本發(fā)明屬于霧化栽培和精確噴涂領(lǐng)域，涉及一種超聲霧化噴頭技術(shù)，具體為低頻超聲超細(xì)直線霧滴流發(fā)生裝置。

背景技術(shù)：

超聲霧化器由于其霧滴尺寸細(xì)小均勻等優(yōu)勢(shì)在農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。超聲霧化是指利用電子高頻振蕩，通過(guò)陶瓷霧化片的高頻諧振，將液態(tài)水分子結(jié)構(gòu)打散而產(chǎn)生自然飄逸的水霧，不需加熱或添加任何化學(xué)試劑。目前超聲霧化噴頭的變幅桿的主要形狀有圓錐形、貝塞爾型和階梯型等。圓錐形變幅桿，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于設(shè)計(jì)和制造，但是其放大系數(shù)低；階梯型變幅桿具有高的放大系數(shù)，但是也具有高的應(yīng)力集中，容易折斷。圓錐形變幅桿、階梯型變幅桿其變幅桿放大系數(shù)低，發(fā)熱多，導(dǎo)致壽命短。本發(fā)明提供一種低頻超聲超細(xì)直線霧滴流發(fā)生裝置，分別為雙曲線型霧化體，一級(jí)威布爾分布曲線收縮體，二級(jí)威布爾分布曲線收縮體，液滴經(jīng)過(guò)該后兩級(jí)細(xì)化結(jié)構(gòu)，使得霧滴逐級(jí)細(xì)化，使生成的粒滴直徑逐級(jí)變小，粒滴直徑分布窄，生成粒徑集中性好的超細(xì)霧滴。考慮到液滴經(jīng)過(guò)第一級(jí)雙曲線型變幅桿霧化后，在第二級(jí)威布爾分布曲線收縮體和第三級(jí)威布爾分布曲線收縮體內(nèi)表面，霧氣有可能由于第二級(jí)威布爾分布曲線收縮體和第三級(jí)威布爾分布曲線收縮體溫度過(guò)低，從而導(dǎo)致霧氣可能液化成液滴，所以為了保證液體在第一級(jí)雙曲線型變幅桿霧化后，能夠不液化進(jìn)入第二級(jí)威布爾分布曲線收縮體和第三級(jí)威布爾分布曲線收縮體，故本發(fā)明在第二級(jí)上下威布爾分布曲線收縮體、第三級(jí)上下威布爾分布曲線收縮體外分別纏繞連接在一起的電阻絲，通過(guò)溫度檢測(cè)和電阻絲，從而保證這三級(jí)溫度穩(wěn)定并且溫度大于50℃，保證霧滴流不會(huì)因溫度低而液化，本發(fā)明還采用送風(fēng)裝置，有助于霧滴流沿軸上方向移動(dòng)，還有助于霧氣在第二級(jí)威布爾分布曲線收縮體和第三級(jí)威布爾分布曲線收縮體的出口處細(xì)化。

超聲二次霧化噴頭是超聲霧化器的最關(guān)鍵部件，由超聲換能器、變幅桿、噴嘴和鋼懸浮球四部分組成，變幅桿的一端連接超聲換能器，另一端連接噴嘴，在噴嘴前部分設(shè)置鋼球。超聲換能器將高頻振蕩的電信號(hào)轉(zhuǎn)化成超聲機(jī)械振動(dòng)，變幅桿將超聲換能器產(chǎn)生的聲波振幅放大，在噴嘴前的霧化面處產(chǎn)生空化效應(yīng)，將液體霧化，同時(shí)產(chǎn)生聚焦聲場(chǎng)將鋼球懸浮起來(lái)，產(chǎn)生的霧滴與懸浮球碰撞產(chǎn)生細(xì)小霧滴。這種超聲噴頭只能發(fā)生二次霧化。而且現(xiàn)階段絕大部分噴頭的霧化液滴過(guò)于集中，噴涂效率低，不適宜工業(yè)噴射及超聲噴涂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的提供一種低頻超聲超細(xì)直線霧滴流發(fā)生裝置，以提高霧化效率，減小粒滴直徑，使粒滴直徑分布窄，使霧滴發(fā)生多級(jí)細(xì)化，得到超細(xì)霧滴流，本發(fā)明采用溫度檢測(cè)、電阻絲，是為了保證第一級(jí)雙曲線霧化體，第二級(jí)威布爾分布曲線收縮體，第三級(jí)威布爾分布曲線收縮體溫度穩(wěn)定，又保證霧氣不會(huì)因第二級(jí)威布爾分布曲線形、第三級(jí)威布爾分布曲線形內(nèi)表面溫度過(guò)低而液化，送風(fēng)裝置還有助于霧滴流在第二級(jí)、第三級(jí)威布爾分布曲線收縮體出口處細(xì)化。

