一种毛细多孔介质吸液芯制造技术

本发明专利技术属于液体防溢技术领域，具体涉及一种用于液态金属原子源中的毛细多孔介质吸液芯。本发明专利技术依次由蒸发段、回流段和喷口段连接而成，所述蒸发段由孔径100～160μm、孔隙率70～90%、液滴接触角0°～5°的第一多孔介质组成，回流段由孔径60～100μm、孔隙率60～80%、液滴接触角5°～90°的第二多孔介质组成，喷口段由孔径10～60μm、孔隙率40～60%、液滴接触角0°～90°的第三多孔介质组成，所述回流段内设置通孔，所述通孔的两端分别与蒸发段和喷口段对应；本发明专利技术可有效地阻止液态金属在振动条件下形成孤立液滴，甚至洪流等现象的出现，而且具有稳流，循环再利用功能，极大地提高了元器件的可靠性及工作寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种毛细多孔介质吸液芯
本专利技术属于液体防溢
，具体涉及一种用于液态金属原子源中的毛细多孔介质吸液芯。
技术介绍
原子钟、质谱仪和原子干涉仪等精密仪器中所用的原子束是由原子源提供的，对于原子源其性能的好坏直接决定着所属仪器的性能指标，如可靠性、工作寿命等，而对于以加热蒸发液态金属形成原子束流的原子源而言，防止金属液体溢出原子源是极为关键的，尤其是在振动条件或微重力环境中，如果金属液体溢出原子源，不仅会缩短相关仪器的工作寿命，而且由于液体金属的导电性、导热性等物理化学特性的影响，仪器性能指标的可靠性将无法保证，在这种情况下，对原子源中的金属工作质的防溢设计显得尤为重要。目前，地面或空间微重力环境下液态金属原子源的防溢设计主要有两种方法：一是优化其储箱的宏观结构设计，二是在储箱中引入微观多孔介质材料；其中，被引入的多孔介质可扮演两种角色，一种是主动束缚型，即液态金属完全被填充到多孔介质当中，形成含液多孔介质；而另一种是被动束缚型，即多孔介质被放置在金属气体的出口端，形成含气多孔介质；现今，防溢设计多以单一的结构设计为主，不能有效地阻止液态金属在振动条件下形成孤立液滴，严重时甚至出现洪流现象，造成元器件的失效。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题提供一种用于液态金属原子源中的吸液芯。本专利技术技术方案如下：一种毛细多孔介质吸液芯，依次由蒸发段、回流段和喷口段连接而成，所述蒸发段由孔径100～160μm（优选150μm）、孔隙率70～90%（优选90%）、液滴接触角0o～5o的第一多孔介质组成，回流段由孔径60～100μm（优选80μm）、孔隙率60～80%（优选70%）、液滴接触角5o～90o的第二多孔介质组成，喷口段由孔径10～60μm（30μm）、孔隙率40～60%（优选50%）、液滴接触角0o～90o的第三多孔介质组成，所述回流段内设置通孔;所述喷口段内设置有由孔径10~60μm（优选30μm）、孔隙率40~60%、液滴接触角150o～180o（优选50%）的第四多孔介质组成的吸液芯体，所述吸液芯体包括上吸液盘、下吸液盘和吸液柱，所述上吸液盘和下吸液盘相互平行，所述吸液柱均匀分布在吸液盘和下吸液盘之间，并且吸液柱两端分别与上吸液盘和下吸液盘连接,所述下吸液盘与通孔端口连接;所述喷口段的端头设置有吸液段，所述吸液段由孔径10~60μm（优选30μm）、孔隙率40~60%（优选50%）、液滴接触角150o～180o的第四多孔介质组成;所述蒸发段朝向回流段的端头设置有凹槽，所述凹槽与回流段内的通孔连通;所述第一多孔介质为泡沫金属或陶瓷;所述第二多孔介质为金属丝网或纤维毛毡;所述第三多孔介质为金属丝网或泡沫金属；所述第四多孔介质为有机泡沫。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术以不同的多孔介质为吸液芯材料，通过优化芯体结构设计，采用多元组合、多级联合的防溢设计有效增大液体正向沿程的洪流阻力，防止液态金属在振动条件下形成孤立液滴，甚至洪流等现象的出现，避免了液态金属有可能在振动环境下溢出吸液芯情况的发生；本专利技术降低了液体反向沿程回流阻力，能够最大限度地增强对液态金属的可循环再利用能力，不仅具有粘附液体，防止液体溢出的作用，而且具有干燥气体，稳定气流的能力，同时对蒸发过程中形成的液体循环再利用，能够极大地提高所属量子计量器件（如质谱仪、原子钟、原子干涉仪等）在地面或空间微重力环境下正常工作的可靠性以及工作寿命。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为图1A-A向视图。