本发明涉及一种超声波喷涂喷头，特别是涉及一种用于大面积喷涂的超声波喷头，属于液体雾化领域。
背景技术：
随着纳米材料技术的发展，纳米功能性涂层的应用变得越加广泛，广泛应用于金属、玻璃、纺织品、无纺布、纸张等制造领域，功能涂层包括：超疏水或超亲水涂层、隔热涂层、抗菌涂层、增透减反射涂层等等。纳米级薄膜及功能涂层的制备的产业化需求也日益增加。对于大面积连续生产型的传统涂层制备方法有辊涂、浸涂、刮涂、二流体喷涂、丝网印刷等等。辊涂、浸涂和刮涂等传统涂覆工艺制备的涂层一般较厚，很难实现纳米级的均匀涂层制备。二流体喷涂由于基于高压气体和液体产生高动能进行的雾化喷涂，故此会造成涂料的大量浪费。丝网印刷由于大量液体涂料会滞留在丝网上，且只能制备很厚的涂层。并且由于二流体喷涂的雾化颗粒不均匀且喷涂流量的不可控性，辊涂、浸涂、刮涂和丝网印刷的精度限制，造成得到的涂层均匀度较差，很难实现纳米涂层的良好功能性。
超声波雾化喷涂方式(专利号：2013205313376)作为一种新型技术正在被应用于纳米级薄膜的制备中，该技术通过超声波变幅杆增大超声波换能器发出的超声波的振幅，使得粘稠度较大的液体或固体颗粒悬浮液可以被雾化，并通过施加特定走向的压缩气体将液雾均匀喷出。超声波雾化喷涂具有喷涂均匀、流量可控的优势，且可以实现在常温常压环境下制备薄膜，使得纳米级薄膜的规模化生产成为可能。但是用于大面积的薄膜喷涂时，需要喷雾头尽可能的实现最大喷幅以提高喷涂效率。采用该技术的超声波喷头，很难实现较大幅宽的喷涂，从而在进行大面积的薄膜喷涂应用上受到限制。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是实现大喷幅宽度的超声波喷头，从而提高大面积薄膜喷涂的效率。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种大宽幅超声波喷头，其包括换能器、外壳前盖、外壳后盖、电气接头、进液口、进气口，所述换能器与外壳后盖连接，外壳前盖罩在换能器外并与外壳后盖连接形成喷头芯，喷头芯的前端为出液端，后端为进液端。所述大宽幅超声波喷涂喷头还包括一个气嘴支架、两个气嘴、一套分配气阀，喷头芯穿过气嘴支架与其相互连接，并向下倾斜一定角度。两个气嘴左右对称地连接在气嘴支架上并位于喷头芯上方，两个气嘴间有一定的夹角，气嘴出气口边缘与喷头的出液端有一定的距离。分配气阀包括阀体、阀芯、轴承和电机，阀体上有两个出气口和两个进气口，两个出气口分别与两个气嘴连接，轴承与阀芯连接置于阀体内部，电机与阀芯和阀体连接；所述阀芯由阀芯前端、旋转齿轮、阀芯中端、阀芯尾端四部分组成，阀芯前端置于轴承中心与其滑动连接。
所述气嘴支架上有一个环形轨道，喷头芯位于环形轨道中央，两个气嘴对称分布在环形轨道上并指向喷头芯的出液端，两个气嘴在环形轨道上可以滑动来调节气嘴间夹角，夹角的调节范围为40°-120°，气嘴出气口边缘与出液端的水平方向距离为0.1-2mm，与出液端的竖直方向距离为33-38mm，喷头芯向下倾斜5°-20°。
所述阀芯的旋转齿轮为圆柱体上均匀分布的齿轮结构，旋转齿轮的齿牙个数为 n，n为奇数(n＝1,3,5,7……)，齿牙弧长为圆的2n等分弧长，齿牙宽度(即齿牙的弦长)等于分配气阀中与阀芯接触的内部出气口直径，齿牙与阀体内壁的间隙小于 0.03mm。所述阀芯尾端是一个圆盘，圆盘直径大于等于旋转齿轮的直径，阀芯尾端与旋转齿轮之间为阀芯中端，阀芯中端直径小于旋转齿轮直径，与旋转齿轮和阀芯尾端形成一个环形凹槽，环形凹槽宽度即阀芯中端的长度。
