一种线性可控精准单液滴发生装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种线性可控的精准单液滴发生装置，利用微米级钼丝或相类级别的其他丝材作为置换刚丝，伺服送入密闭容器中，依液体固体不可压缩原理，通过伺服送入置换刚丝的等体积直接置换推出微小液滴，液滴大小与置换刚丝送入体积成线性比例且控制精准，再经切分筛分、风力模拟等获取重量和速度精准的单液滴，也可连续送丝作业从而得到各个液滴分离的连续的精准的单液滴。续的精准的单液滴。续的精准的单液滴。

【技术实现步骤摘要】
一种线性可控精准单液滴发生装置


[0001]本专利技术涉及单液滴发生装置，特别是一种线性可控精准单液滴发生装置。

技术介绍

[0002]在农业工程学科中，微小单液滴对作物营养吸收、药液吸收程度等的定量分析是必要的。
[0003]专利CN200510066208.4《微雾滴产生装置》公开了一种微雾滴产生装置，通过压电元件的压力脉冲使一腔体中的溶液能够受压缩并从装置的喷孔片的喷孔中喷射出来，该装置应用于雾化方向，且不能对液滴进行有效控制，故不能作为单液滴分析领域。
[0004]专利CN201010162526.1《单颗粒高速液滴发生装置》公开了一种单颗粒高速液滴发生装置，该装置通过压电陶瓷层的振动使得喷射出的液体柱发生断裂，进而形成连续的单液滴，这是一种连续液滴发生装置，不能产生不连续的单独的液滴，故而不能适用于单颗粒液滴的定量分析。
[0005]专利CN201310415264.9《一种产生农药定量直径喷洒雾滴的装置及方法》公开了一种产生农药定量直径喷洒雾滴的装置，该装置通过电机和滚珠丝杠推进位移来使得液滴滴落产生特定直径的雾滴。但囿于滚珠丝杠的导程大、微动状态不稳定致液滴直径精度差，且电机丝杠传动的过程中的震动对液滴的稳定也存在较大不利影响。
[0006]PCT专利CN201480037411.6《一种用于连续流喷墨打印头的微滴发生器》公开了一种用于连续流喷墨打印头，特别是用于二进制阵列打印头的微液滴发生器，该装置设定应用于喷墨打印领域，是种连续的微液滴，且液滴大小控制并未涉及。/>[0007]专利CN201510527822.X《微滴喷射装置及采用微滴喷射装置沉积制备CNTs薄膜的方法》公开了一种微滴喷射装置,还涉及一种采用微滴喷射装置沉积制备碳纳米管。该装置的振动驱动器使压电陶瓷管产生快速振动再经共振玻璃管传给微流道共振腔内的cNTS悬浮液，从而实现微CNTS悬浮液微滴的连续喷射，但并未涉及单独液滴及大小的控制。
[0008]美国明尼苏达大学颗粒技术实验室研制的Berglund Liu发生器和美国TSI公司研制的振动孔微滴发生器都是连续液滴发生装置，利用压电发生频率并配合特定流量产生特定的连续液滴，操作复杂稳定性差，不能单独液滴，无法满足单独滴液滴定量分析的要求。
[0009]虽然微流控芯片或热发泡技术也应用于微流控制领域，但微流控芯片加工精度极高成本也很高，而热发泡技术不仅结构复杂，重要的是控制不精确或者额外附有的温度/电热与实际条件不符，对定量分析严重干扰而不适用。
[0010]本专利技术针对微小单液滴发生装置存在的成本高、不能产生单一液滴、精度不足、结构复杂、液滴速度单一的问题，提出了一种线性可控的精准单液滴发生装置。

