本發(fā)明涉及農業(yè)裝備技術領域，屬于霧化栽培領域，具體涉及一種低壓驅動移軸維氏曲線型低頻超聲三次霧化噴頭。

背景技術：

超聲霧化器由于其霧滴尺寸細小均勻等優(yōu)勢在農業(yè)工程領域有著廣泛的應用前景。超聲霧化是指利用電子高頻振蕩，通過陶瓷霧化片的高頻諧振，將液態(tài)水分子結構打散而產生自然飄逸的水霧，不需加熱或添加任何化學試劑。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，結構簡單，易于設計和制造，但是其放大系數(shù)低；階梯型變幅桿具有高的放大系數(shù)，但是也具有高的應力集中，容易折斷。圓錐形變幅桿、階梯型變幅桿其變幅桿金屬體積大，發(fā)熱多，導致壽命短，現(xiàn)階段絕大部分噴頭噴射角度小，霧化液滴過于集中，不適應農業(yè)栽培，而且霧滴大。本發(fā)明提供一種移軸維氏曲線型變幅桿，該結構的變幅桿的主要特點是復合變幅桿放大系數(shù)大，應力均勻的優(yōu)點，同時減小了諧振阻抗，使其在諧振頻率工作提高了電聲轉化效率，有效的降低了超聲波換能器的發(fā)熱量，提高其使用壽命，而且結構穩(wěn)定，噴射角度大，可以生成超細霧滴。

超聲二次霧化噴頭是超聲霧化器的最關鍵部件，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，在噴嘴前部分設置鋼球。超聲換能器將高頻振蕩的電信號轉化成超聲機械振動，變幅桿將超聲換能器產生的聲波振幅放大，在噴嘴前的霧化面處產生空化效應，將液體霧化，同時產生聚焦聲場將鋼球懸浮起來，產生的霧滴與懸浮球碰撞產生細小霧滴，這種超聲噴頭只能發(fā)生二次霧化。而且現(xiàn)階段絕大部分噴頭噴射角度小，霧化液滴過于集中，噴涂效率低，不適宜農業(yè)栽培及超聲噴涂。本發(fā)明旨在克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種低壓驅動移軸維氏曲線型低頻超聲三次霧化噴頭。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種低壓驅動移軸維氏曲線型低頻超聲三次霧化噴頭，以保證結構穩(wěn)定金屬發(fā)熱少，確保噴頭不會因發(fā)熱過大而導致工作不穩(wěn)定，并使霧滴經過三次霧化得到超細霧滴。

采用低壓驅動壓電陶瓷霧化片，大大減小霧化器的電源體積，給霧化器的整體設計帶來方便，使霧化器的整體做的更加小巧精致，便于使用。

為了解決以上技術問題，本發(fā)明采用的具體技術方案如下：

一種低壓驅動移軸維氏曲線型低頻超聲三次霧化噴頭，包括后蓋板、薄電極、絕緣環(huán)、壓電陶瓷、緊固螺栓、前蓋板、移軸維氏曲線型變幅桿、金屬薄片，薄電極、壓電陶瓷的數(shù)量均為大于等于4的偶數(shù)個，薄電極、壓電陶瓷相間排布、且套在緊固螺栓上，后蓋板、前蓋板分別裝在緊固螺栓的兩端，夾緊薄電極和壓電陶瓷，薄電極、壓電陶瓷與緊固螺栓之間設置絕緣環(huán)；薄電極的一端通過正極引線與正極電聯(lián)接，另一端通過負極引線與負極電聯(lián)接；前蓋板固定在移軸維氏曲線型變幅桿的端面上；

所述變幅桿的霧化端面上設有沉孔，所述變幅桿具有進液通道和進風通道，所述進風通道通過進風管與風扇相連；進液通道出液口和進風通道的出風口均位于所述變幅桿的霧化端面的沉孔底面上；

所述金屬薄片固定在變幅桿的霧化端面上密封所述沉孔，所述金屬薄片上具有出霧通孔。

進一步地，所述移軸維氏曲線型變幅桿主要由a和b兩部分復合而成，a部分是圓柱體，圓柱體的直徑為30-35mm，b部分的主要輪廓線是移軸維氏曲線，曲線的方程為：

其中，δh為移軸量，移軸量為0.1r，r為1-2，ξ為3-5，η為1-2，移軸維氏曲線型變幅桿b部分右端面圓的直徑為10-15mm。

進一步地，所述沉孔的截面形狀是錐臺形，深度為1.5cm-2cm。

進一步地，金屬薄片上的出霧孔直徑為3.5um-5um。

進一步地，所述壓電陶瓷均為彎曲振動陶瓷，即陶瓷片兩個半圓的極化方向相反，多個壓電陶瓷中有軸向極化和徑向極化的兩種，且軸向極化的壓電陶瓷和徑向極化的壓電陶瓷相間設置；電源電路采用低壓穩(wěn)壓交流電輸入，驅動電源的相位以第一塊壓電陶瓷為參照，其相位差依次為90°、180°、270°。