為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：

一種低頻超聲超細(xì)直線霧滴流發(fā)生裝置，其特征在于，包括后蓋板、薄電極、壓電陶瓷、前蓋板、金屬外罩、第一級(jí)雙曲線型變幅桿、第二級(jí)收縮體、第三級(jí)收縮體和電風(fēng)扇，所述后蓋板、前蓋板之間依次設(shè)置有薄電極負(fù)極、第一壓電陶瓷、薄電極正極、第二壓電陶瓷，所述后蓋板、前蓋板、薄電極、壓電陶瓷均通過(guò)緊固螺栓固定在第一級(jí)雙曲線型變幅桿的后側(cè)，薄電極負(fù)極、第一壓電陶瓷、薄電極正極、第二壓電陶瓷與緊固螺栓之間設(shè)置有絕緣層；所述第一級(jí)雙曲線型變幅桿上具有進(jìn)液通道，所述第一級(jí)雙曲線型變幅桿的出液口端的外壁截面的輪廓為雙曲線形狀，所述第一級(jí)雙曲線型變幅桿的出液口端設(shè)置有金屬支撐環(huán)，金屬支撐環(huán)的軸向長(zhǎng)度為1cm～1.5cm，厚度為3mm～5mm，金屬支撐環(huán)上設(shè)置有金屬薄片，所述金屬薄片上具有直徑為4μm～6μm的通孔，所述金屬外罩固定在第一級(jí)雙曲線型變幅桿的出液口端，第二級(jí)收縮體、第三級(jí)收縮體依次設(shè)置在所述第一級(jí)雙曲線型變幅桿進(jìn)液通道的出液口的后側(cè)，所述第二級(jí)收縮體、第三級(jí)收縮體均具有呈威布爾分布曲線形狀的收縮體、環(huán)狀金屬墊，所述金屬墊焊接在收縮體的出口處；所述第一級(jí)雙曲線型變幅桿的金屬支撐環(huán)、第二級(jí)收縮體的環(huán)狀金屬墊和第三級(jí)收縮體的環(huán)狀金屬墊的內(nèi)徑依次減?。唤饘偻庹志哂幸粋€(gè)進(jìn)氣口，進(jìn)氣口與送風(fēng)裝置連通。

優(yōu)選地，第一級(jí)雙曲線型變幅桿出液口端的外壁截面輪廓的雙曲線由雙曲線的左支曲線c、右支曲線d、y＝y(tǒng)₀、y＝0圍成的區(qū)域，取a＝5mm～7mm；b＝25mm～50mm，雙曲線型變幅桿的長(zhǎng)度為l＝25mm～50mm。

優(yōu)選地，所述威布爾分布曲線收縮體為關(guān)于x軸對(duì)稱(chēng)的威布爾分布曲線，威布爾分布曲線為其中α＝1，β＝2，γ＝-0.5。

優(yōu)選地，第二級(jí)收縮體、第三級(jí)收縮體的呈威布爾分布曲線形狀的收縮體通過(guò)連接桿固定在金屬外罩的內(nèi)壁上。

優(yōu)選地，所述第二級(jí)收縮體、第三級(jí)收縮體霧滴流出口直徑分別為D₁＝1～2mm，D₂＝0.5～1mm。

優(yōu)選地，所述第二級(jí)收縮體金屬環(huán)的內(nèi)徑為d₁＝1.5～2.5mm、厚度為w₁＝0.5～1mm；所述第三級(jí)收縮體金屬環(huán)的內(nèi)徑為d₂＝1～1.5mm、厚度為w₂＝0.5～1mm。

