一种可调节雾化单液滴粒径的发生方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开静电雾化领域中的一种可调节雾化单液滴粒径的发生方法与装置，储液箱通过导管连接且连通金属毛细管，导管上装有流量控制阀门和流量计，装置支架包括上下平行的两块方形板，金属毛细管从装置支架上方通过上方形板上的通孔伸入到雾化区域；金属毛细管上段外部紧密套有毛细管支架，毛细管支架通过导线与高压静电发生器连接；在雾化区域内部的金属毛细管的正下方设有升降台，升降台的上表面正中间处水平置放一个金属圆铜板，金属圆铜板与高压静电发生器通过导线连接；运用静电力降低液表面张力的作用特性，将液滴破碎成细小液滴，通过调节电压、流量、极间距大小以及金属毛细管规格控制雾化液滴粒径分布，产生等粒径雾化单液滴。

【技术实现步骤摘要】
一种可调节雾化单液滴粒径的发生方法与装置
本专利技术涉及静电雾化领域，具体是一种可调节雾化单液滴粒径的发生装置与方法，产生等粒径的雾化单液滴。
技术介绍
通过改变施加在金属毛细管上电压的大小来获得不同粒径的雾化液滴的过程称为静电雾化。不同粒径的雾化液滴被应用在不同工程领域，主要有喷墨打印、燃油喷射、聚并除尘以及空间推进器等方面。在不同的应用中，雾化液滴粒径大小将直接影响最终的使用效果。中国专利号为201410236750.9的文献中公开了一种液滴发生器及其工作方法，将液体在液滴悬挂滴头处形成液滴，利用内运动杆控制液滴的形成，用外运动杆将液滴甩出，最终达到液滴形成的目的；该液滴发生器在工作时会出现变频调速器与可控蠕动泵失灵、长时间弹簧回弹失效等情形，并且液滴粒径不可控，结构复杂，维修困难。中国专利号200580031119.4的文献中公开了一种液滴发生器，其主要由电压晶体产生的调制能量转化为喷嘴的振动，从而产生液滴；该液滴发生器内部的设计复杂，由于通过弹簧装置产生周期往复运动，长时间弹簧回弹能力会降低，并且液滴发生器内部流道较为狭窄，在液体流动的过程中容易产生堵塞，不利于液滴的生成，而且产生的液滴粒径不可控。中国专利号为201621173301.5的文献中公开了一种液滴发生器和微流体控制系统，其内相流体管道上设有第一收缩口，中间相流体管道上设有第二收缩口，液体在管道中流动，由于不同流相管道中的液体相互作用，在管道出口处会产生液滴；其缺点主要有：液滴粒径不可控，管道数量较多，维修较为复杂，并且不同流相管道的流速、规格等要求较高，加工较为复杂，在液滴发生过程中流相管道容易产生堵塞现象。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了获得尺度可控的单雾化液滴，提供一种可调节雾化单液滴粒径的发生方法与装置。本专利技术一种可调节雾化单液滴粒径的发生装置采用的技术方案如下：具有装满雾化液体的储液箱，储液箱通过导管连接且连通金属毛细管，导管上装有流量控制阀门和流量计，装置支架包括上下平行的两块方形板，两块方形板之间是雾化区域，金属毛细管从装置支架上方通过上方形板上的通孔伸入到雾化区域；金属毛细管上段外部紧密套有毛细管支架，毛细管支架通过导线与高压静电发生器连接；在雾化区域内部的金属毛细管的正下方设有升降台，升降台的上表面正中间处水平置放一个金属圆铜板，金属圆铜板与高压静电发生器通过导线连接。进一步地，金属毛细管的内径在0.10mm-0.55mm之间，金属圆铜板的外径大于或等于150mm，金属圆铜板上表面与金属毛细管下端之间的极间距在20mm-80mm之间。所述的发生装置的粒径调节方法采用的技术方案是包括以下步骤：A、调节流量控制阀门，使雾化液体流量为恒定流量，打开高压静电发生器，在雾化区域内产生单雾滴；B、改变高压静电发生器的静电电压，得到不同的电场强度，获得不同粒径的雾化单液滴；C、调节升降台的上下高度，改变金属毛细管与金属铜板之间的距离，得到不同的电场强度，获得不同粒径的雾化单液滴；D、改变金属毛细管的内径，获得不同雾化粒径的单液滴。本专利技术采用上述技术方案后具有如下优点：1.本专利技术是一种通过静电将液体破碎成等粒径细小液滴的装置，运用静电力降低液表面张力的作用特性，将液滴破碎成细小液滴，通过调节电压、流量、极间距大小以及金属毛细管规格等控制雾化液滴粒径分布，最终获得滴状雾化模式，产生等粒径雾化单液滴。2、本专利技术在恒定流量下，通过控制高压静电发生器的电压，改变空间电场强度，最终改变作用在液滴上电场力，在不同电场力的作用下，可以得到不同粒径的雾化液滴；2.本专利技术通过调节升降台的高度，改变金属毛细管与金属圆铜板之间的距离，得到不同的电场强度，最终改变雾化液滴的粒径分布。3.本专利技术通过对流量与电压的控制可实现对液滴粒径的精确控制。4.本专利技术通过改变金属毛细管口规格或改变液滴初始粒径可得不同粒径的雾化单液滴。5.本专利技术通过控制静电Bond数BE可以实现静电雾化模式的控制，使静电雾化模式控制在滴状模式下，获得雾化单液滴。附图说明图1为本专利技术一种可调节雾化单液滴粒径的发生装置的结构示意图；图1中：1.储液箱；2.流量控制阀门；3.流量计；4.导管；5.毛细管支架；6.金属毛细管；7.高压静电发生器；8.升降台；9.金属圆铜板；10.装置支架；11.金属罩；图2为极间距L=30.0mm，di=0.3mm，无水乙醇在不同流量下随着电压的变化雾化单液滴粒径分布图；图3为极间距L=30.0mm，di=0.3mm，去离子水在不同流量下随着电压的变化雾化单液滴粒径分布图；图4为qV=0.10ml/min，di=0.3mm，L=30.0mm不同电压下无水乙醇雾化单液滴粒径标准方差图。具体实施方式参见图1，本专利技术一种可调节雾化单液滴粒径的发生装置具有储液箱1，储液箱1中装满了雾化液体。储液箱1通过导管4连接且连通金属毛细管6，在导管4上安装流量控制阀门2和流量计3。在金属毛细管6的上段外部紧密固定套有毛细管支架5，毛细管支架5通过强性胶水固定在装置支架10上，从而使金属毛细管6固定不动。毛细管支架5通过导线与高压静电发生器7连接。装置支架10由上下平行的两块方形板和连接在两块方形板之间的四个垂直的实体圆柱组成，两块方形板的四角处均用垂直的实体圆柱连接。在两块方形板之间留有足够的上下距离，该部分区域就是雾化区域。在装置支架10的上方形板正中间开有通孔，金属毛细管6从装置支架10上方通过上方形板上的通孔伸入到雾化区域。金属毛细管6与上方形板相垂直。在装置支架10的上方形板下表面固定连接一个金属罩11，金属罩11通过强性胶水固定在装置支架10上，金属罩11能隔绝上层电场（导线等）对雾化区域内电场的影响。高压静电发生器7位于装置支架10的外部。在雾化区域内部，在金属毛细管6的正下方设有升降台8，升降台8的底部放置在装置支架10的下方形板的正中间处，在升降台8的上表面正中间处水平置放一个金属圆铜板9，金属圆铜板9与高压静电发生器7通过导线连接，并且与大地连接，保证其为零电位。金属圆铜板9的中心轴与金属毛细管6的中心轴共线，位于金属毛细管6的正下方。金属毛细管6的内径di范围在0.10mm-0.55mm之间。金属罩11为圆筒形，其外径d大于或等于150mm。金属圆铜板9是圆盘状，其外径D大于或等于150mm。金属圆铜板9的上表面与金属毛细管6的下端之间的垂直距离是极间距L，通过调节升降台8的高度，可调节极间距L的范围在20mm-80mm之间，从而改变雾化空间电场E0的大小。高压静电发生器7的电压必须小于V0，或者保证静电Bond数BE小于BEC，必须保证毛细管静电雾化模式为滴状模式；BE是一种表征静电场强度大小的无量纲参数，BEC是恰好不产生滴状模式时静电Bond数值的临界值。为了保证静电雾化模式为滴状模式，通过调节高压静电发生器7的电压V0、极间距L以及毛细管外径dO来实现。静电Bond数是区分雾化模式的参数，滴状模式对应的最大静电Bond数BE为BEC，约为0.20。在调节参数的过程中保证BE小于0.20：，且，其中，表示对数计算公式，ε0为真空介电常数，L为金属毛细管与极板之间的距离，E施加在金属毛细管6上的电压所产生的场强，V为施加电压，γ为液体表面张力，dO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调节雾化单液滴粒径的发生装置，具有装满雾化液体的储液箱（1），储液箱（1）通过导管（4）连接且连通金属毛细管（6），导管（4）上装有流量控制阀门（2）和流量计（3），其特征是：装置支架（10）包括上下平行的两块方形板，两块方形板之间是雾化区域，金属毛细管（6）从装置支架（10）上方通过上方形板上的通孔伸入到雾化区域；金属毛细管（6）上段外部紧密套有毛细管支架（5），毛细管支架（5）通过导线与高压静电发生器（7）连接；在雾化区域内部的金属毛细管（6）的正下方设有升降台（8），升降台（8）的上表面正中间处水平置放一个金属圆铜板（9），金属圆铜板（9）与高压静电发生器（7）通过导线连接。

