一种粒径可控的粘弹流体液滴发生装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种粒径可控的粘弹流体液滴发生装置，包括液滴发生器、供气装置、供液装置、控制系统；液滴发生器包括腔体，腔体上开有滴液通道和供气通道，滴液通道和供气通道相连通，滴液通道与供液装置相连，供气通道与供气装置相连，腔体的下端出液口处从上至下依次设置第一测速装置、第一控速电场板、第二控速电场板和第二测速装置；控制系统包括单片机和电流信号发生器，单片机与电流信号发生器相连，第一测速装置、第二测速装置、供气装置和供液装置均与单片机相连，腔体的侧壁、第一控速电场板和第二控速电场板均与电流信号发生器相连。本发明专利技术利用气体将液滴间隔并压出，避免了液体粘连与堵头，对形成液滴的大小控制更为精准。

Liquid droplet generating device with controllable particle size for viscoelastic fluid

The invention discloses a viscoelastic fluid droplet size tunable device, including droplet generator, gas supply device, liquid supply device and control system; droplet generator comprises a cavity, cavity is arranged on the liquid channel and supply channels, channel drops and air supply passage is communicated, drops and channel the liquid supply device is connected with a gas supply device, connected with the channel, the lower end of the cavity are arranged in the first measurement device, from top to bottom first speed control board, second speed control electric field plate and second speed measuring device at the liquid outlet; the control system includes MCU and current signal generator, microcontroller connected with current signal generator, a speed measuring device, the first second speed measuring device, a gas supply device and liquid supply device are connected with the MCU, and the first side wall cavity plate and second electric speed control speed control of electric field and current plate signal generator To be connected\u3002 The invention uses gas to separate and squeeze liquid drops, avoids liquid adhesion and plug head, and controls the size of droplets to be more precise.

【技术实现步骤摘要】
一种粒径可控的粘弹流体液滴发生装置
本专利技术属于液滴产生和分离
，特别涉及一种粒径可控的粘弹流体液滴发生装置。
技术介绍
液滴发生装置可用于液滴的变形、破碎、碰撞、沉降等性能测试实验。这类实验是研究和检测液体雾化喷涂机理和特性的重要组成部分。粘弹性流体其粘度依赖于剪切率，兼具粘性和弹性，如绝大多数聚合物溶液，悬浮溶液，生物流体就属于粘弹性流体。粘弹性流体的破碎机理及其液滴的变形，碰撞特性在喷涂，医药，航空，新材料等领域有着重要的应用背景。针对于粘弹性流体液滴的发生装置目前尚无成熟的结构，已有的液滴发生器对形成的液滴大小和初始速度没有稳定、精准、直观的控制方法，也未考虑到粘弹性流体具有高黏性和弹性容易堵塞管路和出口，同时其液丝易发生粘连。公开号为CN103182113A的在先申请，公开了一种液滴发生器及其工作方法，利用液滴自重悬挂在低头处，并利用堵头开关甩出液滴，这个方法对粘弹性流体会产生明显的粘连液丝，也无法直观准确的量化控制液滴大小，因而有其局限性。
