CN111085382B - 无喷嘴式喷涂装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及喷涂设备技术领域，提供一种无喷嘴式喷涂装置，包括：超声波换能器；雾化结构，包括变幅杆和雾化头，所述变幅杆的一端连接所述超声波换能器，所述变幅杆的另一端连接雾化头，所述雾化头设有雾化表面，向所述雾化表面输送液态物料且液态物料在所述雾化表面雾化。本发明提出的无喷嘴式喷涂装置，无需设置喷嘴，解决喷嘴堵塞的问题，简化结构，降低成本；雾化结构内部无需设置细小的液体流道，更不会发生液体流道堵塞的问题，也省去了液体流道的钻削加工成本，进而降低生产成本，解决加工成本高的问题；供液量不受液体流道和喷嘴限制，可以实现较大的供液量，提高生产效率，满足工业需求。

Description

无喷嘴式喷涂装置

技术领域

本发明涉及喷涂设备技术领域，尤其涉及无喷嘴式喷涂装置。

背景技术

传统的喷涂装置包括振动发生器、雾化组件等，振动发生器将高频振荡的电信号转化成机械振动，液态物料在雾化组件内雾化。其中，雾化组件包括液体流道和喷嘴，液态物料进入液体流道并在喷嘴的雾化段处产生空化效应，将液体雾化。液态物料流经液体流道，然后再到达喷嘴处，实现雾化，而为使喷嘴容易雾化，喷嘴在设计时，直径不易过大，这就导致液体物料容易在喷嘴处堆积，造成喷嘴堵塞，并且限制了供液量，无法满足工业生产需求，另外液体流道的钻削加工精度要求较高，生产成本高。因此，现有的喷涂装置不能满足生产需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种无喷嘴式喷涂装置，无需设置喷嘴，解决喷嘴堵塞的问题，简化结构，降低成本。

根据本发明实施例的无喷嘴式喷涂装置，包括：

超声波换能器；

雾化结构，包括变幅杆和雾化头，所述变幅杆的一端连接所述超声波换能器，所述变幅杆的另一端连接所述雾化头，所述雾化头设有雾化表面，向所述雾化表面输送液态物料且液态物料在所述雾化表面雾化。

根据本发明的一个实施例，所述变幅杆沿所述超声波换能器向所述雾化头的方向截面面积逐渐缩小。

根据本发明的一个实施例，所述变幅杆的表面轮廓形状按照悬链线方程变化。

根据本发明的一个实施例，所述悬链线方程为

，其中a为 常数，e为自然对数的底数。

根据本发明的一个实施例，所述雾化头为设置在所述变幅杆端部的杆状结构，且所述雾化头的截面面积小于所述变幅杆的最小截面面积。

根据本发明的一个实施例，所述雾化头的截面形状为圆形、椭圆形、矩形、三角形或其他多边形。

根据本发明的一个实施例，所述雾化表面为构造在所述雾化头的内凹面，所述内凹面的内凹深度为3mm-5mm。

根据本发明的一个实施例，所述雾化表面包括进液段和雾化段，所述进液段位于靠近所述变幅杆的一端，所述雾化段延伸到所述雾化头另一端的端面。

根据本发明的一个实施例，所述进液段到所述雾化头另一端的端面的距离为0.1mm-0.2mm。

根据本发明的一个实施例，所述雾化结构与所述超声波换能器之间设有垫护件，所述垫护件朝向所述超声波换能器的端面为光滑面。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：本发明实施例，包括超声波换能器用于产生超声波频率的振动，即超声波换能器将电能转换为所需要的纵向振动的机械能，振动传递到雾化结构，振动将雾化表面的液态物料打散而产生细小的雾化颗粒；雾化头代替了原有的喷嘴，雾化头与超声波换能器具有相同的谐振频率，液态物料直接输送至雾化表面并在雾化表面完成液态物料的雾化，雾化表面直接进料并雾化，则不会发生喷嘴堵塞的问题；同时，雾化结构内部无需设置细小的液体流道，更不会发生液体流道堵塞的问题，也省去了液体流道的钻削加工成本，进而降低生产成本，解决加工成本高的问题；供液量不受液体流道和喷嘴限制，可以实现较大的供液量，提高生产效率，满足工业需求。

并且，变幅杆将超声波振动转换的纵振机械能振幅进一步放大，并使其靠近雾化头一端的振幅达到最大。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的无喷嘴式喷涂装置的侧视结构示意图；

