超声波喷头不能监测喷头内部压电振子所处环境的温度，对于喷雾干燥等高温环境应用存在被高温随坏的风险。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是实现一种超声波喷雾干燥喷头，其既能让喷头远离喷雾干燥炉的高温区，又能够让喷头喷雾部分探入喷雾干燥炉内进行喷雾。同时可以监测超声波喷头内部的压电振子组所处的环境温度。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种超声波喷雾干燥喷头，其包换能器、外壳、电气接头、进液端口和进气端口，所述换能器包括换能器后盖板、压电振子组、电极焊片、换能器前盖板，压电振子组的电极通过电极焊片引出并与电气接头连接，电气接头固定在外壳后盖上。所述超声波喷雾干燥喷头的外壳包括前壳体、后壳体、延伸壳体、后壳盖和喷头帽，后壳盖、延伸壳体、后壳体、前壳体、喷头帽依次相互连接。
后壳盖上分别有电气接头、温度传感器接头、进液端口、进气端口和出气端口。前壳体腔内有一圆环盖板与换能器前盖板通过密封圈紧密接触，所述圆环盖板上有若干个小孔或为无孔的封闭盖板。所述换能器压电振子组附近有一热电偶，热电偶引线穿过外壳后壳体、延伸壳体与后壳盖的温度传感器接口相连。
所述延伸壳体分为延伸壳体前端和延伸壳体后端，延伸壳体后端直径大于延伸壳体前端直径，后壳盖固定在延伸壳体后端上。延伸壳体前端外套有若干密封圈。
所述换能器包括换能器后盖板、压电振子组、电极焊片和换能器前盖板，压电振子组的电极通过电极焊片引出，压电振子组由偶数个圆环状压电陶瓷片同轴罗列组成，并以并联方式电连接，压电振子组其中一极与换能器前盖板和换能器后盖板电连接。换能器前盖板在结构上顺序地分为雾化端、前端杆、中端杆、后端杆和尾端杆五部分。中端杆、后端杆和尾端杆为圆柱形，中端杆外围有一圈突起的卡盘。换能器前盖板的后端杆和尾端杆穿过压电振子组、电极焊片和换能器后盖板。
换能器尾端杆穿过后壳体、延伸壳体和后壳盖与进液口连接，换能器尾端杆为一整体结构或通过卡套管与另一长管对接延长。
(三)有益效果
按照本发明技术方案采用超声波喷雾干燥喷头进行喷雾干燥，既能使喷头远离喷雾干燥炉的高温区，又能够让喷头喷雾部分探入喷雾干燥炉内进行喷雾。同时可以监测超声波喷头内部的压电振子组所处的环境温度。
附图说明：
图1为本发明的超声波喷雾干燥喷头的3D实体示意图；
图2为本发明的超声波喷雾干燥喷头的3D剖面图；
图3为本发明的超声波喷雾干燥喷头局部放大剖面图；
图4为本发明的超声波喷雾干燥喷头中换能器的结构剖面图；
图5为本发明的超声波喷雾干燥喷头中前壳体的结构剖面图；
图6为本发明的超声波喷雾干燥喷头工作原理示意图。
图7为本发明另一实施例的前壳体结构剖面图。
图8为本发明另一实施例的超声波喷雾干燥喷头工作原理示意图。
具体实施方式：
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
如图1和图2所示，本发明公开了一种超声波喷雾干燥喷头，其包括换能器1、外壳2、密封圈3、密封圈4、卡套管接头5、密封圈6、长管7、热电偶8、热电偶引线9和电气引线10。所述外壳2包括喷头帽21、前壳体22、后壳体23、延伸壳体24、后壳盖25，并依次相互连接。延伸壳体24分为延伸壳体前端24a和延伸壳体后端24b，延伸壳体后端24b直径大于延伸壳体前端24a直径，后壳盖25固定在延伸壳体后端24b上。如图3所示，所述换能器1的尾端杆11f套有密封圈4与后壳体23紧密接触，中端杆11c外围有一圈突起的卡盘与前壳体22的圆环盖板22a通过密封圈3紧密接触，前壳体22罩在换能器1外与后壳体23连接并夹持固定换能器1。如图4所示，前壳体22腔内有一圆环盖板22a，圆环盖板22a上有若干个小孔22b。
