專利名稱：基于縱振夾心換能器的壓電微噴裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到一種基于縱振夾心換能器的壓電微噴裝置，屬于壓電微噴技術領域。
背景技術：
壓電微噴技術是一種利用壓電陶瓷的逆壓電效應，在彈性體中激勵出振動，并與液體腔中液體相互作用，產(chǎn)生的壓力波傳遞到噴嘴處導致液體射流從噴嘴噴出進而霧化為液滴。液滴的大小和速度與驅(qū)動電壓的幅值和頻率有關。壓電噴射技術不會造成所噴射液體的物理/化學變化，對液體自身幾乎沒有損害；此外，壓電噴射還具有控制靈活簡單、功耗低、體積小和易于集成的突出優(yōu)點。在藥物注射、打印成像、微量潤滑等領域都具有十分廣闊的應用價值。但是，出于激勵原理的簡單性和理論分析方法的簡便性，目前成熟的壓電微噴裝置大多采用金屬彈性片粘貼壓電陶瓷薄片的方式進行激勵，壓電陶瓷工作在低機電耦合效率的d31模式，能量利用率較低；此外，金屬彈性片和壓電陶瓷薄片之間粘結用膠層的強度問題限制了該類裝置噴射量的提高，而膠層疲勞壽命的問題則限制了該類裝置工作的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有采用貼片結構的壓電微噴裝置所普遍存在的能量利用率低、噴射量提高受限制以及工作穩(wěn)定性差的問題，本發(fā)明提供了一種基于縱振夾心換能器的壓電微噴
>J-U ρ α裝直。本發(fā)明的基于縱振夾心換能器的壓電微噴裝置，包括縱振夾心換能器I、振動片2和噴嘴3 ;縱振夾心換能器I包括后端蓋1-1、變幅桿1-2、四片縱振壓電陶瓷片1-3、法蘭1-4、緊固螺釘1-5和四片電極片1-6，所述變幅桿1-2是截面逐漸變細的塊體，所述法蘭1-4兩側各設置有兩片縱振壓電陶瓷片1-3，后端蓋1-1、四片縱振壓電陶瓷片1-3和法蘭1-4通過緊固螺釘1-5與變幅桿1-2的大端固定成一體，相鄰兩片縱振壓電陶瓷片1-3之間設置有一片電極片1-6，縱振壓電陶瓷片1-3與法蘭1-4之間設置有一片電極片1-6，縱振壓電陶瓷片1-3與變幅桿1-2大端之間設置有一片電極片1-6 ;所述噴嘴3上開有圓錐形內(nèi)腔3-1，圓錐形內(nèi)腔3-1的底部開有噴射通孔3-3，圓錐形內(nèi)腔3-1的大開口端的一側開有進流孔3-2 ;變幅桿1-2的小端與振動片2的一個側面固定連接，所述振動片2的另一個側面與噴嘴3中圓錐形內(nèi)腔3-1的大開口端邊緣固定連接，且將噴嘴3中圓錐形內(nèi)腔3-1的大開口端完全覆蓋。本發(fā)明的基于縱振夾心換能器的壓電微噴裝置在工作時四片縱振壓電陶瓷片均施加頻率為換能器縱振諧振頻率的交流激勵電壓，進而借助于壓電陶瓷片沿其軸線方向的伸縮振動激勵出換能器的縱向振動，進一步帶動連接在變幅桿末端的振動片廣生彎曲振動，振動片會與圓錐形內(nèi)腔中的液體相互作用，產(chǎn)生的壓力波傳遞到噴嘴處最終實現(xiàn)液體射流從噴嘴噴出。通過控制壓電陶瓷上施加的激勵電壓的幅值，可以實現(xiàn)對噴射量的精確控制。本發(fā)明中壓電陶瓷工作在高機電耦合效率的d33模式，能量利用率較高，可充分提高能量利用率；變幅桿的變截面結構形式可以實現(xiàn)振動能量的聚斂作用，可以有效提高變幅桿小端的振幅和振速，最終會使該裝置噴射量得到有效的提高；此外，該裝置中的縱振夾心換能器采用螺釘緊固結構，工作穩(wěn)定性好，可有效的克服傳統(tǒng)的采用貼片結構的壓電微噴裝置由于膠層的強度和疲勞壽命而引入的各種問題。本發(fā)明的基于縱振夾心換能器的壓電微噴裝置具有能量利用率高、可實現(xiàn)大劑量噴射、工作穩(wěn)定性好等優(yōu)點。


