CN106513232A - 一种低频超声超细直线雾滴流发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低频超声超细直线雾滴流发生装置，包括第一级双曲线型变幅杆、第二级收缩体、第三级收缩体，所述第一级双曲线型变幅杆的出液口端的母线为双曲线形状，母线呈威布尔分布曲线形状的第二级收缩体、第三级收缩体依次设置在所述第一级双曲线型变幅杆进液通道的出液口的后侧，所述第一级双曲线型变幅杆的出口、第二级收缩体的环状金属垫和第三级收缩体的出口依次减小。液体经过第一级双曲线型变幅杆发生雾化，雾化后雾滴在风场作用下，进入第二级收缩体、第三级收缩体，两级细化，产生超细雾滴流，雾化效率高，可用于雾化栽培、植物保护、工业超精密喷涂以及焊接等领域。

Description

一种低频超声超细直线雾滴流发生装置

技术领域

本发明属于雾化栽培和精确喷涂领域，涉及一种超声雾化喷头技术，具体为低频超声超细直线雾滴流发生装置。

背景技术

超声雾化器由于其雾滴尺寸细小均匀等优势在农业工程领域有着广泛的应用前景。超声雾化是指利用电子高频振荡，通过陶瓷雾化片的高频谐振，将液态水分子结构打散而产生自然飘逸的水雾，不需加热或添加任何化学试剂。目前超声雾化喷头的变幅杆的主要形状有圆锥形、贝塞尔型和阶梯型等。圆锥形变幅杆，结构简单，易于设计和制造，但是其放大系数低；阶梯型变幅杆具有高的放大系数，但是也具有高的应力集中，容易折断。圆锥形变幅杆、阶梯型变幅杆其变幅杆放大系数低，发热多，导致寿命短。本发明提供一种低频超声超细直线雾滴流发生装置，分别为双曲线型雾化体，一级威布尔分布曲线收缩体，二级威布尔分布曲线收缩体，液滴经过该后两级细化结构，使得雾滴逐级细化，使生成的粒滴直径逐级变小，粒滴直径分布窄，生成粒径集中性好的超细雾滴。考虑到液滴经过第一级双曲线型变幅杆雾化后，在第二级威布尔分布曲线收缩体和第三级威布尔分布曲线收缩体内表面，雾气有可能由于第二级威布尔分布曲线收缩体和第三级威布尔分布曲线收缩体温度过低，从而导致雾气可能液化成液滴，所以为了保证液体在第一级双曲线型变幅杆雾化后，能够不液化进入第二级威布尔分布曲线收缩体和第三级威布尔分布曲线收缩体，故本发明在第二级上下威布尔分布曲线收缩体、第三级上下威布尔分布曲线收缩体外分别缠绕连接在一起的电阻丝，通过温度检测和电阻丝，从而保证这三级温度稳定并且温度大于50℃，保证雾滴流不会因温度低而液化，本发明还采用送风装置，有助于雾滴流沿轴上方向移动，还有助于雾气在第二级威布尔分布曲线收缩体和第三级威布尔分布曲线收缩体的出口处细化。

超声二次雾化喷头是超声雾化器的最关键部件，由超声换能器、变幅杆、喷嘴和钢悬浮球四部分组成，变幅杆的一端连接超声换能器，另一端连接喷嘴，在喷嘴前部分设置钢球。超声换能器将高频振荡的电信号转化成超声机械振动，变幅杆将超声换能器产生的声波振幅放大，在喷嘴前的雾化面处产生空化效应，将液体雾化，同时产生聚焦声场将钢球悬浮起来，产生的雾滴与悬浮球碰撞产生细小雾滴。这种超声喷头只能发生二次雾化。而且现阶段绝大部分喷头的雾化液滴过于集中，喷涂效率低，不适宜工业喷射及超声喷涂。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的提供一种低频超声超细直线雾滴流发生装置，以提高雾化效率，减小粒滴直径，使粒滴直径分布窄，使雾滴发生多级细化，得到超细雾滴流，本发明采用温度检测、电阻丝，是为了保证第一级双曲线雾化体，第二级威布尔分布曲线收缩体，第三级威布尔分布曲线收缩体温度稳定，又保证雾气不会因第二级威布尔分布曲线形、第三级威布尔分布曲线形内表面温度过低而液化，送风装置还有助于雾滴流在第二级、第三级威布尔分布曲线收缩体出口处细化。