技术实现思路

[0011]针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种线性可控精准单液滴发生装置，利用微米级钼丝或相类级别的其他丝材作为置换刚丝，伺服送入密闭容器中，依液体固体不可压
缩原理，通过伺服送入置换刚丝的等体积直接置换推出微小液滴，液滴大小与置换刚丝送入体积成线性比例且控制精准，再经切分筛分、风力模拟等获取重量和速度精准的单液滴，也可连续送丝作业从而得到各个液滴分离的连续的精准的单液滴。
[0012]本专利技术主要包括五部分：液滴发生部分、送丝置换部分、切分筛选部分、风力模拟部分及辅助部分，所述的液滴发生部分由发生单元、导入单元和导出单元构成，所述发生单元上部有补液冲洗端口，下部装有可拆分的导出单元，中部为中空结构密封腔体的发生筒体，外部设置有固定用翅板，上部斜切向设置带有密封及导向功能的置换刚丝导入单元以与所述送丝置换部分配合，所述导出单元下部为一细长空心针管状的发生针，其上部有接口与发生筒体接合，所述发生针经疏水处理以减小对液滴的吸附作用；所述的送丝置换部分由置换刚丝、送丝伺服单元和复位单元组成，所述的置换刚丝为刚度大的耐腐蚀的细丝、且经疏水处理以保持与液滴液体的不浸润，优先的所述置换刚丝为微米级的钼丝、铂金丝；所述的送丝伺服单元夹持置换刚丝并伺服送入发生筒内，所述送丝伺服单元由伺服驱动机构、驱动轮、压紧轮、导轮、清洁器及支架组成，所述清洁器对置换刚丝进行清理保证其清洁，所述送丝伺服单元可开合以利操作，所述复位单元包括浮动滚筒和快速驱动机构，所述置换刚丝一端固定于浮动滚筒上，所述浮动滚筒在复位单元上轴向可浮动，保证置换刚丝出丝位置不变从而提高送丝伺服单元的可靠，所述复位单元用于将置换刚丝快速复位；所述置换刚丝推出的液滴重量与置换刚丝送入体积成线性正比关系，具体为公式
⑴
M＝fρ1C
W
ꢀꢀ
(1)式中：M:液滴重量C
W
:置换刚丝送入体积ρ1:液滴密度f:补偿系数
[0013]公式(2)为置换刚丝送入体积与送丝速度关系式中：CW:置换刚丝送入体积vW:送丝速度t:送丝时间rW:置换刚丝半径
[0014]送丝速度与液滴半径的关系见公式(3)式中：r:液滴球半径VW:送丝速度t:送丝时间rW:置换刚丝半径m:修正系数
[0015]所述切分筛选部分由切分单元和筛选单元组成，所述的切分单元对齐所述液滴导出单元的下端，所述切分单元通过物理作用对液滴按要求进行切分，所述切分单元设置于
筛选单元上，所述筛选单元产生向上设定的稳定气流对液滴进行托浮以筛选，液滴超过气流托浮力方能下落，所述筛选单元设有空速探头a、压缩空气控制端口a、导流均场筒体a，所述空速探头a用于测量装置内空气流速，所述压缩空气控制端口a对导入的压缩空气进行伺服控制，所述导流均场筒体a用于将切分筛选部分内气流场均匀化，所述筛选单元的空气流速与液滴半径关系见公式(4)式中：va:空气筛分装置内空气流速ρ1:液滴密度ρ2:空气密度k:修正系数g:重力加速度r:液滴球半径η:空气对液滴的粘滞系数
[0016]所述的风力模拟部分由空速探头b、压缩空气控制端口b、导流均场筒体b和液滴速度探测器组成，所述空速探头b用于测量装置内空气流速，所述压缩空气控制端口b对导入的压缩空气进行伺服控制，所述的导流均场筒体b用于使风力模拟部分内气流场均匀化，所述的液滴速度探测器测定风力模拟部分出口处液滴速度，以模拟不同高度滴落的液滴。
[0017]所述的辅助部分包括补液单元、压缩空气单元和相应管路支承及控制，用于补充液体、提供压缩空气、冲洗清理发生装置。
[0018]进一步的，所述的切分单元为弹弦切分单元，所述的弹弦切分单元安装于发生筒体上，由弹性弦丝、弓形架、致动器组成，所述弹性弦丝一端固定于弓形架、一端由致动器驱动，所述弹性弦丝通过所述发生筒体上对应的预留孔横穿发生筒体并过发生针中心，所述的致动器运作时拉紧弹性弦丝对液滴进行切断分离，所述的弹性弦丝自由状态为弧状，不与液滴接触，所述的弹性弦丝经疏水处理(与液滴的液体不浸润)，进一步的，弹性弦丝原始位为弹性弦丝的自由状态、弹性弦丝切分位为弹性弦丝的拉紧切分状态，所述的弹性弦丝优选为微米级钼丝或铂金丝。
[0019]进一步的，所述的切分单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线性可控的精准单液滴发生装置，包括有液滴发生部分、送丝置换部分、切分筛选部分、风力模拟部分及辅助部分，其特征在于：由所述送丝置换部分的置换刚丝进入所述液滴发生部分的发生筒体内等体积置换相应液滴，通过液滴发生部分的发生针排出，经所述的切分筛选部分切分筛选、风力模拟部分提速后为重量和速度精准的单液滴。2.根据权利要求1所述的线性可控的精准单液滴发生装置，其特征在于：液滴大小与置换刚丝推入体积成线性正比关系：M＝fρ1C
W
，式中M:液滴重量，C
W
:置换刚丝送入体积，ρ1:液滴密度，f:补偿系数。3.根据权利要求1所述的线性可控的精准单液滴发生装置，其特征在于：所述的送丝置换部分由置换刚丝、送丝伺服单元和复位单元组成，所述送丝伺服单元由伺服驱动机构、驱动轮、压紧轮、导轮、清洁器及支架组成，所述复位单元包括浮动滚筒和快速驱动机构，所述置换刚丝一端固定于浮动滚筒上，所述浮动滚筒在复位单元上轴向可浮动；所述置换刚丝送丝速度与液滴半径的关系为：式中：r:液滴球半径，V
W
:送丝速度，t:送丝时间，r
W
:置换刚丝半径，m修正系数。4.根据权利要求1所述的线性可控的精准单液滴发生装置，其特征在于：所述切分筛选部分由切分单元和筛选单元组成，所述切分单元通过物理作用对液滴按要求进行切分，所述筛选单元产生向上设定的稳定气流对液滴进行筛选，所述筛选单元设有空速探头a、压缩空气控制端口a、导流均场筒体a，所述筛选单元的空气流速与液滴半径关系为：式中：v
a
:空气筛分装置内空气流速，ρ1:液滴密度，ρ2:空气密度，k:修正系数，g:重力加速度，r:液滴球半径，η:空气对液滴的粘滞系数...

【专利技术属性】
技术研发人员：王美美，韩泽宇，黄玉飞，孙晓红，徐铭，
申请(专利权)人：安阳工学院，
类型：发明
国别省市：