優(yōu)選地，在第一級(jí)雙曲線型變幅桿、第二級(jí)收縮體、第三級(jí)收縮體外表面貼金屬溫度傳感器貼片，第二級(jí)收縮體、第三級(jí)收縮體外分別纏繞電阻絲，溫度傳感器、電阻絲均與控制器相連；通過(guò)金屬溫度傳感器貼片實(shí)時(shí)采集第一級(jí)雙曲線型變幅桿、第二級(jí)收縮體、第三級(jí)收縮體的溫度并把信息發(fā)送給控制器，在控制器內(nèi)并設(shè)定溫度最小閾值，并通過(guò)控制電阻絲的工作保證威布爾曲線收縮體內(nèi)溫度大于50℃。

本發(fā)明的工作過(guò)程如下：液體首先從第一級(jí)雙曲線型變幅桿上的進(jìn)液口流入超聲霧化噴頭內(nèi)，從第一級(jí)雙曲線型變幅桿上的出液口流出，在出液口的右端面霧化。霧化后的霧滴速度較低，在持續(xù)壓力作用下霧化后的霧滴速度增加，以較高的速度進(jìn)入第二級(jí)威布爾分布曲線收縮體，由于第二級(jí)威布爾分布曲線收縮體出口直徑小于第一級(jí)雙曲線型變幅桿出液口的直徑，霧滴在出口處進(jìn)行細(xì)化，這級(jí)細(xì)化后的霧滴粒徑小于霧化后的霧滴粒徑，粒滴直徑分布更窄，粒徑集中性更好。這級(jí)細(xì)化后的霧滴在持續(xù)壓力作用下從第二級(jí)威布爾分布曲線收縮體出口處通孔射出，以更高的速度進(jìn)入第三級(jí)威布爾分布曲線收縮體，由于第三級(jí)收縮體出口直徑小于第二級(jí)收縮體出口直徑，霧滴再一次細(xì)化，這次細(xì)化后的霧滴粒徑更小于第二級(jí)細(xì)化后的霧滴粒徑，粒滴直徑分布更加窄，粒徑集中性更加好?？紤]到液滴經(jīng)過(guò)第一級(jí)雙曲線型變幅桿霧化體霧化后，在經(jīng)過(guò)第二級(jí)威布爾分布曲線收縮體和第三級(jí)威布爾分布曲線收縮體內(nèi)表面，有可能因溫度過(guò)低，導(dǎo)致霧氣可能液化成液滴，同時(shí)在第一級(jí)雙曲線型變幅桿外表面，第二級(jí)外表面，第三級(jí)外表面貼溫度傳感器金屬片，第二級(jí)、第三級(jí)收縮體外分別纏繞的電阻絲，先通過(guò)金屬溫度傳感器貼片采集這三級(jí)的溫度并把信息發(fā)送給控制器，經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算，控制電阻絲、空壓機(jī)相應(yīng)的繼電器動(dòng)作。

本發(fā)明具有有益效果：

1、本發(fā)明的低頻超聲超細(xì)直線霧滴流發(fā)生裝置，其噴頭整體振動(dòng)方向?yàn)檩S向方向。低頻超聲超細(xì)直線霧滴流發(fā)生裝置變幅桿為雙曲線型變幅桿，采用雙曲線型變幅桿使得液滴霧化，再經(jīng)過(guò)后兩級(jí)母線為威布爾分布曲線第二級(jí)威布爾分布曲線收縮體，第三級(jí)威布爾分布曲線收縮體兩級(jí)細(xì)化，產(chǎn)生超細(xì)霧滴流，霧化效率高，與傳統(tǒng)的噴頭相比，由于采用第一級(jí)雙曲線型變幅桿、第二級(jí)、第三級(jí)威布爾分布曲線收縮體，克服了圓錐形變幅桿、階梯型變幅桿其變幅桿粒滴直徑大、粒滴直徑分布寬以及難以產(chǎn)生超細(xì)霧滴流的缺點(diǎn)。

2、本發(fā)明的低頻超聲超細(xì)直線霧滴流發(fā)生裝置使霧滴流經(jīng)過(guò)第二級(jí)、第三級(jí)威布爾分布曲線收縮體的出口，逐級(jí)減小，發(fā)生多級(jí)細(xì)化，得到超細(xì)霧滴流?？捎糜陟F化栽培、植物保護(hù)、工業(yè)超精密?chē)娡恳约昂附拥阮I(lǐng)域。

