用于霧化粘稠液體及懸浮液的超聲波噴霧裝置制造方法
【專利摘要】一種用于霧化粘稠液體及懸浮液的超聲波噴霧裝置。其包括后座、換能器、換能器后端、壓電振子組、電極焊片、換能器前端、外殼、電氣端口、進液端口和進氣端口。工作時，液體從進液端口進入，通過換能器中的直通孔流到霧化端面被霧化。該噴霧裝置利用超聲波變幅桿和聲表面波霧化原理，通過超聲波變幅桿增大超聲波換能器發(fā)出的超聲波的振幅，使得粘稠度較大的液體或固體顆粒懸浮液可以被霧化，并提高了噴霧裝置的效率，對于純水霧化1W的電功率可以提供1L／h以上的霧化量。該超聲波噴霧裝置的超聲波諧振頻率在20kHz至300kHz之間。
【專利說明】用于霧化粘稠液體及懸浮液的超聲波噴霧裝置
所屬【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液體噴霧裝置，特別是涉及一種用于霧化粘稠度較高或含有微小固體顆粒的懸浮液的超聲波噴霧裝置，屬于超聲波霧化領域。
【背景技術】
[0002]液體霧化是通過對液體施加機械能而使之分散撕裂或施加熱能使之汽化成細小顆粒的過程。加熱方式的霧化裝置轉換效率普遍偏低，而且其不適合使用在某些霧化液體不能受熱的醫(yī)療或化工領域。
[0003]自20世紀70年代以來，超聲波霧化作為一種新型的液體霧化技術被廣泛應用于醫(yī)療、民用、工業(yè)、科研等各個領域。超聲波霧化是利用超聲波換能器發(fā)出的高頻振蕩將處于換能器表面的液體撕裂成微小的顆粒。該超聲波換能器通常由一個壓電陶瓷圓片構成，通過加載與壓電陶瓷諧振頻率相同的電子脈沖來驅動超聲波換能器振動。此種超聲波霧化裝置通常頻率較高，為IMHz至3MHz之間，且由于單純依靠壓電晶片的振動其工作效率較低，通常要加載IOW以上的電功率才可將純水霧化，20W的電功率僅能提供300ml / h的純水霧化量。另外，霧化液體的粘度很受限制，通常不能超過1.2cps，所以此種超聲波霧化裝置只適合于霧化水、酒精或類似溶液。并且在空載(無液體)的時候，低效率的高頻振蕩換能器會瞬間升溫至200°C以上，致使換能器燒毀，所以該種超聲波霧化裝置必須完全浸在液體中工作，從而使該霧化裝置通常需要一個儲水池且只能自下而上地霧化，只有通過施加一定的導流氣體才能將液霧吹送到其他方向，這一缺陷也讓該種霧化裝置在許多實際應用中受到很大限制。
[0004]20世紀90年代末、21世紀初,一種利用微孔金屬片和壓電晶片相結合的超聲波霧化技術開始被應用。該技術利用蝕刻或激光在一薄金屬片(通常為鎳合金、不銹鋼或鈦合金)中心區(qū)域加工出許多很細的微孔，孔徑一般在幾微米到十幾微米，數量在幾千到幾萬不等，然后將環(huán)形壓電陶瓷片粘接在微孔金屬片上，通過環(huán)形壓電陶瓷片的徑向振動帶動微孔金屬片中心區(qū)域的厚度方向振動，液體流經微孔金屬片中心區(qū)域時被撕裂霧化，霧化的顆粒穿過微孔在金屬片的另一側被噴出。由于該霧化裝置使用了壓電陶瓷片的徑向頻率，超聲頻率一般在IOOkHz至200kHz之間。該超聲波霧化裝置由于利用的杠桿原理，使得微孔金屬片中心的振幅較單一的壓電陶瓷片有了很大提高，且整個霧化裝置的效率也大大提高，一般只需要3V至5V的驅動電壓，0.5W-1W的功率就可以將純水霧化。而且該霧化裝置不需要完全浸在水中，其基本實現對任意方向的霧化，且不需要儲水裝置。由于此種超聲波霧化裝置具有緊湊小巧和低功率的優(yōu)點，其被廣泛應用于便攜式霧化器、加濕器、香薰機等領域。但是，由于微孔金屬片的金屬疲勞性、微孔容易堵塞等原因，該超聲波霧化裝置的穩(wěn)定性和壽命較低，且由于不能加載較大的功率，該霧化裝置的霧化量一般較小，不超過100ml / h。并且雖然利用了杠桿原理，但金屬片的振幅依然有限，且微孔過小極易堵塞，使得該種霧化器與傳統(tǒng)的高頻壓電陶瓷片霧化器一樣，無法霧化粘稠度較高的液體。
