专利名称：一种夹心式压电陶瓷喷头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及喷头制造技术领域，更具体地说，涉及一种夹心式压电陶瓷喷头。
背景技术：
压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，是一种具有压电效应的材料。基于压电效应的原理，当给压电陶瓷上下表面施加激励电场，介质将产生机械变形，这种压电效应在生活和科学研究中应用广泛，也是夹心式压电陶瓷换能器的重要组成。压电陶瓷换能器逐渐应用于喷头技术领域，专利号为ZL200720129603. 7的专利公开了一种夹心式压电陶瓷超声雾化片，如图I所示，该夹心式压电陶瓷超声雾化片由两个压电陶瓷片11和一个金属片12组成，金属片12固定加持于两个压电陶瓷片11之间，两个压电陶瓷片11上分别设有通孔，二者的通孔重合相通，金属片12完全覆盖两通孔，其中处于通孔中的金属片12部分可设有雾化孔。该专利采用的这种夹心式的结构使金属片12与压电陶瓷片11结合牢固，提高了能量转换率。但是，该夹心式压电陶瓷超声雾化片中，压电陶瓷片11与金属片12直接接触相连，而金属片12又直接接触到待喷液体，导致压电陶瓷片11在工作过程中产生的热量被待喷液体吸收，即压电陶瓷片11对待喷液体的温度影响较大，对于一些对待喷液体的温度要求较高的情况下，例如制药领域，对于待喷液体温度的要求较高，该夹心式压电陶瓷超声雾化片则不能满足要求。综上所述，如何减小压电陶瓷片对待喷液体温度的影响，进而满足对待喷液体温度要求较高的情况，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种夹心式压电陶瓷喷头，减小压电陶瓷片对待喷液体温度的影响，进而满足对待喷液体温度要求较高的情况。为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案一种夹心式压电陶瓷喷头，包括压电陶瓷件，所述压电陶瓷件包括若干叠放且极化方向为轴向的压电陶瓷片，任意相邻两个所述压电陶瓷片的极化方向相同或者相反；分别设置于所述压电陶瓷件两端的金属前盖板和金属后盖板；设置于所述压电陶瓷片之间、所述压电陶瓷片与所述金属前盖板之间以及所述压电陶瓷片与所述金属后盖板之间的电极片；分别贯穿并连接所述金属后盖板、所述压电陶瓷片、所述电极片和所述金属前盖板的连接螺栓，所述连接螺栓内部设置有通道，且所述连接螺栓与所述电极片之间具有间隙；设置于所述金属前盖板的前端，且与所述金属前盖板密封相连的孔板，所述孔板上设置有喷孔。优选的，上述夹心式压电陶瓷喷头，还包括外罩于所述孔板，且与所述金属前盖板固定相连的孔板帽，所述孔板帽与所述孔板相连的一端设置有用于将所述喷孔外露的通孔。优选的，上述夹心式压电陶瓷喷头中，所述孔板帽自所述金属前盖板向所述孔板的方向上渐缩。优选的，上述夹心式压电陶瓷喷头，还包括设置于所述电极片与所述连接螺栓之间的间隙内的绝缘管。优选的，上述夹心式压电陶瓷喷头中，所述孔板通过O型密封圈与所述金属前盖板密封相连。优选的，上述夹心式压电陶瓷喷头中，所述电极片为铜片，所述电极片的厚度为
O.2mmο优选的，上述夹心式压电陶瓷喷头中，所述喷孔的孔径在1-100 μ m之间，且所述喷孔自靠近所述金属前盖板的一端向远离所述金属前盖板的一端渐缩。优选的，上述夹心式压电陶瓷喷头，还包括用于储存待喷液体的储存器；分别与所述储存器相连的进入管道和回流管道；所述进入管道和所述回流管道延伸至所述通道内，且所述进入管道的出口较所述回流管道的入口距所述孔板的距离短。优选的，上述夹心式压电陶瓷喷头，还包括设置于所述进入管道上的蠕动泵。优选的，上述夹心式压电陶瓷喷头，还包括设置于所述金属前盖板和所述孔板之间的套管，所述套管设置有供所述进入管道和所述回流管道插入的插孔。本实用新型提供的夹心式压电陶瓷喷头的工作过程如下给夹心式压电陶瓷喷头施加电源信号后，压电陶瓷件开始振动，由于压电陶瓷片的极化方向为轴向，即其厚度方向，所述压电陶瓷件沿轴向振动，即沿压电陶瓷片的厚度方向振动，由于孔板通过金属前盖板与压电陶瓷件相连，则压电陶瓷件振动时会胁迫孔板沿轴向振动，即沿孔板的厚度方向振动，通过通道落在孔板上的带喷液体随着孔板的轴向振动通过喷孔被喷出该夹心式压电陶瓷喷头，即实现了将液体雾化喷出。