CN114260133A - 一种压电式雾化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种压电式雾化装置，包括针管、中间连接件和压电换能器，所述针管设置在所述压电换能器的上方，所述针管与所述压电换能器之间通过所述中间连接件固定连接，所述针管的侧壁上开设有若干第一凹槽，所述中间连接件两侧的中间位置设置有第二凹槽。本发明采用中间连接件对针管和压电换能器进行固定，可以避免压电换能器在高频振动时产生扭转等能量损失；在中间连接件两侧的中间位置以及针管设置了凹槽，形成柔性铰链，减小所述中间连接件和针管的刚度，从而提高振动，压电换能器在高频振动时，中间连接件和针管的振动也会提高。
Description
技术领域
本发明涉及雾化器技术领域，尤其是涉及一种压电式雾化装置。
背景技术
随着生活质量的提高，雾化器的应用越来越广泛。常见的雾化器有用 于给空气加湿的空气加湿器、用于治疗上呼吸道疾病的医用雾化器、电子 烟等领域的其他类型的雾化器；由于超声雾化器是纯机械性产品，故障效 率极低，维修费用低，使用寿命长，在雾化器中应用比较广泛，超声雾化 器是一种利用超声波定向压强，使液体表面隆起，在隆起的液面周围发生 空化作用，使液体雾化成小分子的气雾，其原理是利用高频震荡，通过压 电换能器的高频谐振，将液态水分子结构打散而产生自然飘逸的水雾。
目前，超声雾化器的两种雾化形式为微锥孔超声雾化式和表面声波超 声雾化式，其优点是不需加热或添加任何化学试剂就可以把液态水分子结 构打散而产生自然飘逸的水雾，特别是在医疗中，雾化器通过雾化吸入治 疗是呼吸系统疾病治疗方法中一种重要和有效的治疗方法，采用雾化吸入 器将药液雾化成微小颗粒，药物通过呼吸吸入的方式进入呼吸道和肺部沉 积，从而达到无痛、迅速有效治疗的目的。
但是在某些工作条件下，比如说要雾化像咖啡精油、植物油等高粘度 的液体时，微锥孔超声雾化式无法雾化这些高粘度的液体，由于锥孔堵塞， 雾化器无法正常工作；表面声波超声雾化式的雾化器在雾化高粘度的液体 时，由于表面声波能量不足以把液面的表面张力对液滴团的束缚，导致表 面声波超声雾化式的雾化器无法正常工作。此外，微锥孔超声雾化式和表 面声波超声雾化式的雾化器能量不够集中，在雾化过程中会有很大的能量 损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压电式雾化装置，解决了雾化器能量不集 中，雾化效果低、无法雾化高粘度的液体的问题。
根据本发明的目的，本发明提供一种压电式雾化装置，包括针管、中 间连接件和压电换能器，所述针管设置在所述压电换能器的上方，所述针 管与所述压电换能器之间通过所述中间连接件固定连接，所述针管的侧壁 上开设有若干第一凹槽，所述中间连接件两侧的中间位置设置有第二凹槽。
进一步地，所述压电换能器包括压电陶瓷和金属基座，所述压电陶瓷 和所述金属基座之间通过胶层粘接连接，所述压电陶瓷与外部交变电压相 连。
进一步地，所述压电陶瓷片位于所述金属基底的下方，所述金属基底 的底部设有用于安装所述压电陶瓷片的槽孔，所述压电陶瓷片和所述金属 基底同轴连接。
进一步地，所述压电陶瓷的驱动频率在超声频域内，压电振子产生垂 直于电场方向，沿长度方向上的伸缩振动，即在高度方向产生伸缩变形。
进一步地，所述针管上设置有质量块。
进一步地，所述质量块通过焊接或者过盈连接方式连接在所述针管的 末端，所述中间连接件的两端分别与所述压电换能器或所述针管通过热处 理加工方式连接。
进一步地，所述质量块连接在所述第一凹槽中或直接固定在所述针管 上。
进一步地，所述质量块的中心位于所述针管的正上方。
进一步地，所述针管的一端设有输液泵，所述针管与所述输液泵之间 通过软管连接，所述针管的另一端与大气连通。
进一步地，所述软管上固定有连接环。
本发明的技术方案采用中间连接件对针管和压电换能器进行固定，可 以避免压电换能器在高频振动时产生扭转等能量损失；在中间连接件两侧 的中间位置以及针管设置了凹槽，形成柔性铰链，减小所述中间连接件和 针管的刚度，从而提高振动，压电换能器在高频振动时，中间连接件和针 管的振动也会提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下 面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例针管的剖视图；
图3是本发明实施例压电换能器的剖视图；