[0005]由于現有的超聲波霧化裝置均無法霧化粘稠度較高或含有固體雜質的液體，且霧化量較低，使得超聲波霧化通常只能用于空氣加濕、香薰美容等領域。對于特殊液體材料的噴涂、化工制造、化學分析等領域，超聲波霧化技術一直很難被應用。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明是鑒于這種問題而提出的，其目的是提供一種利用超聲波變幅桿和聲表面波霧化原理的超聲波噴霧裝置，通過超聲波變幅桿增大超聲波換能器發(fā)出的超聲波的振幅，使得粘稠度較大的液體或固體顆粒懸浮液可以被霧化，并通過施加特定走向的壓縮氣體將液霧均勻噴出。
[0007]本發(fā)明所述一種用于霧化粘稠液體及懸浮液的超聲波噴霧裝置，其包括后座、換能器、外殼、電氣端口、進液端口和進氣端口。所述的換能器連接在后座的如側，外殼罩在換能器外并與后座前側連接，后座的后側分別連接電氣端口、進液端口和進氣端口。所述外殼的內側前半部分為圓錐筒狀結構，后半部分為圓筒狀結構，外殼前端面中心位置有一圓孔出口，換能器前端的前端面位于該圓孔出口處。該超聲波噴霧裝置的超聲波諧振頻率在20kHz 至 300kHz 之間。
[0008]所述換能器包括換能器后端、壓電振子組、電極焊片和換能器前端，壓電振子組的電極通過電極焊片引出并與電氣端口連接。壓電振子組由偶數個圓環(huán)狀壓電陶瓷片同軸羅列組成，并以并聯方式電連接，壓電振子組其中一極與換能器前端和換能器后端電連接。
[0009]所述換能器前端在結構上順序地分為霧化端、前端桿、中端桿和后端桿四部分，霧化端為圓片形、圓臺形或倒圓臺形，前端桿為圓柱形或圓臺形，中端桿和后端桿為圓柱形。后端桿的直徑小于中端桿的直徑，中端桿的直徑是前端桿最大直徑的2倍至5倍，前端桿最大直徑是前端桿最小直徑的I倍至3倍，霧化端的最大直徑大于或等于前端桿的最小直徑且小于中端桿的直徑。在換能器前端中心軸位置有一直通孔貫穿霧化端、前端桿、中端桿和后端桿，該通孔為液體通道，通孔直徑在0.2mm至7_之間。
[0010]所述電極焊片和換能器后端均為圓環(huán)狀，換能器前端的后端桿穿過壓電振子組、電極焊片和換能器后端與后座連接。壓電振子組、電極焊片和換能器后端的外徑與換能器前端的中端桿直徑相同。
[0011]與現有技術中的超聲波霧化裝置相比，本發(fā)明由于采用了上述技術方案，提高了超聲波霧化裝置的霧化能力和霧化效率，可以實現對粘稠度IOOcps以內的液體的霧化，對于純水霧化IW的電功率可以提供IL / h的霧化量，霧化顆粒在10微米到100微米之間，并且本發(fā)明所述超聲波霧化裝置不受體液儲存和液位的限制，在沒有導流風的情況下也可向任意方向噴霧，在精密噴涂、噴霧干燥、化學分析等領域有廣闊的應用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的超聲波噴霧裝置的3D實體示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明的超聲波噴霧裝置的3D剖面圖；
[0014]圖3為本發(fā)明的超聲波噴霧裝置中換能器的3D實體示意圖；
[0015]圖4為本發(fā)明的超聲波噴霧裝置中換能器的結構剖面圖