本实用型新型提供的夹心式压电陶瓷喷头，设置在压电陶瓷件两端的金属前盖板和金属后盖板，可平衡压电陶瓷件在振动过程中产生的高温，将压电陶瓷件在工作过程中产生的热量快速散去，使得压电陶瓷片的温度较稳定，同时，设置在压电陶瓷片之间、压电陶瓷片与金属前盖板之间以及压电陶瓷片与金属后盖板之间的电极片，也加快了压电陶瓷片的散热，而且孔板通过金属前盖板与压电陶瓷片相连，减小了压电陶瓷片的温度对孔板温度的影响，从而减小了压电陶瓷片对待喷液体温度的影响，进而满足了对待喷液体温度要求较高的情况。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为现有技术提供的夹心式压电陶瓷超声雾化片的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头的结构示意图；图3为本实用新型实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头中孔板帽的一种结构示意图；图4为本实用新型实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头中孔板帽的另一种结构示意图；图5为本实用新型实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头中孔板帽的另一种结构示意图；图6为本实用新型实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头的另一种结构示意图； 图7为本实用新型实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头中压电陶瓷片的电路并联的不意图；图8为本实用新型实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头中压电陶瓷片的电路串联的示意图。上图I-图8中压电陶瓷片11、金属片12、金属后盖板21、连接螺栓22、电极片23、绝缘管24、压电陶瓷片25、金属前盖板26、孔板帽27、0型密封圈28、孔板29、通道210、进入管道211、回流管道212、蠕动泵213、储存器214、套管215。
具体实施方式
本实用新型实施例提供了一种夹心式压电陶瓷喷头，减小了压电陶瓷片对待喷液体温度的影响，进而满足了对待喷液体温度要求较高的情况。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。请参考附图2-8，图2为本实用新型实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头的结构示意图；图3为本实用新型实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头中孔板帽的一种结构示意图；图4为本实用新型实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头中孔板帽的另一种结构示意图；图5为本实用新型实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头中孔板帽的另一种结构示意图；图6为本实用新型实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头的另一种结构示意图；图7为本实用新型实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头中压电陶瓷片的电路并联的示意图；图8为本实用新型实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头中压电陶瓷片的电路串联的示意图。本实用新型实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头，包括压电陶瓷件，该压电陶瓷件包括若干叠放且极化方向为轴向的压电陶瓷片25，任意相邻两个压电陶瓷片25的极化方向相同或者相反；分别设置于压电陶瓷件的两端的金属前盖板26和金属后盖板21 ;设置于压电陶瓷片25之间、压电陶瓷片25与金属前盖板26之间以及压电陶瓷片25与金属后盖板21之间的电极片23 ;分别贯穿并连接金属后盖板21、压电陶瓷片25、电极片23和金属前盖板26的连接螺栓22，连接螺栓22内部设置有通道210，且连接螺栓22与电极片23之间具有间隙；设置于金属前盖板26的前端，且与金属前盖板26密封相连的孔板29，孔板29上设置有喷孔。