图4是本发明实施例雾化装置振动后的示意图；
图中，1、连接环；2、软管；3、针管；301、第一凹槽；302、质量 块；4、中间连接件；401、第二凹槽；5、压电换能器；501、压电陶瓷； 502、胶层；503、金属基座；6、输液泵；7、交变电压。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发 明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、" 长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、" 水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示 相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、 "第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明 的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此 外，术语“安装”、“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，或一体地连接；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，可以是两个元件内部的 连通。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 发明中的具体含义。
实施例1
如图1-图4所示：
一种压电式雾化装置，包括连接环1、软管2、针管3、中间连接件4、 压电换能器5、输液泵6和交变电压7；
其中，连接环1与软管2固定连接，软管2与针管3连接，软管2采 用软质材料制作而成，其材料可以为橡胶或者其他类型材料。针管3部分 位于软管2的内侧，针管3的一侧与外界大气连通。输液泵6把液体输入 软管，软管2把液体输入针管3。
连接环1材质为金属，例如黄铜或者铝合金。连接环1与软管2固定 连接，其连接方式可为胶接或者锁接，但不限于这两种连接方式，连接环 的作用是减小整个振动系统的质量；
针管3的表面布置有多个第一凹槽301，形成了一个柔性铰链，减小针 管3的刚度，提高了针管3的振动，即有效提高雾化器的效率；第一凹槽 301截面形状可以是任意形状。
针管3设置了质量块302，避免针管3产生扭转等其他形式的能量损失， 强迫针管3振动，即有效提高雾化器的效率；质量块302连接在针管3的 第一凹槽中，可直接把质量块302焊接或者过盈连接在针管3上，并不限 于这两种连接方法；
中间连接件4设置于针管3与压电换能器5之间，且中间连接件4分 别与针管3、压电换能器5固定，其固定方式有多种，如焊接或者胶接等； 中间连接件4的外表面布置有多个第二凹槽401；
压电换能器5包括压电陶瓷501以及金属基座503，压电陶瓷片501位 于金属基底503的下方，二者通过胶层502粘贴，金属基底503上设置有 孔槽以便安装压电陶瓷片501；压电换能器5与外部交变电压7相连构成整 个装置的动力源；交变电压7给压电陶瓷501提供电源；
中间连接件4呈立方体结构；中间连接件4采用金属材料制作而成， 可以是黄铜或铝合金或其他金属类型材料，其形状为柱状。其中，中间连 接件4两侧的中间位置设置了第二凹槽401，第二凹槽401截面形状可以是 任意形状。因为中间连接件4的中间节点位置是变形最大的地方，形成柔 性铰链，减小所述中间连接件4的刚度，使得变形越大，从而提高振动， 中间连接件4对针管3和压电换能器5进行热处理加工固定，可以避免压 电换能器在高频振动时，产生扭转等能量损失，使得雾化器的雾化效率大 大提高；交变电压7给压电陶瓷501提供电源。
压电换能器5与中间连接件4接触的部分加工时经过表面热处理，针 管3与中间连接件4接触的部分加工时也是经过表面热处理，中间连接件4 和压电换能器5以及中间连接件4和针管3通过焊接或连接方式连接。压 电换能器5振动带动中间连接件4的振动，从而把针管3里的液体打碎雾 化。
如图2所示，针管3设置了第一凹槽301，第一凹槽301在中间连接件 4的两侧的中间位置，因为中间连接件4的中间节点位置是变形最大的地方， 形成柔性铰链，减小所述针管3的刚度，使得变形越大，从而提高了针管3 的振动，即有效提高雾化器的效率；