为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：

一种低频超声超细直线雾滴流发生装置，其特征在于，包括后盖板、薄电极、压电陶瓷、前盖板、金属外罩、第一级双曲线型变幅杆、第二级收缩体、第三级收缩体和电风扇，所述后盖板、前盖板之间依次设置有薄电极负极、第一压电陶瓷、薄电极正极、第二压电陶瓷，所述后盖板、前盖板、薄电极、压电陶瓷均通过紧固螺栓固定在第一级双曲线型变幅杆的后侧，薄电极负极、第一压电陶瓷、薄电极正极、第二压电陶瓷与紧固螺栓之间设置有绝缘层；所述第一级双曲线型变幅杆上具有进液通道，所述第一级双曲线型变幅杆的出液口端的外壁截面的轮廓为双曲线形状，所述第一级双曲线型变幅杆的出液口端设置有金属支撑环，金属支撑环的轴向长度为1cm～1.5cm，厚度为3mm～5mm，金属支撑环上设置有金属薄片，所述金属薄片上具有直径为4μm～6μm的通孔，所述金属外罩固定在第一级双曲线型变幅杆的出液口端，第二级收缩体、第三级收缩体依次设置在所述第一级双曲线型变幅杆进液通道的出液口的后侧，所述第二级收缩体、第三级收缩体均具有呈威布尔分布曲线形状的收缩体、环状金属垫，所述金属垫焊接在收缩体的出口处；所述第一级双曲线型变幅杆的金属支撑环、第二级收缩体的环状金属垫和第三级收缩体的环状金属垫的内径依次减小；金属外罩具有一个进气口，进气口与送风装置连通。

优选地，第一级双曲线型变幅杆出液口端的外壁截面轮廓的双曲线由双曲线的左支曲线c、右支曲线d、y＝y₀、y＝0围成的区域，取a＝5mm～7mm；b＝25mm～50mm，双曲线型变幅杆的长度为l＝25mm～50mm。

优选地，所述威布尔分布曲线收缩体为关于x轴对称的威布尔分布曲线，威布尔分布曲线为其中α＝1，β＝2，γ＝-0.5。

优选地，第二级收缩体、第三级收缩体的呈威布尔分布曲线形状的收缩体通过连接杆固定在金属外罩的内壁上。

优选地，所述第二级收缩体、第三级收缩体雾滴流出口直径分别为D₁＝1～2mm，D₂＝0.5～1mm。

优选地，所述第二级收缩体金属环的内径为d₁＝1.5～2.5mm、厚度为w₁＝0.5～1mm；所述第三级收缩体金属环的内径为d₂＝1～1.5mm、厚度为w₂＝0.5～1mm。

优选地，在第一级双曲线型变幅杆、第二级收缩体、第三级收缩体外表面贴金属温度传感器贴片，第二级收缩体、第三级收缩体外分别缠绕电阻丝，温度传感器、电阻丝均与控制器相连；通过金属温度传感器贴片实时采集第一级双曲线型变幅杆、第二级收缩体、第三级收缩体的温度并把信息发送给控制器，在控制器内并设定温度最小阈值，并通过控制电阻丝的工作保证威布尔曲线收缩体内温度大于50℃。