技术实现思路
针对上诉不足，本专利技术提供一种粒径可控的粘弹流体液滴发生装置。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种粒径可控的粘弹流体液滴发生装置，包括液滴发生器、供气装置、供液装置、控制系统；所述液滴发生器包括腔体，所述腔体的材料为导电性材料，所述腔体上开有滴液通道和供气通道，所述滴液通道和供气通道相连通，滴液通道与供液装置相连，供气通道与供气装置相连，腔体的下端出液口处从上至下依次设置第一测速装置、第一控速电场板、第二控速电场板和第二测速装置，第一控速电场板和第二控速电场板均与腔体之间隔有绝缘材料；所述控制系统包括单片机和电流信号发生器，所述单片机与电流信号发生器相连，所述第一测速装置、第二测速装置、供气装置和供液装置均与单片机相连，所述腔体的侧壁、第一控速电场板和第二控速电场板均与电流信号发生器相连。进一步的，所述供气装置和供液装置结构相同，包括基座和注射器腔体，所述注射器腔体通过固定块固定在基座上，固定块之间铰接有驱动丝杆，驱动丝杆上套设有驱动滑块，驱动滑块与驱动丝杆啮合传动，固定块之间固定连接有固定滑杆，固定滑杆穿过驱动滑块，注射器腔体内设置有注射器活塞，注射器活塞与驱动滑块固定相连，注射器腔体出口处连接有软管；基座上安装有步进电机，步进电机驱动驱动丝杆转动，步进电机与单片机相连；供气装置的软管与供气通道相连，供液装置的软管与滴液通道相连。进一步的，所述控制系统还包括输入装置和输出装置，所述输入装置用于输入需液滴大小、初速度和液滴滴落频率、液体粘度和张力，输出装置为显示器，用于显示输入数值和最终液滴速度。进一步的，所述第一测速装置和第二测速装置均为测速传感器。本专利技术的有益效果是：本专利技术根据液滴破碎机理对形成的液滴大小预测和液滴的速度控制更为精准。本专利技术利用气体将液滴间隔并压出，避免了液体粘连与堵头，对形成液滴的大小控制更为精准。产生的液滴大小、初速度和液滴滴落频率可以精准控制并显示在显示屏上，节省了实验中计算的时间，使液滴参数更直观的呈现，有利于对液滴的研究。附图说明图1为本专利技术液滴发生装置的结构连接示意图；图2为本专利技术液滴发生装置的出口处结构放大图；图3为本专利技术液滴发生装置的供气装置和供液装置的结构示意图；图4为本专利技术液滴发生装置工作流程图；图中：液滴发生器1、供气装置2、供液装置3、控制系统4、腔体5、滴液通道6、供气通道7、第一控速电场板8、第一测速装置9、绝缘材料10、基座11、注射器腔体12、固定块13、驱动丝杆14、驱动滑块15、固定滑杆16、注射器活塞17、软管18、步进电机19、第二测速装置20、第二控速电场板21。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步地说明。如图1-2所示，一种粒径可控的粘弹流体液滴发生装置，包括液滴发生器1、供气装置2、供液装置3、控制系统4；所述液滴发生器1包括腔体5，所述腔体5的材料为导电性材料，所述腔体5上开有滴液通道6和偶数个供气通道7，偶数个供气通道7相对于滴液通道6呈中心对称布置，使得供气通道7流出的气体能够均匀的剪切滴液通道6流出的液体，本实施例中供气通道7取两个，所述两个供气通道7在滴液通道6上交汇于一处，滴液通道6与供液装置3相连，供气通道7与供气装置2相连，腔体5的下端出液口处从上至下依次设置第一测速装置9、第一控速电场板8、第二控速电场板21和第二测速装置20，第一控速电场板8和第二控速电场板21均与腔体5之间隔有绝缘材料10；所述控制系统4包括单片机和电流信号发生器，所述单片机与电流信号发生器相连，所述第一测速装置9、第二测速装置20、供气装置2和供液装置3均与单片机相连，所述腔体5的侧壁、第一控速电场板8和第二控速电场板21均与电流信号发生器相连。如图3所示，所述供气装置2和供液装置3结构相同，包括基座11和注射器腔体12，所述注射器腔体12通过固定块13固定在基座11上，固定块13之间铰接有驱动丝杆14，驱动丝杆14上套设有驱动滑块15，驱动滑块15与驱动丝杆14啮合传动，固定块13之间固定连接有固定滑杆16，固定滑杆16穿过驱动滑块15，注射器腔体12内设置有注射器活塞17，注射器活塞17与驱动滑块15固定相连，注射器腔体12出口处连接有软管18；基座11上安装有步进电机19，步进电机19驱动驱动丝杆14转动，步进电机19与单片机相连；供气装置2的软管分成两个支管，两个支管与两个供气通道7相连，供液装置3的软管与滴液通道6相连。