具体实施方式如图1和图2所示一种毛细多孔介质吸液芯，依次由蒸发段1、回流段2和喷口段3连接而成，所述蒸发段1由孔径100～160μm、孔隙率70～90%、液滴接触角0o～5o的第一多孔介质4组成，回流段2由孔径60～100μm、孔隙率60～80%、液滴接触角5o～90o的第二多孔介质5组成，喷口段3由孔径10～60μm、孔隙率40～60%、液滴接触角0o～90o的第三多孔介质6组成，所述回流段内设置通孔7，所述通孔7的两端分别与蒸发段1和喷口段2对应，所述蒸发段1朝向回流段2的端头设置有凹槽11，所述凹槽11与回流段2内的通孔7连通；所述喷口段3内设置有由孔径10~60μm、孔隙率40~60%、液滴接触角150o～180o的第四多孔介质8组成的吸液芯体9，所述吸液芯体9包括上吸液盘9-1、下吸液盘9-2和吸液柱9-3，所述上吸液盘9-1和下吸液盘9-2相互平行，所述吸液柱9-3均匀分布在吸液盘9-1和下吸液盘9-2之间，并且吸液柱9-3两端分别与上吸液盘9-1和下吸液盘9-2连接,所述下吸液盘9-2与通孔7端口连接；所述喷口段3的端头设置有吸液段10，所述吸液段10由孔径10~60μm、孔隙率40~60%、液滴接触角150o～180o的第四多孔介质8组成；所述第一多孔介质4为泡沫金属或陶瓷，第二多孔介质5为金属丝网或纤维毛毡，第三多孔介质6为金属丝网或泡沫金属，第四多孔介质8为有机泡沫。本专利技术的工作过程如下：液态金属在本专利技术的蒸发段1进行蒸发，产生的气体进入回流段2的通孔7，再经由喷口段3排出，蒸发过程中生成的液体分别被回流段2和喷口段3吸收再回流至蒸发段1进行二次蒸发；蒸发段1的第一多孔介质4具有超亲液性和高的粘附性，能够在防止液态金属溢出第一多孔介质4；回流段2的第二多孔介质5具有亲液性以及较高的粘附性，能够对通孔7中生成的液体进行吸收，由于第一多孔介质4的粘附性以及渗透率大于第二多孔介质5的粘附性和渗透率，第二多孔介质5吸收的液体在毛细作用下回流入蒸发段1回收；喷口段3的吸液芯体9包覆在第三多孔介质6中，第三多孔介质6的下吸液盘9-2对通孔7中产生的液体直接作用，由于吸液盘9-1和下吸液盘9-2之间设置有多根吸液柱9-3，增大了吸液芯体9与第三多孔介质6的接触面积，使得吸液芯体9吸收的液体能够快速扩散进入第三多孔介质6中，增大液体径向流通量，减小液体的轴向流通量，强化喷口段3的吸液能力，同时还具有干燥气体，稳定气流的能力，由于第三多孔介质6的粘附性以及渗透率小于第二多孔介质5的粘附性和渗透率，第三多孔介质6吸收的液体在毛细作用经由第二多孔介质5回流入第一多孔介质4中；吸液段10对喷口段3未处理干净的少量液体进行吸收同时对气体进行最终干燥；凹槽11进一步加强了蒸发段1对液体的防溢能力。综上所述，本专利技术可有效地阻止液态金属在振动条件下形成孤立液滴，甚至洪流等现象的出现，而且具有稳流，循环再利用的功能，极大地提高了元器件的可靠性及工作寿命。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种毛细多孔介质吸液芯，其特征在于：依次由蒸发段（1）、回流段（2）和喷口段（3）连接而成，所述蒸发段（1）由孔径100～160μm、孔隙率70～90%、液滴接触角0o～5o的第一多孔介质（4）组成，回流段（2）由孔径60～100μm、孔隙率60～80%、液滴接触角5o～90o的第二多孔介质（5）组成，喷口段（3）由孔径10～60μm、孔隙率40～60%、液滴接触角0 o～90 o的第三多孔介质（6）组成，所述回流段内设置通孔（7）。

【技术特征摘要】
1.一种毛细多孔介质吸液芯，其特征在于：依次由蒸发段（1）、回流段（2）和喷口段（3）连接而成，所述蒸发段（1）由孔径100～160μm、孔隙率70～90%、液滴接触角0o～5o的第一多孔介质（4）组成，回流段（2）由孔径60～100μm、孔隙率60～80%、液滴接触角5o～90o的第二多孔介质（5）组成，喷口段（3）由孔径10～60μm、孔隙率40～60%、液滴接触角0o～90o的第三多孔介质（6）组成，所述回流段内设置通孔（7）；所述喷口段(3)内设置有由孔径10～60μm、孔隙率40～60%、液滴接触角150o～180o的第四多孔介质(8)组成的吸液芯体(9)，所述吸液芯体(9)包括上吸液盘(9-1)、下吸液盘(9-2)和吸液柱(9-3)，所述上吸液盘(9-1)和下吸液盘(9-2)相互平行，所述吸液柱(9-3)均匀分布在上吸液盘(9-1)和下吸液盘(9-2)之间，并且吸液柱(9-3)两端分别与上吸液盘(9-1)和下吸液盘(9-2)连接,所述下吸液盘(9-2)与通孔(7)端口连接。2.如权利要求1所述一种毛细多孔介质吸液芯，其特征在于：所述喷口段(3)的端头设置有吸液段(10)，所述吸液段(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，陈江，王骥，张涤新，马寅光，成大鹏，郑宁，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62