[發(fā)明專利]一種徑向厚度方向極化的中頻超聲霧化噴頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410018228.3
• 申請日: 2014-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN103769338A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高建民;張競宇
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): B05B17/06
• 分類號(hào): B05B17/06
• 代理公司: 江蘇縱聯(lián)律師事務(wù)所 32253
• 代理人: 戴勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于霧化栽培領(lǐng)域，具體涉及一種超聲霧化噴頭技術(shù)。

背景技術(shù)

超聲霧化器和傳統(tǒng)霧化器(如氣水引射器、離心式噴霧機(jī)和低壓噴頭)相比，可以產(chǎn)生較細(xì)霧滴，更有利于植物生長。目前，國內(nèi)外常用的工作頻率大于1MHz的高頻超聲霧化器，存在驅(qū)動(dòng)電壓大，水肥利用效率低、高能耗以及通過空化作用破壞營養(yǎng)液的化學(xué)結(jié)構(gòu)等缺點(diǎn)，另外，由于采用極薄的霧化片，其可靠性低、壽命短。和高頻超聲霧化器相比低頻超聲霧化器(工作頻率介于20KHz-100KHz)存在容易發(fā)熱，工作效率低，產(chǎn)生的霧滴比較大，霧滴大小不可調(diào)等缺點(diǎn)。

傳統(tǒng)縱向復(fù)合式壓電換能器極化方向?yàn)檩S向厚度方向，壓電陶瓷片軸向厚度小于徑向厚度，壓電陶瓷晶堆軸向形變小于徑向形變。由于縱向復(fù)合式壓電換能器依賴于壓電陶瓷的軸向振動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)整個(gè)噴頭做軸向振動(dòng)。故極化方向?yàn)檩S向厚度方向的傳統(tǒng)縱向復(fù)合式壓電換能器存在壓電陶瓷晶堆軸向形變小于徑向形變的缺點(diǎn)。傳統(tǒng)縱向復(fù)合式壓電換能器，前后蓋板采用金屬材料，金屬材料中聲速較大的為7075硬鋁合金。縱向復(fù)合式壓電換能器，為了減少軸向以外的振動(dòng)，換能器的橫截面尺寸應(yīng)小于工作頻率所對應(yīng)的材料中波長的四分之一。根據(jù)波長計(jì)算公式：

λ=cf]]>

式中：λ為超聲波在材料中的波長，c為超聲波在材料中的速度，f為超聲波頻率。當(dāng)工作頻率為120KHz時(shí)，根據(jù)波長計(jì)算公式，知：λ(7075硬鋁合金)=41mm。由此可知，當(dāng)工作頻率為120KHz時(shí)，采用金屬材料作為前后蓋板的傳統(tǒng)縱向復(fù)合式壓電換能器，其橫截面尺寸很小，整個(gè)噴頭的尺寸也很小。根據(jù)先前技術(shù)可知，如果噴頭尺寸太小，無法噴霧，且不方便加工。因此，極化方向?yàn)檩S向厚度方向且前后蓋板采用金屬材料的傳統(tǒng)縱向復(fù)合式壓電換能器，其工作頻率不能高于120KHz。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種徑向厚度方向極化的中頻超聲霧化噴頭，使工作頻率可大于120KHz，達(dá)到300KHz～500KHz。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：

一種徑向厚度方向極化的中頻超聲霧化噴頭，壓電陶瓷(3)右側(cè)均粘貼絕緣環(huán)(4)；所述壓電陶瓷晶堆一端連接后蓋板(7)，另一端連接前蓋板(2)；蓋板(2)、壓電陶瓷(3)、絕緣環(huán)(4)、后蓋板(7)通過螺栓(11)依次從前到后連接在一起，特征在于：四個(gè)徑向厚度方向極化的壓電陶瓷(3)同軸組成的壓電陶瓷晶堆；壓電陶瓷(3)內(nèi)壁與外壁均涂有銀層(6)；

所述壓電陶瓷(3)軸向厚度w大于壓電陶瓷(3)的徑向厚度t；壓電陶瓷晶堆振動(dòng)時(shí)軸向形變大于徑向形變；所述壓電陶瓷(3)的徑向厚度t為3mm-5mm。

所述前蓋板(2)和后蓋板(7)的材料為SiC陶瓷晶堆。

所述壓電陶瓷(3)內(nèi)壁與螺栓(11)之間存在徑向?yàn)?-4mm的環(huán)形空隙，在環(huán)形空隙內(nèi)安裝支撐壓電陶瓷(3)與絕緣環(huán)(4)的絕緣件組合(5)；絕緣件組合(5)為硬度較大的絕緣材料，由薄壁圓柱形絕緣環(huán)及粘貼在薄壁圓柱形絕緣環(huán)兩個(gè)端面的環(huán)形絕緣薄片組成；在絕緣件組合(5)的薄壁圓柱形絕緣環(huán)上半部分的一條圓柱母線上均勻分布四個(gè)小孔A，在位于絕緣件組合(5)左側(cè)的環(huán)形絕緣薄片上半部分開有一個(gè)小孔B；

后蓋板(7)上鉆有兩個(gè)沿噴頭中軸線對稱的通孔A和通孔B，小孔B的圓心位于后蓋板(7)上半部分的通孔A的軸線上；四條正極引線(9)分別從絕緣件組合(5)的薄壁圓柱形絕緣環(huán)上的四個(gè)小孔A穿過引到環(huán)形空隙，再經(jīng)小孔B和后蓋板(7)上半部分的通孔A引出，連接電源正極；后蓋板(7)、螺栓(11)、前蓋板(2)沿中軸線上開有通孔，在后蓋板、螺栓、前蓋板上沿噴頭中軸線開有通孔C、通孔D和通孔E，后蓋板上的通孔C為進(jìn)液口，前蓋板上的通孔E為出液口；前蓋板右端連接金屬薄片，出液口與金屬薄片之間為錐形空隙，金屬薄片上與錐形空隙對應(yīng)的部位打有均勻分布的激光通孔，激光通孔的直徑范圍為3um-5um。

本發(fā)明的工作過程如下：液體從后蓋板上的進(jìn)液口流入超聲霧化器內(nèi)，從前蓋板上的出液口流出，在出液口的右端面霧化，霧化后的霧滴從金屬薄片上的激光通孔射出，根據(jù)金屬薄片上的激光通孔直徑，控制霧滴粒徑。