一种微重力环境下的大尺寸液滴的形成与保持装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种微重力环境下的大尺寸液滴的形成与保持装置及方法，装置包括表面形成有附着面的液滴附着机构，用于提供实验液至所述附着面的液体提供机构，以及连通所述液滴附着机构与所述液体提供机构的液体管路；其中，所述附着面为自所述液滴附着机构的至少部分表面向内凹陷形成的凹槽，所述液滴附着机构中贯通形成有连通至所述凹槽的流体通路，所述液体提供机构的出液口与所述流体通路连通。本发明专利技术通过形成有流体通路的液滴附着机构的设计，在此基础上配合通过液体管路配合连通液体提供机构，使其能够在空间飞行器内形成大尺寸液滴并有效保持形态，进而为此类实验提供有效的技术支持。

【技术实现步骤摘要】
一种微重力环境下的大尺寸液滴的形成与保持装置及方法
本专利技术实施例涉及空间注液实验
，具体涉及一种微重力环境下的大尺寸液滴的形成与保持装置及方法。
技术介绍
液体在微重力环境下的接触动力学行为是空间微重力流体物理研究中的一个重要方向，在空间环境中，重力效应消失，流体静压力和沉积现象也不复存在，使得液体管理极为困难。此时在地面环境中被重力效应掩盖的毛细效应将作为主导因素，直接影响着液体在空间的铺展、爬升等行为，使得液体在空间容易从壁面脱离漂浮，或者在表面张力牵引下沿接触面迁移到其他位置，不能像地面条件下保持在重力梯度方向，造成诸多空间流体管理的典型问题，这为空间注液和液体保持带来挑战。液滴作为一种典型的研究模型，尺寸虽小，现象丰富，涉及气-液-固三相间的铺展、传热、流动、扩散等多种物理过程。目前的国内外空间研究规划中，很多科学家将之作为研究对象，拟开展液滴接触动力学、液滴蒸发相变传热和界面流动耦合等研究，在这些研究中，首要的前提是在预定位置注出预定体积量的液滴并保持位置。另外，利用无浮力对流的微重力环境，若采用较大的液滴，从观测手段上有利于更精细和准确地进行观测界面形貌与表面张力驱动运动的耦合实验，但较大的液滴的惯性较大，在注入成滴过程中更容易脱离附滴面。此外，空间实验绝大部分为无人，对于实验装置注液控制的精度、注液参数的可修改性提出了更高的要求。最后，重量和功率限定、火箭发射时的强振动、空间散热条件差等对于空间实验装置的小型化、抗力学、热适应性等提出更高的可靠性要求。基于此，现有技术中没有专门为空间微重力环境设计的空间大尺寸液滴形成与保持技术，从而导致此类设备存在技术上的空缺。
技术实现思路
为此，本专利技术实施例提供一种微重力环境下的大尺寸液滴的形成与保持装置及方法，通过形成有流体通路的液滴附着机构的设计，在此基础上配合通过液体管路配合连通液体提供机构，使其能够在空间飞行器内形成大尺寸液滴并有效保持形态，进而为此类实验提供有效的技术支持。为了实现上述目的，本专利技术的实施方式提供如下技术方案：在本专利技术实施例的一个方面，提供了一种微重力环境下的大尺寸液滴的形成与保持装置，包括表面形成有附着面的液滴附着机构，用于提供实验液至所述附着面的液体提供机构，以及连通所述液滴附着机构与所述液体提供机构的液体管路；其中，所述附着面为自所述液滴附着机构的至少部分表面向内凹陷形成的凹槽，所述液滴附着机构中贯通形成有连通至所述凹槽的流体通路，所述液体提供机构的出液口与所述流体通路连通。作为本专利技术的一种优选方案，所述液滴附着机构包括自下而上顺次设置的底座和实验台，且所述附着面形成于所述实验台上；所述底座与所述实验台内部贯通配合形成有所述流体通路，且所述流体通路其中一端的开口连通所述附着面，另一端的开口连通位于所述底座上，且位于所述底座上的开口向外延伸形成有管路接头，所述管路接头用于安装所述液体管路的一端。作为本专利技术的一种优选方案，所述附着面包括自内而外同轴设置的圆形凸台和所述凹槽，且所述凹槽形成为圆环形，所述流体通路其中一端的开口设置于所述圆形凸台的上表面的中心；所述凹槽的侧面与所述凹槽的底面形成为直角或形成为锐角；所述流体通路包括自位于所述底座上的开口端沿水平方向向内延伸的第一延伸段，以及自所述第一延伸段沿竖直方向延伸至所述圆形凸台上的第二延伸段。作为本专利技术的一种优选方案，所述管路接头中朝向所述底座的一端形成有第一螺纹段，且所述第一螺纹段上配合设置有固定法兰，所述固定法兰内设置有密封圈；所述管路接头中背向所述底座的一端形成有第二螺纹段，且所述第二螺纹段上配合设置有锥形光管。作为本专利技术的一种优选方案，所述液体提供机构包括其中一端形成有所述出液口的储液腔，自所述储液腔的另一端延伸并至少部分位于所述储液腔中的活塞组件，以及用于推动所述活塞组件在所述储液腔中沿轴向方向运动的推进组件；其中，所述活塞组件包括沿所述储液腔的周面设置的双密封活塞，配合设置于所述双密封活塞与所述储液腔的内壁之间的密封环，以及自所述双密封活塞中背离所述出液口一侧向外延伸的连杆；所述推进组件包括步进电机，通过所述步进电机带动且沿轴向方向进行移动的传动丝杆，与所述传动丝杆和所述活塞组件分别固接的限位移动结构。作为本专利技术的一种优选方案，所述步进电机与所述传动丝杆之间通过减速器连接；所述储液腔的侧壁上还贯通设置有补液口。作为本专利技术的一种优选方案，所述步进电机的后出轴上分别连接有电机驱动结构和手轮。作为本专利技术的一种优选方案，所述凹槽的底面与所述凹槽的侧面之间形成为锐角；且，所述凹槽的底面、所述凹槽的侧面和所述圆形凸台的上表面形成为粗糙度顺次降低的粗糙面。在本专利技术实施例的另一个方面，还提供了一种微重力环境下的大尺寸液滴的形成与保持方法，采用上述所述的形成与保持装置，所述形成与保持方法包括：S100、在正常重力环境下，向液体提供机构中加入预设值的实验液；S200、将盛有实验液的液体提供机构与液滴附着机构相连通；S300、采用液体提供机构进行一次供液，至实验液填充完液体管路和流体通路后，清理液滴附着机构表面的实验液；S400、在微重力环境下，采用液体提供机构进行二次供液，至实验液在附着面表面形成大尺寸液滴。作为本专利技术的一种优选方案，在步骤S400中，二次供液的过程为在对供液速率和供液量对应进行调整的情况下进行。本专利技术的实施方式具有如下优点：本专利技术基于空间表面张力对液体铺展的影响的考虑，针对性设置形成有附着面的液滴附着机构，并进一步在液滴附着机构中配合形成流体通路用于连通液体提供机构，由液体提供机构有效承载的实验液能够通过流体通路到达液滴附着机构的附着面进行附着，大大降低在整个液滴的形成过程中外界环境的干扰。整个装置使得液滴能够在附着面上形成为大颗粒并能进一步基于附着面的表面作用力有效保持液滴。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。图1为本专利技术实施例提供的形成与保持装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的液滴附着机构的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的液滴附着机构的剖视图；图4为本专利技术实施例提供的液体提供机构的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的液体提供机构的剖视图；图6为采用本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微重力环境下的大尺寸液滴的形成与保持装置，其特征在于，包括表面形成有附着面的液滴附着机构(1)，用于提供实验液至所述附着面的液体提供机构(2)，以及连通所述液滴附着机构(1)与所述液体提供机构(2)的液体管路(4)；其中，/n所述附着面为自所述液滴附着机构(1)的至少部分表面向内凹陷形成的凹槽(16)，所述液滴附着机构(1)中贯通形成有连通至所述凹槽(16)的流体通路，所述液体提供机构(2)的出液口(216)与所述流体通路连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种微重力环境下的大尺寸液滴的形成与保持装置，其特征在于，包括表面形成有附着面的液滴附着机构(1)，用于提供实验液至所述附着面的液体提供机构(2)，以及连通所述液滴附着机构(1)与所述液体提供机构(2)的液体管路(4)；其中，
所述附着面为自所述液滴附着机构(1)的至少部分表面向内凹陷形成的凹槽(16)，所述液滴附着机构(1)中贯通形成有连通至所述凹槽(16)的流体通路，所述液体提供机构(2)的出液口(216)与所述流体通路连通。