【具體實施方式】:[0016]如圖1和圖2所示，本發(fā)明公開了一種用于霧化粘稠液體及懸浮液的超聲波噴霧裝置，其包括后座3、換能器I和外殼2。所述的換能器I通過一連接桿4固定在后座3上，外殼2罩在換能器I外并與后座3前側連接，后座3的后側分別連接有電氣端口 31、進液端口 32和進氣端口 33。所述外殼2的內側前半部分為圓錐筒狀結構，后半部分為圓筒狀結構，外殼2前端面中心位置有一圓孔出口，換能器前端11的霧化端Ila位于該圓孔出口處。換能器I中心軸位置貫穿一直通孔lie，孔徑為1.2mm。工作時，液體從進液端口 32進入，通過換能器I中的直通孔Ile流到霧化端Ila面被霧化。在進氣端口 33通入0.05MPa到0.2MPa的壓縮氣體，壓縮氣體流過外殼2與換能器I之間的空腔并在霧化端Ila與外殼2圓孔出口處噴出，噴出的壓縮氣體使被霧化的液滴均勻分布。
[0017]如圖3和圖4所示，所述換能器I包括換能器后端12、壓電振子組13、電極焊片14和換能器前端11，壓電振子組13的電極通過電極焊片14引出。壓電振子組13由2個圓環(huán)狀壓電陶瓷片同軸羅列組成，并以并聯方式電連接，壓電振子組13其中一極與換能器如端11和換能器后端12電連接。換能器如端11在結構上順序地分為霧化端11a、如端桿lib、中端桿Ilc和后端桿Ild四部分。換能器前端11的后端桿Ild穿過壓電振子組13、電極焊片14和換能器后端12與連接桿4連接。該實施例中換能器I的超聲波諧振頻率為IOOkHz0
【權利要求】
1.一種用于霧化粘稠液體及懸浮液的超聲波噴霧裝置，其包括后座、換能器、外殼、電氣端口、進液端口和進氣端口 ；其特征在于:所述超聲波噴霧裝置的換能器連接在后座的前側，外殼罩在換能器外并與后座前側連接，后座的后側分別連接電氣端口、進液端口和進氣端口 ； 所述超聲波噴霧裝置的超聲波頻率在20kHz至300kHz之間； 所述換能器包括換能器后端、壓電振子組、電極焊片、換能器前端，壓電振子組的電極通過電極焊片引出并與電氣端口連接； 所述換能器前端中心軸位置有一通孔，孔徑在0.2mm至7_之間； 所述外殼的內側前半部分為圓錐筒狀結構，后半部分為圓筒狀結構，外殼前端面中心位置有一圓孔出口，換能器前端的前端面位于該圓孔出口處。
2.根據權利要求1所述的超聲波噴霧裝置，其特征在于:所述換能器前端分為霧化端、前端桿、中端桿和后端桿四部分，霧化端為圓片形、圓臺形或倒圓臺形，前端桿為圓柱形或圓臺形，中端桿和后端桿為圓柱形。
3.根據權利要求2所述的超聲波噴霧裝置，其特征在于:后端桿的直徑小于中端桿的直徑，中端桿的直徑是前端桿最大直徑的2倍至5倍，前端桿最大直徑是前端桿最小直徑的I倍至3倍，霧化端的最大直徑大于或等于前端桿的最小直徑且小于中端桿的直徑。
4.根據權利要求1所述的超聲波噴霧裝置，其特征在于:壓電振子組由偶數個圓環(huán)狀壓電陶瓷片同軸羅列組成，并以并聯方式電連接，壓電振子組其中一極與換能器前端和換能器后端電連接。
5.根據權利要求1-4之一所述的超聲波噴霧裝置，其特征在于:電極焊片和換能器后端均為圓環(huán)狀，換能器前端的后端桿穿過壓電振子組、電極焊片和換能器后端與后座連接。
6.根據權利要求5所述的超聲波噴霧裝置，壓電振子組的外徑和換能器后端的外徑相同。
【文檔編號】B05B17/06GK103599867SQ201310383192
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權日:2013年8月29日
【發(fā)明者】咸威 申請人:咸威