CN203343005U - 一种压电陶瓷超声雾化器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压电陶瓷超声雾化器，包括相连接的金属膜片和压电陶瓷环片，所述压电陶瓷环片的外径小于或等于金属膜片的直径，所述的压电陶瓷环片的中心区域设有通孔，所述的金属膜片与陶瓷环片中心区域对应的区域设有一组密集的雾化孔，所述雾化孔朝向压电陶瓷环片的第一开口直径小于雾化孔背离压电陶瓷环片的第二开口直径，并且雾化孔壁的轮廓线为曲线。该结构的雾化孔可以以降低雾化孔横截面沿孔轴线方向的变化率，有利于减小因横截面变化过大而产生的能量损失，有利于增大雾化器的雾化量，并显著提高雾化效果。

Description

一种压电陶瓷超声雾化器

技术领域

本实用新型涉及一种将液体进行运送、传输与雾化的装置，尤其涉及一种采用压电陶瓷来进行超声雾化的雾化器。 

技术背景

在生产生活中，将连续液体打散转变为雾状小液滴的过程称为雾化。雾化过程其实是一种能量转化过程，即把输入的电能转化为小液滴的机械能以及同时产生的其他形式能量。 

现阶段采用的压电陶瓷超声雾化器，其结构大多由一片金属膜片与一片压电陶瓷环粘结或焊接而成，其结构如图1所示。压电陶瓷环片加电后，在逆压电效应的作用下陶瓷环片产生沿径向的伸缩振动并带动金属膜片做弯曲振动。带动了液体的传输，并在锥形孔的小孔端或大孔端不断有微细的小液滴溢出，实现了液体的雾化。 

现有的压电陶瓷超声雾化器，其金属膜片中雾化孔的形状大多为锥形，液体在沿锥孔轴线流动时，横截面变化还是相对比较剧烈的，液体流动时相应产生的机械能损失较大。另外，当金属膜片厚度较大时，采用锥形雾化孔还会使大孔端孔径过大（雾化孔的小孔端直径和雾化孔锥角受制于雾化颗粒大小以及雾化的最优锥角，可认为是不变的），这样造成在雾化孔分布区域面积一定时，雾化孔数目相对减少，进而降低雾化效果。 

所以现阶段采用的锥形雾化孔压电陶瓷超声雾化器，其在能量上还是有较大的损耗。当金属膜片厚度较大时，采用锥形雾化孔也是不太适宜的。 

发明内容

技术问题 

本实用新型要解决的技术问题是提供一种采用特殊结构雾化孔的压电陶瓷超声雾化器，其雾化孔壁的轮廓线为曲线形。以降低雾化孔横截面沿孔轴线方向的变化率，有利于减小因横截面变化过于激烈而产生的大量能量损失。 

技术方案 

为了解决上述的技术问题，本实用新型的压电陶瓷超声雾化器，包括相连接金属膜片和压电陶瓷环片，所述压电陶瓷环片的外径小于或等于金属膜片的直径，所述的压电陶瓷环片的中心区域设有通孔，所述的金属膜片与陶瓷环片中心区域对应的区域设有一组密集的雾化孔，所述雾化孔朝向压电陶瓷环片的第一开 口直径小于雾化孔背离压电陶瓷环片的第二开口直径，并且雾化孔壁的轮廓线为曲线形。所述的金属膜片和压电陶瓷环片通过焊接或粘接的方式结合在一起。所述的雾化孔壁轮廓线的母线是单调变化的曲线形，使雾化孔的横截面在沿孔轴线方向的变化更加缓和，流体流动时因横截面突变而产生的能量损失相对减小。 

更进一步地，所述的雾化孔壁的曲状轮廓线（即母线）为数学曲线中的一段，所述的数学曲线为双曲线、渐开线、圆弧、抛物线等数学曲线。当金属膜片厚度较大时，可以通过控制雾化孔的大孔端直径来保证雾化片中雾化孔的数目，并以此来满足雾化量和雾化效果的要求。 

更进一步地，所述的金属膜片设有雾化孔区域面积小于压电陶瓷环片的通孔的面积。 

本实用新型提供的轮廓线是单调变化的曲线形的雾化孔压电陶瓷超声雾化器，减小了横截面沿孔轴线方向的突变率，从而解决了液体流动过程中因截面变化比较剧烈造成的能量损失过大的问题，有利于提高雾化能量的利用率，进而增大雾化量、提高雾化效果。同时，采用弧形雾化孔还可以控制雾化孔的相关结构参数，来方便整体结构的设计安排，特别适合于雾化器中金属膜片厚度要求较大情况下雾化要求的应用。 

