一种超声步进超细单雾滴发生器制造技术

本发明专利技术提供了一种超声步进超细单雾滴发生器，由阀体、阀芯和弹簧构成单向阀，阀体通过导管与喷嘴相连，利用压电陶瓷组成的超声直流电机，利用压电陶瓷的逆压电效应驱动导管进行直线运动，并且通过利用超声直线电机纳米级的进给量，将喷腔内的液体挤压出喷嘴，从而获得微小且定量的液滴。由于压电振子驱动导管可以产生纳米级进给量，使得每次溢出的液滴体积可以达到微米级，满足产生微小液滴的要求。满足产生微小液滴的要求。满足产生微小液滴的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种超声步进超细单雾滴发生器


[0001]本专利技术涉及一种超声步进超细单雾滴发生器，属于农业工程领域。

技术介绍

[0002]在农业工程学科中，微小单液滴对于作物营养吸收定量分析非常重要。目前微流控领域主要使用的是微流控芯片。这种芯片大多由于加工精度要求极高，导致加工成本高，无法做到量产。另一种产生微小液体的技术被应用到喷墨打印机中，通常使用的是热发泡技术或者压电技术，这些方案大多结构复杂且不够精确，而且需要复杂的控制系统。
[0003]目前产生微小单液滴的装备普遍存在精度不高、结构复杂以及成本过高的问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，专利技术了一种超声步进超细单雾滴发生器，利用压电陶瓷的逆压电效应，驱动导管进行直线运动。通过利用超声直线电机纳米级的进给量，将喷腔内的液体挤压出喷嘴，从而低成本且高精度地获得微液滴。
[0005]本专利技术采用的具体技术方案如下：
[0006]一种超声步进超细单雾滴发生器，其特征在于：包括阀芯、弹簧、阀体、橡胶垫片、导管、橡胶活塞、喷嘴、喷头支架、底板、电机支架、拨齿、超声直线电机；
[0007]所述阀芯和弹簧安装在阀体内部，所述阀芯在弹簧的弹力作用下抵在阀体的进液孔处；所述阀体的输液口a与导管通过螺纹连接、且连通；所述导管右端装有橡胶活塞，所述橡胶活塞与容置于喷嘴的喷头内腔、且与其相配合；
[0008]所述喷嘴由装在底板上的喷头支架支撑；电机支架通过螺纹连接装在所述底板上，所述超声直线电机装在电机支架上，
[0009]所述超声直线电机包括压电陶瓷a、压电陶瓷b、轴套、双头螺柱轴、压电陶瓷垫片、螺母；
[0010]所述双头螺柱轴固定在电机支架上，所述压电陶瓷a与压电陶瓷b被对称安装在双头螺柱轴上，且压电陶瓷b位于靠近双头螺柱轴中心的位置、所述压电陶瓷a置于压电陶瓷b的外部，所述压电陶瓷a与压电陶瓷b之间、以及压电陶瓷a的外侧均设有压电陶瓷垫片；轴套设置在所述双头螺柱轴的两端、且由螺母压紧；
[0011]所述拨齿设在轴套与螺母之间；
[0012]所述导管安装在拨齿上端。
[0013]进一步地，所述压电陶瓷a为半圆环状，共八块；所述压电陶瓷b为圆环状，共四块；每两个压电陶瓷a拼接组成一个圆环装在双头螺柱轴上，位于同一平面内的上下两个所述压电陶瓷a的极化方向相反，驱动电压相位相差180度；所述压电陶瓷b的上下极化方向相同，驱动电压相位相差180度；所述压电陶瓷a与压电陶瓷b驱动电压相位相差90度。
[0014]进一步地，所述喷嘴的喷头内腔靠近出液孔的位置为人字形导流孔。
[0015]进一步地，所述喷嘴的出液孔的长度为2～4mm；所述喷头内腔的长度为8～10mm。
[0016]进一步地，所述喷头内腔的直径根据生成液滴的直径大小和导管单次脉冲进给量大小计算得出，即由以下公式确定：
[0017][0018]其中，x为导管的进给量，d1为喷头内腔的直径，d2为喷嘴出液孔的直径。
[0019]进一步地，所述轴套外形为向外扩张的喇叭形。
[0020]进一步地，所述导管上在拨齿右侧处设有挡环。
[0021]进一步地，所述挡环直径为4～5mm，宽度为1～2mm。
[0022]进一步地，所述进液孔直径为5～6mm，长度为6～10mm，所述输液孔a直径为3～4mm，长度为16～20mm，所述输液孔b直径为1～1.5mm，长度为75～85mm。
[0023]进一步地，所述导管被橡胶垫片与拨齿所夹持，所述橡胶垫片上有端盖，通过螺栓将拨齿、橡胶垫片和端盖从下至上依次连接起来。
[0024]本专利技术优点在于：
[0025]1.导管是工作在纵、弯两种模态下的复合模态压电振子所驱动的，即是将同一超声频率交流激励电压信号施加于压电陶瓷a和压电陶瓷b，同时激化出压电陶瓷a和压电陶瓷b的纵向和弯曲两种振动模态，使得拨齿在该共振频率下被激振，在两端拨齿与导管接触表面质节点形成椭圆运动并放大。当给导管施加一定预紧力，使两端拨齿压紧接触移动体时，通过拨齿和导管之间的摩擦带动导管做直线运动。