所述阀体上的两个进气口和两个出气口分别两两相对分布在阀体两侧，两个进气口居中对齐阀芯中端，两个出气口居中对齐旋转齿。所述阀体与电机之间有密封圈进行密封连接。
工作时，所喷涂液体从喷头芯的进液口进入，在喷头芯的前端出液端处被高频超声波振荡雾化，喷头芯上方的两个气嘴交替喷气将雾向下吹散实现喷涂。分配气阀的作用是用内部阀芯旋转的方式将气体进行交替分配成两路。两个对称分布的进气口分别通入相同气压的气体，以保证进气的均匀性。电机带动阀芯旋转，旋转齿轮的3个齿牙交替的对两个出气口进行渐变封堵和开放，从而使两个出气口喷出的载气实现线性逐渐增大和逐渐减小的交替过程。阀芯中端与旋转齿轮和阀芯尾端形成的环形凹槽，作为载气流通的通道，圆盘状的阀芯尾端用于阻挡载气向电机侧流动。由于两个气嘴喷出的载气是交替且线性增减大小的，从而使喷头的喷雾呈左右扇形扫描的状态，扫描的宽度及喷头的喷幅宽度，两个气嘴的夹角决定喷幅宽度，夹角越大，喷幅宽度越大。喷头芯向下倾斜的合适角度、气嘴边缘与出液端合适的间距决定了喷头喷涂的均匀性。
(三)有益效果
按照本发明技术方案采用大宽幅超声波喷头，可将喷涂液体以扇形快速扫描式扩散喷出，从而使超声波喷头的喷幅宽度得以大幅提高，单喷头喷幅宽度可以达到 350mm，大幅提高薄膜喷涂的效率。
附图说明：
图1为本发明的大宽幅超声波喷头整体的三维示意图；
图2为本发明的大宽幅超声波喷头中喷头的正视图；
图3为本发明的大宽幅超声波喷头中喷头的局部剖视图；
图4为本发明的大宽幅超声波喷头中分配气阀的结构示意图；
图5为本发明的大宽幅超声波喷头中3齿牙分配气阀的剖视图；
图6为图5中分配气阀的局部放大图；
图7为本发明的大宽幅超声波喷头中3齿牙阀芯的结构示意图；
图8为本发明的大宽幅超声波喷头中1齿牙分配气阀的剖视图；
图9为本发明的大宽幅超声波喷头中1齿牙阀芯的结构示意图；
图10为本发明的大宽幅超声波喷头中5齿牙分配气阀的剖视图；
图11为本发明的大宽幅超声波喷头中5齿牙阀芯的结构示意图；
具体实施方式:
如图1和图2所示，本发明公开了一种大宽幅超声波喷头，其包括一个气嘴支架1、两个气嘴2、喷头芯3和一套分配气阀4。所述气嘴支架1上有一个环形轨道 12，两个气嘴2对称分布在环形轨道12上其夹角呈90°。
喷头芯3安装在气嘴支架1上。所述气嘴2包括进气口2b和出气口2a。如图1 所示，所述分配分配气阀4上有两个进气口4d、两个出气口4i，出气口4i通过气管18和气嘴2的进气口2b相连。
如图3所示，所述喷头芯3包括换能器6、外壳前盖7、外壳后盖8、电气接头 9、卡套管接头10。电气接头9装在外壳后盖8上，外壳前盖7和外壳后盖8通过螺纹连接，换能器6装在两者中间，卡套管接头10装在换能器6尾端，卡套管接头 10后端进液口10a为喷头的进液口，换能器6的前端为出液端6a。喷头芯3安装在气嘴支架1上并用螺钉19固定。工作时，液体从进液口10a进入，经过换能器6 一直流到出液端6a处，被喷头芯3产生的超声波振动能量雾化成细小的液体颗粒，再经由两个气嘴2喷出气流带出。喷头的出液端6a和气嘴的出气口2a的水平距离为1mm，垂直距离为35mm，喷头芯3同水平的夹角为10°。