圖I是本發(fā)明所述的基于縱振夾心換能器的壓電微噴裝置的剖視圖，圖2是圖I所示基于縱振夾心換能器的壓電微噴裝置的立體結構示意圖，圖3是圖I所示基于縱振夾心換能器的壓電微噴裝置中的噴嘴的結構示意圖，圖4是圖I所示的縱振夾心換能器在自由狀態(tài)時，壓電微噴裝置的工作原理示意圖，圖5是圖I所示的縱振夾心換能器在伸長狀態(tài)時，壓電微噴裝置的工作原理示意圖，圖6是圖I所示的縱振夾心換能器在收縮狀態(tài)時，壓電微噴裝置的工作原理示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖I至圖6說明本實施方式，本實施方式所述的基于縱振夾心換能器的壓電微噴裝置，包括縱振夾心換能器I、振動片2和噴嘴3 ;縱振夾心換能器I包括后端蓋1-1、變幅桿1-2、四片縱振壓電陶瓷片1-3、法蘭1-4、緊固螺釘1-5和四片電極片1-6，所述變幅桿1-2是截面逐漸變細的塊體，所述法蘭1-4兩側各設置有兩片縱振壓電陶瓷片1-3，后端蓋1-1、四片縱振壓電陶瓷片1-3和法蘭1-4通過緊固螺釘1-5與變幅桿1_2的大端固定成一體，相鄰兩片縱振壓電陶瓷片1-3之間設置有一片電極片1-6，縱振壓電陶瓷片1-3與法蘭1-4之間設置有一片電極片1-6，縱振壓電陶瓷片1-3與變幅桿1-2大端之間設置有一片電極片1-6 ;所述噴嘴3上開有圓錐形內(nèi)腔3-1，圓錐形內(nèi)腔3-1的底部開有噴射通孔3-3，圓錐形內(nèi)腔3-1的大開口端的一側開有進流孔3-2 ;變幅桿1-2的小端與振動片2的一個側面固定連接，所述振動片2的另一個側面與噴嘴3中圓錐形內(nèi)腔3-1的大開口端邊緣固定連接，且將噴嘴3中圓錐形內(nèi)腔3-1的大開口端完全覆蓋。本實施方式的基于縱振夾心換能器的壓電微噴裝置在應用的時候，與法蘭1-4和變幅桿1-2相鄰的兩片電極片1-6均與驅(qū)動電源的公共端連接，設置于縱振壓電陶瓷片1-3之間的兩片電極片1-6均與驅(qū)動信號連接；圓錐形內(nèi)腔3-1通過進流孔3-2與外部流體供給系統(tǒng)連接。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一所述的基于縱振夾心換能器的壓電微噴裝置的區(qū)別在于，所述縱振壓電陶瓷片1-3截面為方形或圓形，這樣可以簡化加工與裝配工藝。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一所述的基于縱振夾心換能器的壓電微噴裝置的區(qū)別在于，所述縱振壓電陶瓷片1-3均沿厚度方向極化，且相鄰兩片縱振壓電陶瓷片1-3的極化方向相反。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一所述的基于縱振夾心換能器的壓電微噴裝置的區(qū)別在于，所述變幅桿1-2與振動片2連接位置位于振動片2中心位置，這樣可以保證換能器I的縱向振動有效用于激勵振動片2的彎曲振動。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一所述的基于縱振夾心換能器的壓電微噴裝置的區(qū)別在于，所述圓錐形內(nèi)腔3-1與噴射通孔3-3同軸，這種設置方式有利于液體噴出。