如图2和图3所示，所述换能器1压电振子组13附近有一热电偶8，热电偶引线9穿过后壳体23、延伸壳体24与后壳盖25的温度传感器接口25d相连。换能器1的尾端杆11f通过卡套管接头5与一长管7对接延长并穿过后壳体23、延伸壳体24和后壳盖25与进液端口25c连接，长管7中心轴位置贯穿一直通孔7b。换能器1的中端杆11c、前端杆11b穿过前壳体22和喷头帽21。后壳盖25后侧连接有电气端口25a、进气端口25b、进液端口25c、温度传感器端口25d和出气端口25e。电极焊片14上的电气引线10穿过后壳体23、延伸壳体24与后壳盖25的电气端口25a相连。延伸壳体后端24b外套有2个密封圈6。所述换能器1中心轴位置贯穿一直通孔11e。
如图5所示，所述换能器1包括换能器后盖板12、压电振子组13、电极焊片14和换能器前盖板11，压电振子组13的电极通过电极焊片14引出，压电振子组13由4个圆环状压电陶瓷片同轴罗列组成，并以并联方式电连接，压电振子组13其中一极与换能器前盖板11和换能器后盖板12电连接。换能器前盖板11在结构上顺序地分为雾化端11a、前端杆11b、中端杆11c、后端杆11d和尾端杆11f四部分。雾化端11a为圆锥形，中端杆11c、后端杆11d和尾端杆11f为圆柱形，中端杆11b外围有一圈突起的卡盘。换能器前盖板11的后端杆11d和尾端杆11f穿过压电振子组13、电极焊片14和换能器后盖板12。
如图6所示，工作时，所述超声波喷雾干燥喷头从喷雾干燥炉的炉口深入到炉腔中，延伸壳体后端24b与炉体接触，通过延伸壳体后端24b外的密封圈6与干燥炉腔体形成过紧配合来进行喷头的固定和炉口的密封。延伸壳体24和长管7的长度根据干燥炉壁的厚度来确定。待干燥的液体从长管7的端口7a进入，通过长管7中的直通孔7b和换能器1中的直通孔11e一直流到雾化端11a。换能器1产生的超声波振动能量会聚集在雾化端11a处，液体留到雾化端11a时会被振动能量所雾化成细小液体颗粒。封闭出气端口25e，在进气端口25b通入一定量的压缩气体，压缩气体流过穿过圆环盖板22a上的若干小孔22b并在喷头帽21前端出口处喷出，喷出的压缩气体使被雾化的液滴均匀分散并带入干燥炉中进行干燥。热电偶8用于监测压电振子组13所处的环境温度，以确保超声波喷雾干燥喷头处于安全温度。
实施例2
在实施例1中，前壳体22腔内有一圆环盖板22a，圆环盖板22a上有若干个小孔22b。该圆环盖板还可如图7所示结构，去掉了小孔22b，圆环盖板22a为一个无孔的封闭盖板。如图8所示，工作时，出气端口25e敞开，在进气端口25b通入一定量的压缩气体，由于圆环盖板22a与中端杆11c通过密封圈3紧密接触，压缩气体将在延伸壳体24和后壳体23内部形成循环并从出气端口25e流出。该压缩空气用于冷却换能器1。

Claims (4)

1.一种超声波喷雾干燥喷头，其包换能器、外壳、电气接头、进液端口和进气端口，所述换能器包括换能器后盖板、压电振子组、电极焊片、换能器前盖板，压电振子组的电极通过电极焊片引出并与电气接头连接，电气接头固定在外壳后盖上；其特征在于：所述超声波喷雾干燥喷头的外壳包括前壳体、后壳体、延伸壳体、后壳盖和喷头帽，后壳盖、延伸壳体、后壳体、前壳体、喷头帽依次相互连接；后壳盖上分别有电气接头、温度传感器接头、进液端口、进气端口和出气端口；
前壳体腔内有一圆环盖板与换能器前盖板通过密封圈紧密接触，所述圆环盖板上有若干个小孔或为无孔的封闭盖板；
所述换能器压电振子组附近有一热电偶，热电偶引线穿过外壳后壳体、延伸壳体与后壳盖的温度传感器接口相连。
2.根据权利要求1所述的超声波喷雾干燥喷头，其特征在于：所述延伸壳体分为延伸壳体前端和延伸壳体后端，延伸壳体后端直径大于延伸壳体前端直径，后壳盖固定在延伸壳体后端上。
3.根据权利要求1所述的超声波喷雾干燥喷头，其特征在于：所述延伸壳体的前端外套有若干密封圈。
4.根据权利要求1所述的超声波喷雾干燥喷头，其特征在于：换能器尾端杆穿过后壳体、延伸壳体和后壳盖与进液端口连接，换能器尾端杆为一整体结构或通过卡套管与另一长管对接延长。
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