压电二相流超声雾化喷头的制作方法

本发明属于植保机械领域，尤其涉及一种压电二相流超声雾化喷头。

背景技术：

目前，中国农业上常用结构简单的手动喷雾器进行大喷量、盲目、不对称的施药，普遍存在着较为严重的“跑、冒、滴、漏”等现象，而且农药的喷施量大，产生的雾滴粒径粗，在作物上的附着率低，农药利用率只有30％左右，导致防治效果下降和用药量增加。近年来，超低量喷雾是植保行业大力推广的一种施药技术。研究结果表明，超低量喷雾与常规喷雾相比，可节约农药10％～30％。

现有的超低量喷嘴主要采用压力雾化、离心雾化、静电雾化等一种或多种雾化方式相结合的方法，存在雾化量及雾滴粒径大等缺点。而超声雾化喷嘴具有结构紧凑、响应迅速，雾化量适中且雾化产生的细小雾滴弥散在植物叶面周围，与叶面接触表面积大，有利于农药的吸附，降低农药的浪费和对环境的污染。超声雾化喷嘴又分为压电式和流体动力式两种，单纯的压电式超声雾化喷嘴产生的雾滴均匀、能耗小，雾滴粒径随压电振子设计频率变化而变化，频率也高雾滴粒径越小，缺点是雾化量小，且雾滴随意飘散没有方向性；而流体动力式超声雾化喷嘴，雾化量大且可以定向的将雾滴吹送到指定位置，缺点是在气体压力较小时，其雾滴粒径粗大且不均匀，若想得到细小的雾滴则需要提供高压力和大流量的压缩空气，能耗高。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术中存在的无法同时兼顾雾化量大、粒径细及定向喷雾的不足，提供一种压电二相流超声雾化喷头。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的。

压电二相流超声雾化喷头，包括前端盖、文丘里管、前盖板、前夹紧块、螺栓、后夹紧块、后端盖、进液接口、进液管、进气接口、进气管、圆环状过滤网、电气接口、后盖板、电极焊片及压电陶瓷组；

所述前夹紧块与后夹紧块通过螺栓连接，并依次夹紧前盖板、压电陶瓷组、电极焊片及后盖板；所述前端盖通过螺纹连接前盖板，文丘里管固定在前盖板的阶梯孔和前端盖的凹槽内；所述文丘里管靠近出口处沿径向开有多个导流孔，文丘里管外圆面和前盖板的阶梯孔的内圆面之间形成环形腔；所述前盖板上对称设有两个进液孔，后端盖通过螺纹连接前夹紧块；所述进气管与进液管同心布置，且在两者夹层间包裹圆环状过滤网；所述进气管通过螺纹连接前盖板，电气接口通过螺纹连接后端盖，进液接口通过螺纹连接在进液管上，进气接口通过螺纹连接进液管并夹紧进气管。

优选地，所述文丘里管由圆锥收缩段、圆筒喉部、导流孔及圆锥扩散段构成。

优选地，所述文丘里管的圆锥收缩段的圆锥角度γ为20°～22°，圆锥扩散段的圆锥角度β为7°～15°，文丘里管的导流孔的轴线与文丘里管的轴线夹角α为74°～76°，且导流孔的个数N为4、6或8个，导流孔的直径D1为0.5-1mm，文丘里管的圆筒喉部的直径D2为1±0.05mm，文丘里管的出口端设置有凸台，出口端的凸台卡在前端盖的凹槽内，文丘里管的入口端卡在前盖板的凹槽内。

优选地，所述压电二相流超声雾化喷头的雾滴大小通过改变文丘里管的导流孔的个数N及导流孔直径D1来控制。

优选地，所述前盖板采用带圆锥过渡面的阶梯型盖板，材料为钛合金Ti-6Al-4V，后盖板材料为陶瓷材料。

优选地，所述圆环状过滤网采用环形海绵制作而成。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

针对现有技术存在的无法同时兼顾雾化量大、粒径细及定向喷雾的不足，本发明提供了一种压电二相流超声雾化喷头，通过将压电超声雾化和流体动力式超声雾化有机结合，能够得到细小的雾滴且均匀分布并收缩聚拢状喷出，实现小面积和低流量施药，从而解决在草莓类等体积小植物表面上的施药问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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1是本发明本发明实施例压电二相流超声雾化喷头的结构示意图；

图2是本发明本发明实施例压电二相流超声雾化喷头前部局部放大图；

图3是本发明本发明实施例压电二相流超声雾化喷头的文丘里管2结构示意图；

图1中：1.前端盖；2.文丘里管；3.前盖板；4.前夹紧块；5.螺栓；6.后夹紧块；7.后端盖；8.进液接口；9.进液管；10.进气接口；11.进气管；12.圆环状过滤网；13.电气接口；14.后盖板；15.电极焊片；16.压电陶瓷组。