進一步地，進液通道的進液口位于所述變幅桿的上部。所述進風通道的進風口位于所述變幅桿的下部。

進一步地，所述前蓋板通過緊固螺栓固定在移軸維氏曲線型變幅桿的端面上；

進一步地，所述壓電陶瓷的數(shù)量為四個。

本發(fā)明的工作過程如下：

液體通過移軸維氏曲線型變幅桿的上端的進液通道進入到超聲霧化噴頭內部，再從移軸維氏曲線變幅桿的出液口流出，在出液口形成一滴比較大的水滴，在出液口水滴由于彎曲振動均勻展開在霧化面上成為薄水膜，即在出液口的右端面完成了第一次霧化過程，第一次霧化后的霧滴速度較低為3m/s-4m/s，霧化后的霧滴再經過風扇風力的作用下，速度增加，以較高的速度打在金屬薄片的左端，使得霧滴發(fā)生第二次霧化，第二次霧化后的霧滴粒徑小于第一次霧化后的粒徑。第二次霧化后的霧滴在風扇的風力作用下從金屬薄片的激光孔穿出，由于金屬薄片隨變幅桿做同頻率的復合彎曲振動，所以在金屬薄片的外端發(fā)生第三次霧化。

本發(fā)明的有益效果：

1.本發(fā)明的低壓驅動移軸維氏曲線型低頻超聲三次霧化噴頭采用移軸維氏曲線型變幅桿，移軸維氏曲線型變幅桿放大系數(shù)大，所用金屬體積小，結構穩(wěn)定發(fā)熱少，克服了圓錐形變幅桿、階梯型變幅桿其變幅桿金屬體積大，發(fā)熱多的缺點。

2.本發(fā)明提供一種移軸維氏曲線型變幅桿，該結構的變幅桿的主要特點是復合變幅桿放大系數(shù)大，應力均勻的優(yōu)點，發(fā)熱量少使得工作穩(wěn)定。

3.本發(fā)明提供的移軸維氏曲線型變幅桿減小了諧振阻抗，使其在諧振頻率工作提高了電聲轉化效率，有效的降低了超聲波換能器的發(fā)熱量，提高其使用壽命。

4.本發(fā)明提供的低壓驅動移軸維氏曲線型超聲三次霧化噴頭可以使霧滴發(fā)生三次霧化，得到超細霧滴。

5.本發(fā)明采用彎曲振動壓電陶瓷，陶瓷片兩個半圓的極化方向相反，使得四塊壓電陶瓷中上部的每相鄰兩片將產生膨脹，中下部的每相鄰兩片將產生收縮形變，因此在壓電陶瓷中將產生一彎曲力矩，從而激發(fā)整個結構產生復合彎曲振動，使得霧滴更加細化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述低壓驅動移軸維氏曲線型低頻超聲三次霧化噴頭的結構圖；

圖2為本發(fā)明的前蓋板與移軸維氏曲線型變幅桿連接處的剖面圖；

圖3為彎曲型壓電陶瓷的結構和排列方式圖；

圖4為驅動電源相位圖。

圖5為本發(fā)明的移軸維氏曲線型變幅桿的結構圖；

圖6為移軸維氏曲線；

圖7為低壓驅動移軸維氏曲線型超聲三次霧化噴頭右端的放大圖；

圖8為霧化過程示意圖.

圖中：1、后蓋板；2、薄極板；3、絕緣環(huán)；4、壓電陶瓷；5、緊固螺栓；6、前蓋板；7、微型緊固螺栓；8、移軸維氏曲線型變幅桿；9、進液口；10、出液口；11、水膜；12、金屬薄片；13、正極引線；14、負極引線；15、法蘭盤；16、進風口；17、進風管道；18、出風口；19、風扇。

具體實施方式

下面結合附圖以及具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。

如圖1所示，本發(fā)明所述的低壓驅動移軸維氏曲線型低頻超聲三次霧化噴頭，包括后蓋板1、薄電極2、絕緣環(huán)3壓電陶瓷4、前蓋板6、均由緊固螺栓5、移軸維氏曲線型變幅桿8、、金屬薄片12。

薄電極2、壓電陶瓷4的數(shù)量均為四個，薄電極2、壓電陶瓷4相間排布、且套在緊固螺栓5上。后蓋板1、前蓋板6分別裝在緊固螺栓5的兩端，夾緊薄電極2和壓電陶瓷4，薄電極2、壓電陶瓷4與緊固螺栓5之間設置絕緣環(huán)3。薄電極2的一端通過正極引線與正極電聯(lián)接，另一端通過負極引線與負極電聯(lián)接。前蓋板6的右端連接移軸維氏曲線型變幅桿8，移軸維氏曲線型變幅桿8的端面上設有數(shù)個螺紋孔，如圖2所示，這兩者之間通過緊固螺栓5連接。

