一种气助式三参数威布尔低频超声雾化喷头的制作方法

本发明涉及本发明属于雾化栽培领域，具体涉及一种气助式三参数威布尔低频超声雾化喷头。

背景技术

超声雾化器由于其雾滴尺寸细小均匀等优势在农业工程领域有着广泛的应用前景。超声雾化是指利用电子高频振荡，通过陶瓷雾化片的高频谐振，将液态水分子结构打散而产生自然飘逸的水雾，不需加热或添加任何化学试剂。目前超声雾化喷头的变幅杆的主要形状有圆锥形、贝塞尔型和阶梯型等。圆锥形变幅杆，结构简单，易于设计和制造，但是其放大系数低；阶梯型变幅杆具有高的放大系数，但是也具有高的应力集中，容易折断。圆锥形变幅杆、阶梯型变幅杆其变幅杆金属体积大，发热多，导致寿命短。

超声二次雾化喷头是超声雾化器的最关键部件，由超声换能器、变幅杆、喷嘴和钢悬浮球四部分组成，变幅杆的一端连接超声换能器，另一端连接喷嘴，在喷嘴前部分设置钢球。超声换能器将高频振荡的电信号转化成超声机械振动，变幅杆将超声换能器产生的声波振幅放大，在喷嘴前的雾化面处产生空化效应，将液体雾化，同时产生聚焦声场将钢球悬浮起来，产生的雾滴与悬浮球碰撞产生细小雾滴；这种超声喷头只能发生二次雾化。

技术实现要素：

本发明旨在克服上述现有技术的不足，提供一种三参数威布尔曲线型复合变幅杆，该结构变幅杆所用金属体积小，以减少金属发热，使雾滴发生三次雾化，可以生成超细雾滴。

为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：

一种气助式三参数威布尔低频超声雾化喷头，包括从左到右由紧固螺栓依次连接在一起的后盖板、薄电极、压电陶瓷和前盖板，所述压电陶瓷、薄电极的数量为2或4，压电陶瓷与薄电极相间设置，薄电极、压电陶瓷与紧固螺栓之间设置绝缘环；其特征在于：前盖板的端面上固定有三参数威布尔曲线型复合变幅杆，

所述三参数威布尔曲线型复合变幅杆由圆柱体状的a部分和截面轮廓线为三参数威布尔曲线的b部分复合而成；所述b部分的截面轮廓线三参数威布尔曲线为：

所述三参数威布尔曲线型复合变幅杆上设有进液管道、进风管道，进风管道的进风口通过进风管与压缩机相连；

所述三参数威布尔曲线型复合变幅杆的右端端面上设有沉孔，进液管道的出液口、进风管道的出风口均位于所述沉孔的底面上；所述金属薄片固定在变幅杆的雾化端面上密封所述沉孔，所述金属薄片上具有出雾通孔。

进一步地，所述圆柱体状的a部分的直径为30mm-35mm；所述b部分的右端面圆直径为3-5mm。

进一步地，所述进液管道与进风管道在平面xoy上、且相对于所述三参数威布尔曲线型复合变幅杆的轴线mn对称分布。

进一步地，所述进液管道的出液口与金属薄片之间的空隙的长度为15mm-20mm。

进一步地，金属薄片上的出雾通孔直径为3.5um-5um。

进一步地，所述薄电极、压电陶瓷的数量均为4块，且两块轴向极化，两块径向极化；且4块压电陶瓷极化方向依次顺时针旋转90°、180°、270°，压电陶瓷的上半部分依次连接电源的正极、下半依次接电源的负极；4个薄电极依次连接正极、负极。

进一步地，所述薄电极、压电陶瓷的数量均为2块，且一块轴向极化，一块径向极化；2个薄电极依次连接正极、负极。

进一步地，所述低频超声雾化喷头的长度为一个超声压力波波长。

进一步地，2或4块压电陶瓷的中间为节面1，节面1处距离所述超声雾化喷头左端面、前盖板右端面的长度均为四分之一波长；用于固定所述超声雾化喷头的法兰盘的中点为节面2，节面2处距离前盖板右端面、所述超声雾化喷头右端面的长度均为四分之一波长。

本发明的工作过程如下：液体从三参数威布尔曲线型复合变幅杆上的进液口流入超声雾化喷头内，从三参数威布尔曲线型复合变幅杆上的出液口流出，液体进入谐振腔内，在谐振腔内由于空气压缩机的高压气流作用下，液体发生第一次雾化。在空气压缩机的高压气流作用下第一次雾化后的雾滴速度增加，以较高的速度打在金属薄片的左端，雾滴发生第二次雾化，第二次雾化后的雾滴粒径小于第一次雾化后的雾滴粒径。第二次雾化后的雾滴在空气压缩机的高压气流作用下从金属薄片的激光通孔射出，由于金属薄片随变幅杆做同频率的超声振动，所以在金属薄片的外端面发生第三次雾化。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明采用三参数威布尔曲线型复合变幅杆，三参数威布尔曲线型复合变幅杆所用金属体积小，截面轮廓线无限次光滑，与圆锥形变幅杆、阶梯型变幅杆相比，具有应力集中小，工作寿命长，体积小，发热少，半波共振长度大，共振频率范围宽，能传递较大功率等特点.