本发明的工作过程如下：液体首先从第一级双曲线型变幅杆上的进液口流入超声雾化喷头内，从第一级双曲线型变幅杆上的出液口流出，在出液口的右端面雾化。雾化后的雾滴速度较低，在持续压力作用下雾化后的雾滴速度增加，以较高的速度进入第二级威布尔分布曲线收缩体，由于第二级威布尔分布曲线收缩体出口直径小于第一级双曲线型变幅杆出液口的直径，雾滴在出口处进行细化，这级细化后的雾滴粒径小于雾化后的雾滴粒径，粒滴直径分布更窄，粒径集中性更好。这级细化后的雾滴在持续压力作用下从第二级威布尔分布曲线收缩体出口处通孔射出，以更高的速度进入第三级威布尔分布曲线收缩体，由于第三级收缩体出口直径小于第二级收缩体出口直径，雾滴再一次细化，这次细化后的雾滴粒径更小于第二级细化后的雾滴粒径，粒滴直径分布更加窄，粒径集中性更加好。考虑到液滴经过第一级双曲线型变幅杆雾化体雾化后，在经过第二级威布尔分布曲线收缩体和第三级威布尔分布曲线收缩体内表面，有可能因温度过低，导致雾气可能液化成液滴，同时在第一级双曲线型变幅杆外表面，第二级外表面，第三级外表面贴温度传感器金属片，第二级、第三级收缩体外分别缠绕的电阻丝，先通过金属温度传感器贴片采集这三级的温度并把信息发送给控制器，经过逻辑运算，控制电阻丝、空压机相应的继电器动作。

本发明具有有益效果：

1、本发明的低频超声超细直线雾滴流发生装置，其喷头整体振动方向为轴向方向。低频超声超细直线雾滴流发生装置变幅杆为双曲线型变幅杆，采用双曲线型变幅杆使得液滴雾化，再经过后两级母线为威布尔分布曲线第二级威布尔分布曲线收缩体，第三级威布尔分布曲线收缩体两级细化，产生超细雾滴流，雾化效率高，与传统的喷头相比，由于采用第一级双曲线型变幅杆、第二级、第三级威布尔分布曲线收缩体，克服了圆锥形变幅杆、阶梯型变幅杆其变幅杆粒滴直径大、粒滴直径分布宽以及难以产生超细雾滴流的缺点。

2、本发明的低频超声超细直线雾滴流发生装置使雾滴流经过第二级、第三级威布尔分布曲线收缩体的出口，逐级减小，发生多级细化，得到超细雾滴流。可用于雾化栽培、植物保护、工业超精密喷涂以及焊接等领域。

3、通过在第一级双曲线型变幅杆、第二级母线为威布尔曲线收缩体、第三级威布尔曲线收缩体外表面贴温度传感器金属片，在第二级上下威布尔分布曲线收缩体、第三级上下威布尔分布曲线收缩体外分别缠绕连接电阻丝，在控制系统的检测和控制下，通过控制空压机和电阻丝，使得在密封条件下的第二级威布尔分布曲线收缩体、第三级威布尔分布曲线收缩体内表面的温度与第一级双曲线型变幅杆保持一致，保证雾气在经过第二级威布尔分布曲线收缩体和第三级威布尔分布曲线收缩体时，不会因温度过低而液化，极大地提高了雾滴使用效率。

附图说明

图1为本发明所述低频超声超细直线雾滴流发生装置的结构图。

图2为本发明的第一级双曲线型的原理图。

图3为本发明的第一级双曲线型前端的放大图。

图4为本发明威布尔分布曲线原理图。

图5为本发明的第二级威布尔分布曲线收缩体原理图。

图6为本发明的第三级威布尔分布曲线收缩体原理图。

图7为本发明装置的雾滴流发生原理图。

图8为本发明的控制器原理图。

图中：

1-后盖板，2-薄电极，3-压电陶瓷，4-绝缘环，5-前盖板，6-进液口，7-金属外罩，8-连接杆，9-温度传感器金属贴片，10-电阻丝，11-送风装置，12-威布尔分布曲线收缩体，13-第一级双曲线型变幅杆，14-紧固螺栓，15-负极引线，16-正极引线，17-金属薄片，18-出液口，19-金属支撑环，20-金属垫，21-雾滴群，22-第一级雾滴流，23-第二级雾滴流。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，本发明所述的低频超声超细直线雾滴流发生装置，其特征在于，包括后盖板1、薄电极2、压电陶瓷3、前盖板5、金属外罩7、第一级双曲线型变幅杆13、第二级收缩体、第三级收缩体和电风扇11，两块压电陶瓷3的左端分别连接一个薄电极2。左端的薄电极2通过负极引线15连接电源负极，为薄电极负极；右端的薄电极2通过正极引线16连接电源正极，为薄电极正极。所述后盖板、前盖板之间依次设置有薄电极负极、第一压电陶瓷、薄电极正极、第二压电陶瓷，所述后盖板1、前盖板5、薄电极2、压电陶瓷3均通过紧固螺栓14固定在第一级双曲线型变幅杆13的后侧，薄电极负极、第一压电陶瓷、薄电极正极、第二压电陶瓷与紧固螺栓之间设置有绝缘环4。

