[发明专利]一种涡旋散射型超声波喷头

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种超声波喷涂装置，特别是涉及一种喷涂面积较大的超声波喷涂喷头，属于液体喷涂领域。

背景技术

随着纳米材料技术的发展，纳米级薄膜的应用变得越加广泛，如：透明导电薄膜、隔光薄膜、防指纹薄膜、纳米催化剂薄膜等等。因此纳米级薄膜制备的产业化需求也日益增加。传统的薄膜制备方法有二流体喷涂、旋转喷涂、真空蒸镀、丝网印刷、溅射等。二流体喷涂由于基于高压气体和液体产生高动能进行的雾化喷涂，故此会造成涂料的大量浪费。旋转喷涂由于基片高速旋转时大量液体会被甩出，真空蒸镀由于大量液体蒸汽会沉积在炉壁和工件以外的地方，丝网印刷由于大量液体涂料会滞留在丝网上，故此以上4种表面处理方式都会造成大量的原料浪费，涂覆效率很低。并且由于二流体喷涂的雾化颗粒不均匀且喷涂流量的不可控性，旋转喷涂中心部分与边缘部分厚度不同，真空蒸镀的流量不可控性，丝网印刷的丝网精度，造成这4种表面处理方式制成的薄膜均匀度较差。且二流体喷涂、旋转喷涂和丝网印刷都很难实现纳米级精度的薄膜制备。溅射的方式是通过原子级别的颗粒对靶进行逐一喷射而实现涂覆，虽然溅射的方式可以实现很高精度且均匀的薄膜，但其由于要求在真空或特殊气氛环境下进行，从而使薄膜制备的成本大大提高，大大降低了制备效率，且很难实现较大面积的薄膜制备。

超声波雾化喷涂方式(专利号：2013205313376)作为一种新型技术正在被应用于纳米级薄膜的制备中，该技术通过超声波变幅杆增大超声波换能器发出的超声波的振幅，使得粘稠度较大的液体或固体颗粒悬浮液可以被雾化，并通过施加特定走向的压缩气体将液雾均匀喷出。超声波雾化喷涂具有喷涂均匀、流量可控的优势，且可以实现在常温常压环境下制备薄膜，使得纳米级薄膜的规模化生产成为可能。但是用于大面积的薄膜喷涂时，需要喷雾头尽可能的实现最大喷幅以提高喷涂效率。采用该技术的超声波喷头，很难实现较大幅宽的喷涂，从而在进行大面积的薄膜喷涂应用上受到限制。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是实现大喷幅宽度的超声波喷头，从而提高大面积薄膜喷涂的效率。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种涡旋散射型超声波喷头，其包括换能器、外壳前盖、外壳后盖、电气接头、进气口、气流室外壳，所述换能器与外壳后盖连接，外壳前盖罩在换能器外并与外壳后盖连接。所述涡旋散射型超声波喷头的气流室外壳与外壳前盖连接，换能器前端杆与气流室外壳之间有一个涡轮状齿轮，该涡轮齿轮外圆有一圈倾斜的涡轮齿牙。所述气流室外壳侧面有一通孔为进气口，进气口位置高于涡轮齿轮。

所述涡轮齿牙的倾斜度在20°-60°之间。

所述涡轮齿轮通过一圆筒状结构穿过换能器前端杆并固定在换能器与气流室外壳之间。

所述外壳的内侧前半部分为圆锥筒状结构，圆锥面夹角为60°-170°。

所述进气口直径为D，涡轮齿轮上表面距离进气口中心的高度为h，h>0.5D。

所述换能器包括换能器后端、压电振子组、电极焊片和换能器前端，压电振子组的电极通过电极焊片引出。压电振子组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，压电振子组其中一极与换能器前端和换能器后端电连接。换能器前端在结构上顺序地分为雾化端、前端杆、中端杆和后端杆和进液端口五部分。换能器前端的后端杆穿过压电振子组、电极焊片和换能器后端与连接杆连接。

工作时，液体从进液端口进入，通过换能器中的直通孔流到雾化端面被雾化。同时在进气端口通入压缩气体，压缩气体流过涡轮齿轮的外圆一圈倾斜涡轮齿牙的间隙，从而形成旋转的气体涡流，气体涡流在雾化端与外壳圆孔出口处的间隙流出，喷出的涡流带动被雾化的液雾成圆锥形扩散喷出。

(三)有益效果

按照本发明技术方案采用涡旋散射型超声波喷头，可将喷涂液体以圆锥的形式扩散喷出，从而使超声波喷头的喷幅宽度得以提高，大幅提高薄膜喷涂的效率。并且通过涡轮齿轮产生的气体涡流还可时雾化的液体均匀分布，使喷涂在工件表面的薄膜更加均匀。

附图说明：

图1为本发明的涡旋散射型超声波喷头的3D实体示意图；

图2为本发明的涡旋散射型超声波喷头的3D剖面图；

图3为本发明的涡旋散射型超声波喷头中换能器的结构剖面图；

图4为本发明的涡旋散射型超声波喷头中气流室外壳的结构剖面图；

图5为本发明的涡旋散射型超声波喷头中涡轮齿轮的3D实体示意图。

具体实施方式：