一种超声雾化装置，包括：超声换能器、附接于换能器的远端的喇叭、在喇叭内的接收待雾化的流体的室、辐射表面，以及从室通向辐射表面的通道。由换能器产生的振动沿喇叭传输至辐射表面。当待雾化的流体传输经过喇叭的内室并且在辐射表面离开喇叭时，振动诱导能量释放进入待雾化的流体。可控制地提高了流体的动能，发射进入流体的能量辅助和／或驱动流体雾化。通过利用振动提高流体的动能来辅助和／或驱动流体雾化，超声雾化装置可以在变化的环境条件将以其他方式破坏喷雾型式和／或减少雾化时保持期望的喷雾型式。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用传输经过喇叭(horn)和/或谐振结构的超声波来雾化和/或辅 助雾化通过所述喇叭和/或谐振结构的流体的装置。
技术介绍
液体雾化是一种通过某些作用于液体的力，例如超声，把液体分离为小液滴的工 艺。在期望产生高度雾化的液体的喷雾的情况下使用超声雾化系统。例如，通常利用超声 雾化器向各种工具和产品涂覆涂层。把液体暴露于超声使得在液体内产生将其分离为小液 滴的振动和/或气穴(cavitation)。Berger等人的第4，153，201号美国专利、Berger的 第4，655，393号美国专利和Marma等人的第5，516，043号美国专利描述了利用超声雾化液 体的雾化系统的例子。这些设备具有末端，该末端由通过末端的超声波振动。在末端内是 传送待雾化的液体的中心通路。中心通路内的液体被某些作用于液体的力朝向末端的端部 驱动。当到达末端的端部时，待雾化的液体被从末端排出。然后来源于末端的前部的超声 波与液体碰撞，从而把液体分离为小液滴。专利技术的公开内容公开了能够产生雾化的流体喷雾的超声雾化装置。装置包括喇叭，该喇叭具有 包括后壁、前壁和至少一个侧壁的内室、在喇叭的远端处的辐射表面、通向室的至少一个通 道，以及在内室的前壁中开始并且在辐射表面中终止的通道。连接于喇叭的邻近端的由发 生器提供动力的换能器诱导喇叭内的超声振动。超声振动从换能器沿喇叭传输至喇叭的辐 射表面，当待雾化的流体传输经过喇叭的内室并且在辐射表面离开喇叭时，超声振动诱导 超声能量释放进入待雾化的流体。可控制地提高了流体动能，发射入流体中的超声能量辅 助和/或驱动流体雾化。通过利用超声能量提高流体动能来辅助和/或驱动流体雾化，超 声雾化装置可以在变化的环境条件将以其他方式破坏喷雾型式(spray pattern)和/或减 少雾化时保持期望的喷雾型式。如同典型的压力驱动的流体雾化器一样，超声雾化装置利用流体内的压力变化来 产生驱动雾化的动能。待雾化的流体经过通向内室的通道进入装置。然后流体流动经过室， 并且进入从室的前壁延伸至辐射表面的通道。如果在内室的前壁中开始的通道比室窄，那 么由于流体的速度增加，所以流动经过通道的流体的压力下降。因为流体动能与其速度的 平方成比例，所以当流体流动经过通道时，流体的动能提高。提高的流体动能断开流体的分 子之间的吸引力，导致流体在其在辐射表面处离开喇叭时雾化。令人遗憾的是，压力驱动的流体雾化可能被环境条件的变化不利地影响。最值得 注意的是，要喷射雾化的流体的环境的压力上的变化可能降低雾化的水平和/或扭曲喷雾 型式。当流体通过压力驱动的流体雾化器时，流体被环境压力向后推动。因此，作用于流体 的净压力是推动流体经过雾化器的压力和环境压力的差。流体的净压力被转化为动能。因 此，当环境压力升高时，净压力下降，使得导致离开喇叭的流体的动能上的减少。因此，环境 压力上的升高降低了流体雾化的程度。向其中喷射流体的环境的压力可能由于某些原因而升高。例如，自然天气模式可 能导致环境压力的升高。雾化的流体作为底物的化学反应也可能导致环境压力的升高。例 如，其中雾化的流体的分子被分离和/或以其他方式分裂为较小分子的化学反应可能导致 环境压力的升高。同样地，向喇叭外的环境加入试剂以便提高化学反应的产率也可能升高 环境压力。通过提高流体的动能，来源于喇叭的不同点的超声能量可以辅助流体的雾化，以 抵消环境压力的升高。当喇叭的邻近端被固定于超声换能器时，换能器的激活诱导喇叭内 的超声振动。振动可以被概念化为从喇叭的邻近端传输至远端的超声波。当超声振动沿着 喇叭的长度传输时，喇叭收缩和膨胀。然而，喇叭的整个长度不是都膨胀和收缩。而是，喇叭 的在超声振动的波节(最小偏移或振幅的点)之间的区段膨胀和收缩。