第一级双曲线型变幅杆13上具有进液通道，进液通道的上端为进液口6，进液通道的右端为出液口18。所述第一级双曲线型变幅杆13的出液口18端的外壁截面的轮廓为双曲线形状。所述双曲线由双曲线的左支曲线c、右支曲线d、y＝y₀、y＝0围成的区域，如图2所示，取a＝5mm～7mm；b＝25mm～50mm，y₀＝20～30mm，双曲线型变幅杆13的长度为l＝25mm～50mm。所述第一级双曲线型变幅杆13的出液口18端设置有金属支撑环19，金属支撑环(19)的轴向长度为1cm～1.5cm，厚度为3mm～5mm，金属支撑环19上设置有圆形属薄片17，所述金属薄片17上具有直径为4μm～6μm的通孔。所述金属外罩7固定在第一级双曲线型变幅杆13的出液口18端，第二级收缩体、第三级收缩体依次设置在所述第一级双曲线型变幅杆13进液通道的出液口18的后侧，所述第二级收缩体、第三级收缩体均具有呈威布尔分布曲线形状的收缩体、环状金属垫20，所述金属垫20焊接在收缩体的出口处；第二级收缩体、第三级收缩体的呈威布尔分布曲线形状的收缩体通过连接杆8固定在金属外罩7的内壁上。所述第一级双曲线型变幅杆13的金属支撑环19、第二级收缩体的金属环20和第三级收缩体的金属环20的内径依次减小。金属外罩具有一个进气口，进气口与送风装置11连通。

所述第二级收缩体、第三级收缩体雾滴流出口直径分别为D₁＝1～2mm，D₂＝0.5～1mm。如图4所示，威布尔分布曲线收缩体曲线为对称的威布尔分布曲线，其中α＝1，β＝2，γ＝-0.5。如图5、图6所示，所述第二级收缩体环状金属垫(20)的内径为d₁＝1.5～2.5mm、宽度为w₁＝0.5～1mm；所述第三级收缩体环状金属垫20的内径为d₂＝1～1.5mm、宽度为w₂＝0.5～1mm。