图2是本发明实施例提供的无喷嘴式喷涂装置的图1中A-A的剖视结构示意图；

图3是本发明实施例提供的无喷嘴式喷涂装置的图2中B的局部放大结构示意图；

图4是本发明实施例提供的无喷嘴式喷涂装置的雾化结构的立体结构示意图；

图5是本发明实施例提供的无喷嘴式喷涂装置的图4中C的局部放大结构示意图。

附图标记：

1：超声波换能器；11：后盖板；12：第一连接件；13：超声换能组件；131：电极片；132：压电陶瓷片；14：前盖板；141：法兰盘；15：第二连接件；2：雾化结构；21：连接部；211：连接孔；212：定位结构；22：变幅杆；23：雾化头；231：雾化表面；232：进液段；233：雾化段。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

结合图1至图5所示，在本发明的一个实施例中，提供一种无喷嘴式喷涂装置，包括：超声波换能器1；雾化结构2，包括变幅杆22和雾化头23，变幅杆22的一端连接于超声波换能器1，变幅杆22的另一端连接雾化头23，雾化头23设有雾化表面231，向雾化表面231输送液态物料且液态物料在雾化表面231雾化。

超声波换能器1用于产生超声波频率的振动，即超声波换能器1将电能转换为所需要的纵向振动（其中，纵向振动是指垂直于超声波频率的振动传递方向）的机械能，超声波频率的振动传递到雾化结构2，超声波频率的振动将雾化表面231的液态物料打散而产生细小的雾化颗粒，不需要加热或添加任何化学试剂，可以应用于工业生产或医疗等领域。

并且，雾化头23代替了原有的喷嘴，雾化头23与超声波换能器1具有相同的谐振频率，液态物料直接输送至雾化表面231并在雾化表面231完成液态物料的雾化。雾化头23的至少一个侧面设有雾化表面231，用于输送液态物料，在雾化表面231的端部将该液态物料雾化，雾化表面231直接进料并雾化，无需设置喷嘴，则不会发生喷嘴堵塞的问题，也能解决现有的喷嘴供液量较小、不便于调控的问题；同时，雾化结构2内部无需设置细小的液体流道，更不会发生液体流道堵塞的问题，也省去了液体流道的钻削加工成本，进而降低生产成本，解决加工成本高的问题。雾化头23代替原有的喷嘴后，无需考虑流体粘度对喷嘴堵塞的影响，供液量不受液体流道和喷嘴限制，可以实现较大的供液量，提高生产效率，满足工业需求。

并且，变幅杆22将超声波换能器1产生的超声波频率的振动传递到雾化头23，使超声波能量集聚在变幅杆22靠近雾化头23的一端。即变幅杆22将超声波振动转换的纵振机械能振幅进一步放大，并使其靠近雾化头23一端的振幅达到最大。其中，雾化头23可以为与变幅杆22一体成型的结构，加工简便，并且超声波振动传递稳定。另外，雾化头23还可以为可拆卸连接于变幅杆22的结构，方便配件，结构灵活。

同时，本实施例中，雾化结构2为连接于超声波换能器1的独立结构，可通过可拆卸安装的方式连接，方便更换，可形成不同生产规格的喷涂装置，结构灵活多样，适用范围广泛。

在另一个实施例中，变幅杆22沿超声波换能器1向雾化头23方向的纵向截面面积（垂直于超声波振动传递方向的截面面积）逐渐缩小，通过变幅杆22的截面面积减缩，使其可以达到良好的谐振效果，并且变幅杆22将超声波换能器1产生的超声波振幅放大，以提升雾化表面231的雾化效果以及雾化效率，提供最大的雾化能力。其中，变幅杆22的形状可以为锥形、锥柱形等多种减缩的形状。

其中，变幅杆22连接于超声波换能器1的一端为连接部21，连接部21与变幅杆22一体成型，连接部21用于连接超声波换能器1。具体的，连接部21设有连接孔211，超声波换能器1连接雾化结构2的一端设有前盖板14，前盖板14上连接有第二连接件15，第二连接件15固定于连接孔211并固定连接雾化结构2与超声波换能器1。更具体的，第二连接件15可以为顶丝。进一步的，连接部21的表面设有定位结构212，定位结构212用于定位扳手等工具，方便将连接部21旋拧固定于第二连接件15。定位结构212可以为定位平面、定位槽等结构。