上述实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头中，金属前盖板26和金属后盖板21分别设置有相对应的内螺纹孔，压电陶瓷片25中间和电极片23中间设置有通孔，连接螺栓22贯穿并连接金属后盖板21、压电陶瓷片25和金属前盖板26,金属前盖板26和金属后盖板21相当于螺母将压电陶瓷件固定在连接螺栓2上。压电陶瓷件、金属前盖板26、金属后盖板21、连接螺栓22和电极片23构成了压电陶瓷换能器，在金属前盖板26的前端设置于其密封相连的孔板29，则形成了一种夹心式压电陶瓷喷头。 本实用新型实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头的工作过程如下给夹心式压电陶瓷喷头施加电源信号后，压电陶瓷件开始振动，由于压电陶瓷片25的极化方向为轴向，即其厚度方向，压电陶瓷件沿轴向振动，即沿压电陶瓷片25的厚度方向振动，由于孔板29通过金属前盖板26与压电陶瓷件相连，则压电陶瓷件振动时会胁迫孔板29沿轴向振动，即沿孔板29的厚度方向振动，通过通道210落在孔板29上的带喷液体随着孔板29的轴向振动通过喷孔被喷出该夹心式压电陶瓷喷头，即实现了将液体喷出。本实用型新型实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头，设置在压电陶瓷件两端的金属前盖板26和金属后盖板21，可平衡压电陶瓷件在振动过程中产生的高温，将压电陶瓷件在工作过程中产生的热量快速散去，使得压电陶瓷片25的温度较稳定，同时，设置在压电陶瓷片25之间、压电陶瓷片25与金属前盖板26之间以及压电陶瓷片25与金属后盖板21之间的电极片23，也加快了压电陶瓷片25的散热，而且孔板29通过金属前盖板26与压电陶瓷片25相连，减小了压电陶瓷片25的温度对孔板29温度的影响，从而减小了压电陶瓷片25对待喷液体温度的影响，进而满足了对待喷液体温度要求较高的情况。例如制药领域，对液体温度的要求较高。同时，上述实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头，设置在压电陶瓷件两端的金属前盖板26和金属后盖板21，可平衡压电陶瓷件在振动过程中产生的高温，将压电陶瓷件在工作过程中产生的热量快速散去，使得压电陶瓷片25的温度较稳定，不会出现温度过高的现象，进而使得压电陶瓷片25能够持续稳定地工作，该夹心式压电陶瓷喷头的性能寿命较长，延伸了工作时间。为了进一步优化上述技术方案，上述实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头，还包括外罩于孔板29，且与金属前盖板26固定相连的孔板帽27，孔板帽27与孔板29相连的一端设置有用于将喷孔外露的通孔。这样，通过孔板帽27实现了对孔板29的固定和密封，便于孔板29的安装和拆卸，当需要更换不同类型的孔板29时，拆下孔板帽27即可，增强了该夹心式压电陶瓷喷头的通用性。优选的，孔板帽27与金属前盖板26通过螺纹配合相连，进一步方便了孔板29的安装和拆卸。具体地，金属前盖板26的前端设置有凸出段，该凸出段的外侧设置有外螺纹，孔板帽27内部设置有与外螺纹相配合的内螺纹。为了加大孔板29的振动，提高上述夹心式压电陶瓷喷头的喷射速度和喷射效率，上述实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头中，孔板帽27自金属前盖板26向孔板29的方向上渐缩。这样，可减少在振动传递的过程中，振幅的减小量，进而提高孔板29的振动振幅，从而提高该夹心式压电陶瓷喷头的喷射速度和喷射效率。具体地，孔板帽27可呈锥形，如2所示；孔板帽27可呈指数型，如3所示；孔板帽27可呈悬线型，如4所示。当然，孔板帽27还可呈阶梯型，如5所示。本实用新型实施例对于孔板帽27的具体形状不作具体地限定。由于连接螺栓22 —般为金属材料，为了避免连接螺栓22干预电极片23所产生的电场，上述实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头，还包括设置于电极片23与连接螺栓22之间的间隙内的绝缘管24，从而彻底避免了电极片23与连接螺栓22接触，从而保证了该夹心式压电陶瓷喷头的正常工作。同时，连接螺栓22也具有定位作用。优选的，连接螺栓22采用高强度的合金钢螺栓。