2.根据权利要求1所述的一种微重力环境下的大尺寸液滴的形成与保持装置，其特征在于，所述液滴附着机构(1)包括自下而上顺次设置的底座(12)和实验台(11)，且所述附着面形成于所述实验台(11)上；
所述底座(12)与所述实验台(11)内部贯通配合形成有所述流体通路，且所述流体通路其中一端的开口连通所述附着面，另一端的开口连通位于所述底座(12)上，且位于所述底座(12)上的开口向外延伸形成有管路接头(14)，所述管路接头(14)用于安装所述液体管路(4)的一端。


3.根据权利要求2所述的一种微重力环境下的大尺寸液滴的形成与保持装置，其特征在于，所述附着面包括自内而外同轴设置的圆形凸台(15)和所述凹槽(16)，且所述凹槽(16)形成为圆环形，所述流体通路其中一端的开口设置于所述圆形凸台(15)的上表面的中心；
所述凹槽(16)的侧面与所述凹槽(16)的底面形成为直角或形成为锐角；
所述流体通路包括自位于所述底座(12)上的开口端沿水平方向向内延伸的第一延伸段，以及自所述第一延伸段沿竖直方向延伸至所述圆形凸台(15)上的第二延伸段。


4.根据权利要求2所述的一种微重力环境下的大尺寸液滴的形成与保持装置，其特征在于，所述管路接头(14)中朝向所述底座(12)的一端形成有第一螺纹段，且所述第一螺纹段上配合设置有固定法兰，所述固定法兰内设置有密封圈(13)；
所述管路接头(14)中背向所述底座(12)的一端形成有第二螺纹段，且所述第二螺纹段上配合设置有锥形光管。


5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种微重力环境下的大尺寸液滴的形成与保持装置，其特征在于，所述液体提供机构(2)包括其中一端形成有所述出...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱志强，刘秋生，解京昌，徐双满，王青温，
申请(专利权)人：刘秋生，
类型：发明
国别省市：北京;11