一种网孔式雾化器优化方法

技术领域

本发明涉及雾化器技术领域，尤其是涉及一种网孔式雾化器优化方法。

背景技术

网孔式雾化器根据工作过程中微孔板是否发生振动可以分为静态网孔式雾化器和振动网孔式雾化器。其中，振动网孔式雾化器有结构简单、易携带、能量利用率高、雾化液滴小且分布均匀等优点。它是一种在压电振子振动下，利用惯性力与毛细力的平衡反复的夹断液滴形成雾化。由于其结构简单、能量利用率高、雾化液滴小且分布均匀的特性而广泛应用于航空航天、医疗卫生、绿色环保、安全节能等领域。随着对提升雾化量和降低粒径尺寸的需要不断提高，研究者大多从网孔式雾化器机械结构的改进和振动的优化等方面进行研究。雾化片作为雾化器核心器件，其上的微锥孔群更是产生动锥角效应进而实现雾化的核心位置，其加工性能对雾化效果的影响很大。

现有的网孔式雾化器大多基于器件性能、元件结构和材质等领域对其进行研究，却对网孔的基础研究还没有进行，由于网状雾化片在采用激光加工网孔时，熔融的金属碎片会聚集在微孔附近形成凹凸不平的毛刺。大大影响了网孔的表面质量以及导致能量转换效率低下，从而导致雾化器的雾化效果不佳。这就使得在某些工作条件下，比如说要雾化像咖啡精油、植物油等高粘度的液体时，雾化器无法雾化这些高粘度的液体，甚至导致堵塞，使得器无法正常工作。

因此，本领域需要一种通过对网孔式雾化器的微锥孔进行优化，从而提升网孔式雾化器的雾化性能的方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种网孔式雾化器优化方法，以解决现有技术中的网孔式雾化器中出现的因为锥孔激光工艺造成的毛刺对雾化效果的影响，本发明使用电解抛光工艺来处理雾化片，建立雾化量与电解抛光时间的理论模型，实现了通过对电解工艺时间的调节，改善网孔式雾化器雾化效果的功能。

本发明提供了一种网孔式雾化器优化方法，包括以下步骤：

S1建立雾化片电解抛光前的雾化量模型；

S2建立雾化片的电解抛光时间与雾化量的理论模型；

S3控制其他影响因素不变，仅改变电解抛光时间进行实验，验证理论模型的有效性；

S4将雾化片电解抛光前的雾化量与电解抛光后的雾化量比较，验证电解抛光对提升雾化片雾化量的有效性。

由于电解抛光的效果受上述很多因素的影响，为了探究雾化效果是否会因电解而发生变化，本发明将控制电解抛光的其他变量，仅改变电解抛光时间。

进一步，所述雾化片的电解抛光时间与雾化量的理论模型包括：不锈钢的密度、振动频率，渐扩管的流动阻力系数，渐缩管的流动阻力系数，雾化片的半径、厚度、大孔直径、小孔直径、孔的数量和毛刺高度。

进一步，所述雾化片材质为304不锈钢或者316不锈钢。

进一步，所述雾化片表面的微锥孔使用激光热加工技术制作而成。

进一步，所述微锥孔为圆台状。

进一步，所述雾化片的质量为雾化片未打孔时整个基片的质量减去使用激光加工方法而成的锥孔部分的质量。

进一步，所述雾化片的容积为所述微锥孔的容积减去微锥孔中毛刺的体积，所述毛刺视为在所述微锥孔的内表面均匀分布，且高度为所述微锥孔孔口周围所述毛刺的高度。

进一步，所述雾化片的微锥孔包括渐缩管，所述渐缩管中流体从大孔一侧向小孔一侧流动。

进一步，所述雾化片的微锥孔包括渐扩管，所述渐扩管中流体从小孔一侧向大孔一侧流动。

进一步，同一装置既具有渐扩管又具有渐缩管，当所述渐扩管与所述渐缩管连接的内腔发生周期性容积变化时，会使所述装置的腔体内液体单向输送。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

建立雾化片的雾化量与电解抛光时间的理论模型，验证该电解抛光方法可有效去除微锥孔加工过程中的毛刺，并且在现有雾化器基础上进一步提高雾化器的雾化效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例一种网孔式雾化器优化方法的流程图；

