[發明專利]一種微滴按需噴射用的壓電式噴頭

在審

• 申請號: 201711360546.8
• 申請日: 2017-12-17
• 公開（公告）號: CN108099196A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 劉趙淼;徐元迪;逄燕
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B29C64/209
• 分類號: B29C64/209;B29C64/112;B33Y30/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種微滴按需噴射用的壓電式噴頭，屬于微滴噴射增材制造技術領域。該壓電式噴頭包括端蓋、螺釘、噴腔、噴孔、電極線、上位電極片、非標準定制的環形壓電陶瓷片、下位電極片、金屬薄片、液體入口和節流孔。噴腔為錐形結構，通過液體入口將待噴射液體注滿噴腔，并設置所需的液體入口流量，將電極片導線與壓電驅動電源相連接，通過設定所需的壓電驅動波形控制環形壓電陶瓷片振動。通過環形壓電陶瓷片的振動位移改變噴腔內的液體體積使其從噴孔噴射，形成所需的微滴。適用于低溫溶液的按需噴射系統，具有體積小、結構簡單、便于加工等優點。

技術領域

本發明涉及一種微滴按需噴射用的壓電式噴頭，屬于微滴噴射增材制造技術領域。

背景技術

微滴噴射增材制造(freeform fabrication with micro-dropletjetting)技術是快速成型(rapidprototyping)技術或增材制造(addictive manufacturing)技術的一個重要分支。無需傳統的道具和夾具以及多道加工工序，以計算機三維模型為基礎，通過軟件控制微滴的生成、鋪展、搭接、凝固、堆積疊加來形成三維實體。可快速精密地制造出任意復雜形狀的零件，從而實現了零件“自由制造”，解決了許多復雜結構零件的成形問題，減少了加工工序，縮短了加工周期，作為制造領域的新興前沿技術有著廣泛的應用前景。

現有的控制技術結合壓電噴頭，能夠精確按需控制微滴的噴射，但為了降低成型件表面的粗糙度、提高其致密度，需要生成尺寸更加小的微滴，以滿足更高的成型要求。

目前，微滴按需噴射中壓電噴頭的噴腔內壁容易受到噴射溶液的腐蝕，從而影響壓電噴頭正常工作，降低了壓電噴頭的使用壽命。

發明內容

為了克服微滴按需噴射過程中的噴腔腐蝕、能量耗散及生成微滴尺寸過大等問題，本發明提供了一種微滴按需噴射用的壓電式噴頭，適用于低溫溶液的按需噴射系統，具有體積小、結構簡單、便于加工等優點。

本發明所采用的技術方案為一種微滴按需噴射用的壓電式噴頭，該壓電式噴頭包括端蓋(1)、螺釘(2)、噴腔(3)、噴孔(6)、電極線(7)、上位電極片(8)、非標準定制的環形壓電陶瓷片(9)、下位電極片(10)、金屬薄片(11)、液體入口(12)和節流孔(13)。噴腔(3)為錐形結構，噴腔(3)的殼體(5)側面上開設有液體入口(12)及節流孔(13)，噴腔(3)的下端設置有噴孔(6)；噴腔(3)上部設有金屬薄片(11)，金屬薄片(11)上粘接有下位電極片(10)；下位電極片(10)的上表面接有非標準定制的環形壓電陶瓷片(9)，環形壓電陶瓷片(9)與上位電極片(8)相接；端蓋(1)將金屬薄片(11)壓緊在噴腔(3)上部，端蓋(11)與噴腔(3)的外殼(5)由螺釘(2)連接；電極片導線(7)由壓電陶瓷片(9)圓心孔處引出端蓋(1)。噴腔(3)的內壁上噴涂有一層防腐層(4)。

通過液體入口(12)將待噴射液體注滿噴腔(3)，并設置所需的液體入口(12)流量，將電極片導線(7)與壓電驅動電源相連接，通過設定所需的壓電驅動波形控制環形壓電陶瓷片(9)振動。通過環形壓電陶瓷片(9)的振動位移改變噴腔(3)內的液體體積使其從噴孔(6)噴射，形成所需的微滴。

與現有技術相比較，本發明具有如下有益效果。

1、使用壽命長。通過在噴腔內涂覆一層防腐層，能減少液體對噴腔的腐蝕，提高壓電噴頭使用壽命。

2、設計合理。通過將噴腔設計為錐形，有利于減緩能量耗散；通過在非標準定制的環形壓電陶瓷片兩側設置上位電極片和下位電極片，能夠提高其壓電效果。且圓環形壓電陶瓷便于將電極導線從上端引出，使設計更加合理。

3、該發明結構簡單、設計合理、便于加工，有助于提高壓電噴嘴的使用壽命和壓電效果。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。