所述控制系统3还包括输入装置和输出装置，所述输入装置可以为键盘，用于输入需液滴大小、初速度和液滴滴落频率、液体粘度和张力，输出装置可以为显示器，用于显示输入数值和最终液滴速度。所述第一测速装置9和第二测速装置20均为测速传感器，可以采用上海翰西电气科技有限公司的激光对射电容式接近开关传感器，但不限于此。所述单片机可以采用51单片机，但不限于此。本实施例液滴通道6直径为2mm，本装置可形成的液滴直径范围为：0.5mm-6mm，大于上述最大值喷出的液滴不再是液滴，变为多个液滴合成的液柱。液滴破碎机理的研究普遍表明，当韦伯数小于某一临界值时，液滴不会发生破碎，韦伯数的定义为We＝ρgu2d/σ，表征的是气动力和表面张力之比，对于粘弹流体液滴破碎还需考虑液体粘性的影响，根据Brodkey的相关研究(R.S.Brodkey,Thephenomenaoffluidmotions,Addison-WesleyseriesinChemicalengineering.Addison-WesleyPub.Co.,NewYork,NY,USA.,1967.)，对于粘弹流体，韦伯数可加入另一无量纲参数欧森数加以修正：其中We＝ρgu2d/σ，为欧森数，可表征粘性力和表面张力之比，ρg＝1.29kg/m3，ρl为液体密度，r为液滴半径，u为气液相对速度、d为液滴直径，σ为液滴表面张力，μl为液体粘度，对于粘弹流体，液体的粘度随剪切速率的变化而变化，其粘度可写为：λ1是松弛时间，λ2是滞后时间，μ0是液体剪切速率为0时的粘度，为剪切速率，当剪切速率很小时μl趋近于μ0。根据产生液滴尺寸的范围可控制为0.5mm-6mm，根据相关机理性研究We＜6时，才能保证液滴不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粒径可控的粘弹流体液滴发生装置，其特征在于，包括液滴发生器(1)、供气装置(2)、供液装置(3)、控制系统(4)等；所述液滴发生器(1)包括腔体(5)，所述腔体(5)的材料为导电性材料，所述腔体(5)上开有滴液通道(6)和供气通道(7)，所述滴液通道(6)和供气通道(7)相连通，滴液通道(6)与供液装置(3)相连，供气通道(7)与供气装置(2)相连，腔体(5)的下端出液口处从上至下依次设置第一测速装置(9)、第一控速电场板(8)、第二控速电场板(21)和第二测速装置(20)，第一控速电场板(8)和第二控速电场板(21)均与腔体(5)之间隔有绝缘材料(10)；所述控制系统(4)包括单片机和电流信号发生器，所述单片机与电流信号发生器相连，所述第一测速装置(9)、第二测速装置(20)、供气装置(2)和供液装置(3)均与单片机相连，所述腔体(5)的侧壁、第一控速电场板(8)和第二控速电场板(21)均与电流信号发生器相连。

【技术特征摘要】
1.一种粒径可控的粘弹流体液滴发生装置，其特征在于，包括液滴发生器(1)、供气装置(2)、供液装置(3)、控制系统(4)等；所述液滴发生器(1)包括腔体(5)，所述腔体(5)的材料为导电性材料，所述腔体(5)上开有滴液通道(6)和供气通道(7)，所述滴液通道(6)和供气通道(7)相连通，滴液通道(6)与供液装置(3)相连，供气通道(7)与供气装置(2)相连，腔体(5)的下端出液口处从上至下依次设置第一测速装置(9)、第一控速电场板(8)、第二控速电场板(21)和第二测速装置(20)，第一控速电场板(8)和第二控速电场板(21)均与腔体(5)之间隔有绝缘材料(10)；所述控制系统(4)包括单片机和电流信号发生器，所述单片机与电流信号发生器相连，所述第一测速装置(9)、第二测速装置(20)、供气装置(2)和供液装置(3)均与单片机相连，所述腔体(5)的侧壁、第一控速电场板(8)和第二控速电场板(21)均与电流信号发生器相连。2.根据权利要求1所述的粒径可控的粘弹流体液滴发生装置，其特征在于，所述供气装置(2)和供液装置(3)结构相同，包括基座(11)和注射器腔体...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱丽娟，蒋丽莎，林建忠，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33