3、通過(guò)在第一級(jí)雙曲線型變幅桿、第二級(jí)母線為威布爾曲線收縮體、第三級(jí)威布爾曲線收縮體外表面貼溫度傳感器金屬片，在第二級(jí)上下威布爾分布曲線收縮體、第三級(jí)上下威布爾分布曲線收縮體外分別纏繞連接電阻絲，在控制系統(tǒng)的檢測(cè)和控制下，通過(guò)控制空壓機(jī)和電阻絲，使得在密封條件下的第二級(jí)威布爾分布曲線收縮體、第三級(jí)威布爾分布曲線收縮體內(nèi)表面的溫度與第一級(jí)雙曲線型變幅桿保持一致，保證霧氣在經(jīng)過(guò)第二級(jí)威布爾分布曲線收縮體和第三級(jí)威布爾分布曲線收縮體時(shí)，不會(huì)因溫度過(guò)低而液化，極大地提高了霧滴使用效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述低頻超聲超細(xì)直線霧滴流發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明的第一級(jí)雙曲線型的原理圖。

圖3為本發(fā)明的第一級(jí)雙曲線型前端的放大圖。

圖4為本發(fā)明威布爾分布曲線原理圖。

圖5為本發(fā)明的第二級(jí)威布爾分布曲線收縮體原理圖。

圖6為本發(fā)明的第三級(jí)威布爾分布曲線收縮體原理圖。

圖7為本發(fā)明裝置的霧滴流發(fā)生原理圖。

圖8為本發(fā)明的控制器原理圖。

圖中：

1-后蓋板，2-薄電極，3-壓電陶瓷，4-絕緣環(huán)，5-前蓋板，6-進(jìn)液口，7-金屬外罩，8-連接桿，9-溫度傳感器金屬貼片，10-電阻絲，11-送風(fēng)裝置，12-威布爾分布曲線收縮體，13-第一級(jí)雙曲線型變幅桿，14-緊固螺栓，15-負(fù)極引線，16-正極引線，17-金屬薄片，18-出液口，19-金屬支撐環(huán)，20-金屬墊，21-霧滴群，22-第一級(jí)霧滴流，23-第二級(jí)霧滴流。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

如圖1所示，本發(fā)明所述的低頻超聲超細(xì)直線霧滴流發(fā)生裝置，其特征在于，包括后蓋板1、薄電極2、壓電陶瓷3、前蓋板5、金屬外罩7、第一級(jí)雙曲線型變幅桿13、第二級(jí)收縮體、第三級(jí)收縮體和電風(fēng)扇11，兩塊壓電陶瓷3的左端分別連接一個(gè)薄電極2。左端的薄電極2通過(guò)負(fù)極引線15連接電源負(fù)極，為薄電極負(fù)極；右端的薄電極2通過(guò)正極引線16連接電源正極，為薄電極正極。所述后蓋板、前蓋板之間依次設(shè)置有薄電極負(fù)極、第一壓電陶瓷、薄電極正極、第二壓電陶瓷，所述后蓋板1、前蓋板5、薄電極2、壓電陶瓷3均通過(guò)緊固螺栓14固定在第一級(jí)雙曲線型變幅桿13的后側(cè)，薄電極負(fù)極、第一壓電陶瓷、薄電極正極、第二壓電陶瓷與緊固螺栓之間設(shè)置有絕緣環(huán)4。