權利要求
1.基于縱振夾心換能器的壓電微噴裝置，包括縱振夾心換能器(I)、振動片(2)和噴嘴(3);其特征是縱振夾心換能器(I)包括后端蓋(1-1)、變幅桿(1-2)、四片縱振壓電陶瓷片(1-3)、法蘭(1-4)、緊固螺釘(1-5)和四片電極片(1-6)，所述變幅桿(1-2)是截面逐漸變細的塊體，所述法蘭(1-4)兩側各設置有兩片縱振壓電陶瓷片(1-3)，后端蓋(1-1)、縱振壓電陶瓷片(1-3)和法蘭(1-4)通過緊固螺釘(1-5)與變幅桿(1-2)的大端固定成一體，相鄰兩片縱振壓電陶瓷片(1-3)之間設置有一片電極片(1-6)，縱振壓電陶瓷片(1-3)與法蘭(1-4)之間設置有一片電極片(1-6)，縱振壓電陶瓷片(1-3)與變幅桿(1-2)大端之間設置有一片電極片(1-6);所述噴嘴(3)上開有圓錐形內(nèi)腔(3-1)，圓錐形內(nèi)腔(3-1)的底部開有噴射通孔(3-3)，圓錐形內(nèi)腔(3-1)的大開口端的一側開有進流孔(3-2);變幅桿(1-2)的小端與振動片(2)的一個側面固定連接，所述振動片(2)的另一個側面與噴嘴(3)中圓錐形內(nèi)腔(3-1)的大開口端邊緣固定連接，且將噴嘴(3)中圓錐形內(nèi)腔(3-1)的大開口端完全覆至JHL ο
2.根據(jù)權利要求I所述的基于縱振夾心換能器的壓電微噴裝置，其特征在于所述縱振壓電陶瓷片(1-3)截面為方形或圓形。
3.根據(jù)權利要求I所述的基于縱振夾心換能器的壓電微噴裝置，其特征在于所述縱振壓電陶瓷片(1-3)均沿厚度方向極化，且相鄰兩片縱振壓電陶瓷片(1-3)的極化方向相反。
4.根據(jù)權利要求I所述的基于縱振夾心換能器的壓電微噴裝置，其特征在于所述變幅桿(1-2)與振動片(2)連接位置位于振動片(2)中心位置。
5.根據(jù)權利要求I所述的基于縱振夾心換能器的壓電微噴裝置，其特征在于所述圓錐形內(nèi)腔(3-1)與噴射通孔(3-3)同軸。
全文摘要
基于縱振夾心換能器的壓電微噴裝置，涉及壓電微噴技術領域。它解決了現(xiàn)有采用貼片結構的壓電微噴裝置所普遍存在的能量利用率低、噴射量提高受限制以及工作穩(wěn)定性差等問題。本發(fā)明的后端蓋、四片縱振壓電陶瓷片和法蘭通過緊固螺釘與變幅桿的大端固定成一體，相鄰兩片縱振壓電陶瓷片之間、其中一片縱振壓電陶瓷片與法蘭之間以及縱振壓電陶瓷片與變幅桿大端之間均設置有一片電極片；噴嘴上開有圓錐形內(nèi)腔，圓錐形內(nèi)腔的底部開有噴射通孔，圓錐形內(nèi)腔的大開口端的一側開有進流孔；前端蓋末端的底面與振動片的頂面固定連接，振動片的底面將噴嘴中圓錐形內(nèi)腔的大開口端完全覆蓋。本發(fā)明適用于藥物注射、打印成像、微量潤滑領域。
文檔編號B05B17/04GK102861693SQ20121038976
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月15日 優(yōu)先權日2012年10月15日
發(fā)明者劉英想, 劉軍考, 陳維山, 石勝君 申請人:哈爾濱工業(yè)大學