所述壓電陶瓷均為彎曲振動陶瓷，即陶瓷片兩個半圓的極化方向相反，多個壓電陶瓷中有軸向極化和徑向極化的兩種，且軸向極化的壓電陶瓷和徑向極化的壓電陶瓷相間設置，即第一塊壓電陶瓷極化方向依次順時針旋轉90°，180°，270°。第一塊壓電陶瓷上下半部分軸向極化，第二塊壓電陶瓷左右各半部分徑向極化，第三塊壓電陶瓷依然上下半部分軸向極化，第四塊壓電陶瓷依然左右各半部分徑向極化，如圖3所示。電源電路采用低壓穩(wěn)壓交流電輸入，驅動電源的相位以第一塊壓電陶瓷為參照，其相位差依次為90°、180°、270°，如圖4所示。

如圖5所示，所述移軸維氏曲線型變幅桿主要由a和b兩部分復合而成，a部分是圓柱體，圓柱體的直徑為30-35mm，b部分的主要輪廓線是移軸維氏曲線，如圖6所示，曲線的方程為：

其中，其中，δh為移軸量，移軸量為0.1r，r為1-2，ξ為3-5，η為1-2，移軸維氏曲線型變幅桿b部分右端面圓的直徑為10-15mm。

所述移軸維氏曲線型變幅桿的應力沿桿的軸向分布均勻，隨著變幅桿形狀因數(shù)的提高，放大系數(shù)的增大，使得變幅桿的振幅得到增大。

如圖7所示，所述變幅桿8的霧化端面上設有沉孔，所述沉孔的截面形狀是錐臺形，深度為1.5cm-2cm。所述變幅桿8具有進液通道和進風通道，所述進風通道通過進風管與風扇相連，有風扇提供風源。進液通道的進液口9位于所述變幅桿的上部，所述進風通道的進風口16位于所述變幅桿的下部；進液通道出液口10和進風通道的出風口18均位于所述變幅桿的霧化端面的沉孔底面上。

所述金屬薄片同軸固定在變幅桿8的霧化端面上，密封所述沉孔，所述金屬薄片上具有出霧通孔，出霧通孔的直徑為3.5um-5um。

電源電路采用低壓穩(wěn)壓交流電輸入，當外加穩(wěn)壓電流信號加到壓電陶瓷上時，四塊壓電陶瓷中上部的每相鄰兩片將產生膨脹，中下部的每相鄰兩片將產生收縮形變，因此在壓電陶瓷中將產生一彎曲力矩，從而激發(fā)整個結構產生復合彎曲振動。如圖1所示，整個超聲霧化噴頭尺寸為一個超聲壓力波波長，偶數(shù)個壓電陶瓷軸向的中間為所述變幅桿振幅為零的第一節(jié)面，所述變幅桿振幅為零的第二節(jié)面處設置法蘭盤15。第一節(jié)面距離超聲霧化噴頭的最左端為九分之二個波長，第一節(jié)面距離前蓋板右端面為整個波長的九分之二，第二節(jié)面距離前蓋板右端面九分之一個波長，第二節(jié)面出距離超聲霧化噴頭的最右端為九分之四個波長。如圖3所示，液體從移軸維氏曲線型變幅桿8上的進液口9流入進液通道內，從出液口10流出，在出液口10形成一滴比較大的水滴，在出液口10水滴由于彎曲振動均勻展開在霧化面上成為薄水膜11，即在出液口10的右端面完成了第一次霧化過程，第一次霧化后的霧滴速度較低為3m/s-4m/s。與此同時，在風扇19的作用下，風從進風口16進入進風通道，從出風口18流出，霧化后的霧滴在風的作用下，速度增加，以較高的速度打在金屬薄片的左端，使得霧滴發(fā)生第二次霧化，第二次霧化后的霧滴粒徑小于第一次霧化后的粒徑。第一次霧化后霧滴在持續(xù)液壓作用下，使霧滴以較高的速度打在扇形金屬薄片12上，霧滴發(fā)生再霧化，從而使霧化后的霧滴粒徑小于上一次霧化后的霧滴粒徑。這次霧化后的霧滴在后續(xù)持續(xù)壓力作用下從扇形金屬薄片12的激光通孔射出，在扇形金屬薄片12的右端面發(fā)生再次霧化，霧化后的霧滴粒徑小于上次霧化后的霧滴粒徑，實現(xiàn)超細霧化的效果，如圖8所示。

所述實施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，在不背離本發(fā)明的實質內容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。