2.与指数型曲线变幅杆相比，本发明因为采用了三参数威布尔曲线，从而使该曲线灵活性要好，在改变其中的参数后可以得到不同形状的曲线，更好的满足不同的雾化要求。

3.与指数型曲线变幅杆相比，本发明在无损耗时，可以获得放大系数更大，并且受负载时，振幅衰减小，工作更稳定，阻抗变化更小。

附图说明

图1为本发明所述气助式三参数威布尔低频超声雾化喷头的结构图。

图2为本发明的三参数威布尔曲线型复合变幅杆的结构图。

图3为本发明的所述的三参数威布尔曲线。

图4为本发明的气助式三参数威布尔低频超声雾化喷头的右端的放大图。

图中：

1、后盖板，2、薄电极，3、压电陶瓷，4、绝缘环，5、紧固螺栓，6、前盖板，7、微型紧固螺栓，8、三参数威布尔曲线型复合变幅杆，9、进液口，10、进液管道，11、金属薄片，12、负极引线，13、正极引线，14、法兰盘，15、进风管，16、进风口，17、空气压缩机，18、进风管道。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，所述气助式三参数威布尔低频超声雾化喷头，包括从左到右由紧固螺栓5依次连接在一起的后盖板1、薄电极2、压电陶瓷3和前盖板6，所述压电陶瓷3、薄电极2的数量为2，压电陶瓷3与薄电极2相间设置，薄电极2、压电陶瓷3与紧固螺栓5之间设置绝缘环4。几个薄电极2依次连接正极、负极；压电陶瓷的上半部分依次连接电源的正极、下半依次接电源的负极。前盖板6的端面上固定有三参数威布尔曲线型复合变幅杆8，前盖板6的右端与三参数威布尔曲线型复合变幅杆8的左端由4个微型紧固螺栓7连接在一起。整个超声雾化喷头尺寸为一个超声压力波波长。压电陶瓷3的中间为节面1，节面1处距离超声雾化喷头左端面为四分之一波长，节面1处距离前盖板右端面为四分之一波长。法兰盘14中点为节面2，节面2处距离前盖板右端面为四分之一波长，节面2处距离超声雾化喷头右端面为四分之一波长。

如图2所示，所述三参数威布尔曲线型复合变幅杆8由圆柱体状的a部分和截面轮廓线为三参数威布尔曲线的b部分复合而成；所述b部分的截面轮廓线三参数威布尔曲线为：

上述公式所表示的三参数威布尔曲线如图3所示。

三参数威布尔曲线型复合变幅杆8的a部分为圆柱体，圆柱体直径为30mm-35mm。三参数威布尔曲线型复合变幅杆8的b部分的右端面圆直径为3-5mm。

如图4所示，所述三参数威布尔曲线型复合变幅杆8上设有进液管道10、进风管道18，进液管道10具有进液口9和出液口；进风管道18具有进风口16与出风口。空气压缩机17装在进风管道18的入口处，进风管道18的进风口通过进风管15与压缩机17相连。所述进液管道10与进风管道18在平面xoy上、且相对于所述三参数威布尔曲线型复合变幅杆8的轴线mn对称分布。

所述三参数威布尔曲线型复合变幅杆8的右端端面上设有沉孔，进液管道10的出液口、进风管道18的出风口均位于所述沉孔的底面上；所述金属薄片12固定在变幅杆8的雾化端面上密封所述沉孔，所述金属薄片12上具有出雾通孔。三参数威布尔曲线型复合变幅杆8上的出液口10与金属薄片11之间为空隙。所述进液管道10的出液口与金属薄片11之间的空隙的长度为15mm-20mm。金属薄片12上的出雾通孔直径为3.5um-5um。

图1所示实施例中所述薄电极2、压电陶瓷3的数量均为2块，且一块轴向极化，一块径向极化；2个薄电极依次连接正极、负极。另外，所述薄电极2、压电陶瓷3的数量还可以均为4块，两块轴向极化，两块径向极化；且4块压电陶瓷3极化方向依次顺时针旋转90°、180°、270°，压电陶瓷的上半部分依次连接电源的正极、下半依次接电源的负极；4个薄电极依次连接正极、负极。当外加稳压电流信号加到压电陶瓷片上时，压电陶瓷中上部将产生膨胀，中下部将产生收缩形变，因此在压电陶瓷中将产生一弯曲力矩，从而激发整个结构产生弯曲振动，使得雾滴更加细化。

营养液从三参数威布尔曲线型复合变幅杆8上的进液口9流入超声雾化喷头内，从三参数威布尔曲线型复合变幅杆8上的出液口流出，在出液口的右端面第一次雾化。第一次雾化后的雾滴速度较低为3m/s一4m/s。

空气压缩机17的风速为15m/s-20m/s，在空气压缩机17的风力作用下第一次雾化后的雾滴速度增加，在谐振腔内部，雾滴受到高压气流的作用下，雾滴被进一步打碎，雾滴发生第二次雾化。第二次雾化后的雾滴粒径小于第一次雾化后的雾滴粒径。

第二次雾化后的雾滴在空气压缩机17的风力作用下从金属薄片11的出雾通孔射出，在金属薄片的右端面发生第三次雾化，第三次雾化后的雾滴粒径小于第二次雾化后的雾滴粒径。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。