如图7所示，液体从第一级双曲线型变幅杆13上的进液口6流入超声雾化喷头内，从第一级双曲线型变幅杆13上的出液口18流出，在出液口18的金属片上发生雾化形成无敌群21。雾化后的雾滴速度较低，在风场作用下，雾滴加速，以较高的速度进入第二级收缩体12，由于第二级收缩体12出口直径小于第一级双曲线型变幅杆金属支撑环19的内径，雾滴流进一步细化。这次细化后的雾滴形成第一级雾滴流22在持续压力作用下从第二级收缩体上出口处通孔射出，进入第三级收缩体，由于第三级威布尔分布曲线收缩体出口直径小于第二级威布尔分布曲线收缩体出口直径，雾滴流进一步细化，形成第二级雾滴流23。考虑到雾滴流经过第一级双曲线型变幅杆13雾化体雾化后，在经过第二级威布尔分布曲线收缩体、第三级威布尔分布曲线收缩体内表面时，有可能因温度过低，导致雾滴液化，因而在第一级双曲线型变幅杆外表面、第二级上威布尔分布曲线形外表面以及第三级上威布尔分布曲线形外表面的金属温度传感器贴片9采集温度，第二级威布尔分布曲线收缩体外、第三级威布尔分布曲线收缩体外缠绕着电阻丝10，先通过金属温度传感器贴片9采集这三级的温度并把信息发送给控制器，经过逻辑运算，控制空压机11及电阻丝10连接的继电器动作，保证在密封条件下的第二级、第三级威布尔分布曲线收缩体内表面的温度与第一级双曲线型变幅杆保持一致，以防止雾滴流在细化过程中发生液化，如图8所示。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种低频超声超细直线雾滴流发生装置，其特征在于，包括后盖板(1)、薄电极(2)、压电陶瓷(3)、前盖板(5)、金属外罩(7)、第一级双曲线型变幅杆(13)、第二级收缩体、第三级收缩体和电风扇(11)，所述后盖板、前盖板之间依次设置有薄电极负极、第一压电陶瓷、薄电极正极、第二压电陶瓷，所述后盖板、前盖板、薄电极、压电陶瓷均通过紧固螺栓固定在第一级双曲线型变幅杆(13)的后侧，薄电极负极、第一压电陶瓷、薄电极正极、第二压电陶瓷与紧固螺栓之间设置有绝缘层；所述第一级双曲线型变幅杆(13)上具有进液通道，所述第一级双曲线型变幅杆(13)的出液口(18)端的外壁截面的轮廓为双曲线形状，所述第一级双曲线型变幅杆(13)的出液口(18)端设置有金属支撑环(19)，金属支撑环(19)的轴向长度为1cm～1.5cm，厚度为3mm～5mm，金属支撑环(19)上设置有金属薄片(17)，所述金属薄片(17)上具有直径为4μm～6μm的通孔，所述金属外罩(7)固定在第一级双曲线型变幅杆(13)的出液口(18)端，第二级收缩体、第三级收缩体依次设置在所述第一级双曲线型变幅杆(13)进液通道的出液口(18)的后侧，所述第二级收缩体、第三级收缩体均具有呈威布尔分布曲线形状的收缩体、环状金属垫(20)，所述金属垫(20)焊接在收缩体的出口处；所述第一级双曲线型变幅杆(13)的金属支撑环(19)、第二级收缩体的环状金属垫(20)和第三级收缩体的环状金属垫(20)的内径依次减小；金属外罩具有一个进气口，进气口与送风装置(11)连通。

2.根据权利要求1所述的低频超声超细直线雾滴流发生装置，其特征在于，第一级双曲线型变幅杆(13)出液口端的外壁截面轮廓的双曲线由双曲线的左支曲线c、右支曲线d、y＝y₀、y＝0围成的区域，取a＝5mm～7mm；b＝25mm～50mm，y₀＝20～30mm，双曲线型变幅杆(13)的长度为l＝25mm～50mm。

3.根据权利要求1所述的低频超声超细直线雾滴流发生装置，其特征在于，所述威布尔分布曲线收缩体为关于x轴对称的威布尔分布曲线，威布尔分布曲线为其中α＝1，β＝2，γ＝-0.5。

4.根据权利要求书1所述的低频超声超细直线雾滴流发生装置，其特征还在于，第二级收缩体、第三级收缩体的呈威布尔分布曲线形状的收缩体通过连接杆(8)固定在金属外罩(7)的内壁上。

5.根据权利要求书1所述的低频超声超细直线雾滴流发生装置，其特征还在于；所述第二级收缩体、第三级收缩体雾滴流出口直径分别为D₁＝1～2mm，D₂＝0.5～1mm。

6.根据权利要求书1所述的低频超声超细直线雾滴流发生装置，其特征还在于，所述第二级收缩体金属环(20)的内径为d₁＝1.5～2.5mm、厚度为w₁＝0.5～1mm；所述第三级收缩体金属环(20)的内径为d₂＝1～1.5mm、厚度为w₂＝0.5～1mm。

7.根据权利要求书1所述的低频超声超细直线雾滴流发生装置，其特征还在于，在第一级双曲线型变幅杆(13)、第二级收缩体、第三级收缩体外表面贴金属温度传感器贴片(9)，第二级收缩体、第三级收缩体外分别缠绕电阻丝(10)，温度传感器(9)、电阻丝(10)均与控制器相连；通过金属温度传感器贴片实时采集第一级双曲线型变幅杆(13)、第二级收缩体、第三级收缩体的温度并把信息发送给控制器，在控制器内并设定温度最小阈值，并通过控制电阻丝的工作保证威布尔曲线收缩体内温度大于50℃。