喇叭的精确地位于 超声振动的波节上的部分不会膨胀和收缩。因此，喇叭的仅仅在波节之间的区段膨胀和收 缩，而喇叭的精确地位于波节上的部分不会运动。这如同超声喇叭已经被物理地切割为分 开的部分。喇叭的相应于超声振动的波节的部分保持静止，而喇叭的相应于在波节之间的 区域的部分膨胀和收缩。如果喇叭的相应于波节之间的区域的部分被切割为更小的部分， 那么膨胀和收缩最大的部分将是相应于超声振动的波腹(最大偏移或振幅的点)的部分。喇叭的膨胀和收缩导致内室的后壁向前和向后运动。由于向前和向后运动，后壁 将超声能量发射进入室内的流体。当后壁向前运动时，后壁撞击室内的流体。如同棒撞击 锣一样冲击室内的流体，室的后壁发射或诱导流体内的振动。传输经过流体的振动具有与 传输经过喇叭的超声振动相同的频率。室的后壁向前和向后运动得越远，后壁越有力地冲 击室内的流体，并且发射入流体中的超声振动的振幅越大。由于诱导了流体内的振动，室的 后壁的运动提高传输经过室的流体的动能。提高的流体动能增进了流体在其离开辐射表面 时的雾化，从而抵消了雾化的由变化的环境条件导致的减少。流体的动能的起抵消作用的提高也可以由来源于辐射表面的超声振动诱导。与内 室的后壁相似，当超声振动沿着喇叭的长度传输时，辐射表面也向前和向后运动。因此，当 辐射表面向前运动时，辐射表面冲击离开喇叭的流体和周围的空气。由于冲击了离开的流 体和周围的空气，辐射表面发射或诱导离开的流体内的振动。就其本身而言，离开的流体的 动能提高。提高的动能进一步雾化在辐射表面离开的流体，从而抵消了雾化的由变化的环 境条件导致的减少。由室的后壁和/或辐射表面的运动传递给流体的提高的动能可以通过调整沿着 喇叭的长度传输的超声振动的振幅来控制。当流体传输经过室和/或在辐射表面离开时， 超声振动的振幅的增加提高了传递给流体的动能的量。如果喇叭被由发生器供给的电信号 驱动的压电换能器以谐振的方式超声振动，则增加电信号的电压将增加沿着喇叭传输的超 声振动的振幅。如同环境压力的升高，环境压力的下降也可以不利地影响雾化的喷雾。因为作用 于流体的净压力被转化为动能，并且作用于流体的净压力是推动流体经过雾化器的压力和 环境压力的差，所以减少环境压力使得增加了离开压力驱动的雾化器的流体的动能。因 此，当环境压力下降时，流体的离开速度(exiting velocity)提高。因为以较高的速度离 开雾化器，所以雾化的流体液滴更远地运动远离雾化器，从而使喷雾型式变宽。改变喷雾 型式可能导致不期望的后果。例如，使喷雾型式变宽可能引导雾化的流体远离其预期目标和/或朝向非预期目标。因此，环境压力的减少可能导致雾化的喷雾的不利的非集中 (un-focusing)0调整沿着喇叭的长度传输的超声波的振幅对于集中在辐射表面产生的雾化的喷 雾可能是有用的。可以通过利用来源于辐射表面的超声振动限制和弓I导喷雾型式来实现产 生集中的喷雾。来源于辐射表面的超声振动可以引导和限制在辐射表面的外边界内产生的 雾化的喷雾的绝大部分。由来源于辐射表面的超声振动获得的限制的水平取决于沿着喇叭 传输的超声振动的振幅。就其本身而言，增加通过喇叭的超声振动的振幅可以使所产生的 喷雾型式的宽度变窄；从而集中喷雾。例如，如果喷雾散开得太宽，那么增加超声振动的振 幅可以使喷雾型式变窄。相反地，如果喷雾太窄，则减少超声振动的振幅可以使喷雾型式变 觅O改变辐射表面的几何构造也可以改变喷雾本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种装置，其特征在于： ａ．邻近表面； ｂ．辐射表面，其与所述邻近表面相对； ｃ．至少一个径向表面，其在所述邻近端和所述辐射表面之间延伸； ｄ．内室，其含有： ｉ．后壁； ｉｉ．前壁； ｉｉｉ．至少一个侧壁，其在所述后壁和所述前壁之间延伸；以及 ｉｖ．超声透镜，其位于所述后壁内； ｅ．至少一个通道，其在不同于所述辐射表面的表面中开始，并且通向所述内室； ｆ．通道，其在所述内室的所述前壁中开始，并且在所述辐射表面中终止；以及 ｇ．能够以近似１６ｋＨｚ或更大的频率以谐振的方式振动。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾拉兹巴巴耶夫，
申请(专利权)人：艾拉兹巴巴耶夫，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。