在另一个实施例中，变幅杆22的表面轮廓形状按照悬链线方程变化，悬链线方程的形状为一端向另一端减缩的形式，有助于将超声波振幅放大，保证提供最大的雾化能力和所需的振速比、振幅比。

悬链线方程是双曲余弦函数，悬链线标准方程为：y = acosh(x/a)，其中a为常数。变幅杆22的表面轮廓形状可按照悬链线标准方程加工，a根据实际需要选择。

具体的，悬链线方程为

，其中a为常数，a的数值可根据需 要选择，e为自然对数的底数，x为横坐标的变量，y为变量x对应的纵坐标。本实施例中，y为 超声波换能器到雾化结构的方向，x为垂直于y的方向。

在一个实施例中，参考图4所示，a取值为241.19，悬链线方程为：

。

在另一个实施例中，雾化头23为设置在变幅杆22端部的杆状结构，且雾化头23的截面面积小于变幅杆22的最小截面面积。此处的截面面积也为纵向截面面积。雾化头23的截面面积相对于变幅杆22的最小截面进一步缩小，则雾化头23进一步放大超声波振幅，提升雾化表面231的雾化效果以及雾化效率。

其中，雾化头23为杆状结构，加工简便。并且雾化头23可以为等截面的柱状杆、截面面积向远离变幅杆22的一端逐渐缩小的柱状杆等多种结构形式，有助于提升雾化效果和雾化效率。

在另一个实施例中，雾化头23的垂直于超声波振动传递方向的截面形状为圆形、椭圆形、矩形、三角形或其他多边形。雾化头23的截面形状会影响雾化表面231上形成喷雾的形状，雾化头23的截面形状不同，可以产生多种形状的喷雾，喷涂更加灵活，适用范围广。

其中，截面为圆形的雾化头23产生或多或少的圆形喷雾，截面为方形的雾化头23产生或多或少的方形喷雾，截面为矩形的雾化头23产生或多或少的矩形喷雾。其中，矩形喷雾喷涂在物体上覆盖性更好，以优化雾化效果。

进一步的，雾化结构2的材料可以为钛合金，保证其强度和耐久性。

在另一个实施例中，雾化表面231为构造在雾化头23的内凹面，内凹面有助于控制流进雾化表面231的液态物料的流量以及流动方向，尽量避免液态物料向雾化头23的多个方向溢流，保证雾化头23形成定向的喷雾。进一步的，内凹面的内凹深度为3mm-5mm，保证液态物料稳定流动。

在另一个实施例中，雾化表面231包括进液段232和雾化段233，进液段232位于靠近变幅杆22的一端，雾化段233延伸到雾化头23的另一端（也就是远离变幅杆22一端）的端面。在靠近变幅杆22的一端进液，有助于增长雾化路径，保证雾化效果；并且，雾化段233的设置可以进一步提升雾化效果。

进一步的，进液段232设有凹槽，送液装置将液态物料输入至凹槽的位置，有助于液态物料稳定进料，避免液态物料溢流出雾化表面231。

在另一个实施例中，进液段232到雾化头23远离变幅杆22一端的端面的距离为0.1mm-0.2mm，以确保液态物料可以恰好输送到雾化头侧面的凹槽内。若该距离过远，液态物料会直接滴落而无输送到雾化头的凹槽中，若该距离过近，会造成液态物料无法流出。

在另一个实施例中，雾化结构2与超声波换能器1之间设有垫护件，垫护件朝向超声波换能器1的端面为光滑面，保证雾化结构2的端面平坦光滑，以实现雾化结构2与超声波换能器1的最佳机械耦合。其中，垫护件为垫片，通过垫片提升雾化结构2与超声波换能器1的耦合效果，减小对雾化结构2的加工要求，降低成本。进一步的，垫片朝向雾化结构2的端面也为光滑面，提升耦合效果。

在一个实施例中，电源输出到超声波换能器1，超声波换能器1将高频振荡的电信号转化成超声机械振动。具体的，超声波换能器1包括超声换能组件13，超声换能组件13包括电极片131和压电陶瓷片132。其中，电极片131可以选用铜电极片或银电极片。雾化结构2的变幅杆22将超声波振幅放大，在雾化头23的雾化表面231处产生空化效应，将液态物料雾化。

