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(jìn)液端口和進(jìn)氣端口。工作時(shí)，液體從進(jìn)液端口進(jìn)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
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型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(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]液體霧化是通過對液體施加機(jī)械能而使之分散撕裂或施加熱能使之汽化成細(xì)小顆粒的過程。加熱方式的霧化裝置轉(zhuǎn)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(lǐng)域。
[0003]自20世紀(jì)70年代以來，超聲波霧化作為一種新型的液體霧化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、民用、工業(yè)、科研等各個(gè)領(lǐng)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(gè)壓電陶瓷圓片構(gòu)成，通過加載與壓電陶瓷諧振頻率相同的電子脈沖來驅(qū)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1MHz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10W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(shí)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(gè)儲水池且只能自下而上地霧化，只有通過施加一定的導(dǎo)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(shí)際應(yīng)用中受到很大限制。
[0004]20世紀(jì)90年代末、21世紀(jì)初，一種利用微孔金屬片和壓電晶片相結(jié)合的超聲波霧化技術(shù)開始被應(yīng)用。該技術(shù)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(xì)的微孔，孔徑一般在幾微米到十幾微米，數(shù)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(jīng)微孔金屬片中心區(qū)域時(shí)被撕裂霧化，霧化的顆粒穿過微孔在金屬片的另一側(cè)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100kHz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(gè)霧化裝置的效率也大大提高，一般只需要3V至5V的驅(qū)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(shí)現(xiàn)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(diǎn)，其被廣泛應(yīng)用于便攜式霧化器、加濕器、香薰機(jī)等領(lǐng)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(xiàn)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(zhì)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(lǐng)域。對于特殊液體材料的噴涂、化工制造、化學(xué)分析等領(lǐng)域，超聲波霧化技術(shù)一直很難被應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型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]本實(shí)用新型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(jìn)液端口和進(jìn)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如側(cè)，外殼罩在換能器外并與后座如側(cè)連接，后座的后側(cè)分別連接電氣端口、進(jìn)液端口和進(jìn)氣端口。所述外殼的內(nèi)側(cè)前半部分為圓錐筒狀結(jié)構(gòu)，后半部分為圓筒狀結(jié)構(gòu)，外殼前端面中心位置有一圓孔出口，換能器前端的霧化端位于該圓孔出口處。所述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、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；
[0009]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；
[0010]所述壓電振子組由偶數(shù)個(gè)圓環(huán)狀壓電陶瓷片同軸羅列組成，并以并聯(lián)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。
[0011]所述換能器前端在結(jié)構(gòu)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1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。
[0012]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。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)中的超聲波霧化裝置相比，本實(shí)用新型由于采用了上述技術(shù)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(shí)現(xiàn)對粘稠度lOOcps以內(nèi)的液體的霧化，對于純水霧化1W的電功率可以提供lL/h的霧化量，霧化顆粒在10微米到100微米之間，并且本實(shí)用新型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(dǎo)流風(fēng)的情況下也可向任意方向噴霧，在精密噴涂、噴霧干燥、化學(xué)分析等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的超聲波噴霧裝置的3D實(shí)體示意圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型的超聲波噴霧裝置的3D剖面圖；
[0016]圖3為本實(shí)用新型的超聲波噴霧裝置中換能器的3D實(shí)體示意圖；
[0017]圖4為本實(shí)用新型的超聲波噴霧裝置中換能器的結(jié)構(gòu)剖面圖【具體實(shí)施方式】:
[0018]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型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1和外殼2。所述的換能器1通過一連接桿4固定在后座3上，外殼2罩在換能器1外并與后座3前側(cè)連接，后座3的后側(cè)分別連接有電氣端口 31、進(jìn)液端口 32和進(jìn)氣端口 33。所述外殼2的內(nèi)側(cè)前半部分為圓錐筒狀結(jié)構(gòu)，后半部分為圓筒狀結(jié)構(gòu)，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11a位于該圓孔出口處。換能器1中心軸位置貫穿一直通孔lie，孔徑為1.2mm。工作時(shí)，液體從進(jìn)液端口 32進(jìn)入，通過換能器1中的直通孔lie流到霧化端11a面被霧化。在進(jìn)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1之間的空腔并在霧化端11a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。
[0019]如圖3和圖4所示，所述換能器1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(gè)圓環(huán)狀壓電陶瓷片同軸羅列組成，并以并聯(lián)方式電連接，壓電振子組13其中一極與換能器ill端11和換能器后端12電連接。換能器如端11在結(jié)構(gòu)上順序地分為霧化端11a、如端桿lib、中端桿11c和后端桿lid四部分。換能器前端11的后端桿lid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(shí)施例中換能器1的超聲波諧振頻率為100kHz。
【權(quán)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(jìn)液端口和進(jìn)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(cè)，外殼罩在換能器外并與后座前側(cè)連接，后座的后側(cè)分別連接電氣端口、進(jìn)液端口和進(jìn)氣端口 ；所述外殼的內(nèi)側(cè)前半部分為圓錐筒狀結(jié)構(gòu)，后半部分為圓筒狀結(jié)構(gòu)，外殼前端面中心位置有一圓孔出口，換能器前端的霧化端位于該圓孔出口處；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0.2_至7_之間。
2.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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1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(jù)權(quán)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(shù)個(gè)圓環(huán)狀壓電陶瓷片同軸羅列組成，并以并聯(lián)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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】B05B17/06GK203494705SQ201320531337
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】咸威 申請人:咸威