图2中:1.前端盖；2.文丘里管；2a.圆锥收缩段；2b.管圆筒喉部；2c.导流孔；2d.圆锥扩散段；3.前盖板；3a.进液孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明

如图1-图3所示，本发明实施例的压电二相流超声雾化喷头，具体包括：前端盖1、文丘里管2、前盖板3、前夹紧块4、螺栓5、后夹紧块6、后端盖7、进液接口8、进液管9、进气接口10、进气管11、圆环状过滤网12、电气接口13、后盖板14、电极焊片15及压电陶瓷组16。

前夹紧块4与后夹紧块6通过螺栓5连接，并依次夹紧前盖板3、压电陶瓷组16、电极焊片15及后盖板7；前端盖1通过螺纹连接前盖板3，文丘里管2固定在前盖板3的阶梯孔和前端盖1的凹槽内；文丘里管2靠近出口处沿径向开有多个导流孔2c，文丘里管2外圆面和前盖板3的阶梯孔的内圆面之间形成环形腔；前盖板3上对称设有两个进液孔3a，这样就可以使液体流到环形腔内，进而被吸入文丘里管2的导流孔2c中；后端盖7通过螺纹连接前夹紧块4；进气管11与进液管9同心布置，且在两者夹层间包裹圆环状过滤网12，圆环状过滤网12采用环形海绵制作而成，起到过滤微小颗粒的作用，避免其堵塞住喷嘴的导流孔2c。进气管11用于给该压电二相流超声雾化喷头来接入压缩空气，进气管11通过螺纹连接前盖板3，电气接口13通过螺纹连接后端盖7，进液接口8用于给该压电二相流超声雾化喷头来接入工作所需的液体，进液接口8通过螺纹连接在进液管9上，进气接口10通过螺纹连接进液管9并夹紧进气管11。压电陶瓷组16由偶数个圆环状压电陶瓷片同轴罗列组成，并以并联方式电连接。压电陶瓷组16的电极通过电极焊片15引出。

在本发明实施例中，文丘里管2由圆锥收缩段2a、圆筒喉部2b、导流孔2c及圆锥扩散段2d构成。文丘里管2的圆锥收缩段2a的圆锥角度γ为20°～22°，圆锥扩散段2d的圆锥角度β为7°～15°，文丘里管2的导流孔2c的轴线与文丘里管2的轴线夹角α为74°～76°，且导流孔2c的个数N为4、6或8个，导流孔2c的直径D1为0.5-1mm，文丘里管2的圆筒喉部2b的直径D2为1±0.05mm，文丘里管2的出口端设置有凸台，出口端的凸台卡在前端盖1的凹槽内，文丘里管2的入口端卡在前盖板3的凹槽内。

压电二相流超声雾化喷头的雾滴大小通过改变文丘里管2的导流孔2c的个数N及导流孔直径D1来控制。这样就克服了单纯的压电式超声雾化喷头雾滴粒径大小不可调节的不足。

前盖板3采用带圆锥过渡面的阶梯型盖板，材料为钛合金Ti-6Al-4V，起到放大振幅的作用，后盖板7材料为陶瓷材料，声音在陶瓷材料中的传播速度是金属材料的2.3～2.7倍之间，故当后盖板采用陶瓷材料时，它的工作频率大大提高，而且由于喷嘴工作频率的提高，其雾滴粒径也将变小。

本发明实施例提供的压电二相流超声雾化喷头在工作时，液体从进液接口8进入，通过进液管9，同时在进气接口10通入一定量的压缩空气，压缩空气经由进气管11喷射到文丘里管2，并且在文丘里管2中形成负压，导致进液管9中的液体，被源源不断的吸入文丘里管2的导流孔2c，交流信号通过电极焊片15加载在压电陶瓷组16上，压电陶瓷组16就会以与输入信号相同的频率发生振动，引起压电二相流超声雾化喷头的纵向振动，振动产生的超声压力波沿喷头轴向传播，引起喷头端部发生与输入信号同频率的振动。当液体到达文丘里管2的导流孔2c即喷嘴的雾化端面时，由于自身的表面张力作用在雾化端面将形成一层薄膜，当雾化端面的振动幅值达到一定值时，薄膜将克服自身的表面张力作用而被雾化，此为第一次超声雾化，与此同时喷射到文丘里管2的压缩气体依次经过文丘里管2的圆锥收缩段2a、圆筒喉部2b及圆锥扩散段2d，形成高速踹流，再与导流孔2c里产生的雾滴进行相互冲击和破碎，进行二次雾化，并在圆锥扩散段2d内进行充分混合，得到细小且均匀分布的雾滴并以收缩聚拢状喷出。

本发明通过上述结构，采用超声波雾化与气液两相流雾化相结合的方式，形成二次雾化，可以使喷嘴的喷射雾化效果更好，雾化更为彻底，因此非常适合用于在草莓类等体积小植物表面上的施药问题。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。