[0026]2.导管的直线运动可以产生进给量，进给量可以使喷腔中的液体溢出，并且可以通过测量进给量，计算出单次液体溢出体积。由于压电振子驱动导管可以产生纳米级进给量，使得每次溢出的液滴体积可以达到微米级，满足产生微小液滴的要求。
[0027]3.轴套外形采用向外扩张的喇叭形可以减缓导管的每次进给速度，使液体可以缓慢溢处，从而提高精度。
[0028]4.超声频率激励电压信号使得压电陶瓷产生超声级频率振动，通过振动传导使得溢出的液体受到振动，从而促使液滴从喷嘴脱落。
附图说明
[0029]图1为本专利技术所述超声步进超细单雾滴发生器结构示意图。
[0030]图2为本专利技术实施例的压电陶瓷a示意图。
[0031]图3为本专利技术实施例的压电陶瓷b示意图。
[0032]图4为本专利技术实施例的超声直线电机工作原理示意图。
[0033]图5为本专利技术实施例的超声直线电机主体的四分剖模型示意图。
[0034]图6为本专利技术实施例的超声直线电机主体四分剖模型在频率为50952Hz下纵向振型示意图。
[0035]图7为本专利技术实施例的超声直线电机主体四分剖模型在频率为49420Hz下弯曲振型示意图。
[0036]图8为本专利技术实施例的导管夹紧装置侧面的局部放大示意图。
[0037]图9为本专利技术实施例的喷头内腔和喷嘴的局部放大示意图。
[0038]附图标记：
[0039]1‑
进液孔、2
‑
阀芯、3
‑
弹簧、4
‑
阀体、5
‑
输液孔a、6
‑
输液孔b、7
‑
橡胶垫片、8
‑
挡环、9
‑
压电陶瓷a、10
‑
压电陶瓷b、11
‑
导管、12
‑
端盖、13
‑
螺栓、14
‑
橡胶活塞、15
‑
喷头内腔、16
‑
喷嘴、17
‑
喷头支架、18
‑
底板、19
‑
轴套、20
‑
电机支架、21
‑
双头螺柱轴、22
‑
压电陶瓷垫片、23
‑
拨齿、24
‑
螺母。
具体实施方式
[0040]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0041]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“下”、“上”、“内部”、“外壁”、“左端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声步进超细单雾滴发生器，其特征在于：包括阀芯(2)、弹簧(3)、阀体(4)、橡胶垫片(7)、导管(11)、橡胶活塞(14)、喷嘴(16)、喷头支架(17)、底板(18)、电机支架(20)、拨齿(23)、超声直线电机；所述阀芯(2)和弹簧(3)安装在阀体(4)内部，所述阀芯(2)在弹簧(3)的弹力作用下抵在阀体(4)的进液孔(1)处；所述阀体(4)的输液口a(6)与导管(11)通过螺纹连接、且连通；所述导管(11)右端装有橡胶活塞(14)，所述橡胶活塞(14)与容置于喷嘴(16)的喷头内腔(15)、且与其相配合；所述喷嘴(16)由装在底板(18)上的喷头支架(17)支撑；电机支架(20)通过螺纹连接装在所述底板(18)上，所述超声直线电机装在电机支架(20)上，所述超声直线电机包括压电陶瓷a(9)、压电陶瓷b(10)、轴套(19)、双头螺柱轴(21)、压电陶瓷垫片(22)、螺母(24)；所述双头螺柱轴(21)固定在电机支架(20)上，所述压电陶瓷a(9)与压电陶瓷b(10)被对称安装在双头螺柱轴(21)上，且压电陶瓷b(10)位于靠近双头螺柱轴(21)中心的位置、所述压电陶瓷a(9)置于压电陶瓷b(10)的外部，所述压电陶瓷a(9)与压电陶瓷b(10)之间、以及压电陶瓷a(9)的外侧均设有压电陶瓷垫片(22)；轴套(19)设置在所述双头螺柱轴(21)的两端、且由螺母(24)压紧；所述拨齿(23)设在轴套(19)与螺母(24)之间；所述导管(11)安装在拨齿(23)上端。2.根据权利要求1所述的超声步进超细单雾滴发生器，其特征在于：所述压电陶瓷a(9)为半圆环状，共八块；所述压电陶瓷b(10)为圆环状，共四块；每两个压电陶瓷a(9)拼接组成一个圆环装在双头螺柱轴(21)上，位于同一平面内的上下两个所述压电陶瓷a...

【专利技术属性】
技术研发人员：高建民，许珂，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：