有益效果 

与现有的采用锥形雾化孔的雾化器相比，采用曲状轮廓线是单调变化的曲线形的雾化孔可以降低雾化孔横截面沿孔轴线方向的变化率，有利于减小因横截面变化过大而产生的能量损失。当输入能量一定时，损耗的能量小，则用于雾化的能量相对增加，这样有利于增大雾化量、提高雾化效果。同时可以通过控制雾化孔大孔端直径，避免因雾化孔大孔端直径过大使雾化孔分布区域中雾化孔的数目减少，影响雾化效果。 

附图说明

图1现有的压电陶瓷超声雾化器结构示意图； 

图2现有的采用压电陶瓷超声雾化器中雾化孔的结构示意图； 

图3本实用新型的压电陶瓷超声雾化器结构示意图； 

图4本实用新型采用的压电陶瓷超声雾化器中雾化孔的结构示意图； 

图5采用锥形雾化孔与母线是单调变化的曲线形的雾化孔的雾化孔结构对比图； 

图6压电陶瓷超声雾化器各结构的分布区域示意图； 

图7～图10为本实用新型中母线是单调变化的曲线形的雾化孔中母线常采用的几种线形示意图。 

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行进一步说明。 

如图3、图4和图6所示，压电陶瓷超声雾化器，包括相连接的金属膜片1和压电陶瓷环片2，所述压电陶瓷环片2的外径小于或等于金属膜片1的直径，所述的压电陶瓷环片2的中心区域设有通孔4，所用的金属膜片1与中心陶瓷环片2中心区域对应的区域设有一组密集的雾化孔3，所述雾化孔3朝向压电陶瓷环片2的第一开口直径小于雾化孔3背离压电陶瓷环片2的第二开口直径，并且雾化孔3壁的轮廓线为曲线形。所述的金属膜片1设有雾化孔3区域面积小于压电陶瓷环片2的通孔4的面积。 

如图7～图10所示，本实施例中雾化孔3壁的轮廓线的曲线的母线为双曲线、渐开线、圆弧、抛物线等数学曲线中的一段。 

现有压电陶瓷超声雾化器的结构示意图分别如图1、2所示，其工作原理为：假设输入的电能都为E，能量转化效率相同，那么就有等量的电能转化用于完成雾化过程，这里用W来表示。总量为W的能量，一部分用于克服雾化过程中受到的阻力所做的功（基本上转化为热能），分别记作Q、Q’，如图1、3所示。对于图1，则有W-Q的能量用于实际雾化作用。同理，对于图3，则有W-Q’的能量用于实际雾化作用。又如图2、4所示，雾化孔大孔端直径都为d₁，小孔端直径为d，厚度为t，很显然图3的横截面变化率相对较图4中的小，由流体力学知识可知，在给定条件相同情况下，流体在流经横截面变化的管道时，横截面变化越大，能量损耗也越大，即Q<Q’。所以（W-Q）>(W-Q’)，即图4结构相对于图2结构有更多的能量来用于实际雾化作用。 

如图2、5、6所示，图5为金属膜片1的厚度较大时采用锥形雾化孔3’以及母线是单调变化的曲线形的雾化孔3的孔结构对比图。雾化孔的小孔端直径都为d，雾化孔小径端与大径端的连线所形成的锥孔的锥角可以在雾化效果变化不大的合理范围内变动时，采用锥形雾化孔3’时大孔端直径d₂大于母线是单调变化的曲线形的雾化孔3大孔端直径d₁。当雾化孔3区域面积一定时（如图6所示），母线是单调变化的曲线形的雾化孔3可分布的数目相对于锥形雾化孔3’的数目要多一些，这对雾化效果的提高具有积极意义。 

Claims (4)

1.一种压电陶瓷超声雾化器，包括相连接的金属膜片（1）和压电陶瓷环片（2），所述压电陶瓷环片（2）的外径小于或等于金属膜片（1）的直径，所述的压电陶瓷环片（2）的中心区域设有通孔（4），所述的金属膜片（1）与陶瓷环片（2）中心区域对应的区域设有一组密集的雾化孔（3），其特征在于，所述雾化孔（3）朝向压电陶瓷环片（2）的第一开口直径小于雾化孔（3）背离压电陶瓷环片（2）的第二开口直径，并且雾化孔（3）壁的轮廓线为曲线。 

2.如权利要求1所述的压电陶瓷超声雾化器，其特征在于，所述的雾化孔（3）壁的曲状轮廓线为数学曲线中的一段。 

3.如权利要求2所述的压电陶瓷超声雾化器，其特征在于，所述的雾化孔（3）壁的曲状轮廓线可以是双曲线、渐开线、圆弧、抛物线数学曲线中的一段。 

4.如权利要求1或2或3所述的压电陶瓷超声雾化器，其特征在于，所述的金属膜片（1）设有雾化孔（3）区域面积小于压电陶瓷环片（2）的通孔（4）的面积。 

Images