CN114100943B - 一种用于形成雾锥的超声雾化喷嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于形成雾锥的超声雾化喷嘴，属于液体喷涂技术领域。该喷嘴包括换能器、底座、外壳和整流板，换能器安装在底座上，外壳罩在换能器外并与底座连接，整流板通过外壳内部的外壳内套筒结构固定在外壳上；外壳出口处设有一圈均匀分布的倾斜的压缩气体出口，底座上设有电气接口、进液口和进气口。工作时，液体从底座的进液口通入，经过换能器内部的液体通道被超声波雾化，到达喷嘴出口处喷出。压缩气体从底座的进气口通入，经过整流板整流后到达压缩气体出口，压缩气体形成的涡流带动被雾化的液体形成雾锥扩散喷出。该喷嘴形成的雾锥更均匀，喷涂出的薄膜厚度也会更均匀。

Description

一种用于形成雾锥的超声雾化喷嘴
技术领域
本发明涉及液体喷涂技术领域，特别是指一种用于形成雾锥的超声雾化喷嘴。
背景技术
随着纳米材料技术的发展，纳米级薄膜得到了越来越广泛的应用，如透明导电薄膜、隔光薄膜、防指纹薄膜、纳米催化剂薄膜等等。因此，纳米级薄膜制备的产业化需求也日益增加。传统的薄膜制备方法有二流体喷涂、旋转喷涂、真空蒸镀、丝网印刷、溅射等。但以上几种制备方法均会对原料造成很大的浪费，且制成的薄膜均匀性和精度也不理想，涂覆效率很低。溅射方式由于对制备环境的要求很高，还会大大提高制备的成本。
随着超声技术的发展，超声波雾化喷涂方式作为一种新型技术正在被应用于纳米级薄膜的制备中，如现有技术中提供了一种超声波喷雾装置，该装置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。但是现有的超声雾化喷头，液体雾化装置都包含在压缩气体腔室内，压缩气体出口处会受到雾化装置振动的影响，尤其是涡旋式喷头，其形成的雾锥会因为雾化装置的振动而变得不稳定。同时，压缩气体多为从一侧通入压缩气体腔室，腔室内部的气体均匀性并不理想。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于形成雾锥的超声雾化喷嘴，旨在形成稳定均匀的雾锥进行喷涂。
该喷嘴包括换能器、底座、外壳和整流板；
换能器安装在底座上，外壳罩在换能器外并与底座连接，整流板通过外壳内部的外壳内套筒结构固定在外壳上；外壳出口处设有一圈均匀分布的倾斜的压缩气体出口，底座上设有电气接口、进液口和进气口。
所述换能器包括辐射头、压电振子组、指向块、连接件、连接件内液体通道、辐射头内液体通道、换能器液体进口端和液体出口；
辐射头头部开有液体出口，尾部穿过压电振子组和指向块，通过连接件连接底座；
辐射头内开有辐射头内液体通道，连接件内开有连接件内液体通道，辐射头内液体通道和连接件内液体通道贯通，连接件内液体通道另一端为换能器液体进口端。
所述压电振子组由偶数个圆环状压电陶瓷片组成，并以并联方式电连接。
所述压缩气体出口的倾斜度在30°-60°之间。
所述整流板为圆环结构，圆环内壁上开有整流板凹槽结构，圆环上开有一圈整流板通孔；整流板通过整流板凹槽结构固定在外壳内套筒结构上。
所述整流板通孔数量不少于压缩气体出口的数量。
所述进气口直径D1、整流板通孔直径D2、压缩气体出口直径D3之间关系如下：D1≥2D2≥4D3。
所述整流板上表面距离底座下端面的高度h与进气口直径D1之间关系如下：D1≤h≤2D1。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，换能器在外壳的套筒内部进行超声振动，液体出口与压缩气体出口互不影响，液体出口处的振动不会影响压缩气体，形成的雾锥更为稳定；偏心通入的压缩气体经过整流板后，在压缩气体腔室内的分布更为均匀，形成的雾锥也更均匀，喷涂出的薄膜厚度也会更均匀。
附图说明
图1为本发明的用于形成雾锥的超声雾化喷嘴实体示意图；
图2为本发明的用于形成雾锥的超声雾化喷嘴的结构剖面图；
图3为本发明的用于形成雾锥的超声雾化喷嘴中换能器的结构剖面图；
图4为本发明的用于形成雾锥的超声雾化喷嘴中外壳的结构剖面图；
图5为图4中A部分细节图；
图6为本发明的用于形成雾锥的超声雾化喷嘴中整流板的3D实体示意图。
其中：
1、换能器；11、辐射头；12、压电振子组；13、指向块；14、连接件；15、连接件内液体通道；16、辐射头内液体通道；17、换能器液体进口端；18、液体出口；
2、底座；21、电气接口；22、进液口；23、进气口；
3、外壳；31、压缩气体出口；32、外壳内套筒结构；