如图4和图5所示，所述分配气阀包括阀体4a、阀芯4c、进气口4d、内部出气口4b、出气口4i、轴承4f、密封圈4g和电机4h，轴承4f与阀芯4c连接置于阀体内部，电机4h与阀芯4c和阀体4a连接，阀体4a和电机4h间有密封圈4g。如图6所示，阀芯4c和阀体4a的间隙为0.02mm。如图7所示，所述阀芯4c由阀芯前端13、旋转齿轮14、阀芯中端15、阀芯尾端16四部分组成，阀芯前端13置于轴承4f中心与其滑动连接。
如图6所示，旋转齿轮14上齿牙14a的个数n＝3，即旋转齿轮14有3个齿牙 14a，齿牙14a的弧长为阀芯4c外径的6等分弧长。齿牙14a的弦长等于内部出气口4b的直径。
如图5和图7所示，所述分配气阀工作时，气体从两个对称的进气口4d进入，经由阀芯中端15的凹槽结构和旋转齿轮14的齿槽分配给两个内部出气口4b。工作过程中，旋转齿轮14的3个齿牙交替的对两个内部出气口4b进行渐变封堵和开放，从而使两个内部出气口4b喷出的载气实现线性逐渐增大和逐渐减小。气量呈线性变化的气体通过气管18通入到两个气嘴2，然后从气嘴2的出气口2a喷出，两个气嘴2喷出的气体压力呈现交替的且线性的增大和减小，将喷头芯3在出液端6a处雾化的液体带出，形成扇形的喷雾17。所述扇形喷雾17的的角度随着两个气嘴2的夹角增大而增大。
具体实施方式1:
如图8和图9所示，分配气阀中旋转齿轮32的齿牙35的个数n＝1，即旋转齿轮32仅有1个齿牙35，齿牙弧长为阀芯24外径的2等分弧长，即半个阀芯外径的长度。旋转齿轮32和阀体23的间隙为0.02mm，旋转齿轮32齿牙弦长等于内部出气口22的直径，其它结构同具体实施方式1。阀芯24包括阀芯前端31、旋转齿轮 32、阀芯中端33和阀芯尾端34。分配气阀工作时，气体从两个对称的进气口21进入，从阀芯中端33通入到旋转齿轮32分配到两个内部出气口22。工作过程中，转动的旋转齿轮32的1个齿牙交替的对两个内部出气口22进行渐变的封堵和开发，从而使两个内部出气口22喷出的载气实现线性逐渐增大和逐渐减小。气量呈线性变化的气体通过气管18通入到两个气嘴2，然后从气嘴2的出气口2a喷出，两个气嘴2喷出的气体压力呈现交替的且线性的增大和减小，将喷头芯3在出液端6a处雾化的液体带出，形成扇形的喷雾17。
具体实施方式2：
如图10和图11所示，旋转齿轮52的齿牙55个数n＝5，即旋转齿轮52有5个齿牙55，齿牙35的弧长为阀芯42外径的10等分弧长。旋转齿轮52和阀体41的间隙为0.02mm，旋转齿轮52的齿牙弦长等于内部出气口44的直径，其余结构同具体实施方式1。阀芯42包括阀芯前端51、旋转齿轮52、阀芯中端53和阀芯尾端 54。
分配气阀工作时，气体从两个对称的进气口43进入，从阀芯中端53通入到旋转齿轮52分配到两个内部出气口44。工作过程中，转动的旋转齿轮52的5个齿牙交替的对两个内部出气口44进行渐变的封堵和开放，从而使两个内部出气口44喷出的载气实现线性逐渐增大和逐渐减小。气量呈线性变化的气体通过气管18通入到两个气嘴2，然后从气嘴2的出气口2a喷出，两个气嘴2喷出的气体压力呈现交替的且线性的增大和减小，将喷头芯3在出液端6a处雾化的液体带出，形成扇形的喷雾17。