在一个实施例中，超声波换能器1包括后盖板11、第一连接件12、超声换能组件13、前盖板14。结合上述实施例，前盖板14内旋拧顶丝，用于连接雾化结构2。后盖板11通过第一连接件12将超声换能组件13与前盖板14连接，具体的，电极片131与压电陶瓷片132均设有通孔，其通孔内套设绝缘套，第一连接件12贯穿绝缘套，且第一连接件12的两端分别连接后盖板11和前盖板14，再通过外部封装将后盖板11、第一连接件12、超声换能组件13和前盖板14封装起来。其中，第一连接件12为紧固螺栓、六角螺钉等紧固件。电极片131与压电陶瓷片132可均设置四个，压电陶瓷片132与电极片131相间设置。

进一步的，前盖板14连接超声换能组件13的一端设有法兰盘141，用于与底座等结构固定连接。

下面，对超声波换能器1与雾化结构2的组装过程进行具体说明。

首先，筛选压电陶瓷片132，保证压电陶瓷片132外形无破损且电极片131完好，然后清洗压电陶瓷片132和电极片131，再把清洗好的压电陶瓷片132和电极片131按照相间的顺序粘结形成压电陶瓷堆，粘结过后对其施加一定压力，保证粘结剂的固化。在装配前，对粘结好的压电陶瓷堆平行度进行测量，并且对其进行研磨，研磨完成后，需要在电极片131上焊接导线。装配过程中，要设定预紧力，预紧力的大小对超声波换能器1的谐振频率和阻抗特性有较显著地影响，本实例中预紧力保持在25-30Mpa ，既保证能量的有效传递，又防止压电陶瓷堆受力过大而破损，另外在25-30Mpa之间要精确的控制，保证谐振频率可调；然后，将第一连接件12穿过后盖板11、压电陶瓷片132、电极片131与前盖板14旋合连接，再将第二连接件15与前盖板14连接，然后再把雾化结构2与第二连接件15螺纹旋合，从而实现超声波换能器1与雾化结构2的连接，完成无喷嘴式喷涂装置的组装。

在一个实施例中，超声波换能器1与雾化结构2的长度之和为一个超声压力波波长，且超声波换能器1与雾化结构2等长。其中，图2中超声波换能器1与雾化结构2的下方（正视于图2时，图2中的下方）对应的曲线表示超声波的波幅。

进一步地，法兰盘141靠近后盖板11的端面为超声波换能器1的长度中心位置，也就是法兰盘141靠近后盖板11的端面到超声波换能器1的两端的长度均为四分之一波长，提升超声波换能器1的安装稳定性。

上述实施例的无喷嘴式喷涂装置，可通过外部供液实现在雾化头23的液态物料进料和雾化，无需设置喷嘴，解决了喷嘴堵塞的问题。并且，变幅杆22与超声波换能器1可以达到良好的谐振效果，提供最大的雾化能力。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (8)

1.一种无喷嘴式喷涂装置，其特征在于，包括：

超声波换能器；

雾化结构，雾化结构的内部无液体流道，包括变幅杆和雾化头，所述变幅杆的一端连接所述超声波换能器，所述变幅杆的另一端连接所述雾化头，所述变幅杆沿所述超声波换能器向所述雾化头的方向截面面积逐渐缩小；所述雾化头为设置在所述变幅杆端部的杆状结构，且所述雾化头的截面面积小于所述变幅杆的最小截面面积，所述雾化头设有雾化表面，向所述雾化表面输送液态物料且液态物料在所述雾化表面雾化，所述雾化表面包括进液段和雾化段。

2.根据权利要求1所述的无喷嘴式喷涂装置，其特征在于，所述变幅杆的表面轮廓形状按照悬链线方程变化。

3.根据权利要求2所述的无喷嘴式喷涂装置，其特征在于，所述悬链线方程为

，其中，a为常数，e为自然对数的底数。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的无喷嘴式喷涂装置，其特征在于，所述雾化头的截面形状为圆形、椭圆形、矩形、三角形或其他多边形。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的无喷嘴式喷涂装置，其特征在于，所述雾化表面为构造在所述雾化头的内凹面，所述内凹面的内凹深度为3mm-5mm。

6.根据权利要求5所述的无喷嘴式喷涂装置，其特征在于，所述进液段位于靠近所述变幅杆的一端，所述雾化段延伸到所述雾化头另一端的端面。

7.根据权利要求1所述的无喷嘴式喷涂装置，其特征在于，所述进液段到所述雾化头另一端的端面的距离为0.1mm-0.2mm。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的无喷嘴式喷涂装置，其特征在于，所述雾化结构与所述超声波换能器之间设有垫护件，所述垫护件朝向所述超声波换能器的端面为光滑面。

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