【技术特征摘要】
1.一种可调节雾化单液滴粒径的发生装置，具有装满雾化液体的储液箱（1），储液箱（1）通过导管（4）连接且连通金属毛细管（6），导管（4）上装有流量控制阀门（2）和流量计（3），其特征是：装置支架（10）包括上下平行的两块方形板，两块方形板之间是雾化区域，金属毛细管（6）从装置支架（10）上方通过上方形板上的通孔伸入到雾化区域；金属毛细管（6）上段外部紧密套有毛细管支架（5），毛细管支架（5）通过导线与高压静电发生器（7）连接；在雾化区域内部的金属毛细管（6）的正下方设有升降台（8），升降台（8）的上表面正中间处水平置放一个金属圆铜板（9），金属圆铜板（9）与高压静电发生器（7）通过导线连接。2.根据权利要求1所述的一种可调节雾化单液滴粒径的发生装置，其特征是：金属毛细管（6）的内径在0.10mm-0.55mm之间，金属圆铜板（9）的外径大于或等于150mm，金属圆铜板（9）上表面与金属毛细管（6）下端之间的极间距在20mm-80mm之间。3.根据权利要求2所述的一种可调节雾化单液滴...

【专利技术属性】
技术研发人员：王贞涛，夏磊，董凯，王军锋，王晓英，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32