4、整流板；41、整流板通孔；42、整流板凹槽结构。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上表面”、“下端面”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的限制。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“固定”、“相连”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供一种用于形成雾锥的超声雾化喷嘴。
如图1和图2所示，该喷嘴包括换能器1、底座2、外壳3和整流板4；换能器1安装在底座2上，外壳3罩在换能器1外并与底座2连接，整流板4通过外壳3内部的外壳内套筒结构32固定在外壳3上；外壳3出口处设有一圈均匀分布的倾斜的压缩气体出口31，底座2上设有电气接口21、进液口22和进气口23。
如图3所示，换能器1包括辐射头11、压电振子组12、指向块13、连接件14、连接件内液体通道15、辐射头内液体通道16、换能器液体进口端17和液体出口18；辐射头11头部开有液体出口18，尾部穿过压电振子组12和指向块13，通过连接件14连接底座2；辐射头11内开有辐射头内液体通道16，连接件14内开有连接件内液体通道15，辐射头内液体通道16和连接件内液体通道15贯通，连接件内液体通道15另一端为换能器液体进口端17，使得液体能从进液口22直达液体出口18。
其中，压电振子组12由偶数个圆环状压电陶瓷片组成，并以并联方式电连接。
如图4和图5所示，压缩气体出口31的倾斜度在30°-60°之间。
如图5，实际设计中，压缩气体出口31在外壳下端面上的中心为O1，外壳下端面的中心为O2，O1与O2的连线为l1，压缩气体出口的轴线为l2，l1⊥l1，且l2与外壳下端面的夹角为45°，即压缩气体出口的倾斜度是45°。
如图6所示，整流板4为圆环结构，圆环内壁上开有整流板凹槽结构42，圆环上开有一圈整流板通孔41；整流板通过整流板凹槽结构42固定在外壳内套筒结构32上。
实际设计中，整流板凹槽结构42内塞入弹性填充材料。
具体的，整流板通孔41数量不少于压缩气体出口31的数量。
进气口23直径D1、整流板通孔41直径D2、压缩气体出口31直径D3之间关系如下：D1≥2D2≥4D3。
整流板4上表面距离底座2下端面的高度h与进气口23直径D1之间关系如下：D1≤h≤2D1。
本发明喷嘴中的外壳内套筒结构将换能器与压缩气体腔室隔离开，以消除液体雾化时换能器的振动对压缩气体出口处雾锥的影响；整流板通孔令偏心通入压缩气体腔室的压缩气体得到更为均匀的分布。
工作时，液体从进液口22通入，从连接件14经过贯通换能器1的连接件内液体通道15和辐射头内液体通道16，在此过程中在压电振子组12的超声振动作用下变成雾化液体，最终到达液体出口18处。压缩气体从进气口23通入，经过整流板4整流后到达压缩气体出口31处。压缩气体形成的涡流带动被雾化的液体形成雾锥扩散喷出。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于形成雾锥的超声雾化喷嘴，其特征在于，包括换能器、底座、外壳和整流板；
换能器安装在底座上，外壳罩在换能器外并与底座连接，整流板通过外壳内部的外壳内套筒结构固定在外壳上；外壳出口处设有一圈均匀分布的倾斜的压缩气体出口，底座上设有电气接口、进液口和进气口；
所述压缩气体出口的倾斜度在30°-60°之间；
所述整流板为圆环结构，圆环内壁上开有整流板凹槽结构，圆环上开有一圈整流板通孔；整流板通过整流板凹槽结构固定在外壳内套筒结构上；
所述进气口直径D1、整流板通孔直径D2、压缩气体出口直径D3之间关系如下：D1≥2D2≥4D3；
所述整流板上表面距离底座下端面的高度h与进气口直径D1之间关系如下：D1≤h≤2D1；
工作时，液体从进液口通入，从连接件经过贯通换能器的连接件内液体通道和辐射头内液体通道，在此过程中在压电振子组的超声振动作用下变成雾化液体，最终到达液体出口处，压缩气体从进气口通入，经过整流板整流后到达压缩气体出口处，压缩气体形成的涡流带动被雾化的液体形成雾锥扩散喷出。
2.根据权利要求1所述的用于形成雾锥的超声雾化喷嘴，其特征在于，所述换能器包括辐射头、压电振子组、指向块、连接件、连接件内液体通道、辐射头内液体通道、换能器液体进口端和液体出口；
辐射头头部开有液体出口，尾部穿过压电振子组和指向块，通过连接件连接底座；
辐射头内开有辐射头内液体通道，连接件内开有连接件内液体通道，辐射头内液体通道和连接件内液体通道贯通，连接件内液体通道另一端为换能器液体进口端。
3.根据权利要求2所述的用于形成雾锥的超声雾化喷嘴，其特征在于，所述压电振子组由偶数个圆环状压电陶瓷片组成，并以并联方式电连接。
4.根据权利要求1所述的用于形成雾锥的超声雾化喷嘴，其特征在于，所述整流板通孔数量不少于压缩气体出口的数量。
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