CN109201365B - 一种压电-气力复合超声雾化喷头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种压电‑气力复合超声雾化喷头，采用折线型气体超声震荡谐振腔和压电超声换能器结合，实现液体多级雾化，进而产生超细雾滴，可用于植物保护、雾化栽培以及超声喷涂等领域。

Description

一种压电-气力复合超声雾化喷头
技术领域
本发明涉及属于雾化栽培领域，具体涉及一种压电-气力复合雾化喷头技术。
背景技术
压电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。压电超声雾化通过陶瓷雾化片的高频谐振将液态水结构破坏从而产生超声雾化。压电超声雾化喷头产生的雾滴极细，但是雾化量很小。而气力式雾化喷头雾化量大，但是雾滴较为粗大。如何产生大雾化量的极细雾滴，是目前雾化栽培、植物保护以及喷涂等行业急需解决的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压电-气力复合超声雾化喷头，以保证产生大雾化量的极细雾滴。
本发明采用的具体技术方案如下：
一种压电-气力复合超声雾化喷头，包括从左到右由紧固螺栓依次连接在一起的后盖板、薄电极、压电陶瓷和前盖板，所述压电陶瓷、薄电极相间设置，薄电极、压电陶瓷与紧固螺栓之间设置绝缘环；其特征在于：
还包括一端与前盖板固定连接的复合变幅杆，复合变幅杆的另一端轴心位置设有拉瓦尔管作为进气通道，拉瓦尔管的一端为进气口，另一端连通折线形谐振腔，所述拉瓦尔管的喉部设有与其连通的进液口；所述折线形谐振腔的腔体为折线状、喷雾口位于复合变幅杆8的圆周面上。
进一步地，折线形谐振腔的数量为多个，以复合变幅杆的轴线为轴心均匀分布。
进一步地，折线形谐振腔的腔体为具有三个拐角的折线，靠近拉瓦尔管的一个拐角的两条直线夹角为90°，靠近喷雾口的一个拐角的两条直线夹角为70°。
进一步地，折线形谐振腔的腔体宽度为0.5mm，靠近拉瓦尔管的一个拐角与中间拐角之间的直线段长度为5mm，靠近喷雾口的一个拐角与喷雾口之间的直线段长度为9mm。
进一步地，所述复合变幅杆与前盖板固定连接的一端为圆柱体，所述圆柱体直径为40-50mm，所述复合变幅杆另一端端部为锥台形，端面圆直径为20-30mm，复合变幅杆长度四分之三个超声震荡波长。
进一步地，折线形谐振腔的数量为四个。
进一步地，所述薄电极为金属铜环。
电源电路采用低压稳压交流电输入，压电陶瓷相邻之间用金属铜环隔开，给压电陶瓷上半部分依次接电源正极，下半部分依次接电源负极。当外加电流加到压电陶瓷片上时，压电陶瓷中驱动喷头超声轴向超声振动。
拉瓦尔管的前半部是由大变小向中间收缩至一个喉部，喉部之后又由小变大向外扩张；进液口位于拉瓦尔管的喉部，液体从复合变幅杆下端进液口进入。高压气流从进气口进入，经过喉部时高压气流与液体混合后完成第一次雾化。因拉瓦尔管截面积的变化，使气流从亚音速到音速，直至加速至超音速，从而完成第二次雾化。液体从拉瓦尔管内流出后，进入折线形谐振腔，在折线形谐振腔内气体与液体受谐振作用在谐振腔内发生多次震动，完成第三次雾化，最终由喷雾口处喷出。
本发明所述的压电-气力复合超声雾化喷头可以使雾滴发生多次雾化，得到大量超细雾滴，分别克服了气力式雾化喷头雾滴粗大和压电式超声雾化喷头雾化量小的缺点。本发明的折线形谐振腔当供气压力为0.3MPa，供液温度为10℃时，雾化出的索太尔平均粒径(SMD)约为80μm，其声场振动频率和强度明显优于其它结构和尺寸的谐振腔。
附图说明
图1为本发明所述压电-气力复合超声雾化喷头结构图。
图2为四根喷管的分布示意图。
图3为本发明所述压电-气力复合超声雾化喷头右端放大图。
图中：
1、后盖板，2、薄电极，3、压电陶瓷，4、绝缘环，5、紧固螺栓，6、前盖板，7、微型紧固螺栓，8复合变幅杆，9、把手，10、折线形谐振腔，11、喷雾口，12、进气口，13、拉瓦尔管；14、进液口，15、正极连线，16、负极连线。
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，本发明所述的压电-气力复合超声雾化喷头，包括从左到右由紧固螺栓5依次连接在一起的后盖板1、薄电极2、压电陶瓷3和前盖板6，所述压电陶瓷3、薄电极2相间设置，薄电极2、压电陶瓷3与紧固螺栓5之间设置绝缘环4，还包括一端与前盖板6固定连接的复合变幅杆8，复合变幅杆8的另一端轴心位置设有拉瓦尔管13作为进气通道，拉瓦尔管13的一端为进气口12，另一端连通折线形谐振腔10，所述拉瓦尔管13的喉部设有与其连通的进液口14；所述折线形谐振腔10的腔体为折线状、喷雾口11位于复合变幅杆8的圆周面上。
较佳地，折线形谐振腔10的数量为多个，以复合变幅杆8的轴线为轴心均匀分布。本实施例中，折线形谐振腔10的数量为4个。折线形谐振腔10的腔体为具有三个拐角的折线，靠近拉瓦尔管13的一个拐角的两条直线夹角为90°，靠近喷雾口11的一个拐角的两条直线夹角为70°。折线形谐振腔10的腔体宽度为0.5mm，靠近拉瓦尔管13的一个拐角与中间拐角之间的直线段长度为5mm，靠近喷雾口11的一个拐角与喷雾口11之间的直线段长度为9mm。
如图1所示，所述复合变幅杆8与前盖板6固定连接的一端为圆柱体，所述圆柱体直径为40-50mm，所述复合变幅杆8另一端端部为锥台形，端面圆直径为20-30mm，复合变幅杆8长度四分之三个超声震荡波长。
整个超声雾化喷头尺寸为一又四分之一个超声压力波波长。两块压电陶瓷3的中间为节面1，节面1处距离超声雾化喷头左端面为四分之一波长，喷雾口11所在平面为节面2，节面2处距离超声雾化喷头右端面为四分之一波长。两块压电陶瓷3的左端分别与一个薄电极2连接。左端的薄电极2通过负极引线16连接电源负极，右端的薄电极2通过正极引线15，连接电源正极。所述薄电极2采用金属铜环。前盖板6的右端与复合变幅杆8的左端由4个微型紧固螺栓7连接在一起。
进液口14位于复合变幅杆8的右端，进气口12位于复合变幅杆末端，进气口12与复合变幅杆8轴心位置的拉瓦尔管13形状的进气通道连通。进液口14与拉瓦尔管13的喉部连通。进气口12连接进风管道和空气压缩机。高压气流从进气口12进入，液体从复合变幅杆右端进液口14进入，高压气流与液体在拉瓦尔管13的喉部混合后完成第一次雾化。因拉瓦尔管13截面积的变化，使第一次雾化后气流从亚音速到音速，直至加速至超音速，从而完成第二次雾化。气流从拉瓦尔管13内流出后，进入多个折线形谐振腔10，在折线形谐振腔10内气体与液体受谐振作用在谐振腔内发生多次震动，完成多次雾化，即第三次雾化，最终由喷雾口11处喷出。
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 (5)