第一級(jí)雙曲線型變幅桿13上具有進(jìn)液通道，進(jìn)液通道的上端為進(jìn)液口6，進(jìn)液通道的右端為出液口18。所述第一級(jí)雙曲線型變幅桿13的出液口18端的外壁截面的輪廓為雙曲線形狀。所述雙曲線由雙曲線的左支曲線c、右支曲線d、y＝y(tǒng)₀、y＝0圍成的區(qū)域，如圖2所示，取a＝5mm～7mm；b＝25mm～50mm，y₀＝20～30mm，雙曲線型變幅桿13的長(zhǎng)度為l＝25mm～50mm。所述第一級(jí)雙曲線型變幅桿13的出液口18端設(shè)置有金屬支撐環(huán)19，金屬支撐環(huán)(19)的軸向長(zhǎng)度為1cm～1.5cm，厚度為3mm～5mm，金屬支撐環(huán)19上設(shè)置有圓形屬薄片17，所述金屬薄片17上具有直徑為4μm～6μm的通孔。所述金屬外罩7固定在第一級(jí)雙曲線型變幅桿13的出液口18端，第二級(jí)收縮體、第三級(jí)收縮體依次設(shè)置在所述第一級(jí)雙曲線型變幅桿13進(jìn)液通道的出液口18的后側(cè)，所述第二級(jí)收縮體、第三級(jí)收縮體均具有呈威布爾分布曲線形狀的收縮體、環(huán)狀金屬墊20，所述金屬墊20焊接在收縮體的出口處；第二級(jí)收縮體、第三級(jí)收縮體的呈威布爾分布曲線形狀的收縮體通過(guò)連接桿8固定在金屬外罩7的內(nèi)壁上。所述第一級(jí)雙曲線型變幅桿13的金屬支撐環(huán)19、第二級(jí)收縮體的金屬環(huán)20和第三級(jí)收縮體的金屬環(huán)20的內(nèi)徑依次減小。金屬外罩具有一個(gè)進(jìn)氣口，進(jìn)氣口與送風(fēng)裝置11連通。

所述第二級(jí)收縮體、第三級(jí)收縮體霧滴流出口直徑分別為D₁＝1～2mm，D₂＝0.5～1mm。如圖4所示，威布爾分布曲線收縮體曲線為對(duì)稱(chēng)的威布爾分布曲線，其中α＝1，β＝2，γ＝-0.5。如圖5、圖6所示，所述第二級(jí)收縮體環(huán)狀金屬墊(20)的內(nèi)徑為d₁＝1.5～2.5mm、寬度為w₁＝0.5～1mm；所述第三級(jí)收縮體環(huán)狀金屬墊20的內(nèi)徑為d₂＝1～1.5mm、寬度為w₂＝0.5～1mm。

如圖7所示，液體從第一級(jí)雙曲線型變幅桿13上的進(jìn)液口6流入超聲霧化噴頭內(nèi)，從第一級(jí)雙曲線型變幅桿13上的出液口18流出，在出液口18的金屬片上發(fā)生霧化形成無(wú)敵群21。霧化后的霧滴速度較低，在風(fēng)場(chǎng)作用下，霧滴加速，以較高的速度進(jìn)入第二級(jí)收縮體12，由于第二級(jí)收縮體12出口直徑小于第一級(jí)雙曲線型變幅桿金屬支撐環(huán)19的內(nèi)徑，霧滴流進(jìn)一步細(xì)化。這次細(xì)化后的霧滴形成第一級(jí)霧滴流22在持續(xù)壓力作用下從第二級(jí)收縮體上出口處通孔射出，進(jìn)入第三級(jí)收縮體，由于第三級(jí)威布爾分布曲線收縮體出口直徑小于第二級(jí)威布爾分布曲線收縮體出口直徑，霧滴流進(jìn)一步細(xì)化，形成第二級(jí)霧滴流23。考慮到霧滴流經(jīng)過(guò)第一級(jí)雙曲線型變幅桿13霧化體霧化后，在經(jīng)過(guò)第二級(jí)威布爾分布曲線收縮體、第三級(jí)威布爾分布曲線收縮體內(nèi)表面時(shí)，有可能因溫度過(guò)低，導(dǎo)致霧滴液化，因而在第一級(jí)雙曲線型變幅桿外表面、第二級(jí)上威布爾分布曲線形外表面以及第三級(jí)上威布爾分布曲線形外表面的金屬溫度傳感器貼片9采集溫度，第二級(jí)威布爾分布曲線收縮體外、第三級(jí)威布爾分布曲線收縮體外纏繞著電阻絲10，先通過(guò)金屬溫度傳感器貼片9采集這三級(jí)的溫度并把信息發(fā)送給控制器，經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算，控制空壓機(jī)11及電阻絲10連接的繼電器動(dòng)作，保證在密封條件下的第二級(jí)、第三級(jí)威布爾分布曲線收縮體內(nèi)表面的溫度與第一級(jí)雙曲線型變幅桿保持一致，以防止霧滴流在細(xì)化過(guò)程中發(fā)生液化，如圖8所示。

所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。