为了实现孔板29与金属前端盖26的密封相连，上述实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头，优先选择孔板29通过O型密封圈28与金属前盖板26密封相连。当然，还可通过其他方式实现密封相连，本实用新型实施例对此不作具体地限定。优选的，上述实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头中，电极片23为铜片 ，电极片23的厚度为O. 2mm，具体的，电极片23为黄铜片。当然，电极片23还可为其他导电的金属片，本实用新型实施例对此不作具体地限定。为了便于待喷液体自喷孔中喷出，上述实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头中，喷孔的孔径在1-100 μ m之间，且喷孔自靠近金属前盖板26的一端向远离金属前盖板26的一端渐缩。上述实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头中，优先选择金属后盖板21为重金属后盖板；金属前盖板26为轻金属前盖板。具体地，金属后盖板21为45号钢盖板,金属前盖板26为铝合金盖板。优选的，金属后盖板21和金属前盖板26分别与压电陶瓷片25粘接相连。具体地，金属后盖板21和金属前盖板26分别与压电陶瓷片25通过环氧树脂胶粘接相连。上述实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头中，金属后盖板21、压电陶瓷件和金属前盖板26通过连接螺栓连接，金属前盖板26、金属后盖板21和连接螺栓给压电陶瓷件施加预应力，使压电陶瓷件在强烈的振动时始终处于压缩状态。压电陶瓷片25优先选择大功率发射型PZT-4压电陶瓷。单个压电陶瓷片的厚度在ClOmm之间。优选的，上述实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头中，对各个元件之间的接触面进行研磨，使平面达到镜面水平。孔板29在高频的振动过程中，每一个向上的运动过程中都会将外界的气体送入通道210中，通道210中存在的气体会影响溶液与孔板29的接触，而且会降低孔板29的振动，影响喷射连续顺利地进行。为了解决这一问题，上述实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头，还包括用于储存待喷液体的储存器214 ;分别与储存器214相连的进入管道211和回流管道212 ;进入管道211和回流管道212延伸至通道210内，且进入管道211的出口较回流管道212的入口距孔板29的距离短，如图6所示。液体会从进入管道211进入，从回流管道212流出，形成一个回路。返回的液体会带走通道210中存在的气泡，从而使喷射连续顺利地进行。为了保证通道210中较多的气泡流出通道210，上述实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头，还包括设置于金属前盖板26和孔板29之间的套管215，套管215设置有供进入管道211和回流管道212插入的插孔。这样，进入管道211和回流管道212被套管215固定，便于气泡进入回流管道212，进而降低了气泡对整个夹心式压电陶瓷喷头连续正常工作的影响。优选的，上述实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头，还包括设置于进入管道211上的蠕动泵213。当然，也可采用其他类型的输送泵，本实用新型实施例对此不作具体地限定。上述实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头中，压电陶瓷片25可并联连接任意两个相邻的压电陶瓷片25的极化方向相反，如图7所示。压电陶瓷片25也可串联连接任意相邻的两个压电陶瓷片25的极化方向相同，如图8所示。在图8中，相连的两电极片23之间、电极片23与金属前盖板26、电极片23与金属后盖板21之间都应用涂上绝缘层，而且电极片23与金属连接螺栓之间也应该有绝缘层，该绝缘层可为空气层，也可为绝缘件。图7和图8中，压电陶瓷片25上的箭头表示压电陶瓷片25的极化方向。该夹心式压电陶瓷喷头在实际使用过程中，连接的电路为谐振电路，即供能的电场的方向是不断变化的，图7和图8所不的只是供能的电场处于一种方向时压电陶瓷片25的极化方向与外接电场的关系。