1.一种压电-气力复合超声雾化喷头，包括从左到右由紧固螺栓(5)依次连接在一起的后盖板(1)、薄电极(2)、压电陶瓷(3)和前盖板(6)，所述压电陶瓷(3)、薄电极(2)相间设置，薄电极(2)、压电陶瓷(3)与紧固螺栓(5)之间设置绝缘环(4)；其特征在于：
还包括一端与前盖板(6)固定连接的复合变幅杆(8)，复合变幅杆(8)的另一端轴心位置设有拉瓦尔管(13)作为进气通道，拉瓦尔管(13)的一端为进气口(12)，另一端连通折线形谐振腔(10)，所述拉瓦尔管(13)的喉部设有与其连通的进液口(14)；所述折线形谐振腔(10)的腔体为折线状、喷雾口(11)位于复合变幅杆(8)的圆周面上；折线形谐振腔(10)的腔体为具有三个拐角的折线，靠近拉瓦尔管(13)的一个拐角的两条直线夹角为90°，靠近喷雾口(11)的一个拐角的两条直线夹角为70°；
折线形谐振腔(10)的腔体宽度为0.5mm，靠近拉瓦尔管(13)的一个拐角与中间拐角之间的直线段长度为5mm，靠近喷雾口(11)的一个拐角与喷雾口(11)之间的直线段长度为9mm。
2.根据权利要求1所述压电-气力复合超声雾化喷头，其特征在于，折线形谐振腔(10)的数量为多个，以复合变幅杆(8)的轴线为轴心均匀分布。
3.根据权利要求1所述压电-气力复合超声雾化喷头，其特征在于，所述复合变幅杆(8)与前盖板(6)固定连接的一端为圆柱体，所述圆柱体直径为40-50mm，所述复合变幅杆(8)另一端端部为锥台形，端面圆直径为20-30mm，复合变幅杆(8)长度四分之三个超声震荡波长。
4.根据权利要求1所述压电-气力复合超声雾化喷头，其特征在于，折线形谐振腔(10)的数量为四个。
5.根据权利要求1所述的压电-气力复合超声雾化喷头，其特征在于，所述薄电极(2)为金属铜环。
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