针管3设置了质量块302，质量块的材质为金属，例如钨、铅金属或其 他类合金，质量块302连接在针管的凹槽中，可直接把质量块302焊接在 针管3上，或者过盈连接在针管上，并不限于这两种连接方法，避免针管3 产生扭转等其他形式的能量损失，强迫针管3振动，即有效提高雾化器的 效率。
如图3所示，压电换能器5包括压电陶瓷片501和金属基底503，压电 陶瓷片501位于金属基底503的下方，金属基底503上设置有孔槽以便安 装压电陶瓷片501，压电陶瓷片和金属基底同轴粘接，二者通过胶层502粘 贴；压电换能器5振动带动中间连接件4的振动，从而把针管3里的液体 打碎雾化；中间连接件4和压电换能器5进行热处理加工固定，可以避免 压电换能器5在高频振动时，产生扭转等能量损失，有效提高雾化器的效 率。
如图4所示，压电陶瓷振动后的实物示意图，通常情况下压电陶瓷振 动模式以下几种：
1.d31效应：垂直于电场方向，沿长度方向上的伸缩振动；
2.d33效应：平行于电场方向，沿厚度方向上的伸缩振动；
3.d36效应：垂直于电场方向，平面内的剪切振动；
4.d35效应：平行于电场方向，平面内的剪切振动；
在本实施例中，压电陶瓷501的驱动频率要在超声频域内，压电振子 产生垂直于电场方向，沿长度方向上的伸缩振动，即沿y方向产生伸缩变 形，即所谓的d31效应。
需要说明的是，本发明可以适用于不同粘度的液体进行雾化的装置， 如咖啡精油、植物油等。
综上，本发明实施例提供一种雾化装置，其采用连接环可以减小整个 振动系统的质量，中间连接件对针管和压电换能器进行热处理加工固定， 可以避免压电换能器在高频振动时，产生扭转等能量损失；并且，中间连 接件和针管都设置了凹槽，进行了柔性处理，形成柔性铰链，减小针管和 中间连接件的刚度，从而提高振动，压电换能器在高频振动时，中间连接 件和针管的振动也会提高，有效提高压电雾化器的效率。并且，针管设置 了质量块，避免针管产生扭转等其他形式的能量损失，强迫针管振动，即 有效提高压电雾化器的效率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非 对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的 普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进 行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或 者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种压电式雾化装置，其特征在于，包括针管、中间连接件和压电换能器，所述针管设置在所述压电换能器的上方，所述针管与所述压电换能器之间通过所述中间连接件固定连接，所述针管的侧壁上开设有若干第一凹槽，所述中间连接件两侧的中间位置设置有第二凹槽。
2.根据权利要求1所述的压电式雾化装置，其特征在于，所述压电换能器包括压电陶瓷和金属基座，所述压电陶瓷和所述金属基座之间通过胶层粘接连接，所述压电陶瓷与外部交变电压相连。
3.根据权利要求2所述的压电式雾化装置，其特征在于，所述压电陶瓷片位于所述金属基底的下方，所述金属基底的底部设有用于安装所述压电陶瓷片的槽孔，所述压电陶瓷片和所述金属基底同轴连接。
4.根据权利要求3所述的压电式雾化装置，其特征在于，所述压电陶瓷的驱动频率在超声频域内，压电振子产生垂直于电场方向，沿长度方向上的伸缩振动。
5.根据权利要求1所述的压电式雾化装置，其特征在于，所述针管上设置有质量块。
6.根据权利要求5所述的压电式雾化装置，其特征在于，所述质量块通过焊接或者过盈连接方式连接在所述针管的末端，所述中间连接件的两端分别与所述压电换能器或所述针管通过热处理加工方式连接。
7.根据权利要求1所述的压电式雾化装置，其特征在于，所述质量块连接在所述第一凹槽中或直接固定在所述针管上。
8.根据权利要求1所述的压电式雾化装置，其特征在于，所述质量块的中心位于所述针管的正上方。
9.根据权利要求1所述的压电式雾化装置，其特征在于，所述针管的一端设有输液泵，所述针管与所述输液泵之间通过软管连接，所述针管的另一端与大气连通。
10.根据权利要求9所述的压电式雾化装置，其特征在于，所述软管上固定有连接环。
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