上述实施例提供的夹心式压电陶瓷喷头中，压电陶瓷片25的个数一般为偶数，以便位于夹心式压电陶瓷喷头两端的电极片23与同一极性的电极相连(压电陶瓷片25串联连接);或者位于夹心式压电陶瓷喷头两端的电极片23与相反极性的电极相连(压电陶瓷片25并联连接)。压电陶瓷元件的直径，应小于对应换能器谐振频率在陶瓷材料中声波波长 的四分之一。这样，由纵向振动引起的横向振动才能被忽略，即压电陶瓷片的极化方向为纵向，即其轴向。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种夹心式压电陶瓷喷头，其特征在于，包括 压电陶瓷件，所述压电陶瓷件包括若干叠放且极化方向为轴向的压电陶瓷片(25)，任意相邻两个所述压电陶瓷片(25)的极化方向相同或者相反； 分别设置于所述压电陶瓷件两端的金属前盖板(26)和金属后盖板(21); 设置于所述压电陶瓷片(25)之间、所述压电陶瓷片(25)与所述金属前盖板(26)之间以及所述压电陶瓷片(25)与所述金属后盖板(21)之间的电极片(23)； 贯穿并连接所述金属后盖板(21)、所述压电陶瓷片(25)、所述电极片(23)和所述金属前盖板(26)的连接螺栓(22)，所述连接螺栓(22)内部设置有通道(210)，且所述连接螺栓(22)与所述电极片(23)之间具有间隙； 设置于所述金属前盖板(26)的前端，且与所述金属前盖板(26)密封相连的孔板(29)，所述孔板(29)上设置有喷孔。
2.根据权利要求I所述的夹心式压电陶瓷喷头，其特征在于，还包括外罩于所述孔板(29)，且与所述金属前盖板(26)固定相连的孔板帽(27)，所述孔板帽(27)与所述孔板(29)相连的一端设置有用于将所述喷孔外露的通孔。
3.根据权利要求2所述的夹心式压电陶瓷喷头，其特征在于，所述孔板帽(27)自所述金属前盖板(26)向所述孔板(29)的方向上渐缩。
4.根据权利要求I所述的夹心式压电陶瓷喷头，其特征在于，还包括设置于所述电极片(23 )与所述连接螺栓(22 )之间的间隙内的绝缘管(24 )。
5.根据权利要求I所述的夹心式压电陶瓷喷头，其特征在于，所述孔板(29)通过O型密封圈(28)与所述金属前盖板(26)密封相连。
6.根据权利要求I所述的夹心式压电陶瓷喷头，其特征在于，所述电极片(23)为铜片，所述电极片(23)的厚度为O. 2mm。
7.根据权利要求I所述的夹心式压电陶瓷喷头，其特征在于，所述喷孔的孔径在1-100 μ m之间，且所述喷孔自靠近所述金属前盖板(26)的一端向远离所述金属前盖板(26)的一端渐缩。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的夹心式压电陶瓷喷头，其特征在于，还包括 用于储存待喷液体的储存器(214)； 分别与所述储存器(214)相连的进入管道(211)和回流管道(212);所述进入管道(211)和所述回流管道(212)延伸至所述通道(210)内，且所述进入管道(211)的出口较所述回流管道(212)的入口距所述孔板(29)的距离短。
9.根据权利要求8所述的夹心式压电陶瓷喷头，其特征在于，还包括设置于所述进入管道(211)上的蠕动泵(213)。
10.根据权利要求8所述的夹心式压电陶瓷喷头，其特征在于，还包括设置于所述金属前盖板(26)和所述孔板(29)之间的套管(215)，所述套管(215)设置有供所述进入管道(211)和所述回流管道(212)插入的插孔。
专利摘要本实用新型提供了一种夹心式压电陶瓷喷头，包括压电陶瓷件，其包括若干叠放且极化方向为轴向的压电陶瓷片，任意相邻两个压电陶瓷片的极化方向相同或者相反；分别设于压电陶瓷件两端的金属前盖板和金属后盖板；设于压电陶瓷片之间、压电陶瓷片与金属前盖板之间以及压电陶瓷片与金属后盖板之间的电极片；贯穿并连接金属后盖板、压电陶瓷片、电极片和金属前盖板的连接螺栓，其内部设有通道，且连接螺栓与电极片之间具有间隙；设于金属前盖板前端的孔板，孔板与金属前盖板密封相连，孔板上设有喷孔。上述夹心式压电陶瓷喷头，减小了压电陶瓷片对待喷液体温度的影响，进而满足了对待喷液体温度要求较高的情况。
文档编号B05B17/04GK202683400SQ201220355859
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者李浩莹, 陈曦, 芮延年, 周恩龙, 曹智臣 申请人:苏州大学