图2为电解抛光前雾化片上微锥孔的剖视图；

图3为电解抛光后雾化片上微锥孔的剖视图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语＂中心＂、＂纵向＂、＂横向＂、＂长度＂、＂宽度＂、＂厚度＂、＂上＂、＂下＂、＂前＂、＂后＂、＂左＂、＂右＂、＂竖直＂、＂水平＂、＂顶＂、＂底＂、＂内＂、＂外＂、＂顺时针＂、＂逆时针＂等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语＂第一＂、＂第二＂仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有＂第一＂、＂第二＂的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，＂多个＂的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供了一种网孔式雾化器优化方法，包括以下步骤：

S1建立雾化片电解抛光前的雾化量模型；可以通过查找及测量所述雾化器的相关参数的数据进而推导雾化量与电解抛光前雾化片的锥角的数学表达式。

S2建立雾化片的电解抛光时间与雾化量的理论模型；模型中包括不锈钢的密度、振动频率，渐扩管的流动阻力系数，渐缩管的流动阻力系数，雾化片的半径、厚度、大孔直径、小孔直径、孔的数量和毛刺高度等参数。

S3控制其他影响因素不变，仅改变电解抛光时间进行实验，验证理论模型的有效性；通过比较实验数据与模型数据的拟合度，来确定理论模型的有效性。

S4将雾化片电解抛光前的雾化量与电解抛光后的雾化量比较，验证电解抛光对提升雾化片雾化量的有效性。通过比较电解抛光后的雾化量与电解抛光前的雾化量的大小，验证电解抛光对提升雾化片雾化量的有效性。

由于电解抛光的效果受上述很多因素的影响，为了探究雾化效果是否会因电解而发生变化，本发明将控制电解抛光的其他变量，仅改变电解抛光时间。抛光前毛刺高度的示意图如图2所示，抛光后毛刺高度的示意图如图3所示，通过图2和图3的比对可以发现毛刺高度有明显降低。

在一个具体的实施例模型中，由于雾化片材质为304不锈钢，未打孔时整个基片的质量为

m

式中，ρ为不锈钢的密度，R为雾化片的半径，δ为雾化片的厚度。由于雾化片的微锥孔为圆台形状，令D

式中，D为雾化片的大孔直径，d为雾化片的小孔直径，n

由法拉第电解定律得电极上发生化学反应的雾化片的质量为

式中，M为反应物质的摩尔质量，F为法拉第常数，n

式中，R′为电解抛光后雾化片的半径，D′为电解抛光后微孔雾化片的大孔直径，d'为电解抛光后微孔雾化片的小孔直径。由于基片的半径R在电解抛光中变化很小，故可忽略。所以公式(5)可简化为

微孔雾化片的容积为理论上雾化片的容积减去毛刺的容积，由于孔里面的毛刺高度h无法测量，只能测量孔附近的毛刺高度来表示孔里面的毛刺高度，且把毛刺看做是均匀分布在孔的表面，本文在计算毛刺时加一个修正系数γ，令D+d＝D

式中，γ代表修正系数，h为毛刺高度，l为母线长。电解后雾化片振动时达到最大变形处的内腔容积与电解前振动时达到最大变形处的差值为

对于锥孔，流体从大孔一侧向小孔一侧流动，则结构为渐缩管，从小孔一侧向大孔一侧流动为渐扩管，如果对于同一装置，既具有渐扩管又具有渐缩管，那么当渐扩管与渐缩管连接的内腔发生周期性容积变化时，会造成腔体内液体单向输送，输送的雾化量为

式中，Q为雾化片产生的雾化量，f为振动频率，ξ

需要说明的是，本发明可以适用于不同粘度的液体进行雾化的装置，如咖啡精油、植物油等。

综上，本发明实施例提供一种雾化方法，由于网状雾化片在采用激光加工网孔时，熔融的金属碎片会聚集在微孔附近形成凹凸不平的毛刺。大大影响了网孔的表面质量以及导致能量转换效率低下，从而导致雾化器的雾化效果不佳。由于雾化片上的微锥孔尚未深入研究，与现有雾化理论和方法相比，该方法更具有基础性和创新性。

本发明建立了雾化量与抛光时间的理论模型，验证去除雾化片微锥孔毛刺的有效性，并且在原